Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Все узлы и детали автомобиля, задействованные в направлении потока мощности от двигателя к колёсам, относятся к комплексу средств, называемых трансмиссией или силовой передачей. Иногда её элементы параллельно выполняют другие функции, например, роль несущих конструкций, вспомогательной тормозной системы или источников сигнала для электронного оборудования, но по основному назначению продолжают относиться к трансмиссионной группе. Попытаемся рассказать, что такое трансмиссия автомобиля простыми словами. Насколько это вообще возможно, современный автомобиль достаточно сложен.

Назначение трансмиссии

Источником крутящего момента является, как правило, маховик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно с него снимается вся необходимая для движения машины полезная мощность. Но для передачи её к ведущим колёсам потребуется создать схему, которая позволит изменять соотношение крутящего момента и скорости вращения. Произведение этих двух величин как раз и представляет собой мощность. Увеличивая одну из них при постоянной отдаче двигателем мощности, трансмиссия уменьшает вторую, что необходимо для обеспечения работы автомобиля в различных дорожных условиях и на разных скоростях. Причём этим соотношением должен оперативно управлять водитель или электронные системы машины. Практически это выражается в виде изменения передаточного числа трансмиссии. Таким образом, трансмиссия автомобиля это посредник между мотором и ведущими колёсами.

Помимо этого, силовая передача должна позволять выбирать момент, подаваемый на каждое колесо. В идеале – от нуля до максимума, хотя не все схемы на это способны. В простых случаях достаточно нагрузить крутящим моментом два ведущих колеса.

Физические принципы работы

По способу передачи момента возможны различные варианты исполнения.

  • Механическая трансмиссия. Представляет собой набор валов и шестерёнчатых передач. Гидроавтоматические коробки также относятся к данной группе, поскольку гидравлика и электроника там используются только для управления процессом переключения передач.
  • Гидравлическая трансмиссия. Практически не применяется на автомобилях, хотя есть примеры её использования в мототехнике. Базовым принципом является использование гидронасоса высокого давления с одной стороны и гидромоторов в качестве исполнительных механизмов. Между ними расположена напорная магистраль с гибкими шлангами.
  • Электрическая трансмиссия. Выглядит самой простой и эффективной, видимо за ней будущее. К двигателю подсоединён генератор, вырабатывающий ток большой мощности, которым легко управлять и передавать его к исполнительным устройствам. В их роли применяются электромоторы. Мотор можно устанавливать на каждое ведущее колесо, реализуя любой алгоритм управления. В случае чистого электроавтомобиля в качестве источника энергии используется не генератор, а аккумуляторная тяговая батарея. Применяется реверсирование при реализации режима рекуперации энергии для подзаряда батареи при торможениях.
  • Гибридные схемы. Например, совместное использование механической передачи на одну ось и электрической – на другую. По такому принципу уже построены некоторые серийные автомобили.

Виды привода

По количеству задействованных ведущих колёс возможны разные системы передачи момента. Трансмиссия автомобиля состоит из механизмов, реализующих эти схемы.

  • Задний привод. Двигатель располагается впереди автомобиля или по центру кузова в пределах колёсной базы, или сзади над осью, или в заднем свесе. Коробка передач для организации лучшей развесовки может быть в блоке с двигателем или с главной передачей на задние колёса.
  • Передний привод. Используется в массовых автомобилях, хотя иногда его применяют и в более дорогих классах, а также в лёгких грузовиках. Разница может быть лишь в поперечном расположении силового агрегата или продольном. Первая схема более компактна и проще реализуется.
  • Подключаемый полный привод. Возможно много вариантов, но чаще всего используются два. На утилитарных внедорожниках водитель вручную подключает передний мост на тяжёлых участках при постоянном заднем. У кроссоверов используется электронная или вязкостная муфта, подключающая задний мост, постоянно в этом случае используется передний.
  • Постоянный полный привод. В машине всегда задействованы для создания тяги все колёса. Различные механические и электронные устройства могут изменять соотношение момента по осям или даже по колёсам.

