Calculul și Construcția Cutiei de Viteze

Cutiile de viteze actuale s-au diferentiat atât ca principiu de functionare cât si ca mod de deservire. Din acest punct de vedere trebuie sa se faca distinctie între agregatul de lucru ca transformator de cuplu si dispozitivul sau sistemul de actionare prin care se alege regimul optim de functionare al cutiei de viteze.

Rezistentele la înaintarea autovehiculului variaza mult în functie de conditiile de concrete de deplasare si corespunzator acestora trebuie sa se schimbe si forta de tractiune la rotile motoare. Marea majoritate a automobilelor actuale sunt echipate cu motoare cu ardere interna, a caror particularitate consta în faptul ca puterea maxima este dezvoltata la turatii foarte ridicate. Automobilul necesita puteri mari si la viteze mici, care însa nu pot fi asigurate de motor datorita valorii relativ ridicate a turatiei minime stabile de functionare a acestuia. În consecinta, automobilul trebuie sa fie înzestrat cu un dispozitiv care sa permita schimbarea turatiei si momentul rotilor motoare în timpul mersului si sa asigure utilizarea integrala a puterii motorului la toate regimurile de functionare. Acestui scop îi serveste cutia de viteze, care îndeplineste functia unui variator de cuplu si turatie în transmisia autovehiculului, asigurând totodata posibilitatea mersului înapoi si functionarea motorului la regim de mers încet, în gol, atunci când automobilul sta pe loc.

7.1. Alegerea tipului constructiv

Cutia de viteze realizeaza, prin valori diferite ale rapoartelor de transmitere numite trepte de viteza, acordarea posibilitatilor energetice ale motorului la cerintele energetice ale automobilului în miscare cu asigurarea unor performante dinamice, de consum de combustibil si de poluare cât mai bune. Cutiei de viteze, a carei necesitate este determinata de incapacitatea de incapacitatea motorului de a satisface diversitatea conditiilor de autopropulsare, îndeplineste urmatoarele functiuni:

schimbarea raportului de transmitere:

- este functia principala a unei cutii de viteze; se realizeaza astfel modificarea fortei de tractiune si a vitezei de deplasare în functie de variatia rezistentelor la înaintare si/sau de regimul de circulatie al automobilului; în plus ofera posibilitatea autopropulsarii automobilului cu viteze reduse, ce nu pot fi asigurate în mod direct de motorul cu ardere interna care are turatia minima stabila relativ mare;

inversor al sensului de mers al automobilului:

- cum sensul de rotatie al motorului este prin conceptie unic, cutia de viteze contine elemente a caror dispunere permite, când este necesara inversarea sensului de rotatie a arborelui de iesire;

decupleaza motorul termic de rotile motoare (punct mort):

- deoarece prin conceptie, ambreiajul nu poate fi decuplat decât temporar, pentru situatiile în care este necesara functionarea motorului cu automobilul imobilizat, lantul cinematic este întrerupt prin aducerea elementelor mobile de cuplare într-o pozitie neutra.

În scopul asigurarii unei bune adaptabilitati a automobilului conditiilor concrete în care are loc deplasarea, cutia de viteze trebuie sa raspunda la o serie de cerinte, prin care:

- sa aiba posibilitatea realizarii unui numar cât mai mare de rapoarte de transmitere, iar marimea lor sa fie determinata în asa fel încât sa asigure o utilizare rationala a puterii în conditiile unor performante economice, dinamice si de poluare optime pentru caracteristica motorului cu care se conlucreaza;

constructia sa fie simpla, robusta, usoara, iar manevrarea sa fie simpla, precisa si comoda;

- în exploatare sa prezinte siguranta si întretinere usoara iar manevrarea sa fie simpla, precisa si comoda;

- sa prezinte o gama larga de utilizare.

Dupa modul de modificare a raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi cu variatia în trepte, cu variatia continua (progresiva), sau combinate. Dupa principiul de functionare, cutiile de viteze pot fi mecanice, hidraulice sau electrice.

Cutiile de viteze mecanice sunt cele mai raspândite la constructiile actuale de automobile. Modificarea raportului de transmitere se face prin intermediul unor angrenaje de roti dintate (cutii de viteze în trepte), sau prin intermediul unor elemente de frictiune (cutii de viteze continue).

Dupa modul de actionare deosebim cutii de viteze cu actionare manuala, (neautomate), cutii de viteze semiautomate si cutii de viteze automate.

Structural, cutiile de viteza în trepte sunt formate din lanturi cinematice paralele (utilizând si elemente comune), egale ca numar cu treptele de viteza si constituite din reductoare cu roti dintate si axe fixe sau mobile (planetare). Aceste reductoare formeaza mecanismul reductor al cutiilor de viteza.

Functionarea independenta a lanturilor cinematice se asigura prin montarea în fiecare lant cinematic a rotii cu cea mai mica turatie independenta de rotatia arborelui de sustinere (libera). Functionarea cutiei de viteze într-o anumita treapta se obtine prin solidarizarea la rotatie a rotii libere cu arborele de sustinere. Pentru solidarizare se utilizeaza mecanisme de cuplare a treptelor.

Comanda cuplarii, selectarea treptei si mentinerea treptei cuplate se face prin mecanismul de actionare.

Organizarea mecanismului reductor este realizata în concordanta cu:

- solutia de organizare a echipamentului de tractiune;

- pozitia motorului în raport cu axa longitudinala a automobilului;

- dispunerea cutiei de viteze fata de motor;

- marimea fluxului de putere transferat si cu numarul necesar de trepte de viteza.

La mecanismul reductor al cutiilor de viteze mecanice în trepte, raportul de transmitere se poate realiza prin participarea:

- unui singur angrenaj de roti dintate cu axe fixe, cum este cazul cutiilor de viteze cu doi arbori (fig.7.1,a);

- a doua angrenaje de roti dintate cu axe fixe, ca în cazul cutiilor de viteza cu trei arbori (fig.7.1,b);

- a trei angrenaje de roti dintate, dintre care doua cu axe fixe (organizate similar cutiei de viteze cu trei arbori) si unul cu axe mobile (reductor planetar) ca în situatia cutiilor de viteze cu multiplicator planetar (fig.7,c).