Содержание

Трансмиссия автомобиля Википедия

В машиностроении трансмиссией называется совокупность механизмов, призванная передавать крутящий момент от силового агрегата к рабочему органу механического устройства. Автомобильная трансмиссия выполняет ту же функцию и передает крутящий момент от двигателя внутреннего сгорания к ходовой части (колесам) автомобиля для изменения тяговых усилий, скоростей и направления движения транспортного устройства.

Что такое трансмиссия автомобиля

Автомобильная трансмиссия — разновидность трансмиссии, обеспечивающая движение автомобилем и его управление водителем. В общих случаях в состав автомобильной трансмиссии входят:

сцепление либо гидротрансформатор;
коробка передач;
главная передача;
шарнир равных угловых скоростей.

Опционально в состав трансмиссии также могут входить раздаточная коробка и карданная передача.

Классификация автомобильных трансмиссий основана на различных принципах переключения передач и передачи крутящего момента к рабочему органу автомобиля, то есть колесам. Выделяют следующие виды автомобильных трансмиссий:

механическая;
автоматическая;
роботизированная;
трансмиссия типа вариатор.

Устройство механической трансмиссии

Механическая трансмиссия — автомобильная трансмиссия, предназначенная для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к колесам, в которой выбор передачи осуществляется водителем в ручном режиме. Функции механической трансмиссии осуществляются за счет механических устройств, поэтому она и получила такое название.

Принцип работы механической трансмиссии следующий: крутящий момент от силового агрегата через сцепление передается на первичный вал КПП. Сцепление обеспечивает разъединение мотора и трансмиссии для переключения передач без выключения оборотов двигателя. В механической трансмиссии сцепление выжимается водителем путем нажатия на педаль в салоне автомобиля. В момент, когда сцепление выжато, водителем осуществляется выбор передачи и вручную переключается рычаг КПП.

В механической трансмиссии оси валов расположены параллельно, на них расположены шестерни. Пары взаимодействующих шестерен образуют ступени, каждая из них имеет определенное передаточное число, определяемое отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. Количество зубьев зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Первая передача имеет самое большое передаточное число и, соответственно, входная шестерня имеет минимальный размер, а выходная — максимальный.

Передаточное число определяет скорость вращения и крутящий момент, передаваемый от коленчатого вала двигателя. Если передача увеличивает крутящий момент, то она является понижающей, если уменьшает — повышающей. У понижающей передачи скорость вращения шестерен снижается, у повышающей — повышается.

Существуют две основных разновидности механической трансмиссии: двухвальные и трехвальные КПП. У двухвальных крутящий момент передается непосредственно от ведущего вала к ведомому, у трехвальных между ними расположен промежуточный вал, повышающий общий КПД механической трансмиссии и позволяющий реализовать прямую передачу. Также механическая трансмиссия классифицируется по количеству ступеней: 4, 5, 6 и даже 7 на самых продвинутых автомобилях. Наибольшее распространение сейчас имеют 5- и 6-скоростные МКПП.

Механическая трансмиссия довольна проста, надежна и недорога в реализации. Однако ее основной недостаток — усложнение процесса управления автомобилем. Водитель должен полностью контролировать процесс переключения передач, что является достаточно утомительным занятием, особенно в режиме городской езды. Ошибки в переключении грозят перегрузкой двигателя или повреждением сцепления. Поэтому автопроизводители предлагают альтернативный варианты, в которых переключение передач осуществляется без участия водителя.

Устройство автоматической трансмиссии

Автоматическая трансмиссия обеспечивает переключение передач в автоматическом режиме. Это означает, что человеку, управляющему автомобилем, не нужно выжимать сцепление и переключать рычаг КПП. Коробка-автомат была разработана еще в начале XX века, основные принципы ее работы сохранились с того времени.

Классическим вариантом автоматической трансмиссии является гидротрансформаторная КПП, состоящая из следующих узлов:

гидротрансформатора;
планетарного механизма.

Последний включает в себя следующие детали

гидравлический или электронный блок управления АКПП;
фрикционную муфту;
обгонную муфту;
ленточный тормоз;
масляный насос.

Гидротрансформатор обеспечивает передачу крутящего момента от силового агрегата и по своей сути заменяет сцепление. Передача крутящего момента осуществляется за счет накопления и использования кинетической энергии жидкости, находящейся внутри корпуса гидротрансформатора. Также он обеспечивает гашение толчков, возникающих при переключении передач, из-за отсутствия жесткой кинематической связи между своими элементами.

Планетарный механизм обеспечивает выбор скорости и передачу крутящего момента от гидротрансформатора к приводам колес. В планетарном механизме осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, что определяет выбор передаточного числа. Управление коробкой осуществляет гидравлический или электронный блок управления, собирающий сведения от различных датчиков и определяющий необходимый режим работы.

Классическая автоматизированная трансмиссия имеет множество достоинств: она обеспечивает комфортность управления автомобилем, имеет большой ресурс, зачастую превосходящий механическую трансмиссию, предотвращает банальные ошибки водителя при переключении передач. Разумеется, имеются и минусы: автомат достаточно дорог, поэтому им редко оснащаются автомобили эконом-класса. Также трансмиссия подобного типа увеличивает вес авто, снижает динамику и максимальную скорость, повышает расход топлива и требует тщательного ухода. В случае поломки ремонт автоматической трансмиссии обойдется владельцу авто в немаленькую сумму.

