Caixa de engrenagens do pré-seletor - Preselector gearbox

Alavanca de seleção de marchas na coluna de direção de um Daimler Fifteen 1934

Uma caixa de câmbio pré-selecionada é um tipo de transmissão manual usado principalmente em carros de passeio e carros de corrida na década de 1930, em ônibus de 1940 a 1960 e em veículos blindados de 1930 a 1970. A característica definidora de uma caixa de câmbio pré-selecionada é que a alavanca de mudança permitiu ao motorista "pré-selecionar" a próxima marcha, geralmente com a transmissão permanecendo na marcha atual até que o motorista pressionasse o "pedal de mudança de marcha" no momento desejado.

O projeto eliminou a necessidade de o motorista dominar o tempo de uso do pedal da embreagem e da alavanca de câmbio para conseguir uma mudança suave em uma transmissão manual não sincronizada. A maioria das transmissões do pré-seletor evita totalmente uma embreagem controlada pelo motorista. Alguns usam um apenas para partir da paralisação. As caixas de câmbio pré-selecionadas eram mais comuns antes da adoção generalizada da transmissão automática, por isso foram consideradas em comparação com o tipo de transmissão manual " caixa de velocidades de colisão ".

As caixas de câmbio pré-seletoras eram frequentemente comercializadas como caixas de câmbio de "troca automática", no entanto, esta é uma descrição imprecisa, pois o motorista deve escolher a marcha (e muitas vezes acionar manualmente a mudança de marcha). Uma transmissão automática é uma verdadeira "caixa de câmbio com mudança automática", pois é capaz de mudar as marchas sem qualquer envolvimento do motorista.

Existem vários projetos mecânicos radicalmente diferentes da caixa de engrenagens pré-seletor. O mais conhecido é o design Wilson. Algumas caixas de câmbio, como a Cotal, mudam as marchas imediatamente quando o controle é movido, sem exigir o pedal de mudança de marcha separado.

Benefícios

Em comparação com as transmissões manuais contemporâneas (não sincronizadas ), as caixas de câmbio do pré-seletor eram mais fáceis para os motoristas operarem suavemente, uma vez que não exigiam técnicas como um duplo desengate . As caixas de câmbio do pré-seletor também tinham tempos de troca mais rápidos, podiam lidar com saídas de potência maiores e tinham menos massa e podiam mudar sob carga.

Uma vantagem de design de muitas caixas de engrenagens pré-selecionadas é que os componentes de fricção são freios , em vez de embreagens . Isso significa que as bandas de freio não rotativas podem ser usadas para as peças sujeitas a desgaste, o que resulta em um design mais simples do que um componente rotativo, como uma embreagem típica. Os componentes de desgaste também podem ser montados na parte externa do mecanismo (em vez de enterrados dentro dele), facilitando o acesso para manutenção e ajuste.

Desenhos

Wilson

Cabine do Bugatti Type 51 1931 , com caixa de câmbio pré-seletor Wilson

O tipo mais comum de caixa de engrenagens pré-seletora era a Wilson, que usava um design epicicloidal . Um precursor da caixa de câmbio Wilson foi a caixa de câmbio epicicloidal controlada manualmente usada nos carros Wilson-Pilcher de 1901-1904 construídos no Reino Unido. Um dos diretores da empresa, Walter Gordon Wilson , tornou-se um defensor dos benefícios da caixa de engrenagens epicicloidal, que permitia que grandes torques fossem transmitidos enquanto ainda eram controláveis ​​por uma pequena força de entrada. Walter Wilson foi um dos principais co-inventores do tanque blindado durante e após a Primeira Guerra Mundial , e foi responsável pelo tanque britânico Mark V de 1918 usando uma caixa de direção eypicyclic. A Lanchester Motor Company no Reino Unido também produziu carros com caixas de câmbio epicicloidais manualmente controladas a partir de 1900 e construiu um tanque experimental (a Lanchester Gearbox Machine ou Experimental Machine K ) equipado com uma caixa de câmbio epicicloidal.

