8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 1/12

 Căutare...

• News

• 5 motive

• Abrevieri

• Automobile

• Motoare

• Transmisii

• Dinamica

• Electronică

• Diagnoză

• Poluare

• Coduri OBD

• !artă site

Cutia de viteze manuală " mod de #unc$ionare %icom&onente

'()

  Echiparea automobilelor cu cutii de viteze manuale sau automate depinde în principal deţara în care se comercializează automobilul respectiv. De exemplu în Europa aproximativ70% din automobilele în circulaţie sunt echipate cu cutii de viteze manuale. La polul opus seaă re!iunea NA*TA "#merica de $ord Canada &i 'exic( &i )aponia în care automobilele cucutii automate reprezintă *+% respectiv 70% din totalul de automobile aate în circulaţie.

Caracteristica de trac$iune a automobilului

  ,tilizarea cutiilor de viteze pe un automobil este necesară datorită următoarelor limităriale motorului cu ardere internă-

o turaţie minimă stabilă relativ mare "00 ... *00 rot/min(o un sin!ur sens de rotaţie al arborelui cotito puterea maximă este obţinută la o anumită turaţieo consumul de combustibil depinde de turaţia motorului.

  $ecesitatea de tracţiune a unui automobil se poate explica cu a1utorul puterii disponibilela roţile motoare. #st2el puterea la roată este dată de produsul 2orţei de tracţiune &i a vitezeitan!enţiale a roţii "care este e!ală cu viteza automobilului(-

P +,- . *t +N- v +m/s-

  3ă presupunem că avem disponibilă la roată puterea maximă a motorului 4max indi2erentde valoarea vitezei de deplasare. 5n acest caz 2orţa de tracţiune va depinde numai de vitezade deplasare a automobilului deoarece puterea motorului este constantă la valoareamaximă-

*t . Pma0 / v

Căutare...

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 2/12

  6eprezentare !racă a relaţie dintre 2orţa de tracţiune &i viteza automobilului se nume&tehiperbola ideală de tracţiune "89:( &i reprezintă caracteristica ideală de tracţiune a unuiautomobil.

;oto- Caracteristica ideală de tracţiune a unui automobil

  Este evident că caracteristica de tracţiune a unui motor termic este departe de a apropiată de caracteristica ideală de tracţiune. Curba de culoare nea!ră reprezintăcaracteristica motorului termic 2ără să e modicată de rapoartele unei cutii de viteze. Esteechivalentă cu raportul de priză directă a unei cutii de viteze la care raportul de transmitereeste aproximativ <.00.

  3upra2aţă colorată în albastru deschis reprezintă zone de 2uncţionare din punct de vedereale tracţiunii dar care nu sunt acoperite de motorul termic. 6ezultă ca automobilul arenevoie de un convertor de cuplu &i turaţie care să aducă caracteristica motorului termic c=tmai aproape de caracteristica ideală de tracţiune.

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 3/12

;oto- Caracteristica de tracţiune pentru o cutie de viteze în patru trepte pentru automobile

  După cum se observă dacă utilizăm o cutie de viteze în patru trepte se obţine ocaracteristică de tracţiune apropiată de cea ideală. Din punct de vedere al tracţiunii cu c=tcutia de viteze are mai multe trepte cu at=t caracteristica de tracţiune este mai apropiată decea ideală.

  Dacă ţinem cont de limitările motorului cu ardere internă precum &i de necesarul detracţiune al unui automobil putem spune că o cutie de viteze are următoarele roluri/2uncţii-

o adaptarea caracteristicii de cuplu a motorului în 2uncţie de variaţia rezistenţelor la

 înaintareo permite mersul înapoi al automobilului pentru acela&i sens de rotaţie al arborelui

cotito permite decuplarea motorului de restul transmisie în cazul staţionarii îndelun!ate a

automobilului.

Construc$ia 1i #unc$ionarea cutiei de viteze manuală

  5n 2uncţie de modul de poziţionare ale motorului cu ardere internă structura unei cutii deviteze manuală este di2erită. De exemplu pentru automobilele cu motoare dispuselon!itudinal pe puntea 2aţă &i tracţiune pe puntea spate cutia de viteze are trei arbori- unulde intrare unul intermediar &i al treilea de ie&ire.

