Трансмиссия