Automatic transmission
Changes gear by itself
An automatic does the same job as a manual, trading engine speed for pulling force, but with no clutch pedal and no gear lever to move through a gate. A fluid coupling called a torque converter replaces the clutch, and planetary gearsets, held or released by clutches and bands, change the ratio without ever cutting the flow of power.
The torque converter
Two fans face each other in a sealed can full of oil. The impeller, bolted to the engine, flings fluid at the turbine, which turns the gearbox. With the car held still the turbine can stop while the engine keeps running, which is why an automatic creeps forward when you lift off the brake. While the engine turns much faster than the turbine, the stator in the middle turns the returning fluid around so it helps the impeller, nearly doubling the torque. Once the car is cruising, a lock-up clutch joins the two so nothing slips.
Planetary gears
A sun gear in the middle, planet gears around it on a carrier, and a ring gear with its teeth on the inside. Drive one of the three, hold another still, and the third turns at a new speed. This transmission has two sets sharing one sun gear, and gets three forward gears and reverse just by choosing what to drive and what to hold.
How it shifts
Each gear uses two friction elements. The forward and direct clutches connect parts to the engine; the band and the low-and-reverse brake hold parts to the case. Fluid pressure from the valve body applies them. To change gear it releases one element while applying another, so the car never loses drive. The Compare tab has the full chart.
Where you’ll find it
Three-speeds like this one were standard from the 1960s to the 1980s. Modern automatics use the same parts with more planetary sets, for 6 to 10 gears, and a computer choosing when to shift.
El convertidor de par
Dos ventiladores enfrentados dentro de una lata sellada llena de aceite. La bomba, abulonada al motor, lanza el aceite contra la turbina, que hace girar la caja. Con el auto frenado, la turbina puede quedarse quieta mientras el motor sigue girando: por eso un auto automático avanza despacio cuando sueltas el freno. Mientras el motor gira mucho más rápido que la turbina, el estator del medio da vuelta el aceite que regresa para que ayude a la bomba, y casi duplica el torque. Cuando el auto ya va andando, un embrague de bloqueo une las dos partes para que nada patine.
Trenes epicicloidales
Un engranaje sol en el centro, satélites a su alrededor montados en un portasatélites, y una corona con los dientes por dentro. Si mueves uno de los tres y frenas otro, el tercero gira a una velocidad nueva. Esta caja tiene dos trenes que comparten un mismo sol, y consigue tres marchas hacia adelante y marcha atrás solo eligiendo qué mover y qué frenar.
Cómo cambia
Cada marcha usa dos elementos de fricción. Los embragues de avance y directo conectan piezas al motor; la cinta y el freno de primera y marcha atrás sujetan piezas a la carcasa. La presión del aceite que manda el cuerpo de válvulas los aplica. Para cambiar, suelta un elemento mientras aplica otro, así el auto nunca pierde la tracción. En la pestaña Comparar está la tabla completa.
Dónde la encuentras
Las cajas de tres marchas como esta fueron las habituales de los años sesenta a los ochenta. Las automáticas modernas usan las mismas piezas con más trenes epicicloidales, para tener de 6 a 10 marchas, y una computadora que decide cuándo cambiar.
Clutch and gearbox
From engine speed to road speed
An engine only makes useful power within a band of speeds, and it can’t turn from a standstill. The clutch lets it keep spinning while the car stands still, and the gearbox trades speed for pulling force: in low gears the output turns slowly with a lot of torque, in high gears it turns fast with less.
The clutch
A diaphragm spring clamps the clutch disc between the flywheel and the pressure plate, so the disc turns with the engine. Pressing the pedal pushes the release bearing into the spring’s fingers, which lifts the plate and lets the disc spin on its own. Let the pedal out slowly and the disc slips as it catches up, which is how a car pulls away smoothly.
How a gear is chosen
Every pair of gears is always in mesh and always turning. The gears on the output shaft spin freely until a synchronizer sleeve slides over one gear’s dog teeth and locks it to the shaft. Before it can, a brass blocker ring rubs the gear up or down to the shaft’s speed, so the teeth slide in without grinding.
Where you’ll find it
This is a five-speed manual for a rear-wheel-drive car, sitting behind the engine. Front-wheel-drive cars fold the same parts into a transaxle beside the engine. Manuals are now mostly found in sports cars, smaller cars, and in markets like Europe and Latin America; most new cars use automatics, which do the same job without a clutch pedal.
El embrague
Un resorte de diafragma aprieta el disco de embrague entre el volante y la placa de presión, así que el disco gira con el motor. Al pisar el pedal, el cojinete de empuje presiona los dedos del resorte, que levantan la placa y dejan que el disco gire por su cuenta. Si sueltas el pedal despacio, el disco patina mientras se pone a la par, y así es como un auto arranca suavemente.
Cómo se elige una marcha
Todos los pares de engranajes están siempre engranados y siempre girando. Los engranajes del eje de salida giran libres hasta que un manguito sincronizador se desliza sobre los dientes de enclavamiento de uno y lo traba al eje. Antes, un anillo de bronce lo frena o lo acelera hasta la velocidad del eje, para que los dientes entren sin rascar.
Dónde la encuentras
Esta es una caja manual de cinco marchas para un auto de tracción trasera, ubicada detrás del motor. Los autos de tracción delantera arman las mismas piezas en un transeje al costado del motor. Hoy las cajas manuales se ven sobre todo en deportivos, autos chicos y en mercados como Europa y América Latina; la mayoría de los autos nuevos usan automáticas, que hacen el mismo trabajo sin pedal de embrague.