Walter Wilson continuou experimentando com caixas de câmbio epicicloidais para carros e em 1928 sua "caixa de câmbio Wilson" foi inventada. Walter e um dos co-proprietários da Armstrong Siddeley Motors formaram a empresa Self-Changing Gears Ltd. (inicialmente chamada de Improved Gears Ltd. ) para projetar e construir a caixa de câmbio Wilson. O 1929 Armstrong Siddeley Thirty foi um dos primeiros carros a usar a caixa de câmbio Wilson. A caixa de câmbio também foi construída sob licença por outros fabricantes, incluindo Cord, ERA, Daimler e Maybach.

O motorista pré-selecionou a próxima marcha usando uma alavanca montada no volante, então pressionou o 'pedal de troca de marcha' (geralmente localizado no lugar do pedal de embreagem normal ) para ativar a troca de marcha no momento desejado.

A caixa de câmbio Wilson foi produzida com uma variedade de embreagens. O mais conhecido é o volante fluido , usado para carros de turismo como o Daimler (Armstrong Siddeley usava uma embreagem centrífuga). Os carros esportivos usavam uma embreagem centrífuga Newton . Era uma embreagem seca de placa múltipla , semelhante às embreagens manuais de corrida da época, mas com a placa de pressão acionada centrífuga para engatar em torno de 600 rpm. Carros de corrida puros, como o ERA , evitavam completamente a embreagem e contavam com o engate progressivo do freio de banda da caixa de câmbio na marcha mais baixa ao dar partida. Quando equipado com uma embreagem centrífuga ou acoplamento hidráulico, partir da paralisação envolvia simplesmente selecionar a primeira marcha, a embreagem engataria automaticamente assim que o pedal do acelerador fosse pressionado. Em outros carros, o pedal de mudança de marcha funcionou como uma embreagem ao dar a partida na paralisação.

A caixa de câmbio Wilson dependia de uma série de engrenagens epicíclicas, acopladas de uma maneira engenhosa que também foi invenção de Wilson. Engrenagens sucessivas operadas pela combinação ou 'redução da redução' fornecida pela marcha anterior. Um epicicloidal separado foi necessário para cada engrenagem intermediária, com uma embreagem cônica para a engrenagem superior direta e um epicicloidal adicional para ré. Quatro marchas foram fornecidas, em uma época em que muitos carros (especialmente os americanos) normalmente tinham apenas uma caixa de três marchas. Isso se devia ao mercado esportivo, ou mesmo de corrida, da caixa de câmbio Wilson, de modo que as relações podiam ser mais espaçadas . Embora esse mesmo arranjo de epicicloidais se tornasse o precursor da transmissão automática do pós-guerra, o uso de um conversor de torque na transmissão automática, juntamente com a banda larga de potência e o excesso de potência dos motores V8 dos EUA, significava que espaçados mais amplos, portanto, menos as proporções eram aceitáveis. Ao contrário das caixas de câmbio "crash" da primeira metade do século 20, as rodas dentadas em uma caixa pré-seletora estão permanentemente engrenadas em um layout epicicloidal .

A mudança de marcha com a caixa Wilson dependia do controle das bandas de freio que seguravam cada anel epicicloidal em posição fixa. A banda de freio a ser selecionada era controlada por um came giratório, movido pela alavanca de câmbio. Apenas uma banda foi contratada para cada seleção de marcha. Esta pequena alavanca manual não poderia fornecer energia suficiente para engatar e travar a banda de freio, daí a necessidade do pedal. O movimento real das bandas de freio era controlado pelo mecanismo de "alternância", uma característica distintiva do design de Wilson. Quando o pedal era pressionado e solto, uma série ou 'barramento' de alavancas em forma de dedo eram pressionadas para cima por uma forte mola em espiral, contra uma série de ligações leves ou 'suportes operacionais'. A posição de cada articulação era controlada pelo eixo de comando de seleção de marchas. Se o came (para cada marcha) mantivesse a articulação no lugar, em vez de permitir que ela oscasse para fora do caminho, o dedo do barramento pressionaria, por meio do suporte de operação, as alavancas que controlam as próprias bandas de freio. Essas alavancas forneceram a alavanca adicional necessária para manter a faixa de freio no lugar, sob a força da mola helicoidal, até que o pedal fosse pressionado em seguida. Uma outra característica do projeto Wilson era o uso de porcas autoajustáveis ​​em cada faixa, para compensar o desgaste. A ação de engatar e desengatar cada faixa foi suficiente para avançar as porcas da catraca e, assim, ajustar o desgaste, eliminando qualquer folga.