Состав и функции отдельных узлов

Перечислим всё то, что входит в трансмиссию автомобиля.

Сцепление

Служит для разъединения двигателя с коробкой передач в автомобилях с механической или роботизированной КПП. Это необходимо при трогании с места и переключении передач. Может управляться водителем или сервоприводом со стороны электронного блока, заведующего режимами коробки с автоматическим переключением.

Сцепление бывает с одним диском или набором фрикционов, сухим или работающим в масле. Чаще всего применяется сухое однодисковое сцепление, состоящее из ведущего диска с нажимной пружиной диафрагменного типа, закреплённого на маховике коленвала, ведомого диска, скользящего по шлицам первичного вала коробки, и выжимного подшипника. Привод выключения сцепления гидравлический или тросовый. Часто рабочий гидроцилиндр сцепления объединён с выжимным подшипником.

При нажатии на педаль или активации сервопривода выжимной подшипник смещается по валу коробки и сжимает пружину ведущего диска. Ведомый перестаёт давить на поверхность маховика, и связь двигателя с коробкой прерывается.

Читайте также:  Что генетический тест расскажет о вас Anna KosovaAnna Kosova

Коробка передач

Самый сложный узел трансмиссии. Именно в нём осуществляется изменение общего передаточного числа для адаптации режима работы двигателя к конкретной дорожной ситуации. Коробки могут иметь различную конструкцию.

  • Механические КПП. Смена передач происходит путём задействования тех или иных пар шестерён между ведущим и ведомым валами. Свободно вращающиеся на валах шестерни блокируются зубчатыми муфтами, снабжёнными синхронизаторами для более плавного переключения.
  • Роботизированные МКПП. Конструктивно аналогичны, но переключение производится электроприводами, которые управляются электронным модулем. Педаль сцепления отсутствует, с точки зрения водителя это коробка-автомат. Могут снабжаться двумя сцеплениями и двумя наборами шестерён, чётного и нечётного ряда. В этом случае переключение многократно ускоряется, поскольку во время разгона на каждой передаче следующая уже включена, остаётся только разомкнуть одно сцепление и сомкнуть другое. Такой тип принято называть преселективной коробкой, или DSG.
  • Гидромеханические автоматические коробки. Выбор передач происходит замыканием мокрых фрикционов в планетарных наборах шестерён. Отличаются плавностью работы, многоступенчатостью и сложными адаптивными алгоритмами электронного управления. При этом расход топлива выше, чем у механики. Вместо сцепления применён гидротрансформатор, состоящий из двух турбин, работающих в масле.
  • Вариаторы. Представляют собой два шкива переменного диаметра, между которыми работает приводной ремень, иногда состоящий из металлических звеньев цепного типа. Это коробка бесступенчатого переключения, хотя часто в ней искусственно имитируется переключение виртуальных передач.

Раздаточные коробки

Обычно называются просто раздатками. Служат для распределения крутящего момента от КПП по ведущим мостам. Могут содержать демультипликатор, то есть дополнительную ступень повышения передаточного числа. Такая функция полезна внедорожникам, поскольку умножает крутящий момент на труднопроходимых участках, снижая при этом скорость на каждой передаче основной КПП.

Ведущие мосты

Служат для разворота направления вращения карданных валов к колёсам с одновременным дополнительным понижением передаточного числа. Применяются в основном пары гипоидного зацепления для снижения шумности работы. Здесь же устанавливаются межколёсные дифференциалы, иногда блокируемого типа. Блокировка важна для внедорожников, а также для спортивных автомобилей, где она позволяет применять векторное руление на больших скоростях и предельных режимах работы шин.

Карданные валы

Бывают двух типов – с применением классических крестовин или ШРУС, шарниров равных угловых скоростей. В последнем случае передача момента под большими углами происходит с меньшим уровнем вибраций. Карданными валами различного типа приводятся ведущие мосты, а также они передают вращение от редукторов к ступицам колёс.

