Принцип работы трансмиссии

Классификация трансмиссий

За период развития автомобиля инженеры разработали несколько вариантов трансмиссии. Сегодня по способу передачи и изменения крутящего момента используется пять основных видов: механическая, гидромеханическая, гидравлическая, электромеханическая и автоматическая. А по типу привода бывают: переднеприводные, заднеприводные и полноприводные трансмиссии.

Механические

Самая распространенная на легковых автомобилях – механическая трансмиссия. В ней вся работа осуществляется только механическими элементами: различными видами зубчатых, планетарных, фрикционных передач и т.д. Причем это относится не только к МКПП, но и ко всем остальным узлам. По своему КПД, долговечности и простоте ремонта механическая трансмиссия пока что опережает остальные типы.

Автоматические

Под автоматической трансмиссией чаще всего понимают коробку передач, которая сама регулирует изменение передаточного числа. Яркие примеры – вариатор для бесступенчатой механической регулировки, а также АКПП для гидромеханических систем.

Гидравлические

Это особый вид трансмиссии, в которой все элементы передают крутильный момент за счет гидравлических устройств. В автомобилях такие системы не используются, их можно встретить разве что в строительной и авиационной технике.

Как ни странно, гидравлические устройства более компактны, чем механические. Кроме того, элементы гидравлической трансмиссии могут находиться на значительном расстоянии друг от друга – сжатие жидкости при передаче энергии дает много возможных вариантов для компоновки отдельных элементов. Однако сама рабочая жидкость должна быть в технически идеальном состоянии.

Гидромеханические

В гидромеханической трансмиссии отдельные элементы будут работать на принципе гидравлической передачи энергии движения. Самый распространенный пример – трансмиссия с автоматической коробкой передач, где функции сцепления выполняет гидротрансформатор. Жидкостная передача движения в гидротрансформаторе используется для снижения ударных нагрузок и уменьшения крутильных колебаний (в механическом сцеплении для этого используется двухмассовый маховик и демпферы на ведомом диске).

Еще одно устройство, применяемое в гидромеханической трансмиссии – вискомуфта, которая до недавнего времени устанавливалась на полноприводные автомобили. В ней жидкость служит не для передачи момента вращения, а для блокировки, но это всё равно гидромеханическое устройство.

Электромеханические

Это новый вид трансмиссии, который вышел «в массы» благодаря распространению электрокаров, поскольку для ее работы нужен тяговый (не стартерный) аккумулятор, а в электромобилях он уже есть на месте. Плюсом электромеханической трансмиссии является довольно быстрая реакция на изменения крутящего момента за счет использования электромоторов. А также удобство размещения отдельных частей и узлов: поскольку принцип действия позволяет разнести элементы на большие расстояния, а значит, скомпоновать их более удобно, чем это можно было бы сделать с другими видами трансмиссий.

Переднеприводные

Здесь все просто, крутящий момент от двигателя полностью передается на передний привод автомобиля. Передается момент через коробку передач, главную передачу и полуоси на передние колеса автомобиля.

Заднеприводные

Здесь же ведучим приводом автомобиля будет задняя ось. Крутящий момент передается также, только с добавлением еще одного елемента — карданного вала между коробкой передач и главной передачей.

Полноприводные

Тут с названия все ясно. Момент передается на обе оси вто или инной пропорции одновременно. Здесь еще добавляются такие элементы как раздаточная коробка и межосевой дифференциал. «Раздатка» как раз служит для передачи мощности на оси автомобиля. А межосевой дифференциал — для распределения мощности между осями. Также, за типом подключения полный привод бывает 3 типов.

  1. Постоянный полный привод.

    Постоянный полный привод

  2. Подключаемый.

    Подключаемый полный привод

  3. Автоматически-подключаемый.

    Автоматический полный привод

Агрегаты трансмиссии автомобиля

Независимо от типа трансмиссии, этот механизм состоит из нескольких узлов, которые обеспечивают эффективность и высокий КПД устройства. Вот из каких агрегатов состоит коробка передач.

