В Мире Моторов

блог о автомобилях

Трансмиссия автомобиля, принципиальные схемы

Трансмиссия автомобиля, принципиальные схемы

Коробка переменных передач, взаимодействуя с другими механизмами и агрегатами, осуществляющими передачу крутящего момента от двигателя автомобиля к его ведущим колесам, составляют один из наиболее важных узлов под названием трансмиссия автомобиля.

Во время движения автомобиля крутящий момент коленчатого вала может достигать 7000 об/мин при том, что ведущие колеса в тот момент вращаются более, чем в четыре раза медленнее и этот показатель постоянно меняется, в зависимости от дорожных условий. Кроме этого, эксплуатация авто подразумевает изменение как скорости движения, так и необходимость выполнять различные маневры, движение задним ходом, останавливаться. Все это было бы выполнять затруднительно без трансмиссии.

На сегодняшний день автомобили оснащаются различными трансмиссиями трех основных компоновок:переднеприводной, заднеприводной и полноприводной.

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля

При производстве автомобилей с передним приводом устанавливаются следующие узлы и агрегаты, передающие крутящий момент от коленвала к колесам:

• Сцепление;
• Коробка переменных передач;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Шарнир равных угловых скоростей, вал привода колес.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения трансмиссии от двигателя и плавного ее подключения во время начала движения автомобиля или переключения передач.

Коробка переменных передач используется для изменения передаваемого карданному валу крутящего момента о двигателя и тем самым, получения тяговых усилий на ведущих колесах. Также с помощью КПП осуществляется изменение направления ведущих колес и отключение трансмиссии от мотора на длительное время.

Помимо того, что главная передача передает усилие от карданного вала полуосям под прямым углом, с ее помощью происходит уменьшение по отношению к карданному валу числа оборотов ведущих колес. Таким образом, сила тяги на ведущих колесах увеличивается, за счет уменьшения крутящего момента механизмов трансмиссии после главной передачи.

Дифференциал обеспечивает разную скорость вращения правого и левого ведущих колес, с учетом дорожных условий (повороты, неровности и т. д.). К ведущим колесам крутящий момент передается через полуоси от дифференциала посредством полуосевых шестерен. Такие дифференциалы называют межколесными. Другой вид дифференциалов – межосевые, когда они остановлены между разными осями автомобиля.

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Составными данной трансмиссии (ее еще называют классической) являются:

• Сцепление;
• Коробка переменных передач;
• Карданная передача;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Полуоси.

Как видно, в состав узлов заднеприводной трансмиссии входит карданная передача, которая является промежуточным узлом между выходным валом коробки передач и задним мостом, и служит для передачи крутящего момента, вне зависимости от угла между осями вала коробки передач и главной передачи.

Переднеприводные машины в карданной передаче не нуждаются, т. к. у них все узлы и агрегаты трансмиссии объединены в один общий узел агрегатов под капотом автомобиля. Благодаря тому, что в корпусе коробки передач находится дифференциал с главной передачей, из самого картера КПП выходят валы привода передних ведущих колес.

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схемы трансмиссий машин с полным приводом пестрят большим разнообразием и условно разделяются на три группы:

• Постоянный полный привод. Обязательный атрибут автомобилей с такой схемой трансмиссии – межосевой дифференциал.Автомобильная трансмиссия с передачей мощности на все четыре колеса является эффективной как при создании автомобилей с повышенной проходимостью, так и при улучшении разгона машины. Достижение обоих эффектов возможно, благодаря распределению силы тяги – уменьшение тяги на каждом колесе исключает вероятность пробуксовки.
• Полный привод, подключаемый вручную, который предусматривает наличие раздаточной коробки, но межосевой дифференциал в большинстве моделей отсутствует. Вся ответственность по распределению крутящего момента между задней и передней осями автомобиля в этой схеме возложена на “раздатку”.
• Автоматически подключаемый полный привод присущ автомобилям с передними ведущими колесами, а функции дифференциала выполняет вискомуфта либо фрикционная муфта с электронным управлением. Что касаетсявискомуфты (вязкостной муфты), передача крутящего момента с ее помощью осуществляется, за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками, заключенными в корпусе. Данную муфту могут также, использовать для автоматической блокировки дифференциала, установив ее между осями или встроив непосредственно в корпус дифференциала. При использовании же фрикционных муфт передача крутящего момента осуществляется за счет сжатия пакета дисков и возникающего, вследствие этого, трения.

Анимационный видео ролик принципа построения трансмиссии автомобиля.