Основным вектором развития автомобильных трансмиссий выглядит всё большее внедрение электрических и электронных устройств. Валы и шестерни заменяются электропроводкой и электромоторами, блокировки дифференциалов имитируются подтормаживанием отдельных колёс, применение механических КПП постепенно сокращается. Вершиной эволюции на данный момент представляется экологически чистый электромобиль, где трансмиссия в обычном понимании слова отсутствует полностью.

Видео: Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Главная передача

Суммарное передаточное число трансмиссии обеспечивают следующие элементы: коробка передач с несколькими постоянными пере­даточными числами (автоматическая или неавтоматическая), дополнительная коробка передач (например, раздаточная коробка полноприводного автомобиля) и главная пе­редача.

Главная передача автомобиля

Между коробкой передач и главной пе­редачей в заднеприводном автомобиле рас­положена карданная передача (однозвенная или с несколькими валами и промежуточ­ными опорами). Универсальные шарниры, шарниры равных угловых скоростей или уп­ругие муфты компенсируют угловые переме­щения валов агрегатов трансмиссии.

В легковых автомобилях главная передача состоит из ведущего и ведомого зубчатых колес — гипоидных (при продольном расположении двигателя) или цилиндрических (при поперечном расположении двигателя). (рис. «Главная передача заднего моста легкового автомобиля» ) Главная передача может быть конструктивно объединена с дифференциалом (на автомо­билях с приводом на задние колеса и полным приводом) или с дифференциалом и короб­кой передач (на переднеприводных автомо­билях).

Основными элементами главной передачи и дифференциала являются ведущая и ведо­мая шестерни, планетарная передача, под­шипники, полуоси, фланцы полуосей и кар­тер дифференциала. Передаточное число главной передачи обычно находится в диапа­зоне между 2,6:1 и 4,5:1.

Ведомая шестерня главной передачи обычно крепится болтами к картеру диф­ференциала. Также в картере располагаются планетарная передача и ведомая шестерня, выполненная заодно с валом, установлен­ным на двух конических роликовых подшипниках. Для уменьшения шума главная передача прикрепляется к раме транспорт­ного средства посредством упругих (рези­новых) опор.

Кроме крутящего момента, механиче­ского к.п.д. и массы, решающим критерием при современном производстве автомоби­лей становится уровень шума, вызываемого главной передачей. Бесшумность механизма, главным образом, зависит от способа производства ведущей и ведомой шестерен. Для снижения шума, помимо стандартной технологии изготовления шестерен, могут применяться методы финишной тепловой обработки зубьев (закалка с поверхностным упрочнением). Благодаря этому устраня­ются неточности обработки (с получением максимально возможного соответствия ме­жду расчетной топографией профиля зуба и действительной геометрией, нарезаемой на станке).

Главная передача на грузовых автомобилях

На грузовых автомобилях обычно исполь­зуются главные передачи с коническими ги­поидными зубчатыми шестернями. Переда­точное отношение главной передачи обычно изменяется в диапазоне от 3:1 до 6:1. На автомобилях, для которых большое значе­ние имеют характеристики плавности хода, например, на автобусах, шестерни главной передачи изготавливаются со шлифован­ными зубьями.

На городских автобусах (см. рис. «Главная передача автобуса (ZF AV132)» ), которые в настоя­щее время, как правило, имеют конструкцию с низким расположением пола, используется разнесенная главная передача с цилиндриче­скими бортовыми редукторами.

Читайте также:  Погоны и звания российских полицейских Главносайт

Для увеличения дорожного просвета (например, у транспортных средств, ис­пользуемых на строительных площад­ках), применяются разнесенные главные передачи с планетарными бортовыми редукторами (см. рис. «Разнесенная главная передача с планетарными колесными редукторами» ). Они позволяют умень­шить размеры главной передачи и валов полуосей.

