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Tópico de Desenvolvimento para Conversão SMG III para Manual de 7 velocidades

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17K views 211 replies 19 participants last post by  takummie  
#1 · (Edited)
Olá,
Eu tenho o meu E63 M6 há alguns meses e acabei de o reviver. Agora eu amo o SMG III e tudo sobre o carro, é um sonho. Estou apenas começando este longo projeto porque por que não. Eu li muitas postagens anteriores sobre essa ideia e estou pessoalmente interessado.
Eu continuarei desenvolvendo essa ideia e espero fazer um protótipo um dia.
O objetivo é simples. Eu quero desenvolver um seletor manual que mova as 4 hastes de mudança em nosso SMG, substituindo completamente o sistema hidráulico. Menos pontos de falha, engrenagens originais e fácil instalação. Só preciso de alguma forma encaixá-lo no túnel.

Editado em 06 de fevereiro de 2025: Tentarei o design da Porsche primeiro.
Editado em 28 de janeiro de 2025: Estudo de viabilidade concluído.
Editado em 14 de fevereiro de 2025: Progresso atual:

Editado: O design sequencial foi abandonado. Focando no shifter de padrão H agora.
 

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#2 · (Edited)
Editar: O design sequencial foi abandonado. Para um design sequencial com um tambor seletor, o ajuste fino da dinâmica de mudança pode ser alcançado ajustando as faixas… Nesta demonstração, coloco um breve N entre cada marcha por enquanto (exceto R-1 e 6-7), pois não tenho uma caixa de câmbio como cobaia para medir as coisas e não fazer isso pode causar a colisão das marchas. Suponho que preciso de um bloqueio para evitar a mudança não intencional para R. Também alguma eletrônica simples para enviar sinais CAN para R e N. Onde coloco a posição N principal, no entanto, é uma questão…
 
#7 ·
Ajuste fino da dinâmica de mudança pode ser alcançado ajustando as faixas…
Nesta demonstração, coloquei um N breve entre cada marcha por enquanto (exceto R-1 e 6-7), pois não tenho uma caixa de câmbio de cobaia por perto para medir as coisas e não fazer isso pode causar a colisão das marchas.
Suponho que preciso de um bloqueio para evitar mudanças não intencionais para R. Também alguma eletrônica simples para enviar sinais CAN para R e N.
Onde coloco a posição principal N, no entanto, é uma questão…
Tenho um amigo com um SMG danificado. Posso fazer algumas medições para você, se necessário. Do que você precisa exatamente de medições? Gosto de fazer um FaceTime ou algo semelhante também, basta me enviar uma mensagem privada.
 
#3 · (Edited)
Edição: Estamos a optar pela “calculadora mecânica”. Acontece que não é impossível, afinal.
Estou a republicar a minha resposta para outra publicação aqui para ter uma referência para mim no futuro

Para obter uma experiência manual sem despejar a caixa de velocidades, penso que as abordagens podem ser categorizadas em 3 categorias.
1. Controlar eletronicamente o sistema hidráulico existente.
2. Substituir o sistema hidráulico por 4 pistões controlados mecanicamente.
3. Trocar as engrenagens e construir uma alavanca de mudanças.

A categoria 1 não resolve o problema de confiabilidade, por isso não estou a considerá-la. Além disso, como mencionado por outros membros, a TCU SMG original tem toneladas de verificações para evitar que duas engrenagens se juntem, e não acredito que nenhum amador possa projetar algo melhor do que isso. Uma possibilidade é manter a TCU original, ouvir o barramento CAN e fazer engenharia reversa de como o SMG fala com o carro e executar o SMG como um dispositivo independente. Existe um comando no ISTA para engatar qualquer engrenagem. Talvez possamos hackear esse comando e utilizá-lo para selecionar as engrenagens, mantendo todos os recursos de segurança e apenas adicionando uma embreagem por fio. Mas, falando sério, porquê.

