Содержание

Трансмиссия автомобиля: что такое, типы, назначение, устройство, принцип работы

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления.

Трансмиссия автомобиля это комплекс механизмов, назначение которых — передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам. Это заставляет колёса вращаться, благодаря чему авто начинает своё движение.

Кроме этого, этот важный механизм может распределять крутящий момент между всеми колёсами, а также менять направление вращения и величину. В этом помогают различные детали и механизмы, без которых бы никак не получилось нормально эксплуатировать автомобиль. Например, это такие агрегаты трансмиссии, как главная передача, автоматическая и механическая коробка передач (КПП), сцепление, дифференциал.

Устройство трансмиссии эволюционировало постепенно. Поначалу упор делался на комфорт и управляемость транспортного средства, а потом стали увеличивать срок работы самой машины за счёт улучшения эффективности трансмиссии.

В статье простым языком расскажу, что такое трансмиссия, за что отвечает, какие основные составные части, как работает, классификация по типу привода и принципу действия, какие бывают поломки и как их выявить. Обещаю, будет интересно!

Что это такое в машине?

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами? Скажу кратко — это определённые сборочные механизмы, которые соединены в единое целое для того, чтобы осуществить передачу «потока» энергии от его источника к колёсам автомобиля. Если бы не было этой конструкции, то было бы невозможна мгновенное срабатывание тормозной системы, езда задним ходом и управление в потоке машин.

Этот термин в переводе с латинского звучит так: «transmissio». Это слово дословно переводится как передача или пересылка. Проектированием деталей в трансмиссии занимаются только лучшие автоинженеры.

Где находится эта конструкция? Под днищем автомобиля, он берёт начало от коробки передач, а заканчивается в области задних колёс.

Фото трансмиссии

Каким требованиям должна соответствовать трансмиссия?

Надёжность и безопасность.
Лёгкость рулевого управления, особенно при прохождении поворотов.
Максимально возможный показатель передачи мощности.
Минимальный вес всех составных деталей.
Низкий уровень шума во время работы.
Высокий КПД.

Чем правильней и эффективней будут работать составные части трансмиссии, тем выше безопасность водителя, меньше расход топлива и износ трущихся деталей. Разумеется, это непосредственно влияет на те характеристики, которые указаны в техническом паспорте и гарантированы производителем.

Ещё существует такое понятие, как коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД). Он рассчитывается как произведение КПД механизмов, включённых в её состав. Это эффективная характеристика, обозначающая отношение полезной энергии к затраченной. Проще говоря, если КПД будет низким, то это значит, что сил затрачено много, а результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей варьируется от 0,82 до 0,94.

Этот параметр трансмиссии непостоянен в течение всего срока работы машины. При эксплуатации нового автомобиля механизмы притираются друг к другу и КПД повышается. Затем это значение держится на протяжении долгого периода времени, а когда движущиеся детали изнашиваются, то показатель падает. После капитального ремонта КПД возрастает, но уже никогда не достигает максимального значения.

Также многие задают следующий вопрос: «КПП и трансмиссия это одно и тоже, в чём разница?» Отвечаю. Коробка передач – это одна из многочисленных деталей трансмиссии.

Назначение

Все детали, которые влияют на передачу крутящего момента от маховика мотора к ведущим колёсам, входят в состав трансмиссии. Автомобиль без особых усилий трогается с места и движется с нужной скоростью.

Для чего необходима эта система механизмов?

Главной функцией трансмиссии является передача, распределение и изменение крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам автомобиля. Для чего служит трансмиссия? Это посредник между двигателем и ведущими колёсами, без которого было бы невозможно начать движение автомобиля.

На что ещё влияет трансмиссия?

Обеспечение нужного показателя тяги и скорости автомобиля при движении и поворотах.
Простота управления автомобилем. Благодаря этому снижается усталость и напряжение шофёра при длительных поездках.
Увеличение безопасности и надёжности транспортного средства.
Продление «жизни» двигателя, снятие с него лишней нагрузки.

Без трансмиссии бы не получилось бы входить в повороты
Также некоторых интересует вопрос, какую функцию не выполняет трансмиссия? Вот верный ответ: она не обеспечивает движение транспортного средства в заданном направлении.

Устройство

Как правило, автопроизводители применяют в своих автомобилях автоматическую и механическую трансмиссию. Дополнительно машины могут быть передне- , задне- , а также полноприводными. Это зависит от того, на какие колёса подаётся крутящий момент. Поэтому тип привода непосредственно влияет на то, какие элементы входят в трансмиссию.

Что относится к трансмиссии? В стандартный набор трансмиссии входят следующие составные части:

Сцепление.
КПП – коробка передач.
Дифференциал.
Полуоси – валы привода колёс.
Главная передача.
Шарниры равных угловых скоростей.

Как выглядит трансмиссия
В зависимости от типа привода в сборку трансмиссии могут входить такие механизмы, как раздаточная коробка, карданная передача и муфты. Именно эти основные части автомобиля соединяет трансмиссия для обеспечения эффективности транспортного средства. Иные узлы и механизмы не относятся к трансмиссии автомобиля.

