Трансмиссия

В Авг 28, 2020

Трансмиссия автомобиля — это взаимосвязанные узлы и агрегаты, обеспечивающие передачу крутящего момента от коленвала мотора на ведущие колеса.

Назначение и типы автомобильной трансмиссии

Трансмиссия выполняет три функции:

передача момента;
изменение величины крутящего момента и его направления;
перераспределения тяги между ведущими осями и колесами.

Типы автомобильной трансмиссии классифицируются на основании преобразуемой энергии:

Механическая. Агрегаты передают механическую энергию вращения, меняя скорость и крутящий момент. Самый простой и дешевый механизм, используемый больше века.
Электрическая. Энергия ДВС преобразуется в электричество, которое питает электродвигатели, соединенные с колесами. Такие решения используются на тяжелых карьерных самосвалах и прототипах гибридных автомобилей с ДВС и аккумуляторной батареей.
Гидрообъемная. Энергия мотора машины преобразуется в поток жидкости, который вращает крыльчатку, приводящую в движение ведущие колеса.
Комбинированная. К ней относятся электромеханические и гидромеханические устройства. Самая распространенная разновидность — автоматическая трансмиссия с гидротрансформатором.

В зависимости и способа управления преобразованием крутящего момента (типа КПП) различают ручную (МКПП) и автоматическую (АКПП) трансмиссию.

Механическая КПП отличается экономичностью, дешевизной, надежностью и более высоким КПД. Она позволяет завести авто «с толкача», буксировать авто и двигаться по дороге «накатом». Также машины с МКПП легче заводятся на морозе.
Минусы «механики» — более сложное управление автомобилем и наличие сцепления, которое легко вывести из строя при неумелой эксплуатации.
Роботизированная КПП представляет собой классическую «механику», оснащенную сервоприводами. Они самостоятельно переключают передачи и отключают сцепление, делая третью педаль ненужной. Машины с роботизированной коробкой передач можно буксировать. Как и МКПП, «робот» помогает экономить топливо при движении «накатом». Даже новичку легко управлять авто с роботизированной КПП. Однако она менее надежна и отличается высокой ценой ремонта. В отличие от других АКПП, «робот» переключает передачи рывками, а не плавно меняет крутящий момент.
АКПП с гидротрансформатором передает крутящий момент от двигателя через крыльчатки, находящиеся в жидкости (масле). Гидротрансформатор отличается высокой надежностью и предохраняет двигатель от чрезмерной загрузки. При соблюдении регламента обслуживания он проходит 300-400 тысяч километров. Такие АКПП отличаются мягким изменением крутящего момента и не позволяют машине скатиться назад, трогаясь на горку. Однако ремонт этих агрегатов слишком сложный и дорогой. Отсутствие жесткой связи с двигателем ухудшает динамику и КПД.
Вариаторные АКПП изменяют крутящий момент за счет изменения размеров ведущей и ведомой шестеренок или шкивов. В зависимости от детали, передающей крутящий момент, различают ременные, клиномерные и торовые вариаторы. В легковых авто применяется преимущественно ременные передачи. Их преимущество — высокий КПД, хорошая динамика и отсутствие толчков и рывков при переключении. Однако они, как и АКПП с гидротрансформатором, не позволяют буксировать авто и отличаются сложностью и дороговизной ремонта.

Ведущие колеса, на которые трансмиссия передает энергию, могут быть передними или задними (передне- и заднеприводные машины). Также применяются полноприводные конструкции, в которых все четыре колеса являются ведущими.

Устройство трансмиссии

Крутящий момент от мотора автомобиля к колесам передают следующие детали и узлы:

коробка переключения передач;
сцепление;
главная передача;
кардан и (или) ШРУСы;
дифференциал либо несколько (2-3) дифференциалов.

Конструкция отличается в зависимости от установленной КПП и типа привода:

на машинах с АКПП отсутствует сцепление;
на заднеприводных авто зачастую нет ШРУСов;
автомобили с передними ведущими колесами не оборудуются карданами;
на полноприводных машинах устанавливается не один, а три дифференциала: передний, задний и межосевой.

Давайте отдельно рассмотрим функции каждого из агрегатов.

Сцепление служит для кратковременного отключения механической связи между двигателем и КПП. Оно позволяет плавно разъединять и соединять их, обеспечивая беспрепятственное переключение передач и предохраняя двигатель и КПП от перегрузок во время старта с места или смены передачи.
Коробка передач меняет крутящий момент, приходящий на колеса, скорость вращения приводных валов и направление движения машины. Она обеспечивает долговременное отключение вала двигателя от трансмиссии при буксировке или движении «накатом» (актуально для роботизированных и ручных КПП).
Карданная передача (кардан) передает вращение с вала КПП на шестерню ведущего моста заднеприводного авто (вернее, на его главную передачу). Он обеспечивает подвижность соединения и не препятствует свободному ходу моста при движении по неровной дороге.
Главная передача, расположенная в КПП или ведущем мосту, увеличивает крутящий момент двигателя, который передается на полуоси колес. На заднеприводных авто используется гипоидная передача, объединенная с дифференциалом. В переднеприводных авто главная передача совмещена с КПП.
Дифференциал перераспределяет вращающий момент между ведущими колесами либо осями (последнее актуально на полноприводном авто). Он позволяет колесам крутиться с разными скоростями. Это предотвращает снос оси при повороте и уменьшает расход топлива и износ шин во время движения по неровной дороге. Узел устанавливается в заднем мосту или КПП (в задне- и переднеприводных машинах соответственно). Полноприводные авто оснащаются межосевыми дифференциалами и устройствами блокировки дифференциала, повышающими проходимость на снегу, грязи, песке или льду.
Шарниры равных угловых скоростей передают вращение от дифференциала на ведущие колеса переднеприводных и полноприводных автомобилей. Различают внешние и внутренние ШРУСы. Первые устанавливаются со стороны колес, вторые — со стороны КПП. Детали соединяются приводными валами.

Трансмиссии полноприводных авто имеют несколько типов конструкции, включающих элементы передне- и заднеприводной компоновки, дополненные раздаточной коробкой. Особую нишу занимают появившиеся на рынке электромобили. В них отсутствуют КПП и дифференциалы, а электромоторы имеют прямую механическую связь с ведущими колесами.