A categoria 2 elimina todos os pontos de falha que vêm com o sistema hidráulico. Você precisa de 4 cabos de empurrar/puxar para controlar cada haste de mudança individualmente. É quase impossível projetar uma alavanca de câmbio com padrão H para isso. Eu tentei em CAD, mas vai ser muito complicado e grande demais para caber. Isso ocorre porque as direções de cada haste são aleatórias e as engrenagens adjacentes não estão na mesma haste. Isso significa que, ao mudar, digamos, da 4ª para a 3ª, sua alavanca de padrão H deve primeiro pegar e puxar o cabo da haste 1, soltar o cabo da haste 1 ao atingir o ponto morto, então pegar o cabo da haste 3 e, finalmente, não empurrá-lo, mas puxá-lo (4ª e 3ª estão na mesma direção no SMG). Não é impossível, mas você acabará com algo como uma calculadora mecânica. Os sentimentos por cada engrenagem serão desiguais, com uma tonelada de folga.
Uma alavanca de câmbio sequencial, no entanto, será perfeitamente viável para esta aplicação. Você só precisa de um tambor seletor com 4 trilhas e deixar as extremidades do cabo deslizarem nele. Basicamente, é uma caixa de câmbio sequencial com o tambor seletor movido para a alavanca de câmbio. O design já existe, nenhuma inovação fundamental envolvida. Ao ajustar a geometria das trilhas, você pode até manter o design original de “engatar ao desengatar” sem o perigo de bater as engrenagens, desde que o cabo não quebre (melhor adicionar um recurso de segurança para isso). Você também pode optar por “desengatar-neutro-engatar” como uma alavanca de câmbio com padrão H, apenas ajustando a trilha. A troca entre lógicas e o ajuste fino podem ser alcançados trocando o tambor seletor. Para uma transmissão de rua, acredito que a última lógica é muito mais prática, pois você tem N entre cada marcha e não precisa mudar 7 vezes para chegar a N a partir de 7. Basta adicionar duas meias posições à alavanca de câmbio, para que, empurrando/puxando meio entalhe ou entalhe completo, você possa selecionar N ou a próxima marcha. Assim como N entre 1 e 2 em uma bicicleta. Não sei se isso é necessário, mas um N entre cada marcha é definitivamente mais seguro. Quero dizer, você não pode mudar sem desengatar a embreagem como uma verdadeira caixa de câmbio sequencial de qualquer maneira, pois ela ainda tem sincronizadores.
Recentemente, estou a desenvolver essa alavanca de câmbio em CAD e o conceito está correto. Farei um protótipo assim que tiver um SMG barato para medições.
Você também pode adicionar um motor de passo para girar automaticamente o tambor, mantendo as borboletas de mudança. Você precisa de algumas lógicas de segurança para isso.

A categoria 3 é totalmente impossível, pois acredito que os eixos têm engrenagens cortadas no próprio eixo ou soldadas. Existe um vídeo no Youtube mostrando os componentes internos e foi isso que eu vi. Quero dizer, nada é impossível se você usinar seus próprios eixos, mas nesse ponto você está construindo uma nova transmissão.

Conclusão, acho que uma alavanca de câmbio sequencial mecânica com um tambor seletor é a solução mais viável. Envolve um pouco de engenharia mecânica
 
#4 ·
Boa ideia! As motos esportivas também usam seletores de tambor. De memória, o SMG2 usa o mesmo princípio - algum mecanismo para mover uma marcha para cima/baixo de cada vez. Não faço ideia de qual é o mecanismo real, mas pode muito bem ser um seletor de tambor. Codificar o carro seria fácil, pois você simplesmente codificaria para manual e adicionaria o terceiro pedal para controlar a embreagem. Os sinais do sensor neutro/ré podem ser facilmente gerados a partir da extremidade do tambor, assim como as motos esportivas fazem. A desvantagem é que você não pode pular marchas, então tem isso. Mas para confiabilidade, você estará à mercê do mecanismo de cabo. E é aqui que eu luto com essa ideia. Onde o SMG pode (ou vai lol) te deixar encalhado, um cabo quebrado pode, no pior dos casos, resultar em duas marchas engatadas / bloqueio da traseira / explosão da transmissão, etc. Não me interpretem mal, eu adoraria ver isso feito, só estou jogando isso aqui porque precisa ser uma área onde a atenção é necessária.
 
