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A transmissão semiautomática é um transmissão de múltiplas velocidades onde parte de sua operação é automatizado (normalmente a atuação do embreagem), mas a ação do motorista ainda é necessária para arrancar o veículo da paralisação e mudar manualmente as marchas. As transmissões semiautomáticas foram usadas quase exclusivamente em motocicletas e são baseadas em transmissões convencionais. transmissões manuais ou transmissões manuais sequenciais, mas usam um sistema de embreagem automática. Mas algumas transmissões semiautomáticas também foram baseadas em sistemas hidráulicos padrão transmissões automáticas com conversores de torque e engrenagens planetárias.
Os nomes para tipos específicos de transmissões semiautomáticas incluem manual sem embreagem,manual automático,manual de embreagem automática,e pedal da embreagem transmissões.[8][9][10] Esses sistemas facilitam as mudanças de marcha para o motorista, operando o sistema de embreagem automaticamente, geralmente via comuta que desencadeiam um atuador do ou servo, embora ainda exija que o motorista mude de marcha manualmente. Isto contrasta com uma caixa de câmbio pré-selecionada, na qual o motorista aciona a embreagem e seleciona a próxima relação de marcha, mas a mudança de marcha dentro da transmissão é realizada automaticamente.
O primeiro uso de transmissões semiautomáticas foi em automóveis, ganhando popularidade em meados da década de 1930, quando foram oferecidas por vários fabricantes de automóveis americanos. Menos comuns do que as transmissões automáticas hidráulicas tradicionais, as transmissões semiautomáticas foram disponibilizadas em vários modelos de automóveis e motocicletas e permaneceram em produção ao longo do século XXI. Transmissões semiautomáticas com operação paddle shift têm sido usadas em vários carros de corrida e foram introduzidos pela primeira vez para controlar o mecanismo eletro-hidráulico de mudança de marcha do Ferrari 640 Carro de Fórmula 1 em 1989. Esses sistemas são atualmente usados em uma variedade de classes de carros de corrida de alto nível; Incluindo Fórmula Um, IndyCar e corridas de carros de turismo. Outras aplicações incluem motocicletas, caminhões, ônibus e veículos ferroviários.
As semiautomáticas facilitam mudanças de marcha eliminando a necessidade de pressionar o pedal ou alavanca da embreagem ao mesmo tempo que muda de marcha. A maioria dos carros com transmissão semiautomática não está equipada com pedal de embreagem padrão, pois a embreagem é controlada remotamente. Da mesma forma, a maioria das motocicletas com transmissão semiautomática não está equipada com uma alavanca de embreagem convencional na guidão.
A maioria das transmissões semiautomáticas é baseada na transmissão manual convencional. Eles podem ser transmissão parcialmente automatizada. Assim que a embreagem for automatizada, a transmissão se tornará semiautomática. No entanto, esses sistemas ainda exigem a seleção manual de marchas pelo motorista. Este tipo de transmissão é chamado de manual sem embreagem ou um manual automatizado.
A maioria das transmissões semiautomáticas em carros de passageiros mais antigos mantém o câmbio padrão H normal de uma transmissão manual; da mesma forma, as transmissões semiautomáticas em motocicletas mais antigas mantêm a alavanca de câmbio convencional, como em uma motocicleta com transmissão totalmente manual. No entanto, os sistemas semiautomáticos em motocicletas, carros de corrida e outros tipos de veículos mais recentes costumam usar métodos de seleção de marcha, como remos de mudança de marcha próximos ao volante ou gatilhos perto do guidão.[11][12][13][14][15][16][17]
Diversas formas diferentes de automação para acionamento de embreagem têm sido utilizadas ao longo dos anos, desde hidráulico, pneumático e eletromecânico embreagens para operado a vácuo,[18] eletromagnético e até mesmo embreagens centrífugas. Acoplamentos fluidos (mais comumente e anteriormente usados nas primeiras transmissões automáticas) também têm sido usados por vários fabricantes, geralmente junto com alguma forma de embreagem de fricção mecânica, para evitar que o veículo pare ao parar ou em parado.
Um projeto típico de transmissão semiautomática pode funcionar usando Sensores de efeito Hall ou microinterruptores para detectar a direção da mudança solicitada quando a alavanca de câmbio é usada. A saída destes sensores, combinada com a saída de um sensor conectado ao caixa de velocidade que mede sua velocidade e marcha atuais, é alimentado em um unidade de controle de transmissão, unidade de controle eletrônico, unidade de controle do motor, ou microprocessador,[19][20] ou outro tipo de sistema de controle eletrônico. Este sistema de controle determina então o tempo e o torque ideais necessários para um engate suave da embreagem.
