Это довольно интересный вопрос.
Споры на эту тему не утихают последние семь десятилетий. Механическая и автоматическая трансмиссии - совершенно разные технологии, у которых разное построение и принцип действия. Одна построена просто на основе пар шестерней, другая на "планетарной" системе шестерней. Одна использует конвертер крутящего момента, другая диски сцепления. Мы проведём логическое сравнение этих технологий, но сначала давайте проясним основы работы трансмиссии. Двигатель внутреннего сгорания выдаёт полезный крутящий момент и мощность только в определённом диапазоне оборотов. Из-за этой врождённой проблемы ДВС, управление скоростью вращения ведущих колёс за счёт их прямого соединения с двигателем - не лучшая идея. Такой подход приведёт к очень неэффективному использованию двигателя. Очевидно, нам нужная трансмиссия между ними, чтобы обороты двигателя всегда были в диапазоне максимальной эффективности.
Трансмиссия обеспечивает вариативность скорости вращения ведущих колёс.Сначала давайте рассмотрим, как обеспечивается вариативность скорости на механической трансмиссии. Механическая трансмиссия — это набор пар шестерней. Она состоит из трёх частей.
Первичного, передаточного и вторичного валов.
Первичный вал соединён с передаточным, поэтому передаточный вал вращается с постоянной скоростью. Передаточный вал, в свою очередь, соединён с набором шестерней на вторичном валу. Шестерни вращаются с разной скоростью, в зависимости от их пропорций. Однако шестерни на вторичном валу не фиксированы, и вы даже можете разглядеть промежутки между шестернями и вторичным валом. Если мы соединим одну из шестерней с валом, вал начнёт вращаться со скоростью этой шестерни. Для этого на валах есть набор зубчатых венцов. Муфта закреплена на валу, а втулка перемещается вдоль вала. Просто перемещая втулку, можно соединять шестерню с валом. Кажется, что это простой механизм, однако на практике муфта и шестерня будут вращаться с разной скоростью и соединить втулку с шестернёй будет невозможно.
Сначала, давайте уравняем скорости их вращения.Для этого нам надо прервать передачу мощности в трансмиссию.Тут-то и пригодится сцепление.За счёт отключения сцепления, передача мощности на шестерни прерывается.Теперь синхронизирующее кольцо с фрикционным конусом поможет выровнять скорости шестерни и втулки.Когда нет передачи мощности, прижимание синхронизирующего кольца к шестерне обеспечит выравнивание скорости шестерни и муфты.Теперь можно сделать мягкое соединение.После соединения включается сцепление.
Так что каждый раз, при смене шестерни требуется отключение сцепления, что означает прерывание передачи мощности и связанное с этим падение скорости при переключении.Вот почему переключение через механическую трансмиссию не бывает гладким.Теперь давайте рассмотрим, чем автоматическая трансмиссия отличается от механической.Автоматическая трансмиссия была разработана для решения проблемы прерывания передачи мощности в механической трансмиссии, и она использует планетарный механизм шестерней, а не просто набор из пар шестерней.Как видите, планетарный механизм имеет два входа (солнце и эпицикл) и один выход (водило).Основной принцип автоматической трансмиссии прост просто варьируйте скорости этих двух входов, и получите различные скорости на выходе.Для достижения этой цели, давайте представим ещё один планетарный механизм.Выход второго механизма соединён с одним из входов первого механизма, проще говоря, водило второго механизма и эпицикл первого едины.Это образует интересный механизм и это простейшая автоматическая трансмиссия.Два сцепления управляют передачей вращения на эпициклы.
Когда сцепление включено, связный эпицикл будет зафиксирован, а водило будет вращаться. Когда первое сцепление включено, зелёный эпицикл зафиксирован, и мы получаем первую передачу. Если мы начнём вращать зелёный эпицикл, скорость на выходе возрастёт. Для этого необходимо отключить первое сцепление и включить второе. Зелёный эпицикл начнёт вращаться, так как он соединён с водилом второго механизма. Стоит упомянуть, что первое сцепление отключается одновременно с включением второго, так что потерь в передачи мощности не будет. Два планетарных механизма могут обеспечить четыре различных скорости на выходе. Чтобы узнать об этом больше, посмотрите наше подробное видео об автоматической трансмиссии. Используя набор из трёх планетарных механизмов, можно получить шесть различных скоростей и задний ход. Прелесть автоматической трансмиссии в том, что, включая определённые пары сцеплений, мы получаем различные скорости на выходе. Теперь давайте прямо сравним эти две технологии. Как уже было сказано, в автоматической трансмиссии нет прерывания в передачи мощности, что обеспечивает плавное переключение. Компьютеризированное управление автоматической трансмиссией делает всё ещё проще. Ясно что технология механической трансмиссии гораздо проще автоматической. У неё меньше составных частей и она легче ремонтируется. Автоматическая же трансмиссия — это туго нашпигованный механизм. Когда доходит до промышленного использования, механическая трансмиссия обеспечивает большую надёжность, по этой причине почти % тяжёлых грузовиков используют механическую трансмиссию. При торможении механическая и автоматическая трансмиссии ведут себя совершенно по-разному. При езде на механической трансмиссии, прежде чем нажимать на педаль тормоза, необходимо полностью выжать педаль сцепления.
Таким образом вращение вала двигателя и вращение первичного вала полностью разделяются, и внезапная остановка первичного вала не передаётся на двигатель. Однако в машине с автоматической трансмиссией нет педали сцепления, а для отделения вращения двигателя от трансмиссии используется преобразователь крутящего момента.
Это жидкостное сцепление, которое допускает пробуксовку. Таким образом преобразователь крутящего момента помогает автоматической трансмиссии отработать торможение без необходимости в педали сцепления. С другой стороны, преобразователь крутящего момента выделяет много тепла, что, в свою очередь, снижает эффективность транспортного средства. В результате машины с автоматической трансмиссией склонны быть менее экономными чем машины с механической трансмиссией. Хотя, в современных преобразователях крутящего момента эта проблема решена.
