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.

Трансмиссия автомобиля

Назначение трансмиссии и общее устройство трансмиссии

Автомобиль не всегда находится в движении, сначала он неподвижно стоит. Вы подходите, открываете дверь, садитесь и запускаете двигатель.

Теперь коленчатый вал двигателя вращается, причем довольно быстро (частота вращения на холостом ходу составляет не менее 600-800 об/мин). Колеса пока остаются неподвижными (частота их вращения равна 0 об/мин).

Чтобы автомобиль поехал, надо соединить вращающийся коленчатый вал двигателя с колесами. Тогда они тоже начнут вращаться, и автомобиль поедет.

Все детали, которые участвуют в изменении и передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля, образуют систему, которая называется трансмиссией.

Любой автомобиль должен иметь возможность двигаться с разными скоростями, а также двигаться задним ходом. При этом коленчатый вал двигателя может вращаться только в одном направлении и в достаточно узком диапазоне частот (от 600-700 до 6000-7000 об/мин). Поэтому трансмиссия должна не просто передавать крутящий момент, но и изменять его величину и направление. Что бы ни случилось, в любой ситуации наши специалисты по выездной тех помощи на дорогах москвы приедут и окажут необходимую помощь.

Виды и схемы трансмиссий

Существует три основные схемы трансмиссии — заднеприводная, переднеприводная и полноприводная. Из следующей главы можно будет узнать описание устройства и работы системы сцепления включая привод сцепления.

В первом случае трансмиссия связывает двигатель только с задними колесами, во втором — только с передними. А в одной из следующих глав можно будет узнать общее описание устройства современного легкового автомобиля, основные системы в устройстве автомобиля, конструкции кузова.

Полноприводная схема трансмиссии «раздает» крутящий момент мотора всем четырем колесам.

Каждая из трех схем трансмиссии имеет свои преимущества и недостатки, поэтому в современных моделях можно встретить их все.

Трансмиссия автомобиля: заднеприводная схема трансмиссии

Заднеприводная схема трансмиссии находит применение в основном в автомобилях премиум-класса. Это вызвано соображениями компоновки и распределения массы по осям. Дело в том, что массу мощного двигателя, установленного в передней части автомобиля, надо чем-то уравновесить. Для этого главную передачу, а иногда и коробку передач располагают сзади.

Трансмиссия автомобиля: переднеприводная схема трансмиссии

Переднеприводная схема трансмиссии обладает высокой компактностью и находит применение в основном в массовых бюджетных моделях с относительно небольшими габаритами и малолитражными двигателями.

Трансмиссия автомобиля: полноприводная схема трансмиссии

Полноприводная схема трансмиссии позволяет автомобилю уверенно двигаться в любых дорожных условиях, но ввиду большого количества узлов и агрегатов приводит к увеличению массы и стоимости автомобиля.

Механическая трансмиссия и автоматическая трансмиссия

Самым главным элементом трансмиссии является коробка передач. Именно в коробке происходят основные преобразования крутящего момента по величине и направлению.

По типу применяемой коробки передач трансмиссии разделяют на механические трансмиссии и автоматические трансмиссии.

Если коробка механическая, то переключением передач в ней управляет водитель.

В автоматической коробке передач (АКП) переключением управляет автоматика. Существует несколько разновидностей современных АКП, они будут рассмотрены ниже.

Разновидности систем полного привода автомобиля

Конструкция трансмиссии полноприводного автомобиля предусматривает возможность передачи крутящего момента на все четыре колеса. Различные схемы позволяют реализовать весь заложенный потенциал мощности, управляемости и активной безопасности автомобиля в зависимости от его назначения. Полноприводная трансмиссия может обозначаться аббревиатурой 4х4, 4wd или AWD.

Преимущества полного привода

Преимущества автомобиля, оснащенного полноприводной трансмиссией, легко понять исходя из недостатков моноприводного автомобиля, у которого привод осуществляется лишь на одну ось (переднюю или заднюю), т.е ведущие колеса либо передние, либо задние.

Полноприводный автомобиль на бездорожье

Применение свободных дифференциалов на основной массе бюджетных авто в сложных дорожных условиях делает ведущим фактически одно колесо, обладающее худшим сцеплением с поверхностью дороги. Это особенность работы дифференциала. И даже если у обоих колес достаточное сцепление с дорогой, чрезмерная подача мощности часто приводит к их пробуксовке, потере управления или застреванию автомобиля. Это минусы монопривода, которые особенно видны на скользком дорожном покрытии и бездорожье. В целях устранения указанных недостатков производители используют самоблокирующиеся межколесные дифференциалы.

