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A cambio semiautomatico è un trasmissione a velocità multiple dove si svolge parte della sua attività automatizzato (tipicamente l'attuazione del frizione), ma è comunque necessario l'intervento del conducente per avviare il veicolo da fermo e per cambiare manualmente le marce. Le trasmissioni semiautomatiche venivano utilizzate quasi esclusivamente nelle motociclette e si basano su quelle convenzionali trasmissioni manuali O trasmissioni manuali sequenziali, ma utilizzano un sistema di frizione automatica. Ma anche alcune trasmissioni semiautomatiche si basano sull'idraulica standard trasmissioni automatiche con convertitori di coppia E riduttori epicicloidali.
I nomi per tipi specifici di trasmissioni semiautomatiche includono manuale senza frizione,automatico-manuale,manuale della frizione automatica,E volante trasmissioni.[8][9][10] Questi sistemi facilitano i cambi di marcia per il conducente azionando automaticamente il sistema della frizione, solitamente tramite interruttori che innescano un attuatore O servo, richiedendo comunque al conducente di cambiare marcia manualmente. Ciò contrasta con a cambio con preselettore, in cui il conducente aziona la frizione e seleziona il rapporto di trasmissione successivo, ma il cambio di marcia all'interno della trasmissione viene eseguito automaticamente.
Il primo utilizzo delle trasmissioni semiautomatiche fu nelle automobili, la cui popolarità aumentò a metà degli anni '30, quando furono offerte da diverse case automobilistiche americane. Meno comuni delle tradizionali trasmissioni automatiche idrauliche, le trasmissioni semiautomatiche sono state comunque rese disponibili su vari modelli di auto e moto e sono rimaste in produzione per tutto il 21° secolo. Le trasmissioni semiautomatiche con funzionamento al volante sono state utilizzate in vari auto da corsa e furono introdotte per la prima volta per controllare il meccanismo di cambio marcia elettroidraulico delle Ferrari640 Vettura di Formula Uno nel 1989. Questi sistemi sono attualmente utilizzati su una varietà di classi di auto da corsa di alto livello; Compreso Formula Uno, IndyCar e corse automobilistiche da turismo. Altre applicazioni includono motocicli, camion, autobus e veicoli ferroviari.
I semiautomatici facilitano più facilmente cambi di marcia eliminando la necessità di premere il pedale o la leva della frizione contemporaneamente al cambio di marcia. La maggior parte delle auto dotate di cambio semiautomatico non sono dotate di pedale della frizione standard poiché la frizione è controllata a distanza. Allo stesso modo, la maggior parte delle motociclette con cambio semiautomatico non sono dotate di una leva della frizione convenzionale manubrio.
La maggior parte delle trasmissioni semiautomatiche si basa sulla trasmissione manuale convenzionale. Possono essere parzialmente automatizzati. Una volta automatizzata la frizione, la trasmissione diventa semiautomatica. Tuttavia, questi sistemi richiedono ancora la selezione manuale della marcia da parte del conducente. Questo tipo di trasmissione è chiamato a manuale senza frizione o un manuale automatizzato.
La maggior parte delle trasmissioni semiautomatiche nelle autovetture più vecchie mantengono il normale cambio ad H di una trasmissione manuale; allo stesso modo, le trasmissioni semiautomatiche sulle motociclette più vecchie mantengono la tradizionale leva del cambio a pedale, come su una motocicletta con cambio completamente manuale. Tuttavia, i sistemi semiautomatici nelle motociclette più recenti, nelle auto da corsa e in altri tipi di veicoli spesso utilizzano metodi di selezione delle marce come i paddle del cambio vicino al volante. volante o si innesca vicino al manubrio.[11][12][13][14][15][16][17]
Nel corso degli anni sono state utilizzate diverse forme di automazione per l'azionamento della frizione, da idraulico, pneumatico e elettromeccanico frizioni a a vuoto,[18] elettromagnetico e persino frizioni centrifughe. Giunti idraulici (più comunemente e precedentemente utilizzati nelle prime trasmissioni automatiche) sono stati utilizzati anche da vari produttori, solitamente insieme a qualche forma di frizione meccanica a frizione, per evitare che il veicolo si blocchi quando si ferma o in fase di arresto. oziare.