А что входит в трансмиссию гусеничных транспортных средств?

Бортовой редуктор.
Входной редуктор.
Механизм поворота.
Сцепление или главный фрикцион.
КПП.

Также некоторые задаются вопросом: «Что входит в трансмиссию грузового автомобиля?» Кроме основных механизмов здесь дополнительно включают промежуточный средний ведущий мост, раздаточная коробка, коробка отбора мощности. В больших автопоездах по езде на твёрдом дорожном полотне трансмиссия есть только в тягаче. А при езде по бездорожью трансмиссия ставится ещё в ведущих мостах прицепов.

Общая схема трансмиссии грузового автотранспорта

Такой сложный механизм необходим для того, чтобы увеличить срок действия мотора. Вместо постоянной смены режима работы ДВС коробка передач изменяет передаточное число крутящего момента. А сцепление служит защитой мотора и КПП от рывковой нагрузки.

А что в трансмиссии вращается быстрее всего? При движении авто коленчатый вал ДВС вращается со скоростью до 7000 оборотов в минуту, а колёса при этом в 4 раза меньше, а при плохих условиях ещё медленнее.

Ещё одна хорошая статья: Коленвал: что это такое, где находится, устройство, назначение, как работает, фото

Перейдём к подробному описанию всех деталей, включённых в трансмиссию.

Сцепление

Это комплекс деталей (диски, маховик, вилки выключения, первичный вал коробки), назначение которых – кратковременное разъединение мотора с коробкой передач. Сцепление расположено между ДВС и коробкой передач. Это нужно для того, чтобы автомобиль пришёл движение, а также для плавного переключения скорости передач. Сцепление находится в авто с механической либо роботизированной коробкой передач. Поэтому им управлять может как водитель, так и электроника, автоматически переключающая скорости.

Дополнительное предназначение сцепления в том, что оно помогает защитить детали двигателя и трансмиссии от поломок при резкой нагрузке.

Когда левая педаль нажата – ведомый и ведущий диски разъединяются, можно переключать нужную передачу. А если педаль не нажата, то эти самые диски плотно соединены друг с другом. Важно понимать, что этот достаточно хрупкий механизм чувствителен к неверным действиям водителя. Если резко включать сцепление, то оно сломается по причине «сгорания» трущихся деталей.

Как правило, чаще применяется фрикционное сцепление, действие которого основано на силе сухого трения. В автомобилях с механической КПП применяется сухой тип трения без смазывающей жидкости. В обычном состоянии диски прижаты друг к другу при помощи пружин. Это помогает передавать энергию от сгорания топлива в трансмиссию. Если водитель нажмёт на левую педаль, то диски разъединятся, и передача потока энергии останавливается без остановки работы двигателя. Когда снова потребуется начать движение, то надо плавно отпустить педаль, чтобы диски вновь соединились. Сухое сцепление часто применяют на автомобилях с полным приводом.

А в автомобилях с автоматической КПП сцепление выглядит в форме двух турбин, которые напрямую связаны с трансмиссией и мотором. Детали вращаются в моторной жидкости. Ведущий гидротрансформатор передают энергию в моторное масло, от движения которого начинает двигаться ведомая турбина. Мокрое сцепление более надёжное, но и цена его выше. Также существуют гидравлическое и электромагнитное сцепление, но они получили не такое большое распространение.

Коробка передач (КПП)

Это самый сложный механизм в трансмиссии. Коробка передач помогает изменить передаточное число для эффективного режима мотора в любых дорожных условиях. Благодаря этому двигатель работает в стабильном режиме, без резких скачков оборотов, а машина двигается с той скоростью, которая необходима в данный момент времени. Дополнительно КПП переключает движение на задний ход.

Таким образом, коробка передач изменяет крутящий момент, подаваемый на колёса, направление движения транспортного средства, а также его скорость. Кроме этого, КПП может на долгое время разъединять мотор от трансмиссии.

КПП могут быть следующих типов:

Автоматическая («автомат»). Здесь переключение скоростей происходит автоматически. Из минусов – медленный разгон и повышенное потребление топлива.
Механическая («механика»). Здесь переключение позиций передач происходит в ручном режиме при помощи рычага. Этот тип КПП надёжен и прост в управлении.
Вариатор. Здесь происходит плавное изменение крутящего момента. Это так называемые бесступенчатая коробка передач.
Робот. Это механическая КПП, где сцепление и переключение передач происходят автоматически.

Отличная статья в тему: Что лучше: вариатор, обычный автомат или робот, отличие, отзывы владельцев, видео

Коробка передач помогает двигателю «приспосабливаться» к нужным условиям. Например, при езде по бездорожью на низкой передаче мотор работает сильнее, а колёса вращаются медленно, что помогает преодолеть даже сложные участки пути. А при езде на трассе при включении высокой передаче двигатель работает в экономичном режиме, а колёса вращаются быстрее.

