18 Ianuarie 2026, 21:04
Redacţia PiataAuto.md
Majoritatea cutiilor de viteze pe care le ştim au roţi dinţate la bază, prin care transmit forţa de la un ax de intrare la cel de ieşire, modificând raportul de turaţii după necesităţi, iar schimbarea de trepte modifică setul de roţi dinţate utilizat. Există şi cutii cu raport continuu variabil, care transmit cuplul pe baza unor curele metalice uşor elastice, încadrate între roţi ce-şi pot modifica dinamic diametrul, iar odată cu asta are loc modificarea raportului. Însă o echipă de ingineri americani, de la Universitatea din New York, a anunţat că a inventat un nou tip de cutie de viteze, fără roţi dinţate. Doar că totul pare să aibă o mare problemă de randament.
Foto: Noua transmisie, elaborată de echipa de ingineri americani
Aceştia spun că transmisiile pe bază de roţi dinţate au mii de ani vechime, fiind inventate încă în China antică. De fapt, oamenii de ştiinţă consideră în general primele mecanisme au apărut prin anul 3000 î.e.n. Echipa de ingineri americani spune că roţile dinţate au dinţi ca nişte construcţii fixe, inflexibile, ceea ce le dă vulnerabilitate în rezistenţă întotdeauna, indiferent de materialul din care ar fi elaborate.
E o supoziţie doar parţial adevărată, însă, pentru că totul depinde de sarcina calculată şi materialul folosit, asociat cu o lubrifiere corectă. Iar dacă ceva a funcţionat bine 5.000 ani şi e aplicat în continuare cu succes, probabil există motive fundamentate pentru asta.
Echipa de ingineri, formată din matematicienii şi fizicienii Jesse Etan Smith, Leif Ristroph şi Jun Zhang de la Universitatea din News York, spune că noua lor cutie de viteze elimină aceste deficienţe menţionate mai sus ale cutiilor clasice. Iar noua lor cutie are la bază principiul transmiterii forţei prin fluid.
Aici, bineînţeles, cei pasionaţi de tehnică şi mecanică vor spune că acest principiu nu e nou, întrucât tot prin lichid lucrează şi convertoarele de cuplu de la cutiile automate, dar şi sistemele hidraulice de pe utilajele mari, precum excavatoarele. În cazul excavatoarelor, doar prezenţa lichidului e comună, încă acolo se aplică legea lui Pascal, care spune că aplicând o presiune pe un lichid ce nu poate fi comprimat, aceeaşi forţă e transmisă de acel lichid către un punct final receptor. Iar acolo fiecare extremitate care trebuie pusă în mişcare, are un motor care preia presiunea lichidului şi o transformă în mişcare, existând în sistem şi un set de valve care dirijează forţa spre punctul necesar.
La convertoarele de cuplu din cutiile de viteze, care stau între cutia propriu-zisă şi motor la unele transmisii automate, principiul e mai similar, existând pompe de forma unor turbine aproape plate. Una din ele propulsează lichidul din interior, fiind conectată la motor, alta îl recepţionează şi-l transmite cutiei mai departe. Doar că modul în care transmiterea variază acolo e dată doar de turaţii — la turaţii mici ale motorului cealaltă roată nu mişcă, pentru că presiunea e prea joasă şi aşa se poate sta cu cutia cuplată la semafoare, spre exemplu, presiunea şi forţa de mişcare fiind mai mică decât forţa aplicată la cea mai mică apăsare de frână. Iar odată cu turaţiile, presiunea creşte şi cealaltă turbină recepţionează forţa. Doar că la cutiile moderne odată cu creştere presiunii şi alinierea turaţiilor între cele două turbine are loc şi o blocare mecanică a lor, pentru a reduce pierderile de transmisie la minim, or, o legătură mecanică va transmite forţa întotdeauna mult mai bine decât o transmitere prin lichid, unde inevitabil vor exista alunecări şi pierderi.
Foto: Construcţia unui convertor de cupu de la o cutie automată
Dar noua cutie de viteze a echipei americane foloseşte doar lichide pentru transmiterea forţei şi are şi o metodă de a varia rapoartele de transmisie. Sunt efectiv două piese cilindrice cu striaţii pe conturul exterior, scufundate într-un lichid ce conţine şi glicol pentru a avea vâscozitatea necesară. Iar când unul e mişcat, acele striaţii produc mişcarea lichidului din jurul lor.
Acei cilindri sunt încapsulaţi în interiorul unui alt cilindru mai mare, iar vârtejul format în jurul axului motric generează o mişcare de revers a lichidului la o distanţă uşor mai mare de ax, ceea ce pune în mişcare al doilea ax în aceeaşi direcţie de rotaţie.
Echipa de ingineri sugerează că viteza de mişcare a axului secund, deci raportul de transmisie, poate fi modificată prin mici variaţii ale distanţei dintre axe. Însă din imaginile video publicate diferenţele de raport par minuscul, iar raportul de transmisie parte foarte pare — axul primar făcând extrem de multe turaţii, iar axul secund face turaţii super lente. O asemenea configuraţie mai aplicabilă nu în maşini, ci mai degrabă în dispozitive unde e nevoie de o mişcare finală foarte lentă.
Totuşi, echipa de ingineri a arătat şi o situaţie când cele două axe devin foarte apropiată, lăsând între ele o distanţă egală cu propriul diametru. În acest caz apare efectul de mişcare în direcţie inversă a axului secund faţă de primul, deoarece vârtejul creat de axul primar acţionează mai direct asupra axului secundar.
Pierderile de randament sunt uriaşe, însă. Inginerii americani nu le menţionează însă asta se vede şi vizual, şi din teoria fizică. Şi e o capcană fizică, ce face evitarea acestor pierderi imposibilă. Eficienţa de transmisie se poată mări prin sporirea vâscozităţii lichidului, însă sporirea vâscozităţi generează căldură la mişcarea acestui lichid şi pierderi transferate acolo. Reducerea vâscozităţii reduce pierderile prin căldură, dar scade randamentul direct al transmisiei. Este deci o situaţie fără soluţii benefice, în care pierderile pot fi ori directe, ori indirecte, dar în ambele cazuri sunt foarte mari.
Prin urmare, sunt şanse minime ca o asemenea cutie de viteze să ajungă vreodată pe vreun automobil sau camion. Însă ea poate avea şanse mari pe dispozitive foarte mici, aproape microscopice, acolo unde diametrele roţilor dinţate devin prea mici pentru a mai asigura precizia şi fiabilitatea necesară şi unde nu sunt atât de importante pierderilor cât asigurarea unei mişcări de turaţia necesară pe axe minuscule.
Vezi în video-urile de mai jos şi cele două tipuri de funcţionare ale noii cutii de viteze, cu axele mai depărtate şi mai apropiate.
1
12,778
GALERIE VIDEO (2 MATERIALE)
ŞTIRI DE CARE AŢI PUTEA FI INTERESAT