A unidade de controle eletrônico aciona um atuador, que engata e desengata a embreagem de maneira suave. Em alguns casos, a embreagem é acionada por um servo-motor acoplado a um arranjo de engrenagens para um atuador linear, que, através de um cilindro hidráulico preenchido com fluido hidraulico de sistema de freio, desengata a embreagem. Em outros casos, o atuador da embreagem interna pode ser totalmente elétrico, onde o atuador da embreagem principal é alimentado por um motor elétrico ou solenóide, ou mesmo pneumático, onde o atuador da embreagem principal é um atuador pneumático que desengata a embreagem.
Um sistema manual sem embreagem, denominado Autoadesivo, era uma transmissão semiautomática introduzida por Volkswagen para o ano modelo de 1968. Comercializado como o Volkswagen câmbio automático, uma transmissão manual convencional de três velocidades foi conectada a um sistema de embreagem automática operado a vácuo. A parte superior da alavanca de câmbio foi projetada para pressionar e ativar um interruptor elétrico, ou seja, quando tocada pela mão do motorista. Quando pressionado, o interruptor acionou uma tensão de 12 volts solenóide, que por sua vez operava o atuador da embreagem a vácuo, desengatando assim a embreagem e permitindo a mudança entre as marchas. Com a mão do motorista removida da alavanca de câmbio, a embreagem seria reengatada automaticamente. A transmissão também foi equipada com um conversor de torque, permitindo que o carro ficasse em marcha lenta como uma automática, bem como parasse e partisse de parado em qualquer marcha.[21][22][23]
A partir do final da década de 1990, os fabricantes automotivos introduziram o que hoje é chamado de transmissão manual automatizada (AMT), que é mecanicamente semelhante e tem suas raízes nos sistemas anteriores de transmissão manual sem embreagem. Um AMT funciona da mesma maneira que as antigas transmissões semiautomáticas e manuais sem embreagem, mas com duas exceções; ele é capaz de operar a embreagem e mudar automaticamente e não usa conversor de torque. A mudança é feita automaticamente a partir de um unidade de controle de transmissão (TCU), ou manualmente a partir do botão de mudança ou dos paddles de mudança montados atrás do volante. Os AMTs combinam a eficiência de combustível das transmissões manuais com a facilidade de mudança das transmissões automáticas. Sua maior desvantagem é o baixo conforto nas mudanças devido ao desengate da embreagem mecânica pelo TCU, o que é facilmente perceptível como "solavancos".[citação necessária] Alguns fabricantes de transmissões tentaram resolver esse problema usando anéis sincronizadores superdimensionados e não abrindo totalmente a embreagem durante a troca de marchas – o que funciona em teoria, mas até 2007 não havia nenhum carro de produção em série com tais funções.[precisa de atualização] Nos automóveis de passageiros, os AMTs modernos geralmente têm seis velocidades (embora alguns tenham sete) e uma marcha bastante longa. Em combinação com um programa de mudança inteligente, isto pode reduzir significativamente o consumo de combustível. Em geral, existem dois tipos de AMTs: AMTs integrados e AMTs complementares. Os AMTs integrados foram projetados para serem AMTs dedicados, enquanto os AMTs complementares são conversões de transmissões manuais padrão em AMTs.[citação necessária]
Uma transmissão manual automatizada pode incluir um modo totalmente automático em que o motorista não precisa mudar de marcha.[24] Essas transmissões podem ser descritas como uma transmissão manual padrão com embreagem automatizada e controle de mudança de marcha automatizado, permitindo que operem da mesma maneira que as transmissões automáticas tradicionais. O TCU muda automaticamente de marcha se, por exemplo, o motor estiver marcado em vermelho. O AMT pode ser alterado para um modo manual sem embreagem, onde é possível aumentar ou diminuir a marcha usando um seletor de mudança montado no console ou paddle shifters.[25] Tem um custo menor que as transmissões automáticas convencionais.[26]
A transmissão manual automatizada (nomes comerciais incluem SMG-III) não deve ser confundido com transmissão automática "manumática" (comercializada sob nomes comerciais como Tiptronic, Steptronic, Esportivo, e Geartronic). Embora esses sistemas pareçam superficialmente semelhantes, um manual usa um conversor de torque como uma transmissão automática, em vez da embreagem usada na transmissão manual automatizada. Um manual automatizado pode dar ao motorista controle total da seleção de marcha, enquanto um manual negará uma solicitação de mudança de marcha que resultaria na parada do motor (de muito poucos RPM) ou excesso de rotação. [24] O modo automático de uma transmissão manual automatizada em velocidades de partida baixas ou paradas frequentes é menos suave do que o da transmissão manual e de outras transmissões automáticas.