Дифференциал в автомобиле

Дифференциал служит для распределения крутящего мо­мента между колесами или мостами и позво­ляет ведомым валам вращаться с неодинако­выми угловыми скоростями.

За редким исключением, дифференциал состоит из конических зубчатых колес. (см. рис. «Принципиальная схема дифференциала» ) Если шестерни слева и справа — одинаковых раз­меров, дифференциал осуществляет равное распределение крутящего момента на левое и правое колеса. При различных коэффици­ентах сцепления левых и правых шин с до­рожным покрытием сохраняется равенство моментов на левой и правой шине. При этом шина с меньшим коэффициентом сцепле­ния начинает буксовать.

Дифференциал повышенного трения (LSD)

Дифференциал повышенного трения (LSD) позволяет устранить этот нежелатель­ный эффект посредством использования фрикционных дисков, фрикционных кону­сов, самоблокирующихся зубчатых передач или многодисковых муфт, находящихся в высоковязкой жидкостной среде.

Дифференциал повышенного трения может иметь электронное управление для работы в широком диапазоне эксплуатационных условий. Высокий коэффициент блокировки, характерный при трогании ав­томобиля с места, может уменьшаться при возрастании частоты вращения или при до­стижении предельной величины силы тяги. Включаемая водителем блокировка диффе­ренциала может использоваться при специфических условиях движения (например, во время движения по бездорожью).

Самоблокирующиеся дифференциалы, в которых автоматически действует уст­ройство, препятствующее относительному вращению ведомых звеньев, постепенно вытесняются электронными системами, на­пример, системой контроля тягового усилия (TCS). Такая система обеспечивает замед­ление проворачивания колеса посредством использования тормоза — когда мощность продолжает передаваться от трансмиссии к притормаживаемому колесу.

Главная передача на полноприводном автомобиле

Компоновочная схема с приводом на все колеса улучшает тяговое усилие легковых автомобилей, внедорожных транспортных средств и грузовых автомобилей на мокрых и скользких дорожных покрытиях и неров­ной местности.

У автомобиля с постоянным полным при­водом и распределением крутящего момента поровну между ведущими осями использу­ется конический дифференциал или плане­тарный механизм. Распределение крутящего момента изменяется с помощью автоматиче­ских или управляемых дифференциалов по­вышенного трения.

Управление полным приводом (с жест­ким приводом на передний и задний мосты, вязкостной муфтой или раздаточной коробкой) включает блокировку дифференциала в главной передаче и раздаточной коробке (имеющей пониженную передачу для дви­жения на крутых уклонах, при низких ско­ростях и для передачи высоких крутящих моментов).

Вязкостная муфта (герметизированный многодисковый механизм с высоковязкой кремнийорганической жидкостью) либо дифференциал Torsen представляют собой еще одно средство приведения в действие привода на все колеса. Как только предель­ное тяговое усилие на постоянно подключен­ном мосту превышается, муфта, реагируя на увеличение проскальзывания, начинает пе­редавать крутящий момент ко второму веду­щему мосту.

Передача полного привода может осущест­вляться дополнительным узлом в автомати­ческой трансмиссии. Интеграция такого узла (рис. «Автоматическая трансмиссия легкового автомобиля с интегрированным полным приводом (ZZ 8 HP)» ) позволяет уменьшить объем зани­маемого пространства, стоимость и массу трансмиссии.

На более поздних автомобилях стали применяться дополнительные блокировки дифференциала в раздаточной коробке, осуществляемые в соответствии с интеллекту­ально контролируемым функционированием тормозов.

5.4 Главная передача и дифференциал. Назначение, устройство и типы

Главная передача

Назначение главной передачи

Основное назначение главной передачи в трансмиссии — передача тяги двигателя к, так сказать, «конечному потребителю» – колесам. Если автомобиль заднеприводный, то тяга от коробки передач через карданный вал передается на главную передачу, а та, в свою очередь, перенаправляет поток мощности на колеса через полуоси (если задняя подвеска зависимая и имеет мост) или приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей (об этом пойдет речь дальше). Если автомобиль переднеприводный, то главная передача через шестерню связана непосредственно с коробкой передач.