Ведущий мост

Мосты в трансмиссии — это опоры, к которым крепится рама автомобиля. Ведущий мост получает крутящий момент от трансмиссии, что приводит колёса в движение. Ведомый мост – это просто опора. Мосты могут быть задними, передними, а также средними (их ставят в грузовые автомобили).

Дифференциал

Дифференциал – это комплекс шестерён, которые вращаются с 2-мя степенями свободы. Для чего это нужно? Для того, чтобы делить крутящий момент на 2 потока, который заставляет крутиться колёса. Простыми словами, он распределяет скорость вращения по полуосям ведущего моста в зависимости от внешних условий. А работает он вместе с главной передачей.

Например, при повороте налево левые колёса движутся по меньшей траектории, чем правые. Таким образом, левые колёса движутся несколько медленнее. Наличие в автомобилях блокировки дифференциала позволяет двигаться двум колёсам на одной оси с равной скоростью. Устройство держит вращение колёс под своим контролем, меняя их скорость, чтобы не допустить их проскальзывание на неровном дорожном покрытии (особенно это важно при езде на скользкой дороге).

Самая важная характеристика дифференциала – это коэффициент блокировки, который обозначает соотношение крутящего момента одного колеса к такому же показателю другого. Грубо говоря, от коэффициента блокировки зависит проходимость. Чем выше этот показатель, тем лучше проходимость. У стандартных дифференциалов он равен 1, а у более усложнённых механизмов он может быть со значением 5.

Расположение дифференциала напрямую зависит от типа привода:

Полный – в раздаточной коробке;
Передний – в коробке передач;
Задний – в картере.

Раздаточная коробка

В простонародье эту деталь называют «раздатка». Эта деталь устанавливается только в полноприводных автомобилях для распределения вращения между всеми колёсами. В раздаточной коробке может содержаться демультипликатор, который во много раз увеличивает крутящий момент при прохождении тяжёлых участках пути.

Карданный вал (передача)

Карданный вал – это механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента от КПП к задним колёсам. Как правило, эту деталь устанавливают в полноприводных или заднеприводных транспортных средствах, чтобы передавать вращение между разными мостами. Например, в переднеприводных автомобилях вращение двигателя передаётся к ведущей оси валами из кардана КПП.

Вал содержит 2 части, который соединены друг с другом под углом. В состав кардана входят муфты, валы, шарниры, шлицы, промежуточная опора. Выглядит карданная передача в виде трубы, а благодаря дополнительным деталям она может менять свою длину, а также изгибаться. А это очень важно при езде по ухабам, когда колёса движутся вверх и вниз, а расстояние от КПП до главной передаче постоянно изменяется.

Ещё одна хорошая статья: Лонжерон автомобиля: что это такое, сколько их в авто, как выглядит, где находится, для чего нужен, фото + видео

Кардан считается важным механизмом, который помогает плавно передать крутящий момент от КПП к главной передаче при движении по неровной дороге, даже под определённым углом. Дополнительно кардан снижает колебания кузова при движении автомобиля.

Карданный вал помогает передать крутящий момент от вторичного вала КПП на вал главной передачи, который находятся под углом друг к другу.

Главная передача

Это узел, который передаёт крутящий момент напрямую к ведущему мосту. В состав устройства входит полуось, шестерни, сателлиты. Одна из важных функций главной передачи – это повышение крутящего момента и уменьшение вращения ведущих колёс.

Существует одинарная передача, а также двойная, которая имеется у грузового автотранспорта с большим передаточным значением. А на заднеприводных авто используется так называемая гипоидная главная передача, которая располагается в картере моста. В переднеприводных автомобилях главная передача находится в КПП недалеко от дифференциала.

ШРУС – это шарнир равных угловых скоростей, который располагается на ведущих полуосях. Он является самым последним узлом трансмиссии, который непосредственно связан с крутящим моментом. Этот механизм необходим, чтобы точно «передать» вращение от дифференциала на колёса, причём неважно под каким углом они находятся. Внутренние и внешние ШРУСы обеспечивает постоянную связь дифференциала с колёсами при движении в любых дорожных условиях.

Гидромеханическая трансмиссия

Для агрегата характерно наличие гидромеханической коробки передач (в конструкции объединены механический редуктор + гидродинамический преобразователь крутящего момента). Наибольшая эффективность от системы наблюдается при наличии в ней автоматического управления.
Гидротрансформатор с колёсами с криволинейными лопатками, являющийся обязательным элементом такого агрегата, автоматически изменяет крутящий момент, передаваемый от двигателя.

Процесс передачи крутящегося момента подчиняется изменениям нагрузки на выходном валу КП.

Муфта свободного хода запускает процесс вращения колеса реактора только в одном направлении. Оно совпадает с траекторией вращения насосного колеса.
Рабочая зона под давлением заполняется маслом.
Насосное колесо вращается.
Лопатки насосного захватывают масло.
Под влиянием центробежной силы масло оказывается на турбинном колесе.
Масло поступает в реакторе.
Направление потока жидкости изменяется.
Масло снова поступает в насосное колесо.