Системы привода автомобилей (трансмиссия)

Типовую группу составляют: сцепление, коробка передач, главный редуктор с дифференциалом, приводные валы и ведущие колеса. Элементы и механизмы трансмиссии имеют различные схемы установки. Если они все расположены вместе, то образуют, так называемую комплексную систему привода. В других схемах они устанавливаются отдельно и соединяются с помощью карданных валов с шарнирами. В легковых автомобилях, в зависимости от места установки элементов трансмиссии, встречается четыре основных типа привода.

Все элементы установлены в передней части автомобиля (передний привод)

В этом наиболее распространенной среди современных автомобилей схеме двигатель, коробка передач и сцепление расположены в передней части транспортного средства. Тяга передается на переднюю ось. Преимуществом такой системы привода является короткий путь передачи крутящего момента, что приводит к снижению потерь. Передний привод позволяет так же обеспечить лучшую управляемость и хорошее сцепление колес с дорогой.

Однако система имеет и недостатки. Размещение всех компонентов трансмиссии на передней оси увеличивает нагрузку на элементы передней подвески и приводит к повышенному износу передних шин. Кроме того, автомобили с передним приводом имеют худшие возможности по реализации максимального ускорения и при преодолении подъемов, особенно на дорогах покрытых снегом.

Все элементы установлены в задней части автомобиля

Это система абсолютно противоположная первой. В данной схеме двигатель, сцепление и коробка передач расположены в задней части автомобиля. Тяга передается на заднюю ось. Как и в случае с передним приводом, преимуществом схемы является короткий путь передачи крутящего момента с минимальными потерями. В отличие от переднеприводного автомобиля здесь лучше нагружена задняя ось, что оправдывает себя при ускорениях и на зимних склонах.

Недостатки данного решения: повышенная нагрузка на элементы задней подвески и быстрый износ задних шин. Кроме того, двигатель, расположенный в задней части автомобиля, исключает возможность получить большой багажник. Данная схема считается сравнительно сложной и в настоящее время применяется в элитных автомобилях. Наиболее авторитетный пример с такой схемой Porsche 911.

Классическая

Так называется схема, при которой двигатель, сцепление и коробка расположены в передней части авто, а ведущая ось – задняя. Основное преимущество данной схемы — более низкие нагрузки на отдельные элементы подвески при одновременно хорошем сцеплении задних колес с дорогой, особенно на склонах. Еще один плюс схемы – возможность установки больших двигателей – 8-ми и 12-цилиндровых.

Тем не менее, здесь так же нашлось место недостаткам. Один из главных – плохое сцепление колес с дорогой при неполной загрузке, а так же наличие карданного вала вдоль всего автомобиля. Присутствие последнего приводит к уменьшению свободного пространства для ног пассажира, занимающего центральное место на заднем диване. Классическая схема в основном использовалась в старых моделях автомобилей, а сегодня встречается на транспортных средствах под знаком BMW и Mercedes.

И наконец, полноприводная схема. Тяга двигателя через дифференциал распределяется между осями в соотношении 50:50. Это делается с помощью симметричного конуса с дополнительной механической блокировкой, вязкостной или электромагнитной муфтой. Другой тип дифференциала – планетарный редуктор с дополнительной блокировкой муфты скольжения, обеспечивающий распределение момента в соотношении 30:70. Его вариация – дифференциал с изменяемым соотношением передаваемого крутящего момента. В такой системе в обычном состоянии мощность делится поровну по осям 50:50. При проскальзывании колес одной из осей до ¾ сил перекидывается на противоположную ось, а на скользящей оси остается до ¼ мощности. В настоящее время наибольшее распространение получила схема 4х4, в которой ведущей является передняя ось. При проскальзывании передних колес, часть мощности передается на заднюю ось через вискомуфту.

Преимущества всех систем 4х4 – лучшее сцепление с покрытием во всех условиях. Недостатки, конечно же, тоже есть. Прежде всего, это увеличение массы трансмиссии, что приводит к повышенному расходу топлива. Другой недостаток – технологическая сложность, что повышает затраты на эксплуатацию.

Назначение и устройство приводов ведущих колес

Приводы ведущих колес предназначены для передачи крутящего момента от главной передачи к колесам .

На легковых автомобилях получили распространение две конструкции привода, которые применяются в зависимости от типа подвески (типы подвесок рассмотрены в главе «Ходовая часть»).

Первая конструкция — полуоси, установленные в жестком картере на подшипниках. Полуоси с картером и главной передачей образуют мост. Конструкция моста показана на рисунке ниже. В случае применения моста подвеска является зависимой. Стойки стабилизатора поперечной устойчивости обеспечивают подвижное соединение упругого стабилизатора со ступицей или поворотным кулаком. Мы бы рекомендовали полиуретановые стойки стабилизатора Триалли.

Вторая конструкция — приводы с шарнирами равных угловых скоростей. В этом случае допускается взаимное перемещение колес друг относительно друга и относительно главной передачи. Также возможен поворот управляемых колес.