#8 · (Edited)
Boa ideia! As motos esportivas também usam seletores de tambor. De memória, o SMG2 usa o mesmo princípio - algum mecanismo para mover uma marcha para cima/baixo de cada vez. Não faço ideia de qual é o mecanismo real, mas pode muito bem ser um seletor de tambor. Codificar o carro seria fácil, pois você simplesmente codificaria para manual e adicionaria o terceiro pedal para controlar a embreagem. Os sinais do sensor neutro/ré podem ser facilmente gerados a partir da extremidade do tambor, assim como as motos esportivas fazem. A desvantagem é que você não pode pular marchas, então tem isso.

Mas para confiabilidade, você estará à mercê do mecanismo de cabo. E é aqui que eu luto com essa ideia. Onde o SMG pode (ou vai lol) te deixar encalhado, um cabo quebrado pode, no pior dos casos, resultar em duas marchas engatadas / travamento da traseira / explosão da transmissão, etc. Não me entenda mal, eu adoraria ver isso feito, apenas jogando isso para fora, pois precisa ser uma área onde a atenção é necessária.
Sim... eu concordo. Como consequência de ter cabos de mudança individuais, uma falha catastrófica é definitivamente possível, se não for tratada adequadamente. Uma maneira de melhorar fundamentalmente isso é de alguma forma integrar o tambor na transmissão em vez do câmbio e controlar por um fio, mas como mencionado por @sunghyun7 abaixo, o espaço é bastante apertado. Mais estudos de viabilidade são necessários. Editar: Estou indo com este.
 
#11 · (Edited)
Nós temos espaço? A parte superior do pacote de solenóides está bem apertada contra o túnel da transmissão.
É uma preocupação.
Há duas abordagens para isso.
1. Barril seletor no câmbio e mudança via cabos. Este replica o design original do conjunto do pistão, então não deve ter problemas de folga. Você pode até mesmo apenas furar buracos e fazer o conjunto do pistão original funcionar. No entanto, como mencionado por @flacoramos, este design tem um ponto de falha importante: se um cabo quebrar durante a condução, você pode bater duas marchas juntas.
2. Barril seletor nas hastes de mudança. Isso é ideal para confiabilidade, mas eu realmente duvido que possamos encaixá-lo. Uma possibilidade, no entanto, é dividir os barris em 4 discos menores controlando cada haste, sincronizados com as engrenagens. Temos muito espaço em X e Y, não em Z. Então, talvez possamos usar discos que possam ficar planos. Editar: Estou otimista de que isso funcionará. Modelo CAD postado abaixo.
 
#16 ·
@flacoramos Acredito que você pode pular marchas, em certo sentido.
Embreagem, puxe/empurre a alavanca seletora várias vezes até a marcha desejada ser selecionada, solte a embreagem.
Em sequenciais reais encontrados em carros de corrida, eles têm cães sem sincronizadores. Eles mudam sem usar uma embreagem. Portanto, pular marchas não é permitido.
Como ainda temos sincronizadores na transmissão, não podemos mudar sem usar a embreagem. Nossos sincronizadores são construídos com material de carbono, mas lembro que um vídeo do youtube mostrou um SMG explodido com os sincronizadores de carbono estilhaçados em um milhão de pedaços. Então, acho que ainda devemos dirigi-lo como uma transmissão de rua. Você não pode pular marchas pulando para qualquer marcha através de N, mas pode escolher quando engatar a embreagem.

Talvez alguém possa hackear o DME e fazê-lo combinar automaticamente a rotação para que tenhamos um sequencial real lol
 
#19 · (Edited)
Editar: Este design foi abandonado. Criei um design melhor... 1. Cole 4 discos seletores para cada haste de mudança diretamente sobre a abertura da transmissão. 2. Encaixe 4 blocos com uma protuberância que se encaixa nas trilhas do seletor nos bolsos de cada haste. 3. Os discos seletores devem ser sincronizados. Isso pode ser alcançado tornando-os engrenagens retas. 4. Acople uma cremalheira a um dos discos seletores, convertendo a rotação em deslocamento linear. 5. Conecte um cabo push/pull à cremalheira. Talvez dois para redundância. 6. O cabo será controlado pelo câmbio, que simplesmente possui um mecanismo de catraca linear para 9 posições. Abaixo está uma foto conceitual. Os sulcos aqui se assemelham ao padrão de mudança abaixo: R-N-1-2-3-4-5-6-7. Não tenho tempo hoje para animá-lo, então use sua imaginação lol (DESCULPE)
Image
Este design deve ser de baixo perfil para caber no tamanho do bloco hidráulico original. Também muito mais robusto do que o design de 4 cabos que propus anteriormente.
 