Un tipico design di trasmissione semiautomatica può funzionare utilizzando Sensori ad effetto Hall O microinterruttori per rilevare la direzione del cambio richiesto quando si utilizza la leva del cambio. L'uscita di questi sensori, combinata con l'uscita di un sensore collegato a riduttore che misura la velocità e la marcia attuali, viene inserito in a unità di controllo della trasmissione, centralina elettronica, centralina del motore, o microprocessore,[19][20] o altro tipo di sistema di controllo elettronico. Questo sistema di controllo determina quindi i tempi e la coppia ottimali richiesti per un innesto fluido della frizione.
L'unità di controllo elettronica alimenta un attuatore che innesta e disinnesta la frizione in modo fluido. In alcuni casi la frizione viene azionata da a servomotore accoppiato ad una disposizione di ingranaggi per a attuatore lineare, il quale, tramite a cilindro idraulico riempito con fluido idraulico dal sistema frenante, disinnesta la frizione. In altri casi, l'attuatore della frizione interna può essere completamente elettrico, dove l'attuatore della frizione principale è alimentato da un motore elettrico O solenoide, o anche pneumatico, dove l'attuatore della frizione principale è a attuatore pneumatico che disinnesta la frizione.
Un sistema manuale senza frizione, chiamato Autoadesiva, era una trasmissione semiautomatica introdotta da Volkswagen per l'anno modello 1968. Commercializzato come Volkswagen Stickshift automatico, una trasmissione manuale convenzionale a tre velocità era collegata a un sistema di frizione automatica azionata dal vuoto. La parte superiore della leva del cambio è stata progettata per premere e attivare un interruttore elettrico, ad esempio quando viene toccata dalla mano del conducente. Quando premuto, l'interruttore azionava una tensione di 12 volt solenoide, che a sua volta azionava l'attuatore della frizione a depressione, disinnestando così la frizione e consentendo il cambio di marcia. Con la mano del conducente rimossa dal cambio, la frizione si reinseriva automaticamente. La trasmissione era inoltre dotata di un convertitore di coppia, che consentiva all'auto di girare al minimo con la marcia come con un cambio automatico, nonché di fermarsi e ripartire da ferma con qualsiasi marcia.[21][22][23]
A partire dalla fine degli anni ’90, i produttori automobilistici hanno introdotto quello che oggi viene chiamato an cambio manuale automatizzato (AMT), che è meccanicamente simile e affonda le sue radici nei precedenti sistemi di trasmissione manuale senza frizione. Un AMT funziona allo stesso modo delle vecchie trasmissioni manuali semiautomatiche e senza frizione, ma con due eccezioni; è in grado sia di azionare la frizione che di cambiare marcia automaticamente e non utilizza un convertitore di coppia. Il cambio viene effettuato automaticamente da a centralina di controllo della trasmissione (TCU) o manualmente dal pomello del cambio o dai paddle montati dietro il volante. Gli AMT combinano l'efficienza del carburante delle trasmissioni manuali con la facilità di cambio delle trasmissioni automatiche. Il loro più grande svantaggio è lo scarso comfort di cambio dovuto al disinserimento della frizione meccanica da parte della TCU, che si nota facilmente come "sbalzo".[citazione necessaria] Alcuni produttori di trasmissioni hanno provato a risolvere questo problema utilizzando anelli sincronizzatori sovradimensionati e non aprendo completamente la frizione durante il cambio, il che funziona in teoria, ma dal 2007 non ci sono state auto di serie con tali funzioni.[necessita di aggiornamento] Nelle autovetture, i moderni AMT hanno generalmente sei velocità (anche se alcuni ne hanno sette) e un cambio piuttosto lungo. In combinazione con un programma di cambio intelligente, ciò può ridurre significativamente il consumo di carburante. In generale, esistono due tipi di AMT: AMT integrati e AMT aggiuntivi. Gli AMT integrati sono stati progettati per essere AMT dedicati, mentre gli AMT aggiuntivi sono conversioni di trasmissioni manuali standard in AMT.[citazione necessaria]