Устройство трансмиссии типа вариатор

Вариатор, или CVT (Continuously Variable Transmission), это разновидность бесступенчатой автомобильной трансмиссии. Вариатор способен плавно изменять коэффициент передачи во всем диапазоне скоростей и тяговых усилий, поэтому в процессе работы такой трансмиссии не наблюдается характерных толчков при переключении передач, свойственных другим видам трансмиссии.

На современных автомобилях самым распространенным видом является вариатор, основанный на работе клиноременной передачи. В нем передаточное число передается от ведущего шкива, соединенного с мотором, к ведомому, связанного с приводами колес. Между собой валы соединяются ремнем.

Принцип работы вариатора основан на изменении диаметра ведомого и ведущего шкивов при уменьшении или увеличении частоты оборотов двигателя. При трогании автомобиля, когда необходимо максимальное тяговое усилие, диаметр ведущего шкива минимален, ведомого максимален, что повышает коэффициент передачи. С набором скорости и увеличением оборотов силового агрегата диаметр ведущего шкива возрастает, а ведомого — падает, что уменьшает коэффициент передачи. Таким образом регулируется тяговое усилие, передаваемое на приводы колес. Как и на любых современных автомобилях, за регуляцию диаметра шкивов отвечает электроника, получающая команды из электронного блока управления.

Второй вариант бесступенчатой трансмиссии — тороидальный вариатор, встречающийся гораздо реже клиноременной схемы. При таком варианте передача крутящего момента регулируется роликами тороидальной формы, зажатыми между валами. Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения или уменьшения площади контактных поверхностей соприкосновения роликов и валов. Для максимальной тяги роликовые зажимы поворачиваются в сторону ведомого вала, что увеличивает площадь соприкосновения и трение между ведомым валом и роликом. При увеличении скорости ролики поворачиваются в обратную сторону. Тороидные вариаторы более надежны и износостойки, однако дороже в производстве.

Плюсы бесступенчатой трансмиссии типа вариатор очевидны: она более динамична и эффективна, чем автомат, полностью отсутствуют рывки, выигрывает она и в экономичности по сравнению с автоматом. Однако и минусы вариатора также ярко выражены: ненадежность, относительно малый ресурс, дорогостоящий ремонт и необходимость дополнительного обслуживания (нужно покупать специальное трансмиссионное масло).

Роботизированная трансмиссия

Роботизированная трансмиссия — еще один вариант трансмиссии, позволяющий переключать передачи в автоматическом режиме и позволяющий избавиться от педали сцепления в салоне авто.

В большинстве случаев роботизированная трансмиссия является однодисковой с одним сцеплением, в качестве альтернативы предлагается двухдисковая (преселективная) — с двумя параллельными механическими коробками и двумя сцеплениями. В качестве экзотического варианта создана и трехдисковая роботизированная коробка с тремя параллельными механическими коробками и тремя сцеплениями.

Роботизированная КПП основана на работе классической механической КПП, однако переключение передач производится не вручную, а благодаря сервоприводам, управляемым электроникой. Один сервопривод выключает и включает сцепление, второй физически перемещает шестеренки в коробке передач. Сервоприводы могут быть электрическими (более доступный вариант, встречающийся на автомобилях эконом-класса) или гидравлическими, обеспечивающими более плавное переключение передач и сближающими робот с классическим автоматом. Такой вариант встречается на более дорогих автомобилях.

Принцип работы роботизированной трансмиссии с одним сцеплением (однодисковой) следующий. Крутящий момент передается на ведущий вал, который передает его на ведомый, соединенный приводом с колесами. Силовой агрегат и ведущий вал разделены сцеплением, переключением которого занимается сервопривод под управлением электроники. При разрыве сцепления второй сервопривод перемещает синхронизаторы коробки передач таким же образом, как это делает водитель рычагом КПП на механике. Однако для такой системы характерны разрывы в мощности и потери в тяге в момент переключения.

Для решения этой проблемы была разработана преселективная роботизированная трансмиссия (DCT) с двумя дисками (валами) и двумя сцеплениями для четных и нечетных передач. Когда автомобиль едет на нечетной передаче, второе сцепление подготавливает переключение на четную передачу и т. д. Благодаря этому исчезают разрывы в тяге при переключении передач, которое осуществляется в рекордно быстрый период времени (время отзыва — до 0,2 секунды и даже меньше).

В целом роботизированная трансмиссия имеет свои плюсы по сравнению с автоматом — она дешевле, занимает меньше места в подкапотном пространстве, меньше весит, достаточно экономична (на уровне механической трансмиссии). Также большинство роботов позволяет переключать передачи и в ручном режиме.

Минусы робота следующие — простые однодисковые роботы с электрическими сервоприводами не обеспечивают плавность переключения передач. Роботы с двумя сцеплениями и с гидравлическими сервоприводами достаточно дороги, недостаточно надежны и имеют сложности при ремонте. В нередких случаев при поломке приходится менять коробку передач целиком.

Что такое трансмиссия автомобиля, виды и признаки неисправностей

Установить двигатель на старинную карету для создания автомобиля оказалось недостаточным. Надо было решить ещё две задачи – передать его крутящий момент на ведущие колёса и преобразовать скорость вращения таким образом, чтобы тянущее усилие смогло быть достаточным на любой скорости автомобиля. То есть не просто изменить направление передачи мощности, но и получить функцию регулирования момента на колёсах при номинальной частоте вращения вала двигателя.