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 4/12

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 5/12

;oto- Cutie de viteze &i di2erenţial >eneral 'otors cu &ase trepte pentru automobile cutracţiune 2aţă "motor dispus transversal(3ursa- >eneral 'otors

  Cutiile de viteze conţin mai multe perechi de mecanisme cu roţi dinţate care au rolul de atrans2orma cuplul motor &i turaţia în scopul adaptării motorului la cerinţele de tracţiune.

Dacă o cutie de viteze este de tipul ?@< înseamnă că conţine ? mecanisme de roţi dinţatepentru mersul înainte &i un mecanism pentru mersul înapoi.

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 6/12

;oto- Cutie de viteze manuală "?@<( pentru un automobil cu motor montat transversal &itracţiune 2aţă.3ursa- AiBimedia Commons

<. pinionul intermediar al treptei de mers înapoi. caneluri pe care se montează discul de ambreia1. arborele de intrare în cutia de viteze+. pinionul primar al treptei 9?. pinionul prima al treptei de mers înapoi. pinionul primar al treptei 997. pinionul primar al treptei 999*. 2urca de cuplare a treptelor 9999FG. pinionul primar al treptei 9F<0. pinionul primar al treptei F<<. 2urca de cuplare a treptei F<. arborele secundar<. pinionul di2erenţialului

<+. pinionul secundar al treptei 9<?. 2urca de cuplare a treptelor 999<. pinionul secundar al treptei 99<7. pinionul secundar al treptei 999<*. senzor de viteză<G. pinionul secundar al treptei 9F0. pinionul secundar al treptei F<. ti1ă de selecţie

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 7/12

  4inioanele primare pentru toate treptele de viteză sunt xe pe arbore nu se pot rotiindependent 2aţă de arborele primar. 4e de altă parte pinioanele de pe arborele secundarsunt libere pe arbore acestea se rotesc chiar dacă arborele secundar nu se rote&te "caz încare vehiculul staţionează(. De reţinut că toate mecanismele cu roţi dinţate sunt an!renatetot timpul cuplarea &i decuplarea unei trepte de viteză se 2ace prin intermediul unor

man&oanelor de cuplare.

;oto- 3chema cinematică a unei cutii de viteze ?@< "automobil motor montat transversal pepuntea 2aţă &i tracţiune 2aţă(

  ;iecare treaptă de viteză este caracterizată de un ra&ort de transmitere. #cest raport

reprezintă valoarea cu care este convertit cuplul motor &i turaţia motorului întro anumitătreaptă de viteză. 6aportul de transmitere depinde de mărimea pinioanelor ce compuntreapta de viteză. Dacă se cunosc numărul de dinţi sau diametrul ecărui pinion se poatecalcula raportul de transmitere-

i . z/z4 . d/d4

unde-

z H numărul de dinţid H diametrul< H pinionul conducător "motor( H pinionul condus

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 8/12

;oto- Exemplu de an!rena1 pentru cutie de viteze manuala3ursa- AiBimedia Commons

  6aportul de transmitere al acestui an!rena1 este de .* deoarece pinionul condus are *de dinţi iar cel conducător <0 dinţi.

  Exemple de rapoarte de viteză-a&ortul Motor 4'benzină 65 CP) Motor 'benzină 57 CP) Motor 8'diesel 45( CP)

< .7 +.? .*0

.0? .?0 .

<.G <.7 <.

+ <.0 <. 0.G7

? 0.7G <.00 0.7

0.*? 0.<

di2erenţial +.?0 .<? .?

  4e baza valorilor rapoartelor treptelor cutiei de viteze putem extra!e c=teva in2ormaţii

re2eritoare la automobil. De exemplu în primul exemplu "'otor <( cutia de viteze este cu doiarbori tracţiune 2aţă deoarece raportul de priză directă "treapta a patra( nu are valoarea<.00 ci este apropiată "<.0(. 5n cazul exemplului cu 'otor cutia de viteze este cu treiarbori tracţiune spate deoarece treaptă de priză directă are valoare <.00. 5n acest cazarborele de intrare din cutie este conectat la arborele de ie&ire 2ără să mai treacă printrunmecanism cu pinioane.