Таким образом, на лицо – замкнутая циркуляция масла. Плюсы и минусы гидромеханических решений Гидромеханические решения ценят за широкий диапазон регулирования передаточных чисел, возможность обеспечить бесступенчатое изменение параметров потока энергии, реверсирование, быстрое реагирование на изменение условий эксплуатации, ситуацию на дороге. Предоставляется возможность автоматизировать процесс переключения скоростей, установить полный контроль за фильтрацией крутильных колебаний.
Гидромеханические МТ очень популярны у сельскохозяйственных, коммунальных машин, автопоездов большой проходимости. Решение отлично подходит для передачи мощностного потока от ДВС на привод ведущих мостов. Распространена установка таких агрегатов и на карьерные самосвалы. Удаётся исключить динамические нагрузки на валы, превышение трения дисков.

Самые популярные и эффективные – гидромеханические автоматические трансмиссии.

Правда, при множестве достоинств, есть у них и недостатки:

Отношение крутящего момента на ведомом звене по отношению к крутящему моменту на ведущем звене (то есть коэффициент трансформации) достаточно низок (не превышает 3).
Есть сложности с нарастанием тормозного усилия (эта проблема остро чувствуется при вхождении в режим торможения ДВС.
Высокая материалоемкость.

Принцип работы

Давайте подробнее рассмотрим, как устроена трансмиссия и какой у неё принцип действия. Каким образом энергия, появившаяся в двигателе, передаётся на колёса и благодаря этому автомобиль может двигаться?

Строение трансмиссии

Пошаговый принцип работы:

В результате срабатывания системы зажигания создаётся высокое напряжения для формирования искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. После сгорания топлива коленвал двигателя начинает своё вращение. Эта деталь соединена с маховиком, а он – со сцеплением. При обычном режиме работы сцепление всегда соединено с маховиком, и в результате этого коробка передач тоже всегда находится во «включённом» состоянии. Перед тем как переключить передачу, сцепление разъединяет постоянную связь между валом КПП и маховиком. А когда переключение выполнено – сцепление восстанавливает эту связь обратно.
Коробка передач может выбирать оптимальное передаточное число при помощи разного набора шестерён. Каждая пара шестерён имеет разное передаточное число, что позволяет менять значение крутящего момента и скорости вала. Отмечу, что одновременно может происходить сцепка только одной пары шестерён при выборе определённой передачи. Другие шестерни будут просто работать вхолостую. Двигатель, сцепление и коробка передач находятся в одном корпусе и называется это трио — силовой агрегат.
Затем крутящий момент передаётся на главную передачу (напрямую или через карданный вал). Главная передача уменьшает высокую скорость вращения (она слишком большая для колёс) и передаёт вращение на дифференциал.
Дифференциал распределяет крутящий момент на полуоси ведущих колёс. Полуоси получают ту долгожданную энергию, которая будет передана ведущим колёсам. ШРУСы помогают сохранять нужную скорость при езде по неровной дороге. Автомобиль начинает своё движение.
В заднеприводную трансмиссию добавлен карданный вал, который передаёт вращение от заднего моста к переднему. А в полноприводный автомобиль добавлена раздаточная коробка, которая обеспечивает «превращение» всех колёс в ведущие.

Видео: Трансмиссия автомобиля. Общее устройство, принцип работы и строение трансмиссии в 3D

Назначение автомобильной трансмиссии

Назначение данного механизма несложное – передавать крутящий момент, поступающий от мотора, на ведущие колеса и изменять скорость вращения второстепенных валов. При запуске мотора маховик вращается в соответствии с оборотами коленвала. Если бы он имел жесткое сцепление с ведущими колесами, то на машине невозможно было бы плавно начинать движение, а каждая остановка транспортного средства требовала бы от водителя глушить мотор.

Всем известно, что для запуска двигателя используется энергия аккумулятора. Без трансмиссии автомобиль сразу же начинал бы свое движение, задействуя эту энергию, что приведет к очень быстрому разряду источника питания.

Трансмиссия устроена так, что водитель имеет возможность отсоединить ведущие колеса машины от мотора, чтобы:

Запускать двигатель без перерасхода заряда АКБ;
Ускорять транспортное средство, не повышая обороты мотора до критического значения;
Использовать движение накатом, например, в случае буксировки;
Выбирать такой режим, который не вредил бы мотору и обеспечивал безопасное движение транспорта;
Останавливать машину без необходимости глушить двс (например, на светофоре или чтобы пропустить пешеходов, идущих по зебре).

Также трансмиссия автомобиля позволяет изменять направление крутящего момента. Это требуется для движения задним ходом.

И еще одна особенность трансмиссии в том, чтобы преобразовывать скорость вращения коленвала мотора в приемлемую скорость вращения колес. Если бы они крутились со скоростью в пределах 7 тысяч, то либо их диаметр должен был быть очень маленьким, либо все машины были бы спортивными, и на них нельзя бы было безопасно ездить по людным городам.

Трансмиссия равномерно распределяет высвобождающуюся мощность двигателя так, чтобы момент трансформации делал возможным мягкий и плавный старт, движение в горку, но вместе с тем и позволял использовать мощность ДВС для разгона транспортного средства.

