Cambio meccanico
Nelle prime automobili il cambio era un semplice sistema di ingranaggi non sincronizzati. Le ruote dentate venivano spostate dal guidatore mediante i comandi, e richiedevano una buona preparazione e sensibilità nel capire quando gli ingranaggi stavano ruotando alla giusta velocità; in caso contrario grattavano rumorosamente e la marcia non si inseriva. Nel salire di marcia, era necessario rallentare l'ingranaggio motore, e per questo era sufficiente premere la frizione ed attendere il momento giusto per cambiare. Nello scalare la marcia invece, è necessario accelerare il motore Si impiegava per questo una tecnica detta doppietta, che comportava di portare il cambio in folle, quindi rilasciare la frizione, incrementare la velocità del motore al punto giusto e quindi inserire la marcia inferiore. In effetti era possibile operare su questi cambi anche senza l'uso della frizione, necessaria solo per la partenza. I cambi manuali delle moderne auto sono di tipo sincronizzato. Il meccanismo del cambio è costituito da due alberi paralleli, quello di entrata connesso alla frizione e quello di uscita, connesso all'albero di trasmissione. Sui due alberi sono montati parallelamente gli ingranaggi. Tutti gli ingranaggi sono costantemente ingranati, ma solamente una coppia è connessa all'albero di uscita. Questo sistema semplifica notevolmente la tecnica di guida. Il meccanismo di innesto consiste in un collare coassiale all'albero che scorre lateralmente mosso dai comandi del cambio. Il collare è internamente dentato, e si ingrana sulle superfici dentate esternamente dell'albero e di un collare solidale all'ingranaggio. Un collare serve per due ingranaggi: in posizione centrale nessuna ruota è ingranata, mentre scorrendo a destra o a sinistra inserisce l'una o l'altra ruota. Prima di innestarsi definitivamente, il collare applica una spinta ad una frizione conica di ottone che riduce la differenza di velocità tra le parti. Questo elemento è il sincronizzatore. I comandi del cambio sono studiati in modo da evitare che due collari vengano inseriti contemporaneamente per errore.
Cambio automatico a variazione continua
Il cambio automatico è un tipo di cambio che negli autoveicoli provvede automaticamente a variare il rapporto di trasmissione tra propulsore e le ruote. Un particolare tipo di cambio automatico, detto cambio a variazione continua o a rapporto variabile, non ha rapporti fissi predeterminati, ma può variare il rapporto di trasmissione con continuità entro l'intervallo di lavoro. il funzionamento è dato da 2 pulegge in grado di variare in maniera continua (senza scalini) il loro diametro e da una particolare cinghia metallica che ha il compito di trasferire coppia motrice da una puleggia all'altra. Avvicinando od allontanando i coni che costituiscono le pulegge si varia il diametro apparente su cui si avvolge la cinghia, costringendola a salire o a scendere. In questo modo si varia il rapporto di trasmissione. In alcune soluzioni la trasmissione del moto avviene per compressione invece che per trazione). Un'altra caratteristica della cinghia metallica impiegata sui succitati cambi è quella di essere estemamente flessibile per permettere raggi di avvolgimento molto bassi in modo da ampliare la gamma dei rapporti di trasmissione. La flessibilità viene ottenuta attrverso l'impiego di 10 anelli di acciaio concentrici molto sottili.Su questo nastro così ottenuto sono montati i tasselli di spinta che risultano avere un grado di libertà rispetto al nastro che svolge la funzione di trattenimento.Una centralina elettronica comanda la configurazione di queste pulegge per creare il rapporto geometrico di trasmissione più adatto in base a vari fattori come la posizione del pedale acceleratore, il regime di rotazione del motore e quello delle ruote.