#21 ·
Criei um design melhor...
1. Colar 4 discos seletores para cada haste de mudança diretamente sobre a abertura da transmissão.
2. Ajustar 4 blocos com uma protuberância que se encaixa nas trilhas do seletor nos bolsos de cada haste.
3. Os discos seletores devem ser sincronizados. Isso pode ser alcançado tornando-os engrenagens retas.
4. Acoplar uma cremalheira a um dos discos seletores, convertendo a rotação em deslocamento linear.
5. Conectar um cabo de empurrar/puxar à cremalheira. Talvez dois para redundância.
6. O cabo será controlado pelo câmbio, que simplesmente possui um mecanismo de catraca linear para 9 posições.

Abaixo está uma foto conceitual. Os sulcos aqui se assemelham ao padrão de mudança abaixo:
R-N-1-2-3-4-5-6-7
Não tenho tempo hoje para animá-lo, então use sua imaginação, por favor, rsrs (DESCULPE)
View attachment 990201
Este design deve ser de baixo perfil para caber no tamanho do bloco hidráulico original. Também muito mais robusto do que o design de 4 cabos que propus anteriormente.
Nota para mim:
As trilhas de engate e desengate não devem ser uma linha reta. Precisa tornar a velocidade da haste linear. Ou não?
Lubrificação, como?
Salpicos de óleo de engrenagem para cima?
Material?
Precisa medir quando os sincronizadores começam a ranger à medida que as hastes se movem. Colocar N entre cada marcha não é ideal para embalagem e velocidade de mudança.
Um câmbio em padrão H pode ser possível com cabos macios, mas pular marchas causará maior desgaste, pois ainda move todos os garfos e engata todos os sincronizadores ao pular para a marcha desejada.
 
#20 ·
Impressionante a capacidade cerebral aqui. Com opções que vão desde a troca manual, DCT e agora isto. Gosto da caixa de 7 velocidades, mas nunca imaginei que isto fosse possível.

Depois de trocar manualmente o carro preto e instalar o motor reconstruído, esta pode ser uma boa opção para o M3 em vez de um DTC.
 
#27 ·
Você tem ferramentas para escanear a trans e criar um arquivo CAD? Tenho certeza de que você pode obter um protótipo impresso com plástico rígido para provar o conceito. Uma animação do cilindro de mudança com engrenagem reta seria útil. Não vejo como você pode encaixar 4 cilindros dentro dos limites da abertura do pacote de solenóides. Honestamente, eu descartaria o botão SMG original e o substituiria por uma alavanca sequencial se você puder fazer o mecanismo de mudança funcionar.

Como você já sabe, o ponto de falha do SMG é o conjunto hidráulico e muito raramente a transmissão. Nunca ouvi falar das sincronizações de carbono quebrando. Se você conseguir fazer isso funcionar, venderá toneladas deles.

Se você puder analisar os adaptadores sequenciais para T56, eles têm mecanismos para fazer a transmissão retornar ao neutro de qualquer marcha. Essa seria a chave para aplicações de rua. Normalmente, você aumenta a marcha marcha a marcha, o que é agradável, mas quase nunca engata cada marcha na redução, especialmente na rua.
 