Рассмотрим подробнее, как классифицируют трансмиссии по методам передачи энергии.

Механическая. Передаёт механическую энергию от двигателя.
Электрическая. Она преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем она «превращает» её обратно в механическую и передаёт на ведущие колёса. Чаще всего такую трансмиссию применяют на мощных грузовых машинах.
Гидравлическая. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем обратно превращает в механическую и подаёт её на колёса. Нечасто применяется в машиностроении. Этот тип применяют на подвижных транспортных средствах (экскаваторах и т.п.).
Комбинированные (гибридные) трансмиссии. Например, это гидромеханическая и электромеханическая. Это комбинации 2 разных типов трансмиссий.

Рассмотрим каждый вид в этой классификации трансмиссий более подробно.

Механическая

Это самый популярный вид трансмиссии, который применяется на большинстве легковых автомобилей. Устройство работает только при помощи механических деталей (фрикционы и шестерни).

Механическая трансмиссия — надёжная и долговечная, которая легко поддаётся ремонту. Также этот тип механизмов имеет высокий КПД, обладает небольшим размером и весом.

Минусы – это не совсем плавное переключение передач, что в свою очередь приводит к нерациональному использованию мощности мотора. А также начинающим водителям будет сложновато привыкнуть к управлению автомобилей с механической коробкой передач при помощи рычага (это не касается спортивных авто, где переключение происходит автоматически).

Интересно! Механическая трансмиссия применялась во времена СССР при проектировании танков Т-55, Т-62, Т-64, Т-72, Т-80.

Какая трансмиссия называется бортовой и где она применяется? На тракторах, комбайнах, дорожной технике и некотором скоростном гусеничном автотранспорте устанавливается бортовая трансмиссия (с бортовой или колёсной передачей). Эти агрегаты ставятся перед ведущими колёсами или в них самих. Это сделано для того, чтобы передавать максимальный крутящий момент на ведущие колёса.

Гидромеханическая

Это набирающая популярность трансмиссию, которая применяется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Здесь применяется как гидравлические, так и механические детали. Механическая энергия «превращается» в движение масла в гидротрансформаторе (аналог сцепления). Крутящий момент передаётся без рывков и искажений, ступенчато, без участия в этом процессе водителя.

Автомобиль движется плавно, увеличивается срок службы мотора и других элементов трансмиссии. Применение гидромеханической трансмиссии помогает эффективнее проходить тяжёлые участки пути (снег, песок) благодаря постоянной тяге и малой скорости вращения ведущих колёс.

Из минусов можно отметить – повышенный вес конструкции, сложный ремонт, высокая цена автомобиля. Также снижается коэффициент полезного действия двигателя.

Также такой вид трансмиссии применяется в ж/д технике, тракторах, танках (Леопард-2, М1 «Абрамс»).

Гидравлическая

Синонимы этого типа трансмиссии – гидростатическая, гидрообъёмная, а также маслогидравлическая силовая. В этом типе трансмиссии энергия двигателя передаётся при помощи аксиально-плунжерных механизмов – гидравлических машин. При передаче крутящего момента происходит сжатие жидкости. При этом есть возможность располагать детали трансмиссии на большом расстоянии друг от друга с высоким количеством степеней свободы и крутящим моментом. Здесь необходим строгий контроль за качеством используемой жидкости и установка гидромуфты для каждой передачи.

Ещё одна хорошая статья: Вебасто: что это такое в машине, как работает, принцип работы, виды, цены, фото + видео

Как правило, «гибкая» трансмиссия применяется в теплоходах, строительных катках, станках, железнодорожной и авиационной технике.

Электромеханическая

Это самый современный тип трансмиссии, который стал популярен после массового производства электрокаров. Самый главный элемент здесь это тяговый электромотор (один или несколько), а также дополнительные детали — генератор электрического тока, электрическая система контроля, а также провода, которые соединяют части трансмиссии. Питает эту систему тяговый аккумулятор.

Преимущество электромеханической трансмиссии в мгновенной реакции на изменение параметра крутящего момента, расположение элементов на большом расстоянии друг от друга, что позволяет создавать удобные конструкции. Минусы – высокая цена, невысокий КПД двигателя, большой вес и размер.

Некоторые спрашивают, «Какие виды трансмиссий применяются в карьерном автотранспорте»? Чаще всего в карьерных самосвалах применяют именно электромеханическую трансмиссию.

Электромеханическую трансмиссию дополнительно применяют в тракторах, военной технике, тепловозах, автобусах и морских судах. Некоторые виды транспорта «включают» двигатель только после достижения определённой скорости, а до этого времени колёса движутся при помощи электрического тока.

Теперь перейдём к описанию типов приводов и особенностей используемых в них трансмиссий.

Типы трансмиссий

Хотя производители разработали и продолжают создавать разные модификации коробок передач, всех их можно разделить на четыре типа. Далее – коротко об особенностях работы каждой из них.