Outros designs epicíclicos

Cotal

1954 Salmson 2300S; alavanca de seleção de marcha montada no lado esquerdo da coluna de direção

Durante as décadas de 1920 e 1930, vários fabricantes franceses de carros de luxo usaram uma caixa de câmbio pré-selecionada de três ou quatro marchas fabricada pela Cotal. Um aspecto único da caixa de câmbio Cotal era o uso de embreagens eletromagnéticas (em vez de freios de banda) para engatar as marchas. Uma desvantagem dessa abordagem era que a perda de energia elétrica significava que o motor não conseguia mais mover as rodas. As embreagens eram controladas por um painel simples ou interruptor montado em coluna, descrito como "uma cereja no palito", e relés. Não havia ação servo mecânica, portanto, não havia necessidade do came do Wilson ou arranjos de alternância e o pedal de mudança de marcha.

de Normanville

Durante a década de 1930, os carros Humber foram equipados com uma caixa de pré-seleção de quatro velocidades produzida pela Laycock-de Normanville . Era bastante semelhante ao Wilson, mas usava acionamento hidráulico direto das bandas de freio (selecionadas por meio de uma alavanca na coluna de direção), evitando, assim, a necessidade de um pedal de mudança de marcha.

Talbot

Vários carros Talbot na década de 1930 - como o Talbot AX65 Darracq 1932-1935 - usavam uma "caixa de câmbio de aceleração" projetada por Georges Roesch, com base nas patentes de Wilson. A caixa de câmbio Roesch foi amplamente revisada em design e materiais, resultando em uma caixa de câmbio mais leve que foi capaz de suportar três vezes a potência da caixa de câmbio Wilson.

Esta caixa de câmbio pré-selecionaria automaticamente a primeira marcha quando a ré fosse engatada. Ao engatar a segunda marcha, a caixa de câmbio pré-selecionaria a terceira e a quarta quando a terceira fosse engatada. Em seguida, ele alternaria entre a terceira e a quarta até que outra marcha fosse pré-selecionada manualmente. As versões iniciais foram produzidas sem qualquer tipo de embreagem, no entanto, uma embreagem centrífuga logo foi adicionada ao design. Descrito por Talbot como o 'Traffic Clutch'. este era um dispositivo simples, com duas sapatas oscilantes radialmente (semelhante a um freio a tambor).

Viratelle

Uma das primeiras caixas de câmbio pré-seletoras era um protótipo de caixa de câmbio de três velocidades para motocicletas patenteado por fr: Marcel Viratelle na França em 1906, o design e a produção eram muito compactos.

Tanques tigre

O tanque blindado alemão Tiger I de 1942-1945 usava uma forma de caixa de câmbio pré-seletiva que foi construída por Maybach e oferecia 8 relações. O mecanismo de mudança era hidráulico, para reduzir o esforço do motorista. As embreagens foram usadas em combinações, permitindo muito mais relações do que os atuadores. Havia três cilindros hidráulicos, cada um com duas posições e garras de controle para trens de engrenagem dispostos em quatro eixos. Os cilindros eram controlados por uma válvula rotativa em uma alavanca de engrenagem quadrante simples e ativados empurrando a alavanca lateralmente em sua comporta. A combinação dos três cilindros permitia oito proporções diferentes, embora, ao contrário, estas fossem limitadas apenas às quatro mais baixas. Quando um tanque capturado Tiger I foi estudado pelos britânicos em 1943, o relatório sobre a caixa de câmbio foi realizado por motores Armstrong Siddeley.