Cambio automatico epicicloidale
Il tipo più diffuso di cambio automatico è quello a rotismi epicicloidali. In queste realizzazioni un gruppo di sistemi epicicloidali in serie consentono di realizzare ciascuno un cambio di rapporto mediante il solo intervento di freni a bagno d'olio che agiscono, a seconda dei casi, sulla corona, sul pignone o sul portasatelliti, e talvolta anche mediante l'uso di frizioni (di solito multidisco) che rendano solidali tra loro due di questi tre elementi. Il comando automatico della cambiata viene realizzato sfruttando la pressione dello stesso olio in un circuito idraulico azionato da vari attuatori elettroidraulici pilotati dalla centralina di controllo del cambio. Una trasmissione con cambio a rotismi epicicloidali idraulico è solitamente costituito dalle seguenti parti: Convertitore di coppia, Cambio a rotismi epicicloidali: costituisce la parte principale di un cambio automatico. Il rapporto di trasmissione è determinato da un sistema di freni e frizioni agenti su sistemi epicicloidali. Centralina elettronica: è il centro di controllo di tutto il sistema. Costituito da un sistema idraulico in cui un fluido in pressione giunge da una pompa azionata dall'albero di ingresso e viene indirizzato attraverso elettrovalvole pilotate da un microprocessore. La complessità e il notevole numero di componenti costituenti del corpo valvole rendevano in passato il cambio automatico molto costoso rispetto al manuale. Oggi la produzione di massa ha ridotto la differenza di prezzo di questo sistema di trasmissione.
Convertitore di coppia
Il convertitore di coppia è un dispositivo idraulico utilizzato negli autoveicoli con cambio automatico per disaccoppiare il motore dal cambio e nei sistemi di propulsione marina per unire la potenza di due o più motori sullo stesso asse di trasmissione. Nelle automobili la funzione principale è di permettere al motore di rimanere in moto quando l'auto si ferma. La coppia trasferita dal convertitore è massima a regimi di rotazione medio-alti, mentre si riduce a bassi regimi. Quando il motore è al minimo e il veicolo sta per fermarsi, il dispositivo trasferisce pochissima coppia e realizza in pratica la separazione tra motore e cambio. Il convertitore di coppia idraulico è costituito da una camera di forma toroidale in cui sono contenuti una pompa centrifuga collegata all'albero motore, che costituisce una chiusura laterale della camera e una turbina, situata di fronte alla pompa e connessa all'albero primario di ingresso del cambio. Le due parti sono tra loro affacciate e non in contatto, e la camera è riempita di olio specifico. La pompa dispone di palette disposte radialmente che ruotando spingono il fluido verso l'esterno per effetto della forza centrifuga. Il liquido acquista anche un momento angolare e, spostato verso l'esterno del dispositivo dalla pompa,è costretto a rientrare verso il centro attraverso le pale della turbina, trascinandola in rotazione.
Una volta ritornato al centro, il fluido e di nuovo espulso dalla turbina completando il ciclo di funzionamento del convertitore idraulico. Anche con la sezione motore ferma, il movimento a spirale del fluido produce un momento torcente in uscita. La coppia presente sull'albero fissato alla turbina può anche essere superiore a quella di entrata dall'albero motore: una bassa coppia ad alta velocità angolare viene convertita in una coppia elevata a basso regime di rotazione della turbina. Quando l'albero della pompa idraulica ruota a bassa velocità, il dispositivo diventa poco efficiente e solo una parte della coppia in entrata è presente sulla turbinaa. Questo è l'elemento che permette di sostituire la frizione con il convertitore di coppia. A motore fermo non viene trasferita alcuna coppia dalle ruote verso il motore, e viene a mancare l'effetto di blocco che normalmente si ha in un veicolo con cambio manuale e frizione, sui cambi automatico con convertitore di coppia idraulico infatti, esiste un particolare dispositivo che ha il compito di bloccare meccanicamente l'albero di trasmissione. Il convertitore di coppia, per sua stessa natura presenta uno slittamento, che provoca una perdita di energia sotto forma di calore disperso dall'olio contenuto nello stesso. I moderni cambi automatici ad ingranaggi epicicloidali dispongono di una frizione a bagno d'olio in grado di bloccare meccanicamente il convertitore di coppia per annullarne lo slittamento. L'attuazione elettroidraulica di questa frizione viene comandata dalla centralina elettronica di gestione del cambio, normalmente nelle marce superiori e dopo una determinata velocità del veicolo.
Cambio Idrostatico
Alcuni cambi continui utilizzano pompe a portata variabile e motori idraulici. Le pompe sono collegate rigidamente al propulsore (quasi unicamente di tipo diesel) mentre i motori idraulici trasmettono il moto alle ruote o ai cingoli (vengono chiamati anche motori di traslazione). Sono sistemi in grado di trasferire elevatissimi valori di coppia motrice ma più costosi nell'acquisto e nella manutenzione. Hanno però il vantaggio che i motori possono essere montati direttamente sui mozzi delle ruote, consentendo una maggiore flessibilità costruttiva ed eliminando le perdite di energie dovute agli alberi di trasmissione, al cambio e al differenziale. Questo sistema è impiegato in macchine per movimento terra.
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