La Zeroshift muove gli ingranaggi con lo strumento di acquisizione dati HBM

La Zeroshift Ltd.,, società basata nel Regno Unito, ha sviluppato una nuova  rivoluzionaria tecnologia di trasmissione che facilita il cambio completamente istantaneo del rapporto degli ingranaggi senza alcuna interruzione della coppia alle ruote motrici. La Zeroshift ha sviluppato il sistema utilizzando l'MGCplus nei suoi veicoli da ricerca ed il software catman®Easy per analizzare i dati.

Al fine di sviluppare il sistema per il proprio ampio campo di applicazioni, si devono monitorare strettamente un gran numero di parametri e variabili della trasmissione durante l'azionamento del cambio, quali la velocità del motore e del veicolo, le coppie della trasmissione, la posizione dell'attuatore, la posizione dei pedali della frizione e dell'acceleratore, ecc.

Pertanto la Zeroshift fa buon uso dell'MGC multicanale. Operando con OEM  e Tier 1, la Zeroshift ha accesso ai dati CAN (Controller Area Network) del veicolo, pertanto la possibilità di leggere i canali CAN direttamente sullo strumento acquisitore risulta un gran vantaggio.   

L'ingegnere capo della Zeroshifts Adam Huckstep afferma: ‘La Zeroshift, come il suo nome suggerisce, possiede la capacità di effettuare la cambiata istantaneamente. Pertanto il nostro strumento di misura deve poter acquisire i dati a cadenza estremamente elevata per catturare la variazione di velocità e di coppia del motore e della trasmissione durante una cambiata, e seguire la posizione del sistema di attuazione. Con una cambiata che si svolge in pochi millisecondi, sono necessarie cadenze di acquisizione dell'ordine del kilohertz per tutti i canali da misurare, se vogliamo vedere realmente cosa succede’

Il Business Development Manager, Ray Heath, spiega che si fa anche un grande uso della funzione della scheda acquisizione dati per PC.
‘I nostri veicoli di prova vengono regolarmente guidati da utenti e potenziali clienti che non vogliono azionare lo start e lo stop degli strumenti durante il loro percorso di prova. Comunque i dati di diversi guidatori e stili di guida sono utili ai nostri ingegneri, e la funzione di memoria della scheda PC ci permette di triggerare la strumentazione per esempio all'azionamento della chiave, od a certe soglie di velocità del motore, e di catturare tutti i dati di un percorso’

Il futuro della tecnologia di trasmissione

Il principio della Zeroshift è di concezione relativamente semplice: il nuovo ingranaggio viene innestato mentre quello precedente è ancora ingaggiato, eliminando così la caduta della coppia  (head nod) che avviene con i cambi manuali convenzionali e con i cambi manuali automatizzati durante una cambiata. Come il nuovo ingranaggio assume la trazione, quello precedente viene disinnestato automaticamente, lasciando continuare il veicolo con la nuova marcia.
      
La Figura 1 illustra la disposizione degli innesti, dei denti di cane e degli ingranaggi. Gli innesti blu e gialli sembrano identici, ma la loro rampa ed il lato di attacco puntano in direzioni opposte, in modo che l'innesto si affacci sia sul lato del dente di cane e ora trasmetta la coppia dall'ingranaggio di presa al manicotto sia che superi la serie di innesti.

Sequenza della cambiata

La Figura 2 illustra il processo di esecuzione di una  ‘Zeroshift’ (cambiata senza ritardo di applicazione della coppia alle ruote motrici). La figura sottostante mostra il dettaglio del cambio dall'ingranaggio 1 all'ingranaggio 2, ed illustra come la geometria di ciascuna serie di innesti renda possibile la cambiata continua.

 

Iniziando dalla posizione di folle, la figura 2(a) mostra le due serie di innesti (blu e rosso) posizionati a metà fra l'ingranaggio 1 e l'ingranaggio 2. La coppia generata dal motore viene trasferita all'albero di uscita della trasmissione mediante i denti di cane. Non essendo alcuna serie di innesti inseriti nell'ingranaggio, il veicolo è in folle. 
Per selezionare il primo ingranaggio (marcia), ambedue le serie di innesti vengono spinte dall'attuatore contro un dente di cane dell'ingranaggio. La Figura 2(b) mostra gli innesti blu inseriti nell'ingranaggio 1, che ruota in senso orario.

Gli innesti rossi inseriscono nel lato di superamento dell'ingranaggio un dente di cane (figura 2c). Nel caso di interruzione della trasmissione, s'inverte la direzione della coppia che invece ruota in senso antiorario. In tal caso gli innesti rossi assumono la trasmissione ed il veicolo rallenta.

Presumendo che l'autista stia accelerando e che voglia cambiare dalla 1a marcia alla 2a, gli innesti non caricati (in questo caso quelli rossi) sono liberi di muoversi. Gli innesti caricati (blu), sono inseriti nell'ingranaggio 1 finché la forza di ritenuta (dovuta alla coppia agente sull'angolo di ritenzione) fra la faccia dell'innesto ed il dente di cane è maggiore alla forza assiale generata dall'attuatore, come mostrato in figura 2(d).

L'ingranaggio 2 ruota con maggior velocità angolare dell'ingranaggio 1 (ambedue in senso orario). Come gli innesti rossi s'inseriscono nel dente di cane, la trasmissione viene assunta dalla faccia dell'innesto premuta nel manicotto (figura 1), alla nuova velocità. Notare che in figura 2(e), sia gli innesti rossi che quelli blu sono inseriti contemporaneamente. Questo è il punto di Zeroshift.

Ora il manicotto ruota alla velocità imposta dall'ingranaggio 2, gli innesti blu vengono superati e si disinnestano dal dente di cane dell'ingranaggio 1 (figura 2f).

Gli innesti blu sono ora liberi di spostarsi. La Figura 2(g) mostra un dente di cane dell'ingranaggio 1 entrare in contatto con la faccia a rampa degli innesti blu, inserendosi così nella posizione per agire come ingranaggio di superamento sull'ingranaggio 2 (figura 2(h)). Benché l'ingranaggio 1 e l'ingranaggio 2 ruotino ambedue in senso orario, l'ingranaggio 1 ruota più lentamente rispetto ad un punto di riferimento dell'ingranaggio 2.

Notare che gli innesti rossi sono ora quelli trascinati (prima erano gli innesti di superamento) e che gli innesti blu sono diventati quelli di superamento (prima erano gli innesti trascinati).

Cambiata continua

Le Figure 3 e 4 sono grafici ottenuti rispettivamente dalla apparecchiatura di acquisizione dati HBM e dalla simulazione. La curva liscia della velocità ottenuta con la trasmissione Zeroshift è chiara. La coppia ininterrotta alle ruote motrici permette un'accelerazione positiva durante l'azionamento del cambio. I risultati della simulazione in Figura 4 confrontano le curve di velocità su automobili identiche. L'auto col cambio AMT mostra interruzioni della coppia alle ruote motrici e pertanto perdita dell'accelerazione positiva durante le cambiate.

 

 

Per ulteriori informazioni sulla Zeroshift visitare il sito web www.zeroshift.com

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