Механическая коробка передач

Это самый первый и самый популярный тип трансмиссии. Даже многие современные автомобилисты выбирают именно эту коробку передач. Причиной тому – более простое строение, возможность использовать ходовую часть машины вместо стартера, чтобы завести мотор, если аккумулятор разрядился (о том, как это сделать правильно, читайте здесь).

Особенность этой коробки заключается в том, что водитель сам определяет, когда и какую скорость включить. Конечно, это требует хорошего понимания, на какой скорости можно переходить на повышенную или пониженную передачу.

Благодаря своей надежности и относительной простоте в обслуживании и ремонте данный тип трансмиссии остается на лидирующих позициях в рейтинге КПП. Для изготовления механики производитель тратит не так много средств и ресурсов, как для производства автоматов или роботов.

Переключение передач происходит следующим образом. В устройство коробки входит диск сцепления, который при нажатии на соответствующую педаль разъединяет маховик мотора от ведущего механизма коробки. Пока сцепление разъединено, водитель переводит агрегат на другую передачу. Так и автомобиль разгоняется (или замедляется), и двигатель не страдает.

В устройство механических коробок входит набор шестерен и валов, которые соединены между собой таким образом, чтобы водитель смог быстро переключить нужную передачу. Для снижения шумности в механизме используются шестеренки с косым расположением зубьев. А для стабильности и скорости зацепления элементов в современных МКПП используются синхронизаторы. Они синхронизируют скорость вращения двух валов.

Об устройстве механики читайте в отдельной статье.

Роботизированная трансмиссия

По устройству и принципу действия роботы очень похожи на механические аналоги. Только в них выбор и переключение передачи осуществляет электроника автомобиля. Большинство роботизированных коробок имеют опцию ручного режима, когда водитель использует рычаг переключения, расположенный на селекторе режимов. Некоторые модели автомобилей вместо этого рычага имеют подрулевые лепестки, с помощью которых водитель повышает или понижает передачу.

Трансмиссия автомобиля: что такое, типы, назначение, устройство, принцип работы

Устройство трансмиссии эволюционировало постепенно. Поначалу упор делался на комфорт и управляемость транспортного средства, а потом стали увеличивать срок работы самой машины за счёт улучшения эффективности трансмиссии.

Что это такое в машине?

Этот термин в переводе с латинского звучит так: «transmissio». Это слово дословно переводится как передача или пересылка. Проектированием деталей в трансмиссии занимаются только лучшие автоинженеры.

Фото трансмиссии

Каким требованиям должна соответствовать трансмиссия?

Надёжность и безопасность.
Лёгкость рулевого управления, особенно при прохождении поворотов.
Максимально возможный показатель передачи мощности.
Минимальный вес всех составных деталей.
Низкий уровень шума во время работы.
Высокий КПД.

Также многие задают следующий вопрос: «КПП и трансмиссия это одно и тоже, в чём разница?» Отвечаю. Коробка передач – это одна из многочисленных деталей трансмиссии.

Разберемся в трансмиссии автомобилей с передними ведущими колесами.

В данном случае компоненты трансмиссионной системы устанавливаются под капот. В этом случае на коробку передач приходится главная передача с дифференциалом, в результате взаимодействия которых валы привода выходят из картера коробки передач к передним колесам.

Для автомобилей с ведущими передними колесами, трансмиссионна система включает:

сцепление,
коробку передач,
ШРУСы,
главную передачу,
дифференциал
валы привода передних колес.

У переднеприводных автомобилей дифференциал и главная передача устанавливаются в картере КПП. Кроме того, передний мост в этом случае – ведущий.

Назначение

Для чего необходима эта система механизмов?

На что ещё влияет трансмиссия?

Обеспечение нужного показателя тяги и скорости автомобиля при движении и поворотах.
Простота управления автомобилем. Благодаря этому снижается усталость и напряжение шофёра при длительных поездках.
Увеличение безопасности и надёжности транспортного средства.
Продление «жизни» двигателя, снятие с него лишней нагрузки.

Комбинированная трансмиссия транспортного средства

Полезная модель комбинированной трансмиссии направлена на повышение гибкости системы управления потоком энергии, подводимой к ведущим колесам транспортного средства от источников энергии, что, по сравнению с классическими схемами трансмиссий, позволит сэкономить топливо с одновременным снижением загрязнения окружающей среды. Наличие в полезной модели двигателя внутреннего сгорания, маховичного накопителя кинетической энергии, тяговой аккумуляторной батареи и обратимой электромашины, при совместной работе обеспечивающей движение транспортного средства. При применении полезной модели обеспечивается снижение расхода топлива и уменьшение загрязнения окружающей среды, за счет снижения мощности применяемого в транспортном средстве двигателя внутреннего сгорания и оптимизации режима его работы. Конструктивная схема полезной модели позволяет на некоторых режимах движения транспортного средства отключать двигатель внутреннего сгорания и тем самым полностью исключить выброс вредных веществ с отработанными газами.

Полезная модель комбинированной трансмиссия относится к автомобильной промышленности и может быть использована при модернизации и производстве автомобилей, автобусов, а также ж/д дрезин и других транспортных средств.

