În accepţiunea modernă, schimbătoarele de viteze sau cutiile de viteze, după cum vreţi să le spuneţi, nu mai sunt simple reductoare mecanice care ajută la corelarea puterii şi a momentului motorului la condiţiile de deplasare.
Ele au întrecut, pe alocuri, în complexitate şi precizia de fabricaţie, motoarele, ale căror sisteme bielă-manivelă par acum rudimentare. Bineînţeles că nu este aşa, dar fără un schimbător de viteze adecvat, care să „ştie” cum să realizeze punerea în evidenţă a performanţelor motorului, acesta din urmă nu poate să facă mare lucru de unul singur.
Din acest motiv, încă din vremurile primilor pionieri ai automobilismului, s-au căutat soluţii de schimbătoare de viteze adecvate care vor îmbunătăţi performanţele motorului în sensul scăderii consumului de combustibil, realizării unui flux cât mai continuu de putere şi moment, precum şi de îmbunătăţire a randamentului acestuia. Astfel, calităţile dinamice şi economice ale autovehiculului depind de alegerea corectă a numărului de trepte şi a rapoartelor de transmitere în fiecare treaptă.
Schimbătoarele manuale
Un număr mai mare de trepte dă posibilitatea motorului să lucreze cât mai aproape de regimurile optime teoretice. Un exemplu îl constituie modelul Fiat Stilo cu motor de 1,4 litri care, deşi nu este un model sport, este echipat cu un schimbător manual cu şase trepte, ultimele două trepte fiind mult mai utile pentru deplasările extraurbane. Cazul lui nu este singular, Mercedes Benz Clasa A 150 vine echipat standard cu o cutie de viteze cu şase trepte.
Alegerea făcută de cei doi constructori se justifică prin scăderea consumului de combustibil şi îmbunătăţirea performanţelor dinamice pentru clasa din care fac parte modelele amintite. Lista autovehiculelor noi echipate, ca standard, cu schimbătoare de viteze cu şase trepte poate continua. Astfel că cele mai des întâlnite schimbătoare manuale la ora actuală sunt cele cu cinci, respectiv şase trepte.
Sunt preferate atât de constructori cât şi de utilizatori, întrucât sunt uşor de construit, de întreţinut şi de utilizat, iar performanţele motoarelor sunt net îmbunătăţite. Drept exemplu, elasticitatea motorului reprezintă de fapt plaja turaţiilor acoperite de treapta selectată. În consecinţă, acoperirea între trepte va fi mai bună, trecerea dintr-o treaptă într-alta producându-se mult mai uşor, fără şocuri şi trepidaţii.
Astfel putem trage concluzia că acest tip de schimbătoare se întâlnesc cu precădere la autoturismele din clasele mici, medii şi sport. Dar, atenţie, nu toţi constructorii optează pentru ele, având în vedere că au ca dezavantaje imposibilitatea transmiterii puterii şi momentului motor la roţi în timpul schimbării treptelor, precum şi uzura mai rapidă a discului de ambreiaj.
Din aceste motive, precum şi din raţiuni ce ţin de uşurarea procesului de conducere de viteze automate sau secvenţiale reprezintă echiparea standard sau opţională pentru unele modele.
Schimbătoarele automate
Pentru că toţi mai mulţi constructori optează pentru schimbătoarele automate, sau variante automatizate ale celor manuale, vom continua prin a analiza avantajele şi dezavantajele acestor schimbătoare. În broşurile cu date tehnice pe care le luăm din curiozitate de la diferiţii dealeri de autovehicule, considerăm că pentru aceeaşi motorizare, la aceleaşi autovehicul, consumul este mai mare la versiunea cu schimbător automat decât la cea cu schimbător. Faptul se datorează rezistenţelor mai mari la rotaţie date de piesele aflate în mişcare.
Un schimbător de viteze automat, faţă de unul mecanic, are ambreiaj hidraulic şi nu uscat. Problema este logică ţinând cont că densitatea fluidului aflat în interiorul ambreiajului hidraulic este mai mare decât cea a aerului. În acelaşi timp şi dimensiunile acestui tip de ambreiaj sunt mult mai generoase faţă de unul uscat, la care discul nu are mai mult de 10 – 15 mm grosime.
Astfel că între cele două schimbătoare, diferenţa de consum este de unul, doi sau chiar mai mulţi litri la suta de kilometri, în funcţie de regimul de mers şi de stilul de conducere. Însă avantajul unui astfel de schimbător este cel al unei întreruperi mai mici a fluxului de putere la schimbarea treptelor, precum şi al măririi performanţelor autovehiculului.
Până nu demult aceste tipuri de schimbătoare erau considerate ca fiind net inferioare, ca performanţe, celor mecanice. Odată cu dezvoltarea tehnologiei, fiabilitatea şi performanţele acestor schimbătoare au fost mult îmbunătăţite, depăşindu-le în multe cazuri pe cele ale schimbătoarelor manuale. Mercedes este cel care a lansat primul schimbător automat cu şapte trepte automate de mers înainte şi două trepte manuale de mers înapoi.
Rezultatele acestei idei sunt impresionante, întrucât, performanţele de consum sunt foarte apropiate de cele ale schimbătoarelor manuale. Astfel, consumul mixt de combustibil al acestui schimbător este mai mare cu 0,3-0,6 litri/ 100 km, în funcţie de modelul echipat, faţă de consumul mixt dat de schimbătorul manual ce echipează acelaşi modele.
Un avantaj general al cutiilor automate îl constituie acceleraţia, care, luată pe total este mai mare pe toată plaja de turaţii. În cazul cutiei de care discutăm, timpul de demarare de la 60 la 120 km/h a fost scurtat cu 2,1 secunde faţă de timpul dat de schimbătorul manual. Pentru a întregi tabloul performanţelor şi pentru a evidenţia încă un avantaj al cutiei de viteze automate, vă vom spune că schimbarea treptelor se face cu minim de disconfort al pasagerilor, schimbarea fiind mult mai lină.
Principiul de operare al unei cutii automate se bazează pe sărirea mai multor trepte odată în sens descrescător, pentru a se putea realiza fie accelerarea, fie frâna de motor. Până aici nimic deosebit de modul de operare al unui schimbător manual.
Diferenţa o dă ambreiajul hidraulic care, la acest tip de schimbător, patinează pentru a elimina smuciturile şi trepidaţiile din timpul schimbărilor. Aţi citit bine, patinează. Pentru a limita alunecarea lui, există însă un dispozitiv de blocare şi control care îl lasă să patineze numai atât cât este nevoie.
Posibilitatea selectării între mai multor moduri de schimbare a treptelor, precum şi posibilitatea blocării ambreiajului încă de la pornirea de pe loc pentru a nu se produce patinarea roţilor, permite adaptarea autovehiculului la cerinţele şi gusturile conducătorului auto. Totul pentru a mulţumi consumatorul, indiferent de vârsta acestuia.
