In parole povere, la moderna trasmissione automatica è una meraviglia dell'ingegneria, che riunisce più discipline, tra cui fisica, idraulica, elettronica e teoria meccanica. Costituito da centinaia di parti mobili e fisse, uno stuolo di sensori ed elettrovalvole, pompe, frizioni, freni, ingranaggi, il tutto immerso nel fluido idraulico e un TCM (Transmission Control Module) "per controllarli tutti", il cambio automatico può essere difficile da comprendere, ma non per i tecnici che ci lavorano.
La trasmissione stessa è un componente assolutamente necessario, perché il veicolo ha bisogno di un modo per trasmettere la potenza del motore alle ruote, ma deve anche ridurre quella potenza a qualcosa che le ruote possono utilizzare. Se il motore fosse collegato direttamente alle ruote, la velocità minima potrebbe essere di 700 giri/min, che si tradurrebbe in oltre 50 miglia orarie. Premi il gas e le gomme gireranno abbastanza velocemente da andare a quasi 140 mph a 3.000 giri / min (calcolato da uno pneumatico 225/60R16 che rotola 782 giri per miglio). Ovviamente, le ruote brucerebbero semplicemente l'auto, se prima non si rompesse il motore.
L'ingranaggio step-down, all'interno della trasmissione, riduce quelle rivoluzioni a qualcosa di gestibile. Inoltre, più rapporti di trasmissione mantengono il motore nella sua gamma più efficiente a diverse velocità. Infine, deve esserci un modo per scollegare il motore dalla trasmissione quando il veicolo è fermo. Il cambio automatico fa queste cose con una gestione del conducente quasi nulla. Ai fini di questa discussione, parleremo principalmente di come funziona il tradizionale cambio automatico a trazione anteriore, ma toccheremo anche trazione integrale, trazione posteriore, cambio sequenziale, doppia frizione, automatizzato tipi manuali e a variazione continua.
Le parti principali della trasmissione automatica includono il convertitore di coppia, la pompa idraulica, gli ingranaggi epicicloidali, le frizioni e i freni. Il convertitore di coppia trasmette la potenza del motore alla pompa idraulica e all'albero di entrata della trasmissione. Gli ingranaggi planetari sono allineati uno dopo l'altro in serie. Il TCM utilizza valvole per controllare frizioni e freni per selezionare e passare da un rapporto di trasmissione diverso all'altro.
Dal motore, la potenza va prima nel convertitore di coppia , un giunto idraulico che aziona la pompa idraulica e albero di entrata della trasmissione. Più ingranaggi planetari sono allineati per ottenere rapporti di trasmissione diversi. La loro attivazione è controllata dal TCM. Con il motore al minimo, selettore del cambio in “D” (Drive) e il veicolo fermo, al cambio viene trasferita a malapena una coppia. A questo punto, il TCM, che potrebbe essere incorporato nell'ECM (Modulo di controllo motore), comanda frizioni e freni per selezionare la prima marcia. Applica l'acceleratore e il convertitore di coppia aumenta la pressione e il flusso del fluido fino al punto in cui può iniziare a muovere l'albero di entrata della trasmissione. A seconda della trasmissione, l'albero di uscita della trasmissione va al differenziale anteriore , scatola di rinvio o differenziale posteriore, per un rapporto di riduzione finale prima che la potenza venga trasmessa alle ruote.
Utilizzando i dati dei sensori in tutto il gruppo propulsore, il TCM determina quando e come passare da un rapporto di trasmissione all'altro. In accelerazione, la trasmissione parte in prima marcia. A seconda della richiesta del conducente e del carico del veicolo, il veicolo accelererà, in prima marcia, a una velocità predeterminata. A quel punto, il TCM disinnesta senza problemi la prima marcia e inserisce la seconda. Lo fa innestando e disinnestando le varie frizioni e freni sugli ingranaggi epicicloidali, instradando la potenza del motore attraverso il percorso del cambio appropriato. Mentre il veicolo continua ad accelerare, il TCM comanderà automaticamente l'inserimento e il disinnesto di marce specifiche.
Durante la navigazione o in seconda o terza marcia, il convertitore di coppia si blocca per stabilire un collegamento diretto alla trasmissione, migliorando il risparmio di carburante e la risposta della trasmissione. Per accelerare, ad esempio durante una manovra di sorpasso, si preme il pedale dell'acceleratore, che aumenta il regime del motore. A questo punto, per ottenere una maggiore accelerazione, il TCM potrebbe scalare a un rapporto di trasmissione inferiore. Una volta tornata alla velocità di crociera, il TCM seleziona il rapporto di trasmissione più alto.
Quando il veicolo decelera, il TCM seleziona il rapporto di trasmissione appropriato per la velocità del veicolo e può sbloccare il convertitore di coppia. Potresti o meno sentire alcuna risposta di trasmissione, poiché è principalmente a ruota libera mentre rallenti. Una volta che il veicolo si ferma, il cambio tornerà alla prima marcia, selezionata dal TCM, pronta per aiutarti ad accelerare di nuovo.
La maggior parte delle trasmissioni automatiche include una "modalità manuale", che può essere attivata dalla leva del cambio, dai pulsanti o dalle "leve". In una certa misura, questo ha la precedenza sul TCM, ma il TCM non ti consentirà di aumentare la velocità del motore, ad esempio cercando di inserire la prima marcia a 60 mph. Le trasmissioni a doppia frizione sono leggermente diverse, in quanto non utilizzano ingranaggi planetari, ma ingranaggi dell'albero come un cambio manuale. Le trasmissioni a variazione continua (CVT) sono un tipo molto diverso di trasmissione automatica che non ha rapporti di trasmissione specifici. Invece, due pulegge a forma di cono sono collegate da una cinghia o catena. Modificando la larghezza della puleggia motrice, il cambio del rapporto di trasmissione è fluido, mantenendo il motore nella sua gamma più efficiente.
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