Трансмиссия автомобиля

Техническим термином «трансмиссия» называют систему механизмов, участвующих в передаче вращения и мощности от выходного вала двигателя внутреннего сгорания к ходовой части транспортного средства. Элементы, входящие в transmission, влияют на силовые потоки и их направленность. Агрегаты постоянно взаимодействуют друг с другом в различных вариантах и комбинациях, при этом скорость движения вперед изменяется и обеспечивается реверс авто.Трансмиссия автомобиля является связующим звеном между двигателем и ходовой частью (колесами).

Требования к трансмиссии автомобиля

Проектирование и изготовление рабочих узлов и деталей трансмиссии ведутся в соответствии с определенными требованиями:

1. Обеспечение передачи мощности на колеса с минимальными потерями.
2. Надежность конструкции.
3. Простота и доступность управления всеми механизмами машины.
4. Уменьшение веса каждого рабочего элемента трансмиссии.

Чем выше коэффициент полезного действия (КПД) механизма, тем эффективнее используется топливо, залитое в бак автомобиля. Высокая надежность трансмиссии дает уверенность водителю, что агрегаты трансмиссии не выйдут из строя в процессе езды. Во время движения по трассе внимание оператора не должно быть отвлечено от ситуации на дороге. Чтобы обеспечить полноценный контроль за движением автомобиля и снизить вероятность ДТП, управление трансмиссией не должно быть сложным для автомобилиста.

Габариты и вес механизмов оказывают большое влияние на стоимость автомобиля в целом. Компании-производители постоянно борются за снижение цен на выпускаемую продукцию и стремятся облегчить и уменьшить в объеме готовые изделия. Модели, выпускаемые для широкого использования, не должны издавать много шума. Данное требование к конструкции трансмиссии автомобиля также входит в представленный перечень.

Устройство трансмиссии автомобиля

В двигателе сгорает топливная смесь, чтобы обеспечить достаточное количество энергии для колес автомобиля, Полученная мощность передается через соответствующие системы агрегатов.

Что такое трансмиссия автомобиля, как она устроена? В упрощенном виде трансмиссия автомобиля состоит из основных составляющих:

• система сцепления;
• коробка передач;
• ведущий мост;
• дифференциал.

В соответствии с колесной формулой авто (например, 4х2, 4х4 и пр.) трансмиссии разделяются на задне-, передне-, полноприводные. В машинах с полным приводом трансмиссия оснащена дополнительным механизмом – раздаточной коробкой. Основная функция раздатки – распределение момента вращения между ведущими мостами транспортного средства.

Полноприводные автомобили 4х4 чаще всего используются на сложных трассах в условиях бездорожья.

Что такое механизм сцепления

Данное устройство обеспечивает передачу вращения от двигателя к КПП. Его конструкция предусматривает плавную работу трансмиссии при начале движения, ускорении, изменении скорости. В его функции также входит кратковременное отсоединение силового агрегата от трансмиссии. При применении сцепления фрикционного типа вращение передается за счет силы трения между дисками механизма. В зависимости от количества рабочих элементов, механизмы сцепления разделяются на одно-, двух-, многодисковые устройства.

Если диски работают в жидкой среде, такой механизм относится к категории мокрого сцепления. В другом случае сцепление осуществляется за счет трения дисков – сухой вариант соответственно. Современные автомобили чаще всего оснащены двухдисковым механизмом сухого типа.

Ведущий и ведомый диски взаимно прижимаются друг к другу при помощи:

• специальных пружин;
• системы рычагов;
• нажимных подшипников.

Благодаря такому плотному взаимодействию, энергия от мотора передается далее на трансмиссию автомобиля.

При нажатии на педаль сцепления диски расходятся, поток энергии прерывается. Однако, маховик под воздействием силы инерции продолжает вращаться. Плавное нажатие на педаль сцепления приводит автомобиль в движение. При этом диски снова взаимно сжимаются для дальнейшей передачи вращения.