Эти задачи и выполняет трансмиссия автомобиля.

Зачем в машине трансмиссия

Исходя из функционального назначения, можно выделить несколько конкретных задач, которые решают механизмы трансмиссии:

соединение и оперативное отключение узлов передачи момента с выходным валом двигателя, обычно с установленным там маховиком;
изменение общего передаточного числа трансмиссии, то есть отношения скорости вращения вала двигателя к оборотам ведущих колёс;
дополнительное повышение или понижение передаточного числа в особых условиях движения, например на бездорожье или при подъёмах в гору с большой нагрузкой;
распределение крутящего момента между осями, когда автомобиль имеет более одной ведущей пары колёс;
передачу вращения вдоль оси автомобиля к ведущим мостам или поперёк, непосредственно к ступичным узлам колёс;
разворот направления передачи момента от продольного к поперечному в ведущих мостах;
обеспечение возможности колёсам вращаться с разной скоростью при неизменной их загрузке крутящим моментом;
отключение одной или нескольких функций, когда это необходимо;
дополнительные функции, относящиеся к специфике конкретного транспортного средства, например, стояночное торможение, отбор мощности на внешние агрегаты и тому подобное.

Каждая функция имеет своё механическое, гидравлическое или электрическое устройство для её исполнения, иногда возможности совмещены в одном узле.

Принцип работы

В трансмиссии используется несколько характерных приёмов передачи вращательного движения на расстояние:

возможность размыкания потока мощности;
сдвиг оси вращения в пространстве;
наклон оси вращения под постоянным или переменным углом;
изменение величины крутящего момента с пропорциональным, но противоположным изменением частоты вращения;
одновременное использование различных принципов, например в гипоидных передачах или более сложных случаях.

Применяются самые разные узлы и детали, от простейших валов и шестерён до приборов силовой электроники, управляемых компьютером.

Что входит в трансмиссию автомобиля

В большинстве производимых автомобилей используются узлы и агрегаты, известные ещё с тех пор, когда конструкция начала терять элементы экзотики и стала типовой. Некоторые из них стали устаревать или сильно видоизменяться.

Сцепление

Предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от всей прочей трансмиссии. Чаще всего с обычными механическими коробками передач или автоматизированными (роботами) используется однодисковое сухое сцепление, состоящее из ведомого диска, который зажимается между ведущим подпружиненным и поверхностью маховика.

Но нередко узел может содержать несколько пар дисков, работать в масляной ванне, или даже выполняться в виде гидротрансформатора, где вращение передаётся между крыльчатками турбинного типа, взаимодействующим через поток гидравлической жидкости. Такие решения применяются в автоматических трансмиссиях разной организации.

Коробка передач

Коробка служит для изменения передаточного числа, адаптируя рабочий диапазон частот вращения вала двигателя к разным скоростям движения.

Коробки подразделяются на несколько принципиально разных категорий:

механические с ручным переключением;
роботизированные, то есть те же МКПП, но с автоматическим переключением и управлением сцеплением;
автоматические гидромеханического типа;
преселективные с двумя автоматическими сцеплениями;
бесступенчатые вариаторного типа.

На одной и той же модели автомобиля могут использоваться разные коробки, в зависимости от целевого потребителя.

Карданная передача

Представляет собой вал с двумя или несколькими шарнирами.

В качестве них могут быть применены:

классические крестовины, имеющие недостаток в виде неравномерности вращения на больших углах отклонения от оси;
сдвоенные крестовины, дающие меньшую вибрацию, но массивные и громоздкие;
шарниры равных угловых скоростей (ШРУС), дающие минимум неравномерностей и вибраций, но относительно дорогие в производстве;
эластичные муфты, простые, дешёвые, но не очень надёжные, работающие только на небольших углах и неспособные передать значительный момент.

Карданных валов в автомобиле может быть несколько, в том числе и составных с промежуточными подвесными подшипниками.

Главная передача

Обычно этим термином обозначается понижающий редуктор ведущего моста. В классическом случае это гипоидная пара шестерён, работающая с низким уровнем шума и разворачивающая момент на 90 градусов с одновременным смещением оси вращения.

Но иногда используется и обычная пара конических шестерён, если нет необходимости в смещении оси. Передаточное число главной передачи в большой степени характеризует тяговые или скоростные возможности автомобиля.

Дифференциал

Колёса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью только когда они строго одинакового диаметра, а автомобиль движется прямолинейно. Во всех прочих случаях им надо давать возможность опережения или отставания, чтобы не создавать паразитных разрушающих моментов в трансмиссии.

Для этого и применяются дифференциалы, развязывающие колёса друг от друга, при этом продолжая передавать момент на все. Теория и номенклатура дифференциалов достаточно сложна, они могут быть свободными, блокируемыми, вязкостными, несимметричными и с разными способами управления.

Применяются они как на ведущих осях, так и в раздаточных коробках, распределяющих момент между осями.

Виды трансмиссий

Некоторые широко распространённые конструкции трансмиссий стали классическими, что позволяет выделить их для отдельного рассмотрения.

Механические

Чисто механические решения отличаются простотой и дешевизной, при этом обеспечивая хорошую экономичность по расходу топлива.