Диск сцепления

Этот элемент обеспечивает жесткую сцепку маховика двигателя с ведущим валом главной передачи. Однако при необходимости данный механизм также разъединяет мотор и коробку. Механическая трансмиссия оснащается корзиной сцепления, похожее устройство имеет и робот.

В автоматических модификациях эту функцию выполняет гидротрансформатор. Единственное отличие – диск сцепления может обеспечить прочную связь мотора и механизма трансмиссии даже при заглушенном моторе. Это позволяет использовать передачу в качестве противооткатного механизма в дополнение к слабому ручнику. Сцепление позволяет запустить двигатель с толкача, чего нельзя сделать на автомате.

Механизм сцепления состоит из таких элементов:

  • Фрикционные диски;
  • Корзина (или корпус, в котором расположены все элементы механизма);
  • Вилка (перемещает нажимной диск, когда водитель нажимает на педаль сцепления);
  • Ведущий или первичный вал.

Среди разновидностей сцепления бывают:

  • Сухие. В таких модификациях используется сила трения, благодаря чему фрикционные поверхности дисков не позволяют им проскальзывать во время передачи крутящего момента;
  • Мокрые. Более дорогая модификация, в которой используется гидротрансформаторное масло, продлевающее срок службы механизма, а также делающее его более надежным.

Главная передача

Основная задача главной передачи – принимать усилия, поступающие от мотора и передавать их на подсоединенные узлы, а именно на ведущий мост. Главная передача увеличивает КМ (крутящий момент) и вместе с тем уменьшает обороты ведущих колес авто.

Машины с передним приводом оснащаются данным механизмом возле дифференциала КПП. Модели с задним приводом имеют этот механизм в картере заднего моста. В устройство ГП входит полуось, ведущая и ведомая шестерни, полуосевые шестерни, а также шестерни-сателлиты.

Дифференциал

Передает крутящий момент, изменяет его и распределяет на несоосные механизмы. Форма и принцип работы дифференциала отличаются в зависимости от привода машины:

  • Заднеприводная модель. Дифференциал устанавливается в картере моста;
  • Переднеприводная модель. Механизм установлен в коробке передач;
  • Полноприводная модель. Дифференциал находится в раздаточной коробке.

В конструкцию дифференциала входит планетарный редуктор. Существует три модификации планетарной передачи:

  • Коническая – используется в межколесном дифференциале;
  • Цилиндрическая – применяется в межосном дифференциале полноприводного авто;
  • Червячная – считается универсальной модификацией, которую можно использовать, как в межколесном, так и межосном дифференциалах.

В устройство дифференциала входят осевые шестерни, закрепленные в корпусе. Они связываются между собой планетарной передачей, которая состоит из шестерен-сателлитов. Подробней об устройстве дифференциала и принципе работы читайте здесь.

Карданная передача

Карданная передача – это вал, состоящий из двух или больше частей, которые соединены между собой при помощи шарнирного механизма. Она используется в разных частях автомобиля. Основное применение – в заднеприводном транспорте. Коробка передач в таких автомобилях часто находится ниже, чем редуктор заднего моста. Чтобы ни механизм коробки, ни редуктора не испытывал дополнительную нагрузку, вал, расположенный между ними должен разделяться на секции, соединение которых обеспечивало бы плавное вращение при деформации узла.

Если кардан неисправен, то в процессе передачи крутящего момента ощущаются сильные шумы и вибрации

Когда водитель заметил такой эффект, ему следует уделить внимание ремонту, чтобы из-за повышенных вибраций не вышли из строя механизмы трансмиссии

Чтобы трансмиссия прослужила максимально эффективно и долго без ремонтов, каждую коробку необходимо обслуживать. Производитель устанавливает свой срок планового ТО, о чем автовладелец информируется в технической документации. Чаще всего этот период находится в районе 60 тысяч километров пробега авто. В техническое обслуживание входит замена масла и фильтра, а также сброс ошибок, если такие имеются в электронном блоке управления.