Зачем нужна коробка передач

Благодаря работе КПП, автомобиль имеет возможность двигаться в любом направлении с различной скоростью. По конструкции коробки передач разделяются на механизмы ступенчатого и бесступенчатого типа. В ступенчатых коробках передачи переключаются по ступеням, к данной категории относятся механические МКПП и роботизованные РКПП. Бесступенчатые – это коробки-вариаторы соответственно.

В автомобилях с МКПП водитель самостоятельно переводит специальный рычаг управления в нужное положение, чтобы выбрать заданную передачу. Механической коробкой проще управлять, т.к. она обладает простой надежной конструкцией. Данная модель коробки передач – наиболее распространенный вариант исполнения.

Немалой популярностью среди владельцев авто пользуются также коробки автомат. В АКПП гармонично сочетаются функции механической и роботизированной коробок. Благодаря электронной системе управления коробкой передач, появилось название – автоматическая трансмиссия. Водителю не приходится отвлекаться от ситуации на дороге, чтобы вручную переключать скорости. Электронное управление делает эту работу в автоматическом режиме на основании данных, полученных со специальных встроенных датчиков.

Среди недостатков АКПП можно отметить:

• невысокую динамику автомобиля при разгоне;
• завышенное потребление бензина;
• некоторые ограничения при буксировке.
• Функции ведущего моста

Специальный опорный механизм – ведущий мост объединяет колеса, расположенные на одной оси. На опоры ведущего, а также ведомого мостов также устанавливается рама транспортного средства. Через трансмиссию на ведущий мост подается момент кручения от двигателя внутреннего сгорания для обеспечения вращения колес.

Назначение дифференциала

Благодаря специальному устройству, под названием дифференциал, кинетическая энергия, поступающая от ДВС, разделяется на два потока к колесам автомобиля. При помощи планетарной передачи при повороте машины колеса проходят путь различной длины без пробуксовок, потери управления и повышенного износа шин. Польза от дифференциала особенно ощущается при преодолении препятствий на трассе:

• неровности дороги (ямы, ухабы, выбоины);
• гололед;
• снежные заносы;
• грязь на проселочных дорогах в дождь и пр.

Виды трансмиссий

Что такое трансмиссия в автомобиле, какие виды встречаются. Данные механизмы разделяются наследующие виды:

1. Механическая.
2. Гидромеханическая.
3. Гидростатическая.
4. Гидродинамическая.
5. Электромеханическая.

Выбор подходящей конструкции зависит от области применения и эксплуатационных особенностей трансмиссии.

Трансмиссия механического типа

Среди автопроизводителей и потребителей наибольшей популярностью пользуются легковые машины, оснащенные механической трансмиссией. При передаче мощности от двигателя к ходовой части в трансмиссии данного вида участвуют шестерни с зубчатым зацеплением и фрикционные элементы. Благодаря этому, система обладает следующими преимуществами:

• высоким КПД;
• сравнительно небольшим весом;
• компактными габаритами;
• простотой обслуживания;
• надежностью.

Основные недостатки механических трансмиссий:

• отсутствие плавности при переходе на другую скорость;
• нерациональный расход мощности силового агрегата;
• сложность управления коробкой механического типа при смене передач.

Гидромеханическая трансмиссия

Трансмиссия автомобиля подобного типа включает в себя как механическую, так и гидравлическую системы. При ее работе передаточные числа и момент вращения плавно изменяются без участия оператора. Водитель воздействует на количество и время подачи топливной смеси, нажимая на педаль газа.

Гидромеханическая трансмиссия состоит из следующих агрегатов:

• Автоматическая коробка передач АКПП.
• Гидротрансформатор.
• Система управления.