Есть такое понятие, как неразрезной мост. Означает оно то, что главная передача вместе с дифференциалом находятся в корпусе, к которому подсоединены или отлиты вместе с ним изначально два кожуха полуосей. Полуоси — это валы, соединяющие дифференциал и главную передачу с колесами. Данная конструкция является частью зависимой подвески автомобиля, так как жестко связывает правое и левое ведущие колеса. Полуось жестко связывает колесо и главную передачу, то есть при преодолении какоголибо препятствия весь мост перемещается вместе с колесами и всем содержимым. Убираем кожух полуосей, корпус главной передачи устанавливаем на кузов или подрамник, колеса с главной передачей соединяем с помощью приводных валов через шарниры равных угловых скоростей и получаем разрезной мост и независимую подвеску колес. Все это подробнее описано ниже в разделе «Устройство главной передачи» и представлено на рисунке 5.32.

Примечание
Главная передача служит для понижения числа оборотов, передаваемых от двигателя к колесам, и увеличения тягового усилия. Она обеспечивает передачу вращения с карданного вала на полуоси под углом 90° при классической компоновке автомобиля (о которой подробно рассказывается в главе 3). В главной передаче применяют шестеренчатые передачи, одинарные или двойные.

Устройство главной передачи

Главная передача состоит из двух шестерен, а точнее, из конической шестерни (на рисунке 5.33 — ведущая шестерня) и конического колеса (на рисунке 5.33 — ведомое колесо).

Читайте также:  Шины Кордиант страна производитель и место производства


Рисунок 5.33 Главная передача заднего неразрезного моста.

Шестерня является ведущим элементом (к ней подводится тяга от коробки передач и двигателя), а колесо —ведомым (принимает тягу от шестерни и перенаправляет под углом 90 градусов).

Шестерни изготавливают со спиральными зубьями, благодаря чему повышается прочность зубьев, увеличивается число зубьев, одновременно находящихся в зацеплении, и шестерни работают более плавно и бесшумно.

Кроме конической простой шестеренчатой передачи, у которой оси взаимно пересекаются, в легковых автомобилях применяют гипоидную передачу (показана на рисунке 5.34). В этой передаче зубья имеют специальный профиль и ось малой конической шестерни смещена вниз относительно центра большой шестерни на некоторое расстояние «S». Это дает возможность расположить карданный вал ниже и уменьшить высоту выпуклой верхней части туннеля для размещения вала в полу кузова, вследствие чего достигается более удобное размещение пассажиров в кузове. Кроме того, имеется возможность несколько снизить центр тяжести автомобиля и повысить его устойчивость при движении. Гипоидная передача обладает большей плавностью работы, более высокой прочностью зубьев и износоустойчивостью.

Примечание
Однако у гипоидной передачи есть одна неприятная особенность: порог заклинивания при обратном ходе. Расчеты данной передачи, конечно, исключают такую возможность, но всегда стоит помнить, что данную главную передачу может заклинить при превышении расчетных оборотов (при вращении в обратную сторону). Так что будьте осторожны с выбором скорости движения задним ходом.

Для гипоидной передачи необходимо применение смазки специальных сортов из-за большого давления между зубьями при работе и больших скоростей относительного скольжения между зубьями. Кроме того, требуется более высокая точность монтажа передачи.


Рисунок 5.34 Элементы главной передачи. Гипоидная передача.

Дифференциал

Назначение дифференциала

Дифференциал позволяет катиться правому и левому ведущим колесам с различным числом оборотов при поворотах автомобиля и при движении по неровностям дороги.

При движении автомобиля на повороте (как показано на рисунке 5.35) внутреннее ведущее колесо его проходит меньший путь, чем наружное, и, для того чтобы обеспечить качение без буксования, оно должно вращаться медленнее, чем наружное колесо. Для того чтобы колеса могли вращаться с разным числом оборотов, их подсоединяют через приводные валы к дифференциалу, а уже дифференциал жестко связан с ведомым колесом главной передачи.

