Cutia de viteze - progresivă

Denumirea uzuala pentru componenta transmisiei care realizeaza adaptarea turatiei si cuplului motorului la turatia rotilor motoare si la rezistentele la inaintarea automobilului, aplicate acestora (respective la cuplul rezistent).Se mai folosec denumirile de schimbator de viteze, precum si aceea de transformator de cuplu, cu circulatie mai restransa, dar mai potrivita atat tuturor tipurilor, cat si functionarii lor specifice.

Necesitatea demultiplicarii turatiei si multiplicarii cuplului de la motor la roata, rezida din faptul ca turatiile motorului sunt prea mari fata de cele necesare rotilor pentru asigurarea unor viteze de inaintare acceptabile si ca in multe conditii de inaintare a automobilului, cuplul motor este mult prea mic fata de valorile cuplului rezistent generat de propulsia automobilului.In plus, modul de variatie cu turatia cuplului motor este inadecvat fata de cel al cuplului rezistent cu viteza de inaintare a automobilului.Astfel, rotile motoare de dimensiunile obisnuite ar avea turatia motorului, atunci viteza de inaintare la turatia minima ar fi de 100 kmh iar cea la cea maxima de 500 kmh.De exemplu, pentru demarajul unu automobil cu o greutate de 1000 de kg la o acceleratie de 2 ms2 , este necesara invingerea unei forte de inertie de 200 kg.Aceeasi forta de tractiune trebuie dezvoltata la urcarea automobilului pe o rampa cu o inclinare de cca. 11 grade (declivitatea de 20%).Cuplul motor necesar in acest caz este de peste 65 kg fm, adica aproape de 10 ori mai mare decat cuplul maxim al unui motor obisnuit de automobil.Se intelege, asadar, ca motorul cu ardere interna nu numai ca nu este capabil sa urce rampa, dar nici nu poate asigura demarajul automobilului.

Reducerea turatiei si cresterea cuplului de la motor la roata sunt realizabile simultan prin angrenaje. Folosirea acestora la autmobil a fost initiata de Karl Benz in 1887, dar introducerea unei adevarate cutii de viteze apartine lui Gottieb Daimler si Wilhelm Maybach (1894  1896).Tipul de cutie de viteze larg raspandit a fost cel cu tren balador, inventie a lui Louis Renault (1898). Din al patrulea deceniu al secolului nostru, sistemul cu balador a fost practic abandonat in favoarea cutiei de viteze cu roti continuu angrenate. Cutiile de viteze pentru autoturisme realizeaza trei sau patru (uneori cinci) raporturi de demultiplicare pentru mersul inainte si unul pentru mersul inapoi.Demultiplicarea necesara dintre motor si roata motoare se realizeaza in doua componente ale transmisiei, o demultiplicare invariabila (de 4 pana la 5 ori) in transmisia numita finala sau principala, care cuprinde si diferentialul, precum si demultiplicarea in trepte, introdusa de la alegerea de catre cutia de viteze.Numarul treptelor de demultiplicare (trepte de viteze), precum si valoarea raporturilor respective se determina in functie de caracteristicile motorului, de cele ale automobilului, de utilizare etc. In afara rotilor dintate uzuale se folosesc si angrenajele epicicloidale.Acestora au fost utilizate la cutiile de viteze ale primelor autmobile construite in S.U.A. si au echipat celebrul Ford T pana in 1928, cand au fost inlocuite cu cele tren balador.Angrenajele epicicloidale au revenit in transmisiile semiautomate si mai tarziu in cele automate datorita avantajelor lor specifice : nu pretind deplasari axiale, mansoane, craboti etc. si nici forte mari pentru manevrare.La iesirea din cutia de viteze se plaseaza uneori un dispozitiv de multiplicare a turatiei, care permite inserarea in mers a unui raport de transmitere mai lung.Dispozitivul reduce turatia motorului, pentru aceeasi viteza de inaintare a automobilului, realizand prin acestea o economie de combustibil.Variatia continua a raportului de transmitere se realizeaza prin variatoare mecanice, convertizoare hidrodinamice de cuplu, transmisii hidrostatice si electrice. Convertizoarele hidraulice de cuplu, transmisii hidrostatice nu au cunoscut inca o aplicatie interesanta la autoturisme, ca de altfel nici transmisia electrica.Variatoarele mecanice, transmisiile hidrostatice nu au o cutie de viteze propriu-zisa demultiplicarea turatiei si amplificarea cuplului transmis la rotile motoare efectuandu-se fara nici un angrenaj.

Primele cutii de viteze propriu-zise, cu roti dintate, au fost cele cu tren balador.O roata dintata baladoare este deplasabila axial, intrucat este montata pe arborele sau prin caneluri.Cutia de viteze cu balador si trei arbori a fost folosita aproape exclusiv pana catre anul 1930.