Задний мост

Общий вид привода передних колес с шарнирами равных угловых скоростей показан на нашем сайте в разделе «Ходовая часть».

Принцип работы такого привода следующий. Внутренние шарниры 11 (рисунок ниже) шлицами соединены с полуосевыми шестернями дифференциала, куда приходит крутящий момент от коробки передач.

1 — гайка ступицы; 2-упорная шайба гайки; 3-корпус наружного шарнира; 4-большой хомут чехла наружного шарнира; 5 — защитный чехол наружного шарнира; 6 — малый хомут чехла наружного шарнира; 7 — вал привода; 8 — малый хомут чехла внутреннего шарнира; 9 — защитный чехол внутреннего шарнира; 10 — большой хомут чехла внутреннего шарнира; 11 — корпус внутреннего шарнира; 12 — стопорное кольцо хвостовика внутреннего шарнира; 13 — внутренняя обойма внутреннего шарнира; 14 — шарики внутреннего шарнира; 15 — сепаратор внутреннего шарнира; 16 — фиксатор внутреннего шарнира; 17 — стопорное кольцо обоймы внутреннего шарнира; 18 — упорное кольцо обоймы внутреннего шарнира; 19 — упорное кольцо обоймы наружного шарнира; 20 — стопорное кольцо обоймы наружного шарнира; 21 — внутренняя обойма наружного шарнира; 22 — шарики наружного шарнира; 23 — сепаратор наружного шарнира

Далее крутящий момент передается с внутренних шарниров на валы 7, а затем на наружные шарниры 3. На шлицах наружных шарниров установлены ступицы ведущих колес. Таким образом, крутящий момент передается от главной передачи к колесам автомобиля.

Наличие шариков 14 и 22 позволяет шарнирам поворачиваться на некоторый угол относительно вала, поэтому колесо имеет возможность перемещаться относительно главной передачи и противоположного колеса этой же оси. Вместо шариков в шарнире равных угловых скоростей могут быть установлены три подшипника особой формы. Такие шарниры называются «трипод».

Описание конструкции приводов передних колес автомобиля с коробкой передач JH3

Приводы правого «А» и левого «В» колес

1 – корпус наружного шарнира;
2 – большой хомут крепления чехла наружного шарнира;
3 – чехол наружного шарнира;
4 – малый хомут крепления чехла наружного шарнира;
5 – демпфер;
6 – вал привода правого колеса;
7 – малый хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода правого колеса;
8 – чехол внутреннего шарнира привода правого колеса;
9 – большой хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода правого колеса;
10 – корпус внутреннего шарнира привода правого колеса;
11 – трехшиповик внутреннего шарнира привода левого колеса;
12 – держатель чехла внутреннего шарнира привода левого колеса;
13 – чехол внутреннего шарнира привода левого колеса;
14 – хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода левого колеса;
15 – вал привода левого колеса.

Приводы колес с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУСами) служат для передачи крутящего момента от главной передачи к ведущим колесам при различных углах поворота колес и ходах подвески.

При конструировании приводы стараются делать одинаковой длины, т. к. это условие обеспечивает равенство сил и моментов, возникающий на ведущих колесах. Выполнить это условие на автомобиле с поперечным расположением силового агрегата сложно, поэтому на таких автомобилях, как правило, правый привод значительно длиннее левого привода.

Для автомобиля с коробкой передач JH3 были применены конструктивные решения, позволяющие сблизить длины приводов ведущих колес. Длины приводов ведущих колес сближены за счет разной конструкции внутренних шарниров. Для того, чтобы увеличить длину привода левого колеса, корпус внутреннего шарнира привода выполнен внутри картера коробки передач. Для того, чтобы уменьшить длину привода правого колеса, корпус внутреннего шарнира отодвинут от картера коробки передач. Для этого в конструкцию коробки передач был введен дополнительный элемент — шлицевой вал, который выполнен за одно целое с полуосевой шестерней дифференциала.
На валу привода правого колеса установлен резиновый демпфер. Наружные и внутренние шарниры приводов (типа Трипод) имеют разные конструкции. Шарниры приводов закрыты грязезащитными чехлами.

Элементы внутреннего шарнира привода правого колеса

1 – вал привода;
2 – малый хомут крепления чехла;
3 – чехол шарнира;
4 – большой хомут крепления чехла;
5 – грязеотражатель;
6 – корпус шарнира;
7 – пружина;
8 – стопорное кольцо трехшиповика;
9 – упорная шайба пружины;
10 – трехшиповик.