Известна трансмиссия Патент РФ ЕР 162519 в составе гибридного привода транспортного средства, включающая маховик и трехзвенный планетарный механизм. Водило трехзвенного планетарного механизма связано с бесступенчатой механической передачей. Трансмиссия имеет две муфты сцепления, первая из которых связана с маховиком и с солнечной шестерней, а вторая с коронной шестерней и с внешней передачей поступательного движения. Промежуточная передача позволяет соединять маховик с солнечной шестерней, передавать ускоренное вращение маховику и управлять при помощи вариатора включением второй муфты сцепления, что позволяет запасать энергию с помощью маховика и передавать ее гибридному приводу транспортного средства.

Известна трансмиссия Патент РФ 2160191 с планетарным механизмом и муфтой сцепления, связанной с маховиком, что обеспечивает ускорение маховика и последующую передачу его вращения выходному валу привода движителя транспортного средства.

Известна маховичная трансмиссия Авторское свидетельство СССР 1629654, содержащая корпус с размещенным в нем основным маховиком и дополнительными маховиками с переменными моментами инерции, а также фрикционную муфту и вариатор привода маховика. Дополнительные маховики с четырьмя фрикционными муфтами через планетарный редуктор соединяются с движителем транспортного средства.

Известна трансмиссия автомобиля Авторское свидетельство Великобритании 2121742, включающая трехзвенный дифференциал, первое звено которого связано с выходным валом, передающим вращение ведущим колесам транспортного средства, второе звено связано с двигателем, а третье звено с маховиком — накопителем энергии.

Известна трансмиссия, Учебник — Автомобили / В.К.Вахламов, М,Г. Шатров, А.А.Юрчевский / «Академия» 2005 г., обеспечивающая движение автобуса , которая представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС), дополнительно снабженный маховичным накопителем кинетической энергии. Раскрутка маховичного накопителя осуществляется от трансмиссии в процессе торможении автобуса, при этом маховичный накопитель играет роль тормоза-замедлителя. Запасенная энергия маховичного накопителя используется при трогании автобуса с места и при его разгоне.

Недостатком подобного устройства трансмиссии является ограниченность ее эффективности на всех режимах движения — она достаточно эффективна только в режиме частых остановок автобуса.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является трансмиссия, Учебник — Электромобили /В.А.Щетина, Ю.Я.Морговский/, Машиностроение, 1994 г., гиробуса, использующая маховичный накопитель энергии, разработанный . В этом гиробусе функции тягового двигателя, обеспечивающего его движение, выполняет основная электромашина, питаемая от внешних источников энергии и от тяговых аккумуляторных батарей. При торможении гиробуса основная электромашина работает в режиме генератора и питает вторую электромашину, раскручивающую маховичный накопитель. При разгоне гиробуса вторая электромашина, за счет аккумулированной энергии маховичного накопителя, переходит в режим генератора и питает током основную тяговую электромашину, что и обеспечивает дальнейшее движение гиробуса.

Недостатком подобной конструкции трансмиссии является ее привязанность к внешнему электроснабжению, необходимому для подзарядки тяговых аккумуляторных батарей гиробуса на стоянках.

В перечисленных выше аналогах используется по два источника энергии: в первом аналоге — ДВС и маховичный накопитель, а во втором — маховичный накопитель и аккумуляторная батарея.

Предлагаемая полезная модель комбинированной трансмиссии позволяет решить техническую задачу по увеличению запаса хода транспортного средства, снижения загрязнения атмосферы вредными выбросами и экономии топлива, может быть использована для разных видов транспортных средств.

Решение поставленной задачи достигается путем использования энергии ДВС, аккумулированной кинетической энергии маховичного накопителя, энергии тяговой аккумуляторной батареи.

В отличие от аналогов, в предлагаемой полезной модели комбинированной трансмиссии транспортного средства предусмотрено использование трех источников энергии: ДВС, маховичного накопителя и тяговой аккумуляторной батареи. Кроме того, в предлагаемой полезной модели трансмиссии двигатель внутреннего сгорания является только дополнительным источником энергии, используемым для движения транспортного средства, раскрутки маховичного накопителя и подзарядки аккумуляторной батареи. При этом рабочий процесс ДВС выполняется на оптимальных режимах, обеспечиваемых программой электронного блока управления (ЭБУ), при которых выбросы токсичных веществ в атмосферу минимальны.

Предлагаемая полезная модель комбинированной трансмиссии транспортного средства представлена на фиг.1.

Полезная модель трансмиссия транспортного средства содержит:

ДВС 1, маховичный накопитель кинетической энергии 4 с редуктором-мультипликатором 3, сцепления в виде электромагнитных муфт 2, 5, трансмиссию, выполненную в виде обратимой электрической машины, соединенной с тяговой аккумуляторной батареей и электронным блоком управления 5, третья электромагнитная муфта 9 установлена после обратимой электрической машины. Поток энергии передается к ведущим колесам транспортного средства 11 через карданную передачу 10 и главную передачу 12, причем обратимая электромашина совместно тяговой аккумуляторной батареей является дополнительным источником энергии для движения транспортного средства.