Подробней об уходе за коробкой рассказано в другой статье.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Основные понятия

Переднеприводная машина.

Что такое трансмиссия? Это совокупность механизмов, имеющих следующие функции:

  • смена направленности, а также величины момента вращения;
  • перераспределение момента вращения от мотора к колесам;
  • распределение момента вращения на ведущие колеса.

Принцип работы агрегата основывается на преобразовании энергии. По этому критерию различают такие типы трансмиссий:

  1. Механическую. Происходит преобразование и передача механической энергии. Это классические планетарные КПП.
  2. Электрическую. Механическая энергия превращается электрическую, затем после передачи энергии на колеса происходит ее превращение в обратной последовательности от электрической энергии к механической.
  3. Гидрообъемную. Механическая энергия превращается в энергию потока жидкости, затем после ее поступления на основные автоколеса осуществляется преобразование энергии в обратной последовательности.
  4. Комбинированную. Различают электромеханические либо гидромеханические типы устройств. Такие конструкции объединяют несколько способов преобразования энергии.

Конструктивно автомобили разделяются по типу привода:

  1. Передний привод. Основными есть передние колеса машины.
  2. Задний привод. Основными становятся задние колеса авто.
  3. Полноприводные. Такой транспорт имеет привод на все полуоси (передние, а также задние).

Для автотранспорта с различными видами моторов используются разные трансмиссии, имеющие определенные конструктивные особенности. Составляющими частями трансмиссии заднеприводной машины есть такие основные узлы: КПП, сцепление, главная и карданная передачи, полуоси, дифференциал.

Все основные узлы трансмиссии для переднеприводных машин, располагаются под капотом транспортного средства. Для полноприводных автомобилей характерны следующие типы трансмиссий:

  1. Полноприводная конструкция, включаемая с помощью водителя. Обязательным условием функционирования таковой системы есть присутствие раздаточной коробки, посредством нее происходит распределение момента вращения между передней и задней осью.
  2. Конструкция, оборудованная автоматикой для включения. Часто основными колесами служит передняя пара. Вместо дифференциала размещается муфта с электрическим управлением.
  3. Постоянная полноприводная система. Основной особенностью такой системы есть наличие межосевого дифференциала. Увеличивается проходимость машины, а также ее разгоночные показатели. Достигаются такие результаты благодаря перераспределению силы тяги.

Рекомендуем: Принцип работы электрического стеклоподъемника и причины поломки

Рекомендуем посмотреть видео о назначении и принципе работы трансмиссии:

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.

Что это такое в машине?

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами? Скажу кратко — это определённые сборочные механизмы, которые соединены в единое целое для того, чтобы осуществить передачу «потока» энергии от его источника к колёсам автомобиля. Если бы не было этой конструкции, то было бы невозможна мгновенное срабатывание тормозной системы, езда задним ходом и управление в потоке машин.

Этот термин в переводе с латинского звучит так: «transmissio». Это слово дословно переводится как передача или пересылка. Проектированием деталей в трансмиссии занимаются только лучшие автоинженеры.

Где находится эта конструкция? Под днищем автомобиля, он берёт начало от коробки передач, а заканчивается в области задних колёс.

Фото ттрансмиссии

Каким требованиям должна соответствовать трансмиссия?

  • Надёжность и безопасность.
  • Лёгкость рулевого управления, особенно при прохождении поворотов.
  • Максимально возможный показатель передачи мощности.
  • Минимальный вес всех составных деталей.
  • Низкий уровень шума во время работы.
  • Высокий КПД.

Чем правильней и эффективней будут работать составные части трансмиссии, тем выше безопасность водителя, меньше расход топлива и износ трущихся деталей. Разумеется, это непосредственно влияет на те характеристики, которые указаны в техническом паспорте и гарантированы производителем.

Ещё существует такое понятие, как коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД). Он рассчитывается как произведение КПД механизмов, включённых в её состав. Это эффективная характеристика, обозначающая отношение полезной энергии к затраченной. Проще говоря, если КПД будет низким, то это значит, что сил затрачено много, а результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей варьируется от 0,82 до 0,94.