#29 · (Edited)
@sunghyun7 Eu não tenho acesso a um scanner, só sei usar CAD. Acredito que podemos encaixar 4 seletores com os limites do pacote hidráulico, pois usaremos discos de baixo perfil que giram no eixo Z em vez de cilindros que giram no eixo X.
Eu acredito que os sincronizadores de carbono são robustos, desde que não os forcemos a fazer coisas para as quais não foram projetados. Acredito que eles nunca falharão em uso normal, mas se tentarmos engatar as marchas sem pressionar a embreagem, isso pode ser um problema.
Obrigado pela ideia do T56, vou analisar. Na verdade, estava considerando abandonar a coisa sequencial e considerar novamente um câmbio em padrão H, exatamente pela razão de que acredito que não consigo suportar reduzir as marchas em cada marcha na rua, como você disse. Acredito que engatar em N e engatar QUALQUER marcha DE N é impossível no meu projeto proposto anteriormente, pois as hastes de mudança estão CONSTANTEMENTE engatadas nas trilhas do seletor. Quero dizer, posso pressionar a embreagem, passar por muitas marchas e soltar a embreagem, mas tenho certeza de que isso não é bom para a caixa de câmbio.
É ainda uma ideia vaga, mas acho que, mantendo a ideia dos discos seletores, mas adicionando um mecanismo que desconecte as hastes de mudança e os discos seletores (por exemplo, levantando os discos), podemos conseguir que um câmbio em padrão H funcione.
1. As trilhas do seletor têm posição N entre CADA marcha
2. Alavanca em N = discos seletores levantados, hastes de mudança travadas em N
3. Alavanca se move para a esquerda ou direita = discos seletores giram para a posição correspondente via cabo e polia
4. Alavanca se move para cima ou para baixo = discos seletores abaixados, engatando as hastes de mudança e girando um entalhe
5. Alavanca retorna para N = discos seletores giram um entalhe para trás e são levantados das hastes de mudança

Precisamos de dois cabos para isso:
Cabo 1: Converte o movimento horizontal da alavanca em movimento rotacional dos discos seletores
Cabo 2: Converte o movimento vertical da alavanca em movimento de engate/desengate dos discos seletores, fazendo-os girar mais um entalhe.
 
#31 ·
@computiNATEor acabou de pesquisar os preços, cara, isso não é barato. Gostaria de ser alguém que pode pagar equipamentos, mas sou apenas um recém-formado falido no início dos meus 20 e poucos anos, lol. Acho que vou ficar com meu paquímetro e um pouco de força de vontade. Onde posso encontrar uma SMG barata? Eu moro no Japão, tem alguma barata no ebay, os custos de envio são mais caros que a própria caixa de câmbio.
 
#33 ·
Eu tenho acesso a um scanner 3D e tenho alguma experiência em usá-lo. Assim que meu amigo com a transmissão estourada voltar para a cidade, posso tentar obter uma boa digitalização dela. As digitalizações são difíceis de obter precisão, no entanto. Você quer a digitalização com ou sem o módulo na parte superior com os pistões?
 
#35 ·
@zenwafle Sim, cara, eu te amo. Se possível, preciso de 3 digitalizações
1. A transmissão SMG com o pacote hidráulico em cima (estado operacional)
2. A transmissão SMG sem o pacote hidráulico em cima. As hastes de mudança precisam ter detalhes
3. O próprio pacote hidráulico
Eu farei isso, muito provavelmente na próxima semana. Tenho alguma experiência em digitalizar espelhos Ganador que meu amigo tem para seu Subaru GC8, mas pode levar algumas tentativas para fazer direito, pois pode ser complicado. Avisarei quando eu terminar. Qual formato de arquivo é o melhor para você?
 
#44 · (Edited)
Takummie, obrigado por fazer este post. Tenho pensado em trocar a alavanca de câmbio no SMG desde que esses carros foram lançados. Lembro-me de uma citação de um engenheiro da BMW dizendo que a transmissão nunca seria manual devido à colocação das engrenagens. Mas definitivamente pode ser!
Bem, como engenheiro (apesar de muito inexperiente lol) eu diria que nada é impossível com tempo e dinheiro suficientes... A Porsche fez uma caixa manual de sete marchas com base em uma caixa de dupla embreagem. Quão difícil pode ser para o SMG?
Qualquer pessoa pode fazer isso acontecer em uma semana se eu tiver todo o material e centro de usinagem e uma equipe de 5, mas esse é o problema lol
 
#45 · (Edited)
Agora tenho uma ideia aproximada de como tornar possível um padrão H, mas qual padrão devemos escolher?
Considerando o layout da engrenagem da SMG, o seguinte será o mais simples de projetar mecanicamente.
R-2-4-6
1-3-5-7
Mas agora existem 4 canais verticais e me pergunto se isso pode ser confuso para mudar sem olhar para ele. Também onde colocar a posição central? 2-3? 4-5?
Ou devemos ir com o Porsche:
R-1-3-5-7
-2-4-6-
Mas, novamente, me pergunto se você pode mudar do 4 para o 7, por exemplo. Alguém sabe como é mudar uma Porsche de 7 marchas?