Работа полезной модели трансмиссии осуществляется следующим образом:

Перед запуском ДВС электромагнитная муфта 9 отключена, а электромагнитные муфты 2 и 5 включены командой блока ЭБУ. Двигатель транспортного средства запускается управлением ЭБУ с помощью обратимой электромашины 8 и тяговой аккумуляторной батареи 7. После пуска и прогрева ДВС, установка переводится ЭБУ в автоматический режим, при котором электромашина 8 совместно с ДВС при включении всех трех электромагнитных муфт 2, 5 и 9 обеспечивают движение транспортного средства. Одновременно, от коленчатого вала через электромагнитную муфту 2 редуктор-мультипликатор 3 раскручивает маховичный накопитель энергии 4.

При остановке транспортного средства электромагнитная муфта 9 отключается, а ДВС продолжает работу, обеспечивая полную подзарядку аккумуляторных батарей и дополнительную раскрутку маховичного накопителя, после чего ДВС автоматически отключается блоком ЭБУ. При продолжении движения транспортного средства ДВС под управлением ЭБУ вновь запускается и рабочий цикл силовой установки повторяется.

В процессе движения транспортного средства при полной раскрутке маховичного накопителя 4, ДВС отключается ЭБУ с помощью электромагнитной муфтой 2, а подзарядка тяговой аккумуляторной батареи 7 продолжается под управлением ЭБУ за счет маховичного накопителя 4 и обратимой электромашины 8. При падении частоты вращения маховичного накопителя 4, примерно до 1/3 от ее максимальной рабочей величины, электромашина 8 в режиме электродвигателя и через электромагнитную муфту 5 раскручивает маховичный накопитель 4.

Если в процессе движения транспортного средства ДВС был заглушен, а уровень зарядки тяговой батареи снизился на 1520% от номинального, в связи с расходом электроэнергии, то ДВС автоматически запускается для подзарядки батареи и через электромагнитную муфту 2 обеспечивает дополнительное раскручивание маховичного накопителя 4.

При торможении транспортного средства или движении под уклон с произвольным набором скорости, а также в режиме движения «накатом», электромашина под управлением ЭБУ автоматически переводятся в режим генератора, подзаряжая аккумуляторную батарею 7 и через электромагнитные муфты 5 и 9 раскручивая маховичный накопитель 4. При достижении полной заряженности аккумуляторной батареи ДВС автоматически отключается ЭБУ.

В состав предлагаемой полезной модели комбинированной трансмиссии входит тяговая аккумуляторная батарея большой емкости, подзаряжаемая во время ночной стоянки от внешних источников электроэнергии. Это обеспечит дополнительный пробег транспортного средства без включения ДВС, что позволит значительно снизить расход топлива и выброс вредных веществ в атмосферу.

Наличие в полезной модели трансмиссии обратимой электромашины, тяговой аккумуляторной батареи и маховичного накопителя позволяют снизить мощность ДВС, по сравнению с силовой установкой классического транспортного средства с аналогичной массой.

Техническая задача по снижению расхода топлива и уменьшению загрязнения окружающей среды в полезной модели может быть решена за счет снижения мощности ДВС, оптимизации режима его работы и введения в состав предлагаемой комбинированной трансмиссии маховичного накопителя энергии и обратимой электромашины с аккумуляторной батареей. Предлагаемая в полезной модели конструктивная схема позволяет на некоторых режимах движения транспортного средства отключать ДВС и тем самым полностью исключить выброс вредных веществ с отработанными газами.

Отличительными признаками предлагаемой полезной модели комбинированной трансмиссии от наиболее близкой к ней являются наличие в ней ДВС, маховичного накопителя кинетической энергии, тяговой аккумуляторной батареи и обратимой электромашины, при совместной работе обеспечивающей движение транспортного средства. Электромашина приводится от ДВС или от маховичного накопителя, причем в режиме генератора заряжает тяговую аккумуляторную батарею, а в режиме электродвигателя совместно с ДВС раскручивает маховичный накопитель и ведущие колеса, кроме того, при подключении к тяговой аккумуляторной батарее, обеспечивает запуск ДВС.

При применении предлагаемой полезной модели трансмиссии, обеспечивается более гибкая система управления потоками энергии, подводимой к ведущим колесам автомобиля от трех источников энергии, что, по сравнению с классическими схемами силовых установок, позволит сэкономить до 15% топлива с одновременным снижением загрязнения окружающей среды.

Комбинированная трансмиссия транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания, аккумуляторную батарею, два сцепления, электронный блок управления, редуктор-мультипликатор с маховичным накопителем энергии, карданную передачу и главную передачу, отличающаяся тем, что трансмиссия выполнена в виде обратимой электрической машины, соединенной с тяговой аккумуляторной батареей и электронным блоком управления, электромашина одновременно является дополнительным источником энергии для движения транспортного средства, а сцепления выполнены в виде электромагнитных муфт, причем после обратимой электрической машины установлена третья электромагнитная муфта.