Вместо привычного фрикционного дискового механизма, в трансмиссии автомат функцию сцепления выполняет специальный агрегат – гидротрансформатор. Он размещен непосредственно перед коробкой передач. Благодаря гидротрансформатору автомобиль плавно переходит на другую скорость во время движения, что существенно увеличивает эксплуатационный срок трансмиссии, силового агрегата и всего транспортного средства. При управлении автомобилем с автоматической трансмиссией водителю не нужно часто отвлекаться на механическое переключение передач, такое вождение более комфортно и безопасно.

Основные минусы трансмиссии гидромеханического типа:

• сложная конструкция;
• сравнительно большая масса;
• дорогостоящий ремонт;
• высокая стоимость.

Трансмиссия гидростатического типа

Гидростатические трансмиссии способны передавать мощность от силового агрегата к рабочим элементам, расположенным на некотором расстоянии. Область применения гидростатики – дорожные катки, металлорежущие станки, теплоходы. К особенностям эксплуатации гидростатических трансмиссий можно отнести повышенные требования к качеству используемых рабочих жидкостей.

Применение гидравлической трансмиссии

Данные конструкции пользуются наименьшим спросом. Здесь на каждой передаче установлена специальная гидромуфта. Это дает возможность трансмиссии передавать момент вращения наибольшей величины. Гидродинамические трансмиссии чаще всего используются в железнодорожной технике.

Особенности трансмиссий электромеханического типа

В качестве силового агрегата здесь используется электрический мотор. Данные трансмиссии состоят из:

• генератора тока;
• системы управления;
• электропроводки, соединяющей рабочие элементы.

Для выработки большей мощности часто используется одновременно не один, а сразу несколько электромоторов. Основные недостатки подобных конструкций:

• большие габариты, вес;
• несоизмеримо высокая цена;
• низкий КПД.

Благодаря ускоренным темпам развития электротехнической промышленности, трансмиссии электромеханического типа все более усовершенствуются. Технические и эксплуатационные характеристики отдельных образцов хорошо зарекомендовали себя и нашли применение в современных транспортных средствах для нужд армии, сельского хозяйства, внутригородского электротранспорта, морской техники и пр.

Виды коробок передач

Одним из ключевых агрегатов любого автомобиля является коробка переключения передач (КПП). Выбор типа КПП зависит от многих факторов. Различные виды коробок передач имеют как свои достоинства, таки и недостатки. На автомобилях используют четыре основных вида КПП. Это механика, классический автомат, роботизированная коробка или робот, а также вариатор.

Основное предназначение любой автомобильной коробки переключения передач является изменение крутящего момента, передаваемого от двигателя к колесам, изменение скорости движения и изменение направления движения (вперед/назад). Некоторые типы коробок предусматривают также отключение двигателя от колес, в других КПП эту роль выполняет дополнительный узел, называемый «сцепление».

Механические КПП

Механические КПП предназначены для ручного переключения передач. По принципу действия это многоступенчатый цилиндрический редуктор. В новых легковых автомобилях чаще всего используют 5 и 6 ступенчатую коробку, а в автоклассике применялись 4-ступенчатые.

Ступенчатая система переключения передач подразумевает конкретный коэффициент передачи для каждой пары шестеренок. Вычисляется передаточное число как соотношение количества зубьев на ведущей и ведомой шестеренке. Для первой передачи это соотношение самое большое. Это означает, что ведущая шестеренка самая маленькая, а ведомая – самая большая.

Механические коробки бывают двух вальные и трех вальные. Трех вальные используются, как правило, на более мощных легковых автомобилях, грузовиках и спецтехнике. Двух вальные часто устанавливают на автомобили с передним приводом.

Многим автомобилистам знаком особый звук, который издает автомобиль при движении на задней передаче. Его не спутаешь ни с чем и он похож практически у всех автомобилей. Происходит это потому, что зубья на передних и задней передаче разные. На задней передаче используются шестеренки с прямыми зубьями. Это дает возможность передавать больший крутящий момент, но расплачиваться приходится повышенным шумом. На передних передачах используются косозубые шестеренки – они работают более тихо, так как сцепление зубьев происходит постепенно, однако их КПД меньше.