Una trasmissione manuale automatizzata può includere una modalità completamente automatica in cui il conducente non ha bisogno di cambiare marcia.[24] Queste trasmissioni possono essere descritte come una trasmissione manuale standard con frizione automatizzata e controllo del cambio automatizzato, consentendo loro di funzionare allo stesso modo delle trasmissioni automatiche tradizionali. La TCU cambia marcia automaticamente se, ad esempio, il motore lo è sottolineato. L'AMT può essere commutato in una modalità manuale senza frizione in cui è possibile salire o scendere di marcia utilizzando un selettore del cambio montato sulla console o leve del cambio.[25] Ha un costo inferiore rispetto alle trasmissioni automatiche convenzionali.[26]
La trasmissione manuale automatizzata (i nomi commerciali includono SMG-III) non deve essere confuso con il cambio automatico "manumatico" (commercializzato con nomi commerciali come Tiptronic, Steptronic, Sportmatico, E Geartronic). Sebbene questi sistemi sembrino superficialmente simili, un manumatic utilizza un convertitore di coppia come un cambio automatico, invece della frizione utilizzata nel cambio manuale automatizzato. Un cambio manuale automatizzato può dare al conducente il pieno controllo della selezione della marcia, mentre un cambio manuale negherà una richiesta di cambio marcia che comporterebbe lo stallo del motore (da troppo pochi RPM) o fuorigiri. [24] La modalità automatica di un cambio manuale automatizzato a velocità di avviamento con arresti bassi o frequenti è meno fluida di quella dei cambi manuali e di altri cambi automatici.
Diverse trasmissioni semiautomatiche utilizzate da motociclette e auto da corsa sono in realtà basate sulla meccanica trasmissioni manuali sequenziali. Le trasmissioni motociclistiche semiautomatiche generalmente omettono la leva della frizione, ma mantengono la leva del cambio convenzionale con punta e tallone.
Le trasmissioni motociclistiche semiautomatiche si basano sulle trasmissioni manuali sequenziali convenzionali e tipicamente utilizzano a frizione centrifuga.[34] Al minimo, il motore è scollegato dall'albero di ingresso del cambio, consentendo sia a lui che alla moto la ruota libera, a differenza dei sistemi automatici con convertitore di coppia, non è presente strisciante ozioso con una frizione centrifuga opportunamente regolata. Man mano che la velocità del motore aumenta, i contrappesi all'interno del gruppo frizione ruotano gradualmente verso l'esterno finché non iniziano a entrare in contatto con l'interno dell'alloggiamento esterno e trasmettono una quantità crescente di potenza e coppia del motore. L'effettivo "punto morso" o "punto mordente"[35] si trova automaticamente nell'equilibrio, dove la potenza trasmessa attraverso la frizione (ancora slittante) è pari a quella che il motore può fornire. Ciò consente un'accelerazione a tutto gas relativamente veloce decolli (con la frizione regolata in modo che il motore sia alla massima coppia) senza che il motore rallenti o si impantani, nonché partenze più rilassate e manovre a bassa velocità con acceleratore al minimo e RPM.
Nel 1901, Amedeo Bollée sviluppò un metodo per cambiare marcia che non richiedeva l'uso della frizione e veniva attivato da un anello montato all'interno del volante.[36] Un'auto che utilizzava questo sistema era la 1912 Bollee Siluro di tipo F.