Várias transmissões semiautomáticas usadas em motocicletas e carros de corrida são, na verdade, baseadas mecanicamente em transmissões manuais sequenciais. As transmissões semiautomáticas de motocicletas geralmente omitem a alavanca da embreagem, mas mantêm a alavanca de câmbio convencional com calcanhar e ponta do pé.
As transmissões semiautomáticas de motocicletas são baseadas em transmissões manuais sequenciais convencionais e normalmente usam um embreagem centrífuga.[34] Em marcha lenta, o motor é desconectado do eixo de entrada da caixa de câmbio, permitindo que ele e a moto roda livre, ao contrário da automação do conversor de torque, não há fluência ociosa com uma embreagem centrífuga devidamente ajustada. À medida que a velocidade do motor aumenta, os contrapesos dentro do conjunto da embreagem giram gradualmente ainda mais para fora até começarem a entrar em contato com o interior da carcaça externa e transmitir uma quantidade crescente de potência e torque do motor. O "ponto de mordida" ou "ponto de mordida" efetivo[35] é encontrado automaticamente pelo equilíbrio, onde a potência transmitida através da embreagem (ainda escorregadia) é igual à que o motor pode fornecer. Isso permite aceleração total relativamente rápida decolagens (com a embreagem ajustada para que o motor esteja no pico de torque) sem que o motor desacelere ou fique atolado, bem como partidas mais relaxadas e manobras em baixa velocidade com aceleração mais baixa e RPM.
Em 1901, Amédée Bollée desenvolveu um método de mudança de marcha que não exigia o uso de embreagem e era acionado por um anel montado no volante.[36] Um carro que usou esse sistema foi o 1912 Bollée Torpedo Tipo F.
Antes da chegada da primeira transmissão automática hidráulica produzida em massa (a Motores Gerais Hydra-Matic) em 1940, vários fabricantes americanos ofereceram vários dispositivos para reduzir a quantidade de embreagem ou mudança de marcha necessária.[37] Esses dispositivos tinham como objetivo reduzir a dificuldade de operação do transmissões manuais não sincronizadas, ou "caixas de câmbio de choque", que eram comumente usadas, especialmente na direção pára-arranca.
Um passo inicial em direção às transmissões automatizadas foi o 1933-1935 LINGUAGEM Auto-mudança,[38][39][40][41] que alternava automaticamente entre duas marchas de avanço no modo "avanço" (ou entre duas relações de marcha mais curtas no modo "baixa de emergência"). As partidas paradas exigiam que o motorista usasse o pedal da embreagem. O Self-Shifter apareceu pela primeira vez em maio de 1933 e foi oferecido como padrão no Royale e como opção no Flying Cloud S-4.[42]
Em 1937, o motor de quatro marchas Carro antigo A Transmissão Automática de Segurança foi introduzida no Oldsmobile Seis e modelos Oldsmobile Oito.[38] Ele usava um conjunto de engrenagens planetárias com pedal de embreagem para partir da paralisação e alternar entre as faixas "baixa" e "alta".[43][44][45] A Transmissão Automática de Segurança foi substituída pela Hydra-Matic totalmente automática no ano modelo de 1940.[46][47]
1938-1939 Buick Especial estava disponível com outra transmissão semiautomática Self-Shifter de 4 velocidades,[48][49][50] que usava uma embreagem manual para partir da paralisação e uma embreagem automatizada para mudanças de marcha.
O 1941 Chrysler M4 Vacamático a transmissão era uma transmissão manual de duas velocidades com uma unidade de underdrive integral, uma embreagem manual tradicional e um acoplamento fluido entre o motor e a embreagem.[51][52][53] A transmissão de duas velocidades tinha marchas "altas" e "baixas", e a embreagem era usada quando o motorista queria alternar entre as marchas. Para uma condução normal, o motorista pressionava a embreagem, selecionava a faixa alta e depois soltava a embreagem. Assim que o acelerador fosse pressionado, o acoplamento hidráulico engataria e o carro começaria a se mover para frente, com a unidade underdrive engatada para fornecer uma relação de transmissão mais baixa. Entre 15–20 mph (24–32 km/h), o motorista tiraria o pé do acelerador e a unidade underdrive seria desengatada. O Vacamatic foi substituído por um semelhante M6 Presto-Matic transmissão para o ano modelo de 1946.