Коробка автомат

Автоматическая коробка, в ее классическом понимании, имеет большую популярность среди автолюбителей. Её бесспорное преимущество является в том, что водителю не требуется отвлекаться на переключение передач. Для начала движения не нужно иметь особых навыков – просто поставил «D» и отпустил тормоз. А еще, в салоне на одну педаль меньше. За такой комфорт приходиться расплачиваться более высоким, по сравнению с механикой коробкой, расходом топлива.

Рабочим элементом в АКПП является три набора шестеренок планетарной передачи. Название «планетарная передача» означает, что меньшие шестеренки вращаются вокруг большей центральной шестерни. Первый набор шестеренок называется «главной передачей». Он согласует скорость двигателя и скорость езды. Другие два набора называются «входным редуктором» и «обратным редуктором». Далее следует набор муфт и рычагов, блокирующих различные части автоматической коробки, что дает возможность изменять скорость движения автомобиля или включать реверс.

Переключение передач происходит благодаря компьютеру, который включает нужные гидравлические клапаны, что приводит в движение соответствующие муфты планетарных шестеренок.

Автоматическая КПП позволяет двигателю работать в наиболее эффективном диапазоне мощности. Благодаря различным датчикам, компьютер определяет, когда необходимо включить ту или иную передачу или остановить автомобиль. Так что водителю не стоит беспокоиться об оптимальном режиме работы двигателя, а можно сосредоточиться исключительно на вождении.

Раз компьютер выбирает оптимальный режим работы мотора, и на его работу не влияет настроение или навыки водителя, то возникает закономерный вопрос: почему тогда расход топлива увеличивается? Ответ на этот вопрос кроется в гидротрансформаторе – устройстве, которое передает мощность от двигателя на автоматическую трансмиссию. В автоматической коробке передач он играет роль сцепления. Большое преимущество такой системы в плавности передачи усилия. Однако КПД гидротрансформатора значительно ниже, чем у зубчатых передач, что и вызывает дополнительный расход топлива.

Читайте также: Коробка передач АМТ — что это такое?

Роботизированная КПП

Трансмиссии с роботизированным переключение передач, или «роботы», как их иногда называют, объединяют два предыдущих вида коробок. По своей сути, это механическая коробка переключения передач с двумя валами и сцеплением, которыми управляет компьютер. Таким образом, КПД такой коробки выше, двигатель всегда работает в оптимальном режиме, что позволяет получать максимум комфорта от езды.

Недостатком такой коробки может являться то, что к ней нужно привыкнуть. При классическом ручном переключении передач водитель сам может сглаживать плавность хода автомобиля благодаря плавному выжиманию сцепления, и добавлению оборотов. При езде с роботизированной коробкой в момент включения передачи может ощущаться небольшой рывок. Чтоб его компенсировать, производители придумали РКПП с двумя сцеплениями. Его суть такова: в момент переключения передач, компьютер одновременно готов подключить передачу на одну больше и на одну меньше. Благодаря этому переключение происходит практически мгновенно без рывков.

Вариатор

Вариатор — это бесступенчатая коробка переключения передач. Такая трансмиссия достаточно простая. Крутящий момент изменяется плавно, что обеспечивает абсолютную плавность хода. КПД такой коробки довольно высокий, так как отсутствуют дополнительные механизмы и шестерни.

Вариатор состоит из двух шкивов, способных менять свой размер, и соединенных специальным ремнем, что позволяет подбирать наилучшее соотношение передаточных чисел.

Недостатком вариатора является его ограниченная применяемость, связанная с невозможностью использовать на достаточно мощных двигателях. Так что основная сфера применения такой системы переключения передач – городские малолитражные автомобили и скутеры.

Читайте также: Подробно о том, что такое вариаторная коробка передач .

Источник http://motoran.ru/transmisii/transmissiya-avtomobilya
http://avtonov.com/%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B-%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%BA-%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B0%D1%87/