Bagaimana Transmisi Otomatis Bekerja: Torque Converters, Gears dan Shifting Dijelaskan

Pengemudi yang tidak pernah menyentuh pedal kopling masih mengandalkan serangkaian suku cadang mekanis dan hidrolik yang bekerja setiap kali mobil bergerak atau mengubah kecepatan. Inti dari setiap gearbox otomatis adalah dua tugas: membiarkan mesin idle tanpa menyetop mobil, dan mengubah rasio antara kecepatan mesin dan kecepatan roda tanpa pengemudi memilih gigi.

Konverter torsi melakukan pekerjaan kopling

Dalam jenis transmisi otomatis yang paling umum, kopling mekanis digantikan oleh perumahan tertutup berisi cairan yang disebut konverter torsi. Menurut situs referensi mekanik mobil How a Car Works, ia berisi tiga bagian utama: impeller yang dibaut ke roda gila mesin, turbin yang terhubung ke poros masukan gearbox, dan reaktor pusat yang dilengkapi dengan kopling satu arah.

Saat impeller berputar dengan mesin, ia melempar cairan transmisi keluar ke turbin, yang memutar poros masukan gearbox. Pada kecepatan mesin rendah, reaktor tetap diam dan mengarahkan cairan kembali ke impeller, yang memperbesar torsi dan membantu mobil keluar dari berhenti. Setelah kecepatan mesin meningkat, reaktor berputar bebas dan konverter hanya bertindak sebagai roda gila cairan, menjelaskan How a Car Works.

Outlet Australia CarsGuide melaporkan bahwa tautan cairan ini adalah alasan transmisi otomatis konverter torsi terasa halus dan memberikan daya tarik kuat pada putaran rendah. Secara historis, pertukaran telah menjadi efisiensi lebih rendah daripada tautan mekanis langsung, itulah mengapa sebagian besar unit konverter torsi modern menambahkan fungsi 'lock-up' ketika mobil mencapai kecepatan, secara mekanis bergabung impeller dan turbin untuk mengurangi kehilangan daya, menurut CarsGuide.

Gear planet mengubah rasio tanpa mengubah gigi

Setelah daya mencapai gearbox, daya melewati satu atau lebih set gear planet (epicyclic). How a Car Works menggambarkan ini sebagai gear matahari pusat, gear cincin luar dengan gigi internal, dan set gear planet yang lebih kecil yang bergeser dengan keduanya. Semua tiga bagian selalu dalam kontak, sehingga transmisi tidak pernah harus secara fisik menghubungkan atau memutuskan sepasang gigi seperti yang dilakukan kotak manual.

Sebagai gantinya, sabuk rem yang dioperasikan secara hidraulis dan kopling multi-pelat menahan bagian-bagian berbeda dari set gear atau membiarkan mereka berputar bebas. How a Car Works mencantumkan kombinasi dasar: mengunci gear matahari saat operator menggerakkan planet menghasilkan peningkatan kecepatan; mengunci gear cincin dan menggerakkan gear matahari menghasilkan pengurangan kecepatan; mengirim daya ke gear matahari saat mengerem operator planet menghasilkan reverse; dan mengunci gear matahari dan cincin bersama menghasilkan drive langsung, rasio satu-ke-satu.

Set planet tunggal yang digunakan dengan cara ini sudah dapat memberikan beberapa rasio. Memasangkan dua set epicyclic, tata letak klasik paling sederhana, dapat menghasilkan tiga kecepatan maju, catat How a Car Works; produsen merangkai lebih banyak set dan kopling bersama untuk mencapai transmisi lima-, enam-, delapan-, sembilan- dan sepuluh kecepatan yang umum di mobil hari ini.

Hidrolik dan elektronik memutuskan kapan harus bergeser

Urutan penguncian di dalam gearbox dipicu oleh tekanan hidraulik yang bekerja pada sabuk rem dan kopling, dijalankan melalui apa yang How a Car Works sebut sebagai susunan katup hidraulik yang kompleks. Dalam desain lama, katup tersebut merespons secara mekanis terhadap beban mesin, kecepatan jalan, dan posisi throttle; mekanisme 'kickdown' memaksa penurunan gigi untuk akselerasi tambahan saat akselerator ditekan ke lantai. Pada mobil modern, sensor elektronik dan komputer kontrol melakukan pekerjaan yang sama, membuka dan menutup katup solenoid untuk mengatur waktu setiap perpindahan.

Tiga cara berbeda untuk membangun transmisi otomatis

Tidak setiap gearbox bergeser sendiri bekerja dengan cara yang sama. CarsGuide mengelompokkan transmisi otomatis modern menjadi tiga keluarga utama, ditambah jenis keempat yang lebih tua dan sebagian besar dihentikan.

• Transmisi otomatis konverter torsi — menggunakan kopling cairan yang dijelaskan di atas; torsi kecepatan rendah yang kuat dan pergeseran halus, ditemukan di merek seperti Mazda dan Lexus, menurut CarsGuide.
• Transmisi kopling ganda (DCT) — secara efektif dua gearbox manual berbagi satu casing, masing-masing dengan kopling sendiri; satu gigi dipilih sebelumnya sementara yang lain terlibat, jadi sistem menukar kopling untuk mengubah gigi dalam milidetik dengan kehilangan torsi minimal. CarsGuide mengutip Volkswagen DSG, Nissan GT-R, Ferrari 488 GTB dan McLaren 650S sebagai contoh.
• Transmisi variabel berkelanjutan (CVT) — tidak memiliki gigi tetap sama sekali; sabuk atau rantai berjalan di antara dua katrol yang diameter efektifnya berubah, memberikan, dalam kata-kata CarsGuide, tindakan 'seperti karet gelang pada kerucut lalu lintas' dan jumlah rasio yang secara teoritis tidak terbatas untuk efisiensi bahan bakar maksimal.
• Transmisi manual otomatis kopling tunggal — desain yang lebih tua di mana komputer mengoperasikan satu kopling pada gearbox manual konvensional; CarsGuide menggambarkan pergeserannya sebagai tersentak-sentak dan tertunda dan mengatakan jenis ini sekarang sebagian besar usang.

Untuk perbandingan, CarsGuide mencatat bahwa gearbox manual konvensional biasanya memiliki enam kecepatan maju, dengan beberapa mobil sport seperti Porsche 911 menawarkan tujuh.

Mengapa ini penting untuk berkendara sehari-hari

Jenis transmisi otomatis di bawah lantai mempengaruhi bagaimana mobil terasa daripada hanya apakah memiliki pedal kopling. Kopling cairan transmisi otomatis konverter torsi adalah apa yang membiarkan mobil merangkak maju pada idle tanpa mesin mogok, sifat yang How a Car Works menghubungkan langsung dengan desain konverter torsi. Dua kopling DCT adalah apa yang memungkinkan mobil performa untuk mengubah gigi tanpa celah daya sesaat yang dirasakan di transmisi otomatis yang lebih tua, menurut CarsGuide. Ketiadaan rasio tetap CVT adalah apa yang memungkinkan mesin tetap dekat dengan kecepatan paling efisiennya terlepas dari kecepatan jalan, yang CarsGuide cantumkan sebagai keuntungan utamanya, diimbangi oleh suara mesin yang konstan dan tidak tradisional yang diperhatikan beberapa pengemudi.