Такая трансмиссия имеет в своём составе сухое однодисковое сцепление с педальным приводом, механическую коробку передач с ручным переключением, карданные валы к ведущим мостам или отдельным колёсам, интегрированные в коробку передач или мосты главные передачи с дифференциалами.

Колёса связываются с редуктором моста при помощи полуосей.

Автоматические

Автоматика в трансмиссии обычно участвует в построении коробки передач, хотя всё чаще используются автоматически срабатывающие муфты и на других участках.

Сама же коробка может быть организована в виде классической гидромеханики с элементами электронного управления, робота с соленоидами переключения и управления сцеплением или вариатора, где применён металлический ремень, работающий по конусам переменного диаметра.

Гидравлические

Не так часто используется чисто гидравлическая трансмиссия. Её состав уникален и имеет мало общего со всеми прочими.

От двигателя внутреннего сгорания приводится в действие мощный гидронасос, создаваемое им давление специальной жидкости по магистралям передаётся к исполнительным механизмам осей или отдельных колёс.

В роли этих механизмов используются гидромоторы, выполняющие обратную насосам роль, преобразовывая поток жидкости под давлением во вращение.

Гидромеханические

Характерной чертой гидромеханики является использование гидротрансформатора (ГТР) и управляемой давлением жидкости коробки передач.

ГТР смягчает ударные нагрузки и частично преобразует передаваемый момент за счёт проскальзывания напорного и ведомого турбинных колёс, между которыми ставится реактор для реорганизации потока жидкости.

За ГТР устанавливается механическая коробка своеобразной конструкции, где передачи организованы по планетарному принципу, а переключение производится посредством фрикционов, поджимаемых давлением жидкости через цилиндры. Такие коробки широко распространены и считаются классическими автоматами.

Электромеханические

С целью исключения массивных деталей, а также оптимизации управления, вместо механики можно использовать электрический ток. К двигателю подсоединяется генератор, а вырабатываемая им электроэнергия поступает по обычным проводам к исполнительным электромоторам, которых может быть даже по одному на каждое колесо.

Регулирующий функции сводятся к применению известных принципов электроники и электротехники. Особенно это актуально на автомобилях особо большой грузоподъёмности, а в последнее время и на всевозможных гибридах.

Переднеприводные

Наиболее технологичными в производстве стали переднеприводные машины, где двигатель, коробка и главная передача объединены в отдельный модуль, из которого выходят карданные валы на ШРУС к ступицам ведущих передних колёс.

Так сейчас устроены практически все бюджетные легковые машины, кроссоверы и даже часть премиум-сегмента. Утверждается, что эти машины просты и надёжны в управлении, хотя на самом деле главный их козырь – технологичность производства и низкая себестоимость. Достаточно проста и компоновка подобных кузовов.

Заднеприводные

Машины с задним приводом стали автомобильной классикой. Здесь реализован немаловажный принцип разделения ведущих и управляемых колёс, а также лучше дела с загрузкой ведущей оси на разгоне, естественностью реакции водителя в сложных ситуациях и простотой реализации полного привода.

Двигатель может быть в передней части машины, хотя на спорткарах он располагается в пределах базы или даже в заднем свесе. Все валы идут вдоль оси кузова.

Полноприводные

Полный привод может быть организован, как на основе переднего, так и классического заднего. В любом случае на машине появляется раздаточная коробка разного уровня сложности, а также иногда электроуправляемые вязкостные или фрикционные муфты подключения отдельных осей.

В таких машинах лучшие характеристики проходимости и управляемости, но и стоимость подобных трансмиссий высока, что ограничивает применение.

Ситуация кардинально решится в сторону полного привода на электромобилях, где его реализовать даже проще, чем любой монопривод.

Признаки поломки трансмиссии

Диагностируется трансмиссия в принципе проще, чем двигатель, но в последнее время она настолько усложнена, что потребуется те же приёмы использования специальных сканеров, но механические поломки достаточно наглядны:

отказы сцепления, которые проявляются в его пробуксовке или наоборот, передаче момента в выключенном состоянии;
поломки полуосей и приводов, случающиеся при их сильной перегрузке;
естественный износ подшипников, которых в трансмиссии очень много, проявляется как вой или хруст;
крестовины карданов и шарниры равных угловых скоростей проявляют свой износ начиная с треска при больших углах поворота;
механические коробки передач имеют синхронизаторы, которые по мере износа начинают препятствовать бесшумному переключению, после чего начинают «выпадать» передачи;
гидроавтоматы при переключениях начинают выдавать толчки, как говорят, «пинаться», что становится первым сигналом к ремонту;
главные передачи при начавшемся разрушении издают характерный вой;
дифференциалы могут начать стучать при ускорении или хрустеть при срыве одного из колёс в скольжение;
вариаторы просто отказывают при критическом износе ремня и конусов.

Основной причиной поломок почти у всех трансмиссий выступает злоупотребление максимальными режимами работы, это частые резкие разгоны, быстрое переключение и перегрев.

Проблема усугубляется пренебрежением к регулярной замене масла. К сожалению, на это подталкивают и изготовители, слишком оптимистично формируя регламенты ТО.

Регулярной заменой масла на свежее и качественное можно довести срок службы трансмиссии до полного износа двигателя, а в отдельных случаях и до утилизации автомобиля в целом.