Принцип работы дифференциала

Дифференциал состоит из (смотрите рисунок 5.33) полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов (которая может быть крестовидной, если сателлитов четыре) и корпуса. Полуосевые конические шестерни закреплены на внутренних концах полуосей, на наружных концах которых крепятся ведущие колеса. Сателлиты, представляющие собой малые конические шестерни, посажены свободно на оси.


Рисунок 5.x Схема работы дифференциала.

При движении автомобиля на повороте, внутреннее колесо проходит меньший путь и вследствие сцепления с дорогой начинает вращаться медленнее. При этом сателлиты, вращаясь, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне внутреннего колеса. В результате сателлиты начинают вращаться около своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни и наружного колеса соответственно.

Примечание
При наличии дифференциала между количеством оборотов колес существует определенная зависимость, при которой сумма чисел оборотов колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т. е. при уменьшении числа оборотов одного из колес число оборотов другого колеса на столько же увеличивается. При неподвижной коробке дифференциала, если вращается одно из колес, другое колесо будет вращаться в обратную сторону.

Однако работа дифференциала и результат положителен только в случае сухой дороги. В определенных условиях дифференциал может отрицательно повлиять на движение автомобиля.

Так, при попадании одного из колес на скользкое место (лед, грязь) колесо из-за недостаточного сцепления с дорогой начинает буксовать. При значительном ухудшении сцепления буксующего колеса с дорогой тяговое усилие на нем становится очень низким. При этом второе колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, останавливается, так как вследствие свойства дифференциала распределять усилие между колесами поровну тяговое усилие на втором колесе также становится очень малым и недостаточным для движения автомобиля. Буксующее колесо вращается при этом с удвоенным числом оборотов, и автомобиль полностью останавливается.

Разновидности дифференциалов

Дифференциалы могут быть симметричными и не симметричными, а так же свободными или с возможностью блокировки.

Примечание
Дифференциал, распределяющий тягу от двигателя поровну между колесами или между осями, называется симметричным. Если же дифференциал межосевой (делит тягу от двигателя в полноприводном автомобиле между передней и задней осью), он может быть несимметричным, то есть на одну из осей передавать меньше тяги, чем на другую.

Если симметричное распределение не всегда играет на руку управляемости или проходимости автомобиля, значит эту проблему необходимо решить. Есть два пути:

1. Установить в главную передачу дифференциал с возможностью его блокировки.

Так появились дифференциалы с блокировкой. Процесс блокировки может быть отдан на откуп механическому приводу с выведением рычага управления в салон автомобиля или же передан в ведение электроники и может быть автоматическим полностью или же с управлением при помощи контроллеров в салоне автомобиля.

2. Установить дифференциал повышенного трения, который при усложнившихся дорожных ситуациях просто-напросто не позволит всей тяге «уйти» на колесо, потерявшее сцепление с поверхностью.

Ссылка на основную публикацию
Что такое ремень ГРМ расшифровка аббревиатуры, назначение устройства в автомобиле и его принцип дейс
Ремень ГРМ функция ремня и сравнение с цепью ГРМ -Блог Газораспределительный механизм автомобиля предназначен для чередования впрыска топлива в цилиндры...
Что такое GAP в страховании КАСКО объясняем простыми словами
GAP страхование что это такое На сегодняшний день страховые компании предлагают различные программы, в том числе и для автомобилистов. Самыми...
Что такое mAh (миллиампер-часы) на аккумуляторе
Что измеряют в амперах амперы - единицы измерения силы Заряженные частицы при продольном движении через проводник переносят электрический заряд. Перемещение...
Что такое ремонтные арки и с чем их едят КузовПро
McDonald; s Слоган: i’m lovin’ it Самая крупная сеть ресторанов быстрого питания в мире — McDonald`s, родилась в Америке в...
Adblock detector