Atualmente, estou olhando para o padrão Corvette:
1-3-5-7
2-4-6-R
Com esta configuração, você pode mudar como uma caixa de 6 marchas. É como adicionar um canal adicional a uma caixa de 6 marchas convencional, e você precisa empurrar/puxar extra forte (como é para R em um câmbio manual BMW) para entrar na 7ª, e empurrar para baixo ou levantar um anel para mudar para R.
Eu acho que este é o menos confuso. Quero dizer que a 7ª marcha não é útil 90% das vezes de qualquer maneira.
 
#47 · (Edited)
Agora tenho uma ideia aproximada de como tornar um padrão H possível, mas qual padrão devemos escolher?
Considerando o layout da engrenagem do SMG, o seguinte será o mais simples de projetar mecanicamente.
R-2-4-6
1-3-5-7
Mas agora existem 4 canais verticais e me pergunto se isso pode ser confuso para mudar sem olhar para ele. Além disso, onde colocar a posição central? 2-3? 4-5?
Ou devemos ir com o Porsche:
R-1-3-5-7
-2-4-6-
Mas, novamente, me pergunto se você pode mudar por engano de 4 para 7, por exemplo. Alguém sabe como é mudar um Porsche de 7 marchas?

Atualmente, estou olhando para o padrão Corvette:
1-3-5-7
2-4-6-R
Com esta configuração, você pode mudar como um 6 marchas. É como adicionar um canal adicional a um 6 marchas convencional, e você precisa empurrar/puxar com mais força (como é para R em um câmbio manual BMW) para entrar na 7ª marcha, e empurrar para baixo ou levantar um anel para mudar para R.
Eu acho que este é o menos confuso. Quero dizer que a 7ª marcha não é útil 90% das vezes de qualquer maneira.
Essa configuração de mudança de marcha da Corvette parece ser a opção mais viável para mim. Não tive a chance de dirigir um Porsche de 7 marchas, mas essa configuração também me interessa. O bloqueio seria difícil de fabricar/projetar para o padrão Corvette?
 
#48 ·
Eu pessoalmente preferiria o padrão Porsche ligeiramente modificado, se possível. 7 e R estão pendurados nas extremidades e as marchas restantes são onde você faz a maior parte do seu bom trabalho.
R-1-3-5-7
-2-4-6-

Ele parece ser abordado acima, mas só para ter certeza de que está coberto, a caixa de câmbio SMG tem sincronizadores adequados para operação manual? Para alguns de nós, a correspondência de rotações seria mais natural do que para outros. Passar das borboletas para o manual com um pouco de calcanhar/ponta é uma habilidade.
 
#95 · (Edited)
Eu pessoalmente preferiria o padrão Porsche ligeiramente modificado, se possível. 7 e R estão pendurados nas extremidades e as marchas restantes estão onde você faz a maior parte do seu bom trabalho.
R-1-3-5-7
-2-4-6-

Parece estar abordado acima, mas só para ter certeza de que está coberto, a caixa de câmbio SMG tem sincronizadores adequados para operação manual? Para alguns de nós, a correspondência de RPM seria mais natural do que para outros. Ir de borboletas para manual com um pouco de calcanhar/dedo do pé é uma habilidade.
Quanto aos sincronizadores, pensei um pouco nisso e estou 95% confiante de que eles são robustos para operação manual pelos motivos abaixo:
1. O SMG faz a correspondência de rotações, mas nunca observei que ele fizesse dupla embreagem. A correspondência de rotações não corresponde à velocidade do eixo de entrada, então os sincronizadores ainda têm que fazer o trabalho, assim como uma transmissão manual real.
2. Os sincronizadores SMG têm sincronizadores de carbono que são considerados mais robustos do que os sincronizadores de latão comumente encontrados em transmissões manuais.
3. Pelo que posso ver no vídeo de um SMG desmontado, os sincronizadores SMG são exatamente do mesmo design que a transmissão manual convencional.
4. O SMG tem uma força máxima de mudança de marcha de 2.500N. Sim, é assim que ele muda em 65ms. O eixo de entrada tem que ser freado para a velocidade pelo sincronizador em 65ms sob uma força axial de 2,5kN. Nenhum humano pode atingir nem metade disso, então acho que vamos ficar bem.
A razão pela qual não tenho 100% de certeza é porque ainda não tentei, lol.