Comparação com outras transmissões

Caixas de câmbio multi-embreagem

Uma caixa de câmbio com várias embreagens evita as dificuldades de troca de marcha, evitando a necessidade de troca . Ele opera como uma série de caixas de câmbio separadas, cada uma controlada por uma embreagem separada, intertravadas para evitar a seleção múltipla. Selecionar uma marcha é uma questão de selecionar a embreagem apropriada. Uma vantagem desse tipo é que é simples organizar a operação remota, já que não há nenhuma articulação de mudança de marcha como tal, apenas a duplicação de uma articulação de embreagem.

Relação única por embreagem

Este tipo de caixa de câmbio apareceu nos testes de caixa de câmbio de Oldbury em março de 1917, testando diferentes transmissões em oito tanques pesados ​​britânicos . Cada relação tem seu próprio eixo e sua própria embreagem. Desde que as embreagens estejam intertravadas de modo que apenas uma possa ser engatada por vez, o sistema é simples.

No início dos anos 1980, essa transmissão foi desenvolvida para ônibus urbanos no Reino Unido como Maxwell , com uma caixa de quatro velocidades. Os ônibus do Reino Unido são em sua maioria de dois andares com motores transversais montados na parte traseira. Seu uso também envolve muita direção para iniciar, portanto, grande desgaste da embreagem para caixas de câmbio convencionais. A vantagem desse arranjo era o uso de quatro embreagens, todas de fácil manutenção de fora do conjunto do motor, sem a necessidade de remover o motor. As embreagens eram embreagens úmidas de múltiplas placas fornecidas com óleo. As primeiras caixas de câmbio ganharam reputação de não serem confiáveis ​​e, em 1985, os desenvolvedores originais, Brockhouse, as licenciaram para a Avon Maxwell Transmissions. Uma versão desenvolvida, com uma bomba de óleo ampliada, estava disponível como um retrofit para a maioria dos ônibus do Reino Unido. Uma característica incomum dessa caixa de câmbio era a capacidade de engatar a primeira e a segunda marcha simultaneamente. Isso agiu como um retardador hidráulico de 50 HP .

Embreagem dupla

A ideia de mudanças rápidas apenas por embreagem também foi desenvolvida como a transmissão de dupla embreagem, em carros recentes de alto desempenho. Isso combina a simplicidade de uma caixa de câmbio com as mudanças rápidas de um projeto baseado em embreagem. Existem efetivamente duas caixas de câmbio separadas, cada uma oferecendo relações alternativas do conjunto geral, e as duas embreagens selecionam qual caixa de câmbio está em vigor. As mudanças na caixa de câmbio são feitas automaticamente, para prever qual proporção o motorista exigirá a seguir. Desde que a próxima relação tenha sido selecionada corretamente (ou seja, o computador adivinhou corretamente como uma mudança para cima versus uma mudança para baixo), a mudança em si é meramente um movimento rápido da embreagem. Mudanças inesperadas podem confundir o sistema e ele deve primeiro selecionar a relação correta antes de engatar a embreagem, dando uma mudança muito mais lenta.

Transmissões semiautomáticas

As transmissões semiautomáticas, geralmente na forma de transmissões manuais sem embreagem, apenas automatizam o sistema de embreagem e usam vários sistemas de controle diferentes para facilitar a operação da embreagem, embora ainda exijam a intervenção do motorista para mudar a marcha manualmente. Esses sistemas foram introduzidos por vários fabricantes de automóveis de produção, antes da chegada e produção de transmissões automáticas hidráulicas , a partir de meados da década de 1930 até meados da década de 1990. Esses sistemas eliminariam totalmente o pedal da embreagem ou reteriam o pedal da embreagem, mas a embreagem só precisaria ser operada para executar partidas em pé a partir de uma posição estacionária, não para mudar as marchas.