Projetos semelhantes foram usados para 1941-1950 Hudson Drive-Master[54][55] e o malfadado 1942 Lincoln Liquimático.[56][57] Ambos combinaram um motor de 3 velocidades transmissão manual com mudança automatizada entre a 2ª e a 3ª marcha, em vez da unidade "underdrive" do Vacamatic.
O Packard Electro-Matic, lançado em 1941 Clipper Packard e Packard 180, foi uma das primeiras transmissões manuais sem embreagem que usava uma embreagem de fricção tradicional com operação automática a vácuo, que era controlada pela posição do acelerador.
O produtos automotivos sistema manual, disponível em 1953 Ford Anglia 100E, era um sistema de embreagem automática movido a vácuo que era acionado por um interruptor que era acionado sempre que a alavanca de câmbio era movida. O sistema poderia controlar o cabo do acelerador (para manter o motor nas RPM necessárias para a mudança de marcha) e variar a taxa de engate da embreagem.[58] O sucessivo sistema Newtondrive, disponível no Ford Anglia 1957-1958, também previa estrangular ao controle. Um produto semelhante foi o alemão Saxomata sistema de embreagem automática, introduzido em meados da década de 1950 e disponível em vários carros europeus.[59]
O O Citroën DS, lançado em 1955, usava um sistema hidráulico com um controlador de velocidade operado hidraulicamente e um dispositivo de aumento da velocidade de marcha lenta para selecionar as marchas e operar a embreagem convencional. Isso permitiu mudanças sem embreagem com um único seletor montado na coluna, enquanto o motorista simultaneamente tirava o pé do acelerador para mudar de marcha. Este sistema foi apelidado de "Citro-Matic" nos EUA
Para o ano modelo de 1962, Motores Americanos introduziu o E-Stick, que eliminou o pedal da embreagem no Rambler Americano com transmissões manuais padrão de três velocidades.[60] Essa embreagem automática usava a pressão do óleo do motor como fonte hidráulica e estava disponível por menos de US$ 60.[61] Em comparação com as transmissões totalmente automáticas da época, o E-Stick oferecia a economia de combustível de uma alavanca de câmbio, com vácuo e interruptores elétricos controlando a embreagem. A transmissão E-Stick de três velocidades foi oferecida na versão maior Rambler Clássico modelos, junto com uma unidade de overdrive.[62] O sistema só estava disponível com motores de 6 cilindros e a falta de embreagem se mostrou impopular, por isso foi descontinuado após 1964.[63]
O 1967 Volkswagen WSK (Transmissão da embreagem do conversor; Inglês: Caixa de câmbio/embreagem do conversor de torque), usado no Besouro, Tipo 3 e Karmann Ghia, foi uma das primeiras caixas de câmbio do gênero, com embreagem mecânica automática e conversor de torque. Também era conhecido como Autoadesivo. A mudança foi feita manualmente pelo motorista. A embreagem mecânica automática permitiu que o carro acelerasse a partir de uma parada, enquanto o conversor de torque permitia fazê-lo em qualquer marcha. Amortecendo as vibrações do motor e proporcionando a multiplicação do torque, funcionava como uma espécie de "caixa de redução", de modo que a caixa mecânica real precisava apenas de três marchas à frente (é por isso que as transmissões automáticas convencionais com conversores de torque normalmente têm menos marchas do que as transmissões manuais). O WSK não tinha “primeira” marcha; em vez disso, a primeira marcha foi convertida em marcha à ré e a segunda marcha foi rotulada como primeira (com a terceira e quarta marchas sendo respectivamente rotuladas como segunda e terceira).[64]
O Chevrolet Torque Drive transmissão, introduzida em 1968 Chevrolet Nova e Camaro é um dos poucos exemplos em que uma transmissão semiautomática foi baseada em uma transmissão automática hidráulica convencional (em vez de uma transmissão manual padrão). O Torque-Drive era essencialmente um motor de 2 velocidades Powerglide transmissão automática sem modulador de vácuo, exigindo que o motorista mude manualmente as marchas entre “Baixa” e “Alta”. O indicador do quadrante nos carros Torque-Drive era "Park-RN-Hi-1st". O motorista daria partida no carro em “1º” e depois moveria a alavanca para “Hi” quando desejado. O Torque-Drive foi descontinuado no final de 1971 e substituído por uma transmissão automática hidráulica tradicional. Outros exemplos de transmissões semiautomáticas baseadas em transmissões automáticas hidráulicas foram a transmissão semiautomática Ford de 3 velocidades usada em 1970-1971. Ford Maverick, primeiras versões do Honda 1972-1988 Hondamatic Transmissões de 2 e 3 velocidades, e o Daihatsu Transmissão diamática de 2 velocidades usada em 1985–1991 Charada Daihatsu.