  5n cazul unui automobil cu o sin!ură punte motoare 2aţă sau spate cuplul &i turaţiamotorului sunt trans2ormate de două ori p=nă să a1un!ă la roţi. 4rima conversie este 2ăcutăde raportul treptei de viteză cuplate iar a doua de raportul di2erenţialului. De exemplu dacă în cazul cutiei de pe 'otorul "diesel <?0 C4( cuplul motor este de <0 $m iar primatreaptă este cuplată la ecare roată motoare vom avea "<0 x .* x .?(/ adică *7G $m I5n acela&i timp dacă turaţia motorului este de 000 rot/min iar automobilul se deplasează înlinie dreaptă ecare roată va avea turaţia de "000 / .* / .?( adică <+* rot/minI

Procesul de sincronizare al tura$iilor arborilor

  4rocesul de cuplare a unei trepte de viteză este 2ăcut în două etape-selec$ie- reprezintă etapa de selectare a man&onului de cuplare pentru treapta de vitezădorită "mi&carea levierului de viteze în st=n!a sau dreapta(anga9are- reprezintă cuplarea e2ectivă a treptei de viteză dorită "mi&carea levierului deviteze înainte sau înapoi(.

  Etapa de an!a1are a treptei de viteză este distinctă deoarece în acestă etapă se 2acesincronizarea. 5n cazul în care schimbăm o treaptă de viteză "de exemplu <( la trecerea înnoua treaptă de viteză a doua turaţia arborelui de intrare trebuie sincronizată cu turaţiaarborelui de ie&ire.

  Exemplu- 3chimbare de treaptă <

<( nintrare J 000 rot/min ( i< J .7 ( nie&ire J *0+ rot/min

( nintrare J <+G rot/min ?( i J .0? +( nie&ire J *0+ rot/min

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 9/12

  Din exemplul prezentat rezultă că la schimbare din treapta < în treapta turaţia arboreluide intrare trebuie redusă la <+G rot/min de la 000 rot/min. #st2el se 2ace sincronizareaturaţiilor arborilor.

  3incronizarea este un proces care nu este perceput în mod evident de către conducătorulauto. K schimbare de treaptă de viteză durează în medie 0.7 secunde perioadă ce cuprinde

at=t selecţia c=t &i an!a1area.

  4entru a înţele!e cum se 2ace sincronizarea trebuiesc studiate componentele care suntimplicate în procesul de schimbare a unei trepte de viteză. 5n !ura de mai 1os esteprezentată o pereche de pinioane primare împreună cu 2urca &i man&onul de cuplare.

  4ereche de pinioane primare cu elementele de acţionare &i sincronizare "poziţienecuplată(-

<. arbore secundar. pinion secundar "treapta n(. coroană dinţată de sincronizare &i cuplare "treapta n(

+. inel sincronizator "treapta n(?. man&on de cuplare. 2urcă de acţionare7. inel sincronizator "treapta n@<(*. coroană dinţată de sincronizare &i cuplare "treapta n@<(G. pinion secundar "treapta n@<(

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 10/12

;oto- 'an&on de cuplare în poziţia neutră3ursa- AiBimedia Commons

  5n momentul în care se e2ectuează an!a1area tre&tei de viteză "G( man1onul de

cu&lare "?( acţionat de#urca "( :m&inge inelul sincronizator "7( pe coroana

din$ată "*(. Contactul dintre inelul sincronizator &i coroana dinţată se e2ectuează pe o

supra2aţă conică interioară &i are ca rezultat încetinirea turaţiei arborelui primar care estesolidar cu &inionul "G(. C=nd di2erenţa de turaţii dintre arborele primar &i inelul sincronizatortinde spre zero aceste piese se rotesc cu aceea&i turaţie man1onul de cu&lare "?( se vadeplasa pesteinelul sincronizator "7( &i coroana din$ată "*( ri!idiz=ndule. #st2el serealizează cuplare unei trepte prin sincronizare.

