Автоматическая и механическая коробки передач

Фрикционное сцепление и коробка передач обеспечивают очень эффективную передачу крутящего момента (то есть в трансмиссии «теряется» очень мало мощности). Эта система относительно проста в управлении для водителя, который использует педаль сцепления и рычаг переключения передач. Гидроусилитель руля, напротив, приводит к большим потерям мощности. Этот факт, а также простота и надёжность конструкции являются причинами, по которым в механической коробке передач используется такая схема.

Почему же тогда в автоматических коробках передач используются гидротрансформаторы и планетарные передачи, если они менее эффективны? Они дешевы в производстве и просты в использовании для автоматического переключения передач, а само переключение может быть очень плавным (то есть без «толчков» при смене передач). Как правило, они работают на основе гидравлической системы управления, которая выбирает передачи в зависимости от скорости автомобиля и положения педали акселератора (или дроссельной заслонки). На сайте Howstuffworks.com есть отличное подробное описание того, как работает эта система управления. По сути, такая схема использовалась потому, что на момент её разработки это был самый дешёвый и простой способ реализовать автоматическое переключение передач.

С развитием технологий стало возможным создание «автоматической» трансмиссии, в которой используется фрикционное сцепление (или, как правило, несколько фрикционных сцеплений) и «обычная» коробка передач (например, SMG и M DCT от BMW, DSG от VW/AUDI, PDK от Porsche). Такие трансмиссии часто называют «ману-матическими» или «трансмиссиями с двойным сцеплением». Они сочетают в себе эффективность механической коробки передач и удобство автоматической, но требуемые системы управления и аппаратное обеспечение гораздо сложнее, чем у «обычной» автоматической коробки с гидротрансформатором, поэтому такие коробки передач пока не вытеснили «обычные» автоматические коробки.

Причина, по которой в любом транспортном средстве есть передачи, заключается в том, что они используются для изменения крутящего момента, передаваемого на ведущие колёса. Чтобы преодолеть инерцию неподвижного транспортного средства, требуется больший крутящий момент, чем тот, который необходим для поддержания движения того же транспортного средства. Дополнительные передачи позволяют двигателю приводить транспортное средство в движение на более низких оборотах, обеспечивая более высокую скорость. Более низкие обороты двигателя означают большую экономию топлива. Сцепление или гидротрансформатор позволяют использовать «нейтральную» передачу, поэтому вам не нужно останавливать двигатель, чтобы припарковать автомобиль или переключить передачу. Решение о переключении передачи в механической коробке принимает водитель: он включает или выключает передачу, чтобы поддерживать скорость при разной нагрузке на двигатель, используя сцепление. В автомобилях с гидротрансформатором на холостом ходу двигатель не приводит в движение трансмиссию, поскольку это гидравлическое «сцепление». В автомобиле переключение передач является основной задачей для линейного и регулирующего механизмов. Линейное давление зависит от положения дроссельной заслонки, а регулирующее — от скорости автомобиля. Более высокое или более низкое давление управляет движением золотниковых клапанов, которые включают или выключают сцепления и тормозные ленты. (В более поздних моделях автомобилей используются микропроцессоры и соленоиды для активации золотниковых клапанов.) Сочетание сцепления и тормозных лент изменяет скорость на выходе из коробки передач, а также направление движения при движении задним ходом. В автомобилях обычно используются планетарные коробки передач, которые занимают мало места в сочетании с компонентами управления. Но это ещё не всё. В Европе растёт популярность ManuMatics. Это механические коробки передач с электронным управлением для переключения передач.