Prima dell'arrivo del primo cambio automatico idraulico prodotto in serie (il Motori generali Hydra-Matic) nel 1940, diversi produttori americani offrirono vari dispositivi per ridurre la quantità di input richiesti dalla frizione o dal cambio.[37] Questi dispositivi avevano lo scopo di ridurre la difficoltà di utilizzo del trasmissioni manuali non sincronizzate, o "cambi d'emergenza", comunemente utilizzate, soprattutto nella guida stop-start.
Un primo passo verso le trasmissioni automatizzate fu il 1933-1935 LINGUA Self-Shifter,[38][39][40][41] che passava automaticamente tra due marce avanti nella modalità "avanti" (o tra due rapporti di trasmissione più brevi nella modalità "emergenza bassa"). Le partenze da fermo richiedevano al conducente di utilizzare il pedale della frizione. Il Self-Shifter apparve per la prima volta nel maggio 1933 e fu offerto di serie sulla Royale e come opzione sul Flying Cloud S-4.[42]
Nel 1937, il quattro marce Vecchiamobile La trasmissione automatica di sicurezza è stata introdotta sulla Oldsmobile sei e Oldsmobile Otto modelli.[38] Utilizzava un riduttore epicicloidale con pedale della frizione per la partenza da fermo e il passaggio dalla gamma "bassa" a quella "alta".[43][44][45] La trasmissione automatica di sicurezza fu sostituita dalla Hydra-Matic completamente automatica per l'anno modello 1940.[46][47]
Il 1938-1939 Buick speciale era disponibile con un altro cambio semiautomatico Self-Shifter a 4 velocità,[48][49][50] che utilizzava una frizione manuale per la partenza da fermo e una frizione automatizzata per i cambi di marcia.
Il 1941 Chrysler M4 Vacamatic La trasmissione era una trasmissione manuale a due velocità con un'unità underdrive integrale, una frizione manuale tradizionale e un accoppiamento fluido tra il motore e la frizione.[51][52][53] La trasmissione a due velocità aveva gamme "alte" e "basse" e la frizione veniva utilizzata quando il conducente voleva passare da una gamma all'altra. Per la guida normale, il conducente preme la frizione, seleziona la gamma alta e quindi rilascia la frizione. Una volta premuto l'acceleratore, l'accoppiamento idraulico si innestava e l'auto iniziava ad avanzare, con l'unità underdrive impegnata per fornire un rapporto di trasmissione inferiore. A una velocità compresa tra 15 e 20 mph (24-32 km / h), il conducente solleverebbe l'acceleratore e l'unità underdrive si disinnesterebbe. Il Vacamatic è stato sostituito da uno simile M6 Presto-Matic trasmissione per l'anno modello 1946.
Disegni simili furono usati per il 1941-1950 Hudson Drive-Master[54][55] e lo sfortunato 1942 Lincoln Liquimatico.[56][57] Entrambi combinavano una 3 velocità trasmissione manuale con cambio automatizzato tra la 2a e la 3a marcia, invece dell'unità "underdrive" del Vacamatic.
La Packard Electro-Matic, introdotta nel 1941 Tagliatore Packard E Packard 180 era uno dei primi cambi manuali senza frizione che utilizzava una tradizionale frizione a frizione con funzionamento automatico del vuoto, controllato dalla posizione dell'acceleratore.