Syndikat369 › Блог › Трансмиссия автомобиля

Установить ДВС под капот автомобиля, присоединить к коленчатому валу устройство сцепления с колёсами и поехать не получится – двигатель просто заглохнет. Почему? Двигателю автомобиля не хватит мощности за доли секунды раскрутить колеса до рабочих оборотов двигателя, а это примерно 2000 обмин, помешает вес автомобиля и сила трения, возникающая при сцеплении колес с покрытием дороги. Выход? Установить промежуточный механизм, который понизит крутящий момент двигателя, до необходимых оборотов и передаст его на ведущие колеса. Вот этот механизм, состоящий из нескольких узлов, и называется трансмиссией. Основное назначение трансмиссии является передача, регулирование пошагово, распределение по ведущим колесам крутящего момента от маховика двигателя. Условно, трансмиссию, по способу передачи можно поделить на:

• механическую,
• электрическую,
• гидрообъемную,
• комбинированную.

Самая распространенная, это механическая трансмиссия. На ее основе и рассмотрим работу узлов.

В состав трансмиссии входят несколько узлов:

1.Сцепление — предназначено для «мягкого» присоединения маховика к первичному валу коробки передач и передачи крутящего момента. Сцепление состоит из трех элементов – корзина сцепления, диск сцепления и выжимной подшипник.

2.Коробка передач — устройство, преобразующее крутящий момент. Предназначена для дальнейшей передачи крутящего момента к карданному валу или непосредственно к главной передаче, с возможностью его изменения (пошагово). Усилие двигателя передается посредством вторичного вала. Коробки передач бывают механические и автоматические.

3.Карданный вал (для заднеприводных авто), устройство передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к главной передаче.

4.Главная передача, дифференциал – в совокупности составляют «мост», который предназначен для передачи силы двигателя через приводные валы (полуоси) к колёсам, а также распределения усилия между колесами. Для заднего привода «мост» располагается в задней части автомобиля и имеет (в некоторых случаях) общий корпус с полуосями. Соответственно и система смазки общая. Для переднего привода «мост» совмещен в одном корпусе с коробкой передач.

5.Приводной вал (полуось) – представляет собой металлический стержень из высоколегированной стали и устройством зацепления с дифференциалом и шарниром равных угловых скоростей (ШРУС). Это могут быть проточенные шлицы или устройство крепления крестовин.

6.Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – предназначен для подачи силы вращения на ведущие колеса. Есть несколько видов ШРУСов: шариковый и трипоид.

7. Раздаточный механизм – устройство распределения усилия двигателя по ведущим колесам, применяется в автомобилях с колесной формулой 4х4. «Раздатка» может быть размещена как в одном корпусе с коробкой передач, так и отдельным узлом.

✔ Трансмиссия переднеприводного автомобиля

У переднеприводных и заднеприводных автомобилей существуют различия в системе трансмиссии. На автомобилях, где ведущими являются передние колёса (передний привод), трансмиссия со всеми её узлами установлена под капотом. Что касается коробки передач, то в неё входит ещё и главная передача с дифференциалом. Поэтому в данном случае из картера коробки передач выходят валы привода к передним колёсам. На переднеприводных транспортных средствах, система трансмиссии состоит из таких узлов как:

1.коробка передач;
2.сцепление;
3.валы привода передних колёс;
4. шарниры равных угловых скоростей;
5.дифференциал;
6.главная передача.

Отличительной особенностью трансмиссии переднего привода, является размещение главной передачи и дифференциала непосредственно в картере коробки передач. Ну и передний мост в данном случае является ведущим, с управляемыми колёсами.

✔ Трансмиссия заднеприводного автомобиля

Заднеприводная трансмиссия включает в себя следующие взаимосвязанные элементы:
1.коробку передач;
2.сцепление;
3.главную передачу;
4.дифференциал;
5.карданную передачу;
6.полуоси.

Стоит отметить, что на заднеприводных автомобилях коробка передач устанавливается на более мягкие опоры, что позволяет снизить уровень вибрации и создаёт дополнительный комфорт. Трансмиссия автомобиля при заднем приводе характеризуется тем, что наиболее массовым вариантом расположения КПП, является её блокировка вместе со сцеплением к заднему мосту посредством карданного вала. Это приводит к концентрации центра масс в район передней оси. Следует отметить, что вариант автомобилей с задним приводом считается классическим, и трансмиссия в данном случае более проста по своей конструкции и в эксплуатации.

Трансмиссия работает следующим образом: на маховик, через фрикционные накладки диска сцепления, жестко крепится корзина сцепления своей рабочей поверхностью. В диске изготовлено шлицевое отверстие, куда направляется первичный вал коробки передач. Когда сцепление отпущено, диск плотно зажимается между маховиком и «корзиной» и крутится вместе с ними, приводя в действие первичный вал. При нажатии на педаль сцепления, в действие приводится выжимной подшипник, который нажимает на лепестки корзины и освобождает диск сцепления, в этот момент работает двигатель «вхолостую». Далее первичный вал посредством шестерен передач с разным передаточным числом приводит в действие вторичный вал. Переключая передачи можно регулировать передаточное число, соответственно обороты вторичного вала изменяются. Хвостовик коробки передач (для заднего привода) соединен с карданным валом, далее крутящий момент поступает на главную передачу и распределяется на колеса с помощью дифференциала и полуосей. Вторичный вал коробки передач (для переднего привода) непосредственно соединен с главной передачей и дифференциалом. К дифференциалу подсоединены полуоси, на них соответственно ШРУСы через которые крутящий момент передается на колеса. Для полноприводных автомобилей крутящий момент передается через раздаточный механизм, который имеет один выход хвостовика для подачи на кардан. Полноприводные авто могут обеспечиваться блокировкой моста, т.е. отключение перераспределения по полуосям крутящего момента.

НАЗНАЧЕНИЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ВАРИАНТЫ ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ

Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам с одновременным обеспечением требуемого по условиям движения изменения величины и направления действия этого момента. По конструкции различают механические, гидромеханические и комбинированные трансмиссии. По способу управления в большинстве стран мира наиболее распространены трансмиссии с неавтоматизированным управлением. В США для легковых автомобилей чаще всего применяют автоматические трансмиссии, которые становятся все более популярными для этих транспортных средств и в других странах.

Схема классической механической трансмиссии, управляемой водителем, изображена на рис. 1.1. Она применяется на автомобилях и колесных тракторах, имеющих один задний ведущий мост. Главными узлами такой трансмиссии, передающими крутящий момент от коленчатого вала двигателя 7, являются последовательно расположенные сцепление 2, коробка передач 3, карданная передача 4 (с одним или двумя последовательно расположенными карданными валами) и ведущий мост 5.

Рис. 1.1. Механическая трансмиссия автомобиля с передним расположением двигателя и задними ведущими колесами:

/ — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача;

5 — ведущий мост

На современных легковых автомобилях очень популярным стал передний привод, т. е. передний ведущий мост. В этом случае трансмиссия несколько упрощается (рис. 1.2), поскольку главная передача 5 с дифференциалом 4 размещаются в картере коробки передач 3, и нет необходимости в карданной передаче, а крутящий момент к передним ведущим и одновременно управляемым колесам передается качающимися полуосями 6с шарнирами равных угловых скоростей 7.

Рис. 1.2. Трансмиссия переднеприводного автомобиля:

/ — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — дифференциал; 5 — главная передача; 6 — качающаяся полуось; 7— шарнир равных угловых скоростей

Трансмиссия без карданной передачи получается и при расположении двигателя сзади в пределах базы автомобиля и при задних ведущих колесах (рис. 1.3), но в этом случае нет необходимости в применении шарниров равных угловых скоростей для неуправляемых колес, поэтому применяются более простые шарниры 7. Такие трансмиссии устанавливаются на спортивных и гоночных автомобилях, отсутствие карданной передачи позволяет использовать на них двигатели, развивающие очень большие обороты (более 7000 об/мин). При расположении двигателя в задней части автомобиля и задних ведущих колесах (заднемоторная компоновка, рис. 1.4) трансмиссия аналогична, но порядок расположения сцепления 2 и коробки передач 3 по ходу автомобиля — противоположный, а главная передача б с дифференциалом 4 располагаются в нижней части промежутка между коробкой передач и сцеплением, получая крутящий момент от вторичного вала коробки.

Рассмотренные варианты конструкций механических трансмиссий соответствуют так называемой колесной формуле 4 х 2 (у машины четыре колеса, два из которых — ведущие). В случае механической автоматически управляемой трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4×2 вместо коробки передач применяется вариатор, а если используется гидромеханический вариант автоматической трансмиссии, то вместо сцепления и коробки передач применяется гидро-

Рис. 1.3. Трансмиссия автомобиля с двигателем в пределах базы автомобиля:

/ — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — качающаяся полуось; 5—дифференциал; 6— главная передача; 7 — шарниры

Рис. 1.4. Трансмиссия заднемоторного автомобиля:

1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — дифференциал; 5 — качающаяся полуось; 6— главная передача; 7— шарниры

Рис. 1.5. Схема гидромеханической автоматической трансмиссии автомобиля 4×2 с задним ведущим мостом и двигателем спереди:

/ — двигатель; 2 — гидротрансформатор; 3 — автоматическая коробка передач;

4— карданная передача; 5— ведущий мост

трансформатор 2 в сочетании с автоматически управляемой коробкой передач 3 (на рис. 1.5 показана схема такой трансмиссии для автомобиля с передним расположением двигателя / и задним ведущим мостом 5).

При наличии у автомобиля (колесного трактора или специальной машины) нескольких ведущих мостов трансмиссия существенно усложняется. В частности, для автомобилей с колесной формулой 4×4 применяется большое число различных схем трансмиссий. Одним из

Рис. 1.6. Схема трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4×4:

1 — двигатель; 2— сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданный вал; 5— ведущий мост; 6 — раздаточная коробка

распространенных вариантов является схема, показанная на рис. 1.6. После коробки передач 3 здесь стоит раздаточная коробка 6, с помощью которой крутящий момент распределяется карданными валами 4 на оба ведущих моста 5.

Для автомобилей, имеющих колесную формулу 6×6, возможные схемы трансмиссии показаны на рис. 1.7. При этом на рис. 1.7, а приведена схема с так называемым проходным мостом (передний из имеющихся двух задних ведущих), в котором обычно располагается межосевой дифференциал 7. На рис. 1.7, б приведена трансмиссия с раздельным приводом всех ведущих мостов, при этом увеличивается число карданных валов 4, и раздаточная коробка б должна быть более сложной конструкции, поскольку имеет три выходных вала и обычно снабжается межосевым дифференциалом.