  4ereche de pinioane primare cu elementele de acţionare &i sincronizare "poziţie cuplată(-

<. arbore secundar. pinion secundar "treapta n(. coroană dinţată de sincronizare &i cuplare "treapta n(+. inel sincronizator "treapta n(

?. man&on de cuplare. 2urcă de acţionare7. inel sincronizator "treapta n@<(*. coroană dinţată de sincronizare &i cuplare "treapta n@<(G. pinion secundar "treapta n@<(<0. butucul man&onului de cuplare<<. element de blocare a man&onului pe poziţia neutră

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 11/12

;oto- 'an&on de cuplare în poziţia cuplat3ursa- AiBimedia Commons

  De reţinut că la o schimbare în sus "din treapta n în n@<( arborele primar trebuie 2r=nat

iar la o schimbare în 1os "din treapta n@< în n( arborele primar trebuie accelerat. #st2el la oschimbare în 1os mai ales dacă schimbarea este de la n la n pentru a avea o sincronizaremai rapidă se poate 2ace o dublă debreiereM. #cest procedeu constă în accelerareamotorului cu ambreia1ul cuplat înainte de a an!a1a treapta dorită pentru accelerareaarborelui primar. Etapele succesive ale unei schimbări de viteză cu dublă debreiereM sunt-

<. decuplarea motorului de transmisie prin apăsarea pedalei de ambreia1. scoaterea din treapta de viteză curentă "n(. cuplarea motorului prin eliberarea pedalei de ambreia1+. accelerarea motorului p=nă la turaţia dorită?. decuplarea motorului de transmisie prin apăsarea pedalei de ambreia1. an!a1area noii trepte de viteză "n< sau n(

  #cest procedeu este mult mai ecient la schimbări de trepte de tipul < sau + pentrucare arborele primar trebuie accelerat cu aproximativ 000 rot/min. Este evident că se poatee2ectua o schimbare de treaptă clasică 2ără dublă debreiere dar care va dura mai multdatorită 2aptului că sincronizarea va mai lun!ă.

  'a1oritatea cutiilor de viteze manuale sunt prevăzute cu sincronizatoare cu un sin!ur inel.Există cutii de viteze care au sincronizatoare duble cu două inele de sincronizare. #ceste

8/17/2019 Căutareaadfsd

http://slidepdf.com/reader/full/cautareaadfsd 12/12

sunt utilizate în special pentru treptele < &i la care sincronizarea poate presupunedecelerarea sau accelerarea arborelui primar la valori mai ridicate.

;oto- 3incronizator dublu3ursa- Nor! Aarner

<. pinion secundar. coroană dinţată. rulment cu ace+. inel sincronizator interior?. inel intermediar. inel sincronizator exterior

7. butuc man&on de cuplare*. man&on de cuplareG. element de blocare a man&onului pe poziţia neutră

  ,na din constr=n!erile unei cutii de viteze manuale este necesitatea unei 2orţe deacţionare e!ale asupra sincronizatoarelor indi2erent de treapta de viteză. 4entru a realizacuplarea treptelor de viteză în acela&i interval de timp avem nevoie de o 2orţă mai mare deacţionare pentru treptele in2erioare. 3oluţia la acest inconvenient este sincronizatorul dublucare la aceea&i 2orţă de acţionare datorită supra2eţei de 2recare mărită realizeazăsincronizarea la 2el de rapid ca în cazul treptelor superioare "prevăzute cu sincronizatoaresimple(.

  5n videoclipul de mai 1os este explicată construcţia &i modul de 2uncţionare al unei cutii deviteze manuale. Cutia prezentată este pentru un automobil cu tracţiune spate cu trei arbori.

  5nţele!erea modului de 2uncţionare al unei cutii manuale este deosebit de importantădeoarece permite înţele!erea conceptelor mai avansate de cutii cum ar cutiile de vitezeautomatizate sau cu dublu ambreia1. De asemenea cuno&tinţele relativ la construcţia &i2uncţionarea unei cutii de viteze con2eră conducătorului auto posibilitatea de exploatatransmisia în condiţii optime ce are ca e2ect extinderea duratei de viaţă.