Как работает трансмиссия автомобиля и что в неё входит?

Силовой агрегат автомобиля создает определенный крутящий момент, зависящий от его мощности. Для движения авто необходимо механически передать этот момент ведущей паре колес либо всем колесам сразу. Данную задачу решают несколько агрегатов и узлов, объединенных общим названием – трансмиссия. Она служит посредником, обеспечивающим комфортную езду в различных скоростных режимах и движение задним ходом.

Основные элементы и их назначение

Чтобы понять, что из себя представляет трансмиссия автомобиля и как она функционирует, нужно изучить входящие в нее элементы и разобраться, какие они выполняют функции. Состав трансмиссионных узлов и агрегатов выглядит следующим образом:

• узел сцепления;
• коробка передач (КПП);
• главная передача вкупе с дифференциалом;
• механический привод колес.

Здесь агрегаты перечислены в той последовательности, как они расположены в переднеприводном автомобиле начиная от двигателя. Причем первые 3 элемента помещены в единый корпус КПП. В заднеприводных авто коробку передач и редуктор привода задних колес связывает карданный вал, поскольку они разнесены в разные места.

Задача сцепления – мягко и плавно отсоединять коленвал силового агрегата от первичного вала, входящего в коробку передач. Цель – обеспечить движение с места и возможность переключения скоростей, при котором пары шестерен выходят из зацепления и переключаются на другие. Когда первичный вал вращается двигателем, это сделать практически невозможно.

Коробка передач – это основной агрегат, который также входит в трансмиссию автомобиля. Он преобразует крутящий момент, поступающий от двигателя, в различные скоростные режимы, необходимые для движения авто. Ведь максимальное усилие, развиваемое силовым агрегатом, лежит в узком диапазоне оборотов коленчатого вала. Если предположить, что колеса подключены к нему напрямую без КПП, то автомобиль не сможет нормально двинуться с места, это все равно что трогаться с 4 передачи.

Главная передача, состоящая из двух шестерен с косыми зубьями, распределяет крутящий момент, полученный от КПП, на 2 полуоси, приводящие в движение колеса. Чтобы совершать поворот, во время которого одно колесо проходит больший путь, нежели второе, нужно правильно разделить усилие между полуосями. Этим занимается дифференциал, совмещённый с главной передачей и действующий в автоматическом режиме. Колесо, идущее по внешнему радиусу поворота, получает больший крутящий момент, а второе – меньший.

Принцип работы трансмиссии состоит в том, чтобы передать вращение колесам через механический привод. Таковым являются полуоси, связывающие с ними главную передачу и дифференциал.

В машинах с задним приводом это стальные прямые валы, оснащенные подшипниками. Привод на передние колеса осуществляется полуосями с 2 шарнирами (ШРУС), позволяющими вращать поворачивающиеся колеса.

О принципе работы КПП

Стандартная коробка передач состоит из таких узлов:

• первичный вал, идущий от двигателя;
• вторичный вал, выходящий из КПП и связанный с главной передачей;
• промежуточная ось с набором шестерен;
• дополнительный вал заднего хода.

Чтобы на выходе из КПП получить необходимое число оборотов, к шестерне первичного вала подводится шестеренка промежуточной оси. Одновременно с шестерней вторичного вала входит в зацепление вторая шестеренка промежуточной оси. Поскольку они отличаются размером и числом зубьев (передаточными числами), количество оборотов на выходе из коробки понижается либо повышается. Если нужно перейти в другой скоростной режим, пара шестерен промежуточной оси меняется на другую путем ручного или автоматического переключения.

Движение назад обеспечивается за счет включения между промежуточным и вторичным валом дополнительной шестеренки. Тогда последний начинает вращаться в обратную сторону.

Трансмиссия полноприводных машин

Назначение трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4 х 4 — передавать вращение от двигателя на 2 оси, для чего конструкцией предусмотрено введение дополнительного агрегата – раздаточной коробки. Она оснащена собственным межосевым дифференциалом и пониженным рядом скоростей, располагается после КПП и решает такие задачи:

• Распределение крутящего момента на все колеса в разных долях с учетом поворотов.
• Переход на режим повышенной тяги при пониженной скорости авто.
• Дает возможность ездить в тяжелых условиях и по бездорожью.

По принципу работы раздаточная коробка схожа с КПП, разница – в дифференциале, который можно заблокировать. Тогда при вывешивании одной оси будут крутиться оба колеса на другой, что повышает проходимость машины.

Как работает трансмиссия автомобиля

Управление карданным валом

Автомобиль с передним расположением двигателя и задним приводом

Коробка передач находится рядом с двигателем, между ними располагается сцепление. Двигатель жестко крепится к опоре, а карданный вал подвижен и позволяет двигаться заднему мосту.