Рис. 1.7. Схемы трансмиссий для автомобилей с колесной формулой 6×6: а — с общим приводом задних ведущих мостов; б— с раздельным приводом всех ведущих мостов; 1 — двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданный вал; 5— ведущий мост; 6— раздаточная коробка; 7— межосевой дифференциал

Один из возможных вариантов трансмиссии для автомобиля с колесной формулой 8×8 показан на рис. 1.8. Этот вариант использован на автомобиле, имеющем два силовых агрегата / (двигатель + сцепление + коробка передач) и две раздаточные коробки 6. Конструкция трансмиссии существенно упростится, если применить достаточно

Рис. 1.8. Схема трансмиссии автомобиля с колесной формулой 8×8 при использовании двух силовых агрегатов:

/ — двигатели; 2 — сцепления; 3 — коробки передач; 4 — карданные валы; 5 — ведущие мосты; 6 — раздаточные коробки

мощный и развивающий большой крутящий момент единый силовой агрегат, но в этом случае необходимо создать сложную раздаточную коробку 6 с четырьмя выходными валами.

Для автомобилей колесной формулы 4×4 возможны схемы трансмиссий без использования раздаточных коробок. На рис. 1.9 по-

Рис. 1.9. Трансмиссия 4 х 4 с подключаемым задним мостом:

I — двигатель; 2,3 — коробка передач со сцеплением; 4 — карданный вал; 5 — задний мост со своей главной передачей и дифференциалом; 6 — главная передача привода передних колес; 7— зубчатая муфта; 8 — качающаяся полуось; 9 — шарнир равных угловых скоростей; 10— конический редуктор; // — простой шарнир казана такая схема для переднеприводного легкового автомобиля с подключаемым водителем задним мостом. Здесь главная передача 6 привода передних колес имеет дополнительный, подключаемый с помощью зубчатой муфты 7 конический редуктор 10 привода заднего моста 5, передающий крутящий момент на его главную передачу с помощью карданного вала 4. Вместо подключения водителем можно сделать автоматическое подключение заднего моста с помощью гидравлической или электромагнитной муфты 7 (рис. 1.10, а). Возможен и постоянно включенный привод всех колес, если в трансмиссии предусмотрен межосевой дифференциал #(рис. 1.10, б).

Рис. 1.10. Схемы трансмиссий автомобилей с колесной формулой 4×4: а — автоматически подключаемый привод заднего ведущего моста; б — постоянный привод всех колес через межосевой дифференциал; I — двигатель; 2, 3 — коробка передач со сцеплением; 4 — карданная передача (вал); 5 — межколесные дифференциалы; б — качающиеся полуоси; 7— электромагнитная муфта; 8 — межосевой дифференциал

К разряду перспективных относятся комбинированные трансмиссии. Из них наибольшее распространение начинают получать комбинации тепловых двигателей с упрощенными механическими трансмиссиями в сочетании с питающимися от электрических источников (аккумуляторов, топливных элементов, мощных конденсаторов) электродвигателями, подключенными к одному из мостов автомобиля через редукторы или напрямую (конструкция типа мотор—колесо). Схема одной из таких комбинированных трансмиссий приведена на рис. 1.11. Здесь обычный двигатель внутреннего сгорания / соединен через сцепление 2 с коробкой передач 3, которая передает крутящий момент через главную передачу, дифференциал и полуоси колесам переднего ведущего моста 5. Электродвигатель 7 через дополнительный редуктор 8соединен с приводом заднего ведущего моста. Он включается в работу только на режимах разгона и преодоления максимальных сопротивлений движению автомобиля, причем это подключение

Рис. 1.11. Комбинированная трансмиссия:

/ — двигатель внутреннего сгорания; 2, 3 — коробка передач со сцеплением; 4—дифференциал; 5 — ведущий мост (передний и задний); 6 — качающаяся полуось; 7— электродвигатель; 8 — дополнительный редуктор

осуществляется автоматически с помощью бортового компьютера автомобиля. Большой крутящий момент, развиваемый электродвигателем постоянного тока на малых оборотах, позволяет практически обходиться без набора передач в коробке 3, ее главной задачей становится обеспечение получения заднего хода и длительное отъединение теплового двигателя 1 от переднего ведущего моста при проведении необходимых сервисных и ремонтных операций.

На режимах торможения автомобиля возможна рекуперация энергии движения в электрическую энергию, что позволяет производить дополнительную подзарядку питающих электродвигатель аккумуляторов. В итоге удается добиться очень экономичной работы системы. Например, пятиместный легковой автомобиль «Тойота Приус III» (рис. 1.12) выпуска 2005 года с комбинированными силовой установкой и трансмиссией имеет средний расход топлива на уровне 4—5 л/100 км.

Необходимо также упомянуть о гидростатических трансмиссиях, использующих для передачи крутящего момента на ведущие колеса транспортного средства (или специального движущегося объекта) вы-

Рис. 1.12. Легковой автомобиль «Тойота Приус III», оснащенный комбинированным силовым агрегатом (популярное название «Тойота-Гибрид»)

Рис. 1.13. Схема гидростатической трансмиссии колесного экскаватора:

/ — двигатель; 2 — гидравлический насос высокого давления; 3 — емкость для рабочей жидкости (масла); 4 — распределительное устройство; 5 — ведущие колеса; 6— гидромоторы с колесными редукторами; 7— нагнетательная магистраль; 8 — гидроаккумулятор; 9 — трансмиссионные трубопроводы; 10 — трубопровод привода спецоборудования

сокое давление рабочей жидкости, создаваемое приводимым от двигателя внутреннего сгорания гидравлическим насосом. Одна из возможных схем такой трансмиссии показана на рис. 1.13.