IL prodotti automobilistici sistema manuale, disponibile sul 1953 La Ford Anglia 100E era un sistema di frizione automatica alimentato a vuoto azionato da un interruttore che veniva attivato ogni volta che si spostava la leva del cambio. Il sistema potrebbe controllare il cavo dell'acceleratore (per mantenere il motore al regime richiesto per il cambio di marcia) e variare la velocità di innesto della frizione.[58] Anche il successivo sistema Newtondrive, disponibile sulla Ford Anglia del 1957-1958, era dotato di soffocamento controllo. Un prodotto simile era il tedesco Saxomat sistema di frizione automatica, introdotto a metà degli anni '50 e disponibile su varie auto europee.[59]
IL Citroën DS, introdotta nel 1955, utilizzava un sistema idraulico con un regolatore di velocità ad azionamento idraulico e un dispositivo di incremento del regime minimo per selezionare le marce e azionare la frizione altrimenti convenzionale. Ciò ha consentito il cambio senza frizione con un singolo selettore montato sul piantone, mentre il conducente contemporaneamente sollevava l'acceleratore per cambiare marcia. Questo sistema è stato soprannominato "Citro-Matic" negli Stati Uniti
Per l'anno modello 1962, Motori americani ha introdotto l'E-Stick, che ha eliminato il pedale della frizione nel Americano vagabondo con trasmissioni manuali standard a tre velocità.[60] Questa frizione automatica utilizzava la pressione dell'olio motore come fonte idraulica ed era disponibile per meno di 60 dollari.[61] Rispetto alle trasmissioni completamente automatiche dell'epoca, l'E-Stick offriva il risparmio di carburante di un cambio manuale, con il vuoto e gli interruttori elettrici che controllavano la frizione. Sulla versione più grande veniva offerta la trasmissione a tre velocità E-Stick Classico dell'escursionista modelli, insieme a un'unità overdrive.[62] Il sistema era disponibile solo con motori a 6 cilindri e la mancanza di frizione si rivelò impopolare, quindi fu interrotto dopo il 1964.[63]
Il 1967 Volkswagen WSK (Trasmissione con frizione a convertitore; Inglese: Cambio con convertitore di coppia/frizione), utilizzato in Scarafaggio, Tipo 3 E Karmann Ghia, è stato uno dei primi cambi del suo genere, con frizione meccanica automatica e convertitore di coppia. Era conosciuto anche come il Autoadesiva. Il cambio è stato effettuato manualmente dal conducente. La frizione meccanica automatica permetteva all'auto di accelerare da ferma, mentre il convertitore di coppia gli permetteva di farlo con qualsiasi marcia. Smorzando le vibrazioni del motore e fornendo una moltiplicazione della coppia, funzionava come una sorta di "riduttore", quindi il cambio meccanico vero e proprio necessitava solo di tre marce avanti (ecco perché le trasmissioni automatiche convenzionali con convertitore di coppia normalmente hanno meno marce rispetto alle trasmissioni manuali). La WSK non aveva la "prima" marcia; invece, la prima marcia è stata convertita in retromarcia e la seconda marcia è stata etichettata per prima (con la terza e la quarta marcia rispettivamente etichettate seconda e terza).[64]
IL Chevrolet Torque Drive trasmissione, introdotta nel 1968 Chevrolet Nova E Camaro, è uno dei pochi esempi in cui una trasmissione semiautomatica era basata su una trasmissione automatica idraulica convenzionale (piuttosto che su una trasmissione manuale standard). Il Torque-Drive era essenzialmente un 2 velocità Powerglide cambio automatico senza modulatore del vuoto, che richiede al conducente di cambiare manualmente le marce tra "Bassa" e "Alta". L'indicatore del quadrante sulle auto Torque-Drive era "Park-RN-Hi-1st". Il conducente avviava l'auto in "1a", quindi spostava la leva su "Ciao" quando lo desidera. Il Torque-Drive fu interrotto alla fine del 1971 e sostituito da un tradizionale cambio automatico idraulico. Altri esempi di trasmissioni semiautomatiche basate su sistemi automatici idraulici furono la trasmissione semiautomatica Ford a 3 velocità utilizzata nel periodo 1970-1971 Ford Maverick, prime versioni della Honda 1972–1988 Hondamatic Trasmissioni a 2 e 3 velocità e il Daihatsu Cambio Diamatic a 2 velocità utilizzato nel periodo 1985-1991 Daihatsu Sciarada.