Однако оптимальное решение – сделать ведущими все колеса, усовершенствовав и дополнив конструкцию трансмиссии необходимыми компонентами. Полный привод обеспечивает автомобилю следующие преимущества:

1. повышенная проходимость;
2. улучшенное сцепление с дорогой при старте на скользком покрытии;
3. курсовая устойчивость и предсказуемое поведение на скользкой дороге.

Элементы полноприводной трансмиссии

Полноприводная трансмиссия автомобиля состоит из следующих основных элементов:

• механическая или автоматическая коробка передач;
• раздаточная коробка или многодисковая муфта;
• межосевой дифференциал;
• карданная передача;
• задний и передний дифференциалы;
• элементы управления.

Виды полного привода

Постоянный полный привод

Постоянный полный привод 4х4 – вид привода, при котором крутящий момент распределяется от двигателя одновременно на все колеса. Такой привод может использоваться на разных классах автомобилей с продольной или поперечной схемой расположения двигателя. Для оптимального распределения крутящего момента современные системы полного привода снабжены самоблокирующимися дифференциалами с возможностью распределения мощности по осям в разных соотношениях.

Элементы постоянного полного привода системы Quattro

Электроника координирует работу системы, получая сигналы от датчиков скорости вращения колес, и моментально изменяет соотношение мощности в зависимости от дорожных условий и характера движения. Данный тип полного привода является наиболее прогрессивной системой, обеспечивающей лучшую активную безопасность и динамику вождения.

Недостатки: повышенный расход топлива и постоянная нагрузка на элементы трансмиссии.

Фирменный постоянный полный привод на все колеса используют в своих автомобилях такие производители, как Audi (Quattro), BMW (xDrive), Mercedes (4Matic) и другие.

Принудительно подключаемый

Для автомобилей повышенной проходимости оптимальный способ реализации полного привода – принудительно подключаемый. Он устроен по стандартной схеме, отсутствует лишь центральный дифференциал. Ведущая ось – задняя, подключаемая – передняя. Крутящий момент на переднюю ось передается посредством раздаточной коробки, которая управляется вручную.

Схема и элементы подключаемого полного привода

Водитель самостоятельно включает привод всех колес посредством рычагов или кнопок управления перед преодолением сложного участка или, например, бездорожья. Включение раздаточной коробки обеспечивает жесткую связь между осями и распределение крутящего момента в равном соотношении. На приборной панели загорается индикатор полного привода. Часто в конструкции дополнительно предусмотрена возможность жесткой блокировки межколесных дифференциалов, а также использование повышенной и пониженной передач.

При включенном полном приводе элементы трансмиссии испытывают сильные нагрузки, управляемость автомобиля значительно ухудшается. В нормальных условиях движения раздаточная коробка отключается, и индикатор полного привода гаснет, движение продолжается с задней ведущей осью. Трансмиссия освобождается, что обеспечивает продление ее ресурса и снижение расхода топлива. Принудительно подключаемый полный привод применяется, в основном, на внедорожниках. Например, на Toyota Land Cruiser и Land Rover Defender.

Автоматически подключаемый

Схема автоматически подключаемого полного привода разработана с учетом возможности моментального подключения второй оси к ведущей. Основной привод – задний или передний. При фиксации разности вращения колес фрикционная муфта межосевого дифференциала замыкается по команде электроники, и мощность начинает передаваться на все колеса. Ряд моделей предусматривает отключаемый режим 4х4, и автомобиль становится моноприводным. Автоматически подключаемая система полного привода 4Motion применяется на моделях автоконцерна Volkswagen.

Применение различных систем полного привода

В зависимости от класса и назначения автомобилей применяются различные виды полного привода, наиболее подходящие по своим рабочим и эксплуатационным характеристикам.

Для автомобилей премиум-класса, где, в первую очередь, имеют значение комфорт, управляемость и безопасность, оптимальный вариант – постоянный полный привод под контролем управляющей электроники. Внедорожники класса “люкс” комбинируют постоянный полный привод и принудительно подключаемый полный привод с возможностью жесткой блокировки дифференциалов. Работу системы полного привода контролирует и регулирует электроника. В случае необходимости водитель включает жесткую блокировку, если, например, нужно выехать из грязи.

Для внедорожников, эксплуатируемых в тяжелых условиях, лучше подходит принудительно подключаемый полный привод всех колес. Это позволяет отказаться от дорогостоящей электронной системы управления и самоблокирующихся дифференциалов, сделав конструкцию более надежной и простой. При необходимости водитель самостоятельно включает блокировки.

На автомобилях среднего и бюджетного классов используется автоматически подключаемый полный привод и свободные дифференциалы. Такое решение не требует применения дорогостоящих самоблокирующихся дифференциалов и управляющей электроники, обеспечивает приемлемые показатели проходимости в условиях зимних дорог и позволяет экономить топливо.