Этот параметр трансмиссии непостоянен в течение всего срока работы машины. При эксплуатации нового автомобиля механизмы притираются друг к другу и КПД повышается. Затем это значение держится на протяжении долгого периода времени, а когда движущиеся детали изнашиваются, то показатель падает. После капитального ремонта КПД возрастает, но уже никогда не достигает максимального значения.

Также многие задают следующий вопрос: «КПП и трансмиссия это одно и тоже, в чём разница?» Отвечаю. Коробка передач – это одна из многочисленных деталей трансмиссии.

Это интересно: Вариатор или автомат — что лучше, надежнее, чем отличаются и как отличить

Вариаторная или бесступенчатая коробка передач (вариатор)

Это еще один вид автомата. Из названия видно, что он не имеет фиксированных наборов звездочек – передач. Во время движения автомобиля происходит имитация переключения скоростей. Хотя многие производители утверждают, что их вариатор оснащен шестью или более скоростями, но это не более чем иллюзия для комфорта водителя.

Конструктивно вариатор сильно отличается от классического автомата. Вместо планетарных передач, для изменения передаточного числа служит два шкива с изменяемым радиусом. Соединяются между собой ремнем, имеющую особую конструкцию. Он состоит из определенного набора металлических пластин, поэтому визуально похож на цепь.

Изменение передачи происходит за счет сужения или расширения стенок шкивов. За счет этого добивается плавность «переключения» передачи. Такая конструкция обладает рядом недостатков, которые перекрывают её достоинства.

Плюсы вариативной автоматической АКПП

  1. Плавность хода, переключения передач и начало движения. Не имея фиксированных звездочек, включение передачи происходит за счет изменения радиуса конуса. Это происходит быстро и плавно, поэтому водитель не замечает этого.
  2. Быстрый выход на максимальный крутящий момент. Опять же, за счет отсутствия в конструкции вариатора фиксированных шестерен. Бесступенчатая КПП сразу выходит на свой максимум, обеспечивая полную передачу момента при разгоне.

Минусы

  1. Менее надежная, чем классическая автоматическая коробка передач. Ремень имеет свойство растягиваться к 100 тысячам километров пробега. Требователен к эксплуатации, если перегреть вариатор, то вас ждет дорогой ремонт.
  2. Вариатор не славиться своей экономичностью и динамическими характеристиками.
  3. Более дорогой в обслуживании.

Особенности работы вариатора

Вариатор – бесступенчатая КПП, которая позволяет плавно менять показатель передаточного числа. Производятся двух типов: клиноременной и торовый. Первый вариатор имеет стандартные комплектующие АКПП, клиновидный ремень и несколько раздвижных шкивов.

Шкивы подконтрольны блоку управления; они сжимают диски относительно оборотов. Отдельным подвидом являются цепные вариаторы, они, в отличие от вариаторов CVT, оказывают тянущее усилие. Рабочие диски в таком случае сжимают клиновидные звенья цепочки.

Торовый вариатор имеет два клиновидных элемента. Диски делятся по принципу МКПП – на ведущий и ведомый. Переключение передач происходит за счет движения ролика между дисками. Прямая передача практически не применяется в вариаторах подобного типа.

Главным недостатком вариатора является быстрая изнашиваемость ремней и невозможность эксплуатации с мощными двигателями. Даже при бережном и аккуратном отношении ремни придется менять каждые 150 тысяч км.

Понять устройство и принцип работы различных типов коробок переключения передач лучше наглядно. Если в жизни такой возможности нет, то можно просмотреть несколько обучающих роликов, например:

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

  • ведущий или первичный вал;
  • ведомый или вторичный вал;
  • промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
  • шестерни первичного и вторичного валов;
  • механизм выбора передач;
  • муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
  • картер;
  • главная передача;
  • дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

  1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
  2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
  3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
  4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
  5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Добавить комментарий
Adblock
detector