Outros avanços e desenvolvimento foram introduzidos posteriormente, e vários outros métodos foram usados ​​para automatizar o processo de operação da embreagem e seleção de marcha simultaneamente, principalmente com a moderna transmissão manual automatizada , introduzida por vários fabricantes de automóveis na década de 1990, mas foi o primeiro pioneiro pela Isuzu , com sua transmissão NAVi5 , em 1985.

Usar

Carros de passageiros

• 1929-1959 Armstrong Siddeley - vários modelos
• Maybach 1929-1941 - vários modelos
• Daimler de 1930 a 1950 - vários modelos, começando com o Daimler Double-Six de 1930 . O presidente da Daimler relatou aos acionistas em sua Assembleia Geral Anual em novembro de 1933 "A Daimler Fluid Flywheel Transmission agora tem três anos de sucesso por trás e mais de 11.000 veículos, variando de automóveis de passageiros de 10 HP a ônibus de dois andares, agregando mais de 160.000 hp, incorpore esta transmissão ... ainda não foi provado que qualquer outro sistema oferece todas as vantagens da Daimler Fluid Flywheel Transmission. Nossos carros Daimler, Lanchester e BSA permanecem o que nos propusemos a torná-los - os aristocratas de sua classe e digite ... Também recebemos inúmeras consultas de mercados estrangeiros. (Aplausos) ".
• 1931-1937 Crossley Ten e Crossley Regis usaram a caixa de câmbio ENV Type 75
• 1932-1934 MG tipo K
• 1932-1938 Riley Nine , Riley 12/4 , Riley 12/6 e vários outros modelos durante esse tempo
• 1934-1935 Lagonda Rapier
• 1936-1937 Cord 810/812
• 1948 Tucker 48

Corrida de motos

Carro hillclimb 1939 Auto Union Type D

Caixas de câmbio pré-selecionadas foram usadas em vários carros de corrida e motocicletas, incluindo o International Six Days Trial 1921 e 1922 - na Suíça, as motocicletas Marcel Viratelle foram inscritas com motocicletas de série; o ERA R4D de 1935 e carros de escalada , como o Auto Union 'Silver Arrows' dos anos 1930 .

Ônibus

Vários ônibus construídos no Reino Unido entre 1940 e 1960 tinham transmissão pré-seletor, incluindo aqueles construídos por Leyland, Daimler e AEC. O tipo AEC RT , ônibus comumente utilizado em Londres neste período, usava ar comprimido para acionar as mudanças de marcha, enquanto as demais caixas de câmbio usavam acionamento mecânico.

A operação típica dos ônibus de Londres era que eles tinham uma primeira marcha muito baixa, usada apenas em subidas, de modo que o motorista, ao dar partida, selecionava a segunda marcha, pressionava e soltava o pedal de mudança para engatar a transmissão e, em seguida, selecionava a terceira, pronta para mudar de marcha. a mudança, tudo isso feito enquanto o ônibus ainda estava parado. Na partida, apenas o pedal do acelerador foi pressionado, com a eventual mudança para a terceira marcha feita simplesmente pressionando o pedal de mudança de marcha.

Veículos blindados

Motocicletas

Algumas motocicletas James da década de 1950 foram construídas usando motores Villiers e uma caixa de câmbio pré-selecionada. Estes eram operados pressionando o pedal da marcha para baixo para selecionar a 1ª marcha, puxando a alavanca da embreagem e no seu retorno a marcha engatada e dirigida para frente. Pressionar o pedal de marcha novamente selecionou a 2ª marcha, que foi engatada somente depois que a alavanca foi puxada novamente.

Vagões

Alguns dos primeiros vagões com motor a gasolina e diesel na década de 1930 usavam a caixa de câmbio pré-selecionada de Wilson. Os vagões GWR 'Flying Banana' com motor AEC tinham essa caixa de câmbio.

Referências

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