Как следует из схемы, насос высокого давления 2, получающий от двигателя внутреннего сгорания / вращающий момент, создает необходимое давление рабочей жидкости (обычно — турбинного масла) в трубопроводе нагнетательной магистрали 7, подводя его к распределительному устройству 4. В магистрали, как правило, предусматривается установка специального гидроаккумулятора 8 гарантирующего стабильность рабочего давления жидкости. Управляя распределительным устройством, оператор машины (экскаватора) по трубопроводам 9 подает необходимое давление к колесным гидромоторам 6, которые приводят во вращение ведущие колеса 5 экскаватора, причем изменением этого давления можно в значительных пределах менять величину крутящего момента и тяговую силу на колесах. Это дает возможность гидростатической трансмиссии достаточно просто приспосабливаться к изменяющимся условиям движения.

Гидростатическую трансмиссию рационально использовать на специальных самодвижущихся машинах, на которых для привода основных рабочих органов (например, землеройного ковша) уже применяется высокое давление рабочей жидкости, подаваемое от гидронасоса в силовые гидроцилиндры. Недостаток такой трансмиссии — ограниченные возможности по скорости движения, поскольку ее КПД значительно уменьшается при больших расходах рабочей жидкости. Но для спецустройств типа колесных экскаваторов высокие скорости движения (более 50—60 км/ч) не нужны, поэтому именно на этих машинах гидростатические трансмиссии применяются достаточно широко.

Что такое трансмиссия автомобиля

Людям, чья деятельность не связана с механикой или управлением транспорта, значение слова «трансмиссия» практически неизвестно. Для чего нужна трансмиссия, какую роль она играет в конструкции автомобиля, из чего состоит и как научиться определять самые частые поломки — читайте в этой статье.

Что такое трансмиссия?

Сам термин пришел в русский язык из итальянского: существительное «transmissio» обозначает переход, передачу. Глагол «transmittere» звучит как передавать, пересылать. Под трансмиссией в машиностроении в широком смысле понимают передачу энергии от ее источника (двигателя, силовой установки) к рабочим органам машины. В автомобиле независимо от его типа (легкового, грузового) трансмиссия — система узлов и механизмов, передающих вращательное, поступательное движение от двигателя к колесам.

От правильной работы каждого компонента системы зависят:

безопасность водителя, пассажира;
расход топлива;
износ трущихся, соприкасающихся друг с другом деталей;
соответствие технических характеристик сведениям, заявленным производителем.

Трансмиссионные детали, узлы и механизмы производят из износоустойчивых материалов, способных выдерживать высокие механические нагрузки, воздействие перепадов температур, химически активных веществ. Для уменьшения трения, охлаждения трансмиссии применяют специальные моторные масла, которые нужно регулярно менять согласно инструкции завода-производителя авто.

Что входит в трансмиссию автомобиля

Стандартный комплект трансмиссионной передачи состоит из нескольких компонентов:

сцепления;
коробки передач;
карданной передачи;
главной передачи;
дифференциала;
полуосей.

В зависимости от компоновки (передний, задний, полный привод) трансмиссия может включать другие узлы: ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей), раздаточные коробки, фрикционные, вязкостные муфты.

Сцепление

Сцепление — набор деталей, который способен на некоторое время отделить передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Узел устанавливают на машинах, оснащенных механическими коробками передач. Принцип действия — сухое трение дисков: Если крайняя левая педаль остается не нажатой, два диска ведомый (трансмиссия) и ведущий (двигатель) остаются плотно прижатыми друг к другу.

Механизм крайне чувствителен к неправильным действиям водителя и может часто выходить из строя из-за резкого включения сцепления («сгорают» соприкасающиеся детали). У большинства авто с автоматическими коробками переключения передач роль сцепления играют гидротрансформаторы — две турбины, связанные валами с двигателем и трансмиссией, которые вращаются в моторном масле. Ведущая турбина передает свою энергию вращения жидкости, от движения которой начинает вращаться ведомая.

Для простоты восприятия — это как два пропеллера, расположенные друг напротив друга. После включения одного струя воздуха начинает вращать лопасти второго. Вместо пропеллеров — турбины, вместо воздуха — вязкое моторное масло.

Коробка передач

Частота вращения коленчатого вала в двигателе примерно в 4 раза больше, чем тот же показатель у ведущих колес. Одна из функций трансмиссии — установка нужного крутящего момента, сообщаемого колесам. Например, При преодолении бездорожья на низкой передачи двигатель работает интенсивнее, а колеса вращаются медленнее. Разрыв в частоте вращения коленвала и ведущих колес сокращается, когда машина двигается по шоссе с высокой скоростью и относительно невысоких оборотах двигателя. Такую возможность предоставляет КПП — сложная система валов и шестерен, преобразующих крутящий момент до нужного показателя. Коробки изготавливают в нескольких вариантах:

ручные (МКПП);
автоматические (АКПП).

Коробки-автоматы делятся на собственно автоматические, роботизированные и вариаторы.