В автомобиле с передним расположением двигателя и задним приводом энергия передается от двигателя через сцепление и коробку передач на задний мост посредством полого карданного вала.

Задний мост двигается вверх и вниз на подвеске, адаптируясь к неровностям дороги.

При движении автомобиля угол поворота карданного вала и расстояние между коробкой передач и задним мостом постоянно меняются.

Для этого на передней части карданного вала предусмотрены шлицы, которые позволяют ему входить в коробку и выходить из нее. Кроме того, к обоим концам (и иногда в центре) вала крепятся шарниры.

Шарниры обеспечивают гибкость вала при постоянной передаче энергии.

Последним компонентом трансмиссии является главная передача, включающая в себя дифференциал, поэтому главную передачу иногда называют дифференциалом.

Главная передача

К карданному валу крепится зубчатый валик, который входит в корпус дифференциала в центре заднего моста.

Скошенные ведущие шестерни в дифференциале вращаются вместе с ведомой шестерней, управляя полуосями, которые ведут к задним колесам. Как правило, полуоси вращаются с одинаковой скоростью. При повороте одно колесо вращается быстрее, чем другое.

Дифференциал предназначен для передачи крутящего момента под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, изменения скорости вращения одного из задних колес при повороте, а также для управления редуктором главной передачи.

Зубчатый валик в дифференциале работает под управлением карданного вала и обладает скошенными зубьями. Эти зубья соприкасаются с ведомой шестерней так, что обе детали образуют угол в 90 градусов.

Карданный шарнир

В современных автомобилях чаще всего используется шарнир Гука с крестовиной, пересекающей ось вращения несущего вала. Крестовина крепится посредством игольчатых подшипников, чтобы минимизировать трение.

Количество зубьев ведомой шестерни обычно в четыре раза превышает количество зубьев на валике, поэтому шестерня вращается в четыре раза медленнее, чем карданный вал.

Энергия передается от дифференциала к задним колесам посредством полуосей.

На концах, которыми полуоси крепятся к дифференциалу, предусмотрены валики со скошенными зубьями. Эти валики взаимодействуют с ведомой шестерней посредством промежуточных шестерен.

Управление передними колесами

В автомобилях с передним приводом используется тот же принцип, что и в автомобилях с задним приводом, однако механические компоненты отличаются в зависимости от местоположения двигателя и коробки передач.

Поперечно расположенные двигатели обычно крепятся прямо над коробкой, и энергия передается через сцепление блоком шестерен.

Поперечно расположенный двигатель

Коробка передач вмонтирована в картер, энергия передается на передние колеса посредством валов на шарнирах.

Рядный двигатель

В рассматриваемом автомобиле с передним приводом коробка передач расположена стандартно (позади двигателя).

Однорядные двигатели обычно соединены с коробками передач, и энергия проходит через сцепление обычным способом.

В любом случае, энергия поступает к конечной передаче через коробку передач.

В автомобилях с поперечно расположенным двигателем механизм конечной передачи обычно располагается в коробке передач. В автомобилях с однорядными двигателями он обычно находится между двигателем и коробкой передач.

Механизм конечной передачи отдает энергию колесам посредством коротких несущих валов. Для корректной работы подвески и рулевого управления крепление несущих валов осуществляется посредством шарниров равных угловых скоростей.

Шарнир равных угловых скоростей

Шарнир справляется с напряжением, которое возникает при вращении и повороте колес в автомобилях с передним приводом.

Вместо крестовины шарнир равных угловых скоростей контактирует с подшипниками, внутри которых находятся стальные шарики, и передает энергию с одинаковой скоростью вне зависимости от расстояния между механизмом конечной передачи и колесами.

В некоторых автомобилях (например, ранних моделях Mini) использовались пары несущих валов, соединенных шарнирами с крестовиной. Такие конструкции выполняли ту же функцию, что и карданные шарниры в автомобилях с задним приводом, т.е. позволяли подвеске двигаться вверх и вниз. Эти шарниры изготавливались из резины и металла.

Автомобили с задним положением двигателя и задним приводом

В некоторых автомобилях (например, VW Beetle и небольших Fiat) двигатели и коробки передач располагаются сзади.

Для привода на задние колеса энергия передается от двигателя к коробке через сцепление, а затем к колесам посредством несущих валов.

В отличие от автомобилей с передним приводом, в таких конструкциях вращательное движение колес в расчет не принимается.

В некоторых случаях валы соединяются с выступами на коробке передач посредством круглой муфты.

Валы и выступы крепятся к краям муфты, а энергия передается через гибкую резиновую прокладку.

http://auto-self.ru/kak-rabotaet-transmissiya-avtomobilya-i-chto-v-nee-vhodit/
http://17koles.ru/how/kak-rabotaet-transmissiya-avtomobilya