Внутренний шарнир привода обеспечивает возможность угловых перемещений подвески и компенсирует взаимные перемещения подвески и силового агрегата за счет изменения длины вала привода. Внутренний шарнир — разборный. На шлицевом конце вала привода со стороны внутреннего шарнира установлена ступица с тремя шипами — трехшиповик, на каждом из шипов (цапфе) которого расположен ролик с наружной сферической поверхностью, вращающийся на игольчатом подшипнике. Игольчатый подшипник фиксируется от смещений вдоль оси шипа запорным кольцом, надетым на стопорное кольцо, расположенное в проточке шипа. Трехшиповик зафиксирован на валу привода стопорным кольцом. Взаимные перемещения подвески и силового агрегата компенсируются перемещением роликов трехшиповика в продольных пазах корпуса внутреннего шарнира.

Внутренние шарниры приводов левого и правого колес невзаимозаменяемы.

Элементы внутреннего шарнира привода левого колеса

1 – хомут крепления чехла на наружном кольце подшипника;
2 – грязезащитный чехол шарнира;
3 – держатель чехла;
4 – стопорное кольцо трехшиповика;
5 – трехшиповик;
6 – подшипник;
7 – грязеотражатель.

Наконечник корпуса внутреннего шарнира привода правого колеса надевается на шлицевой вал, выходящий из картера коробки передач и выполненный заодно с полуосевой шестерней дифференциала (для наглядности показано на демонтированной коробке передач).

Пружина, установленная внутри корпуса внутреннего шарнира привода правого колеса, обеспечивает прижим корпуса шарнира к полуосевой шестерне дифференциала при работе подвески.

Корпус внутреннего шарнира привода левого колеса расположен в коробке передач и выполнен заодно с левой полуосевой шестерней дифференциала (показано при снятом приводе).

Подшипник (в сборе с сальником) внутреннего шарнира левого привода

На валу привода левого колеса за трехшиповиком внутреннего шарнира установлен игольчатый подшипник в сборе с сальником.

Внутреннее кольцо подшипника напрессовано на вал привода и вращается вместе с ним. На неподвижном наружном кольце подшипника хомутом закреплен защитный чехол внутреннего шарнира. Другим своим концом чехол шарнира через металлический фланцевый держатель крепится к картеру коробки передач.

Сальник, установленный в наружном кольце подшипника, предотвращает утечку масла из коробки передач по валу привода. Сальник подшипника закрыт от грязи пластмассовым грязеотражателем, установленным на валу.

Примечание:

При повреждении грязезащитного чехла шарнира или сальника подшипника произойдет утечка масла из коробки передач.

Наружный шарнир привода

1 – кулак;
2 – ролик;
3 – трехшиповик;
4 – корпус шарнира.

Наружный шарнир привода обеспечивает передачу крутящего момента при различных углах поворота ведущих колес. Наружные шарниры приводов обоих колес одинаковы, выполнены неразборными и не демонтируются с валов.

Наружный шарнир состоит из корпуса, в котором жестко закреплен трехшиповик с роликами, вращающимися на игольчатых подшипниках, и кулака, выполненного заодно с валом привода. При взаимных угловых смещениях корпуса и кулака шарнира ролики трехшиповика перекатываются в продольных пазах кулака.

Корпус наружного шарнира шлицевым хвостовиком входит в шлицевое отверстие ступицы колеса и крепится гайкой подшипника ступицы.

В наружные шарниры обоих приводов и внутренний шарнир правого привода заложена консистентная смазка MOBIL CVJ 825 BLACK STAR на весь срок их службы.

Пополнение или замена смазки, а также какое-либо другое обслуживание валов приводов колес в процессе эксплуатации автомобиля не требуется. Владельцу автомобиля необходимо лишь следить за состоянием защитных чехлов шарниров и хомутов их крепления, а также за состоянием сальника подшипника внутреннего шарнира левого привода.

Поврежденный чехол необходимо как можно быстрее заменить, так как попадание грязи в смазку вызывает быстрый износ деталей шарнира и выход его из строя, а повреждение резинового чехла или сальника подшипника внутреннего шарнира левого привода приведет к утечке масла из коробки передач и к выходу ее из строя. При установке нового чехла шарнира хомуты его крепления также следует заменить новыми.

В случае выхода из строя наружного шарнира необходимо заменить весь привод в сборе, а при выходе из строя внутреннего шарнира привода можно заменить только шарнир.
Подшипник (в сборе с сальником) внутреннего шарнира привода левого колеса поставляется в запасные части вместе с защитным чехлом. Этот же подшипник применяется на автомобилях Renault: Megan, Scenic, Clio, Twingo, Kangoo; Citroёn Saxo; Peugeot 106; Volvo: 440, 460, 480. Но защитный чехол шарнира у этих автомобилей другой.

В статье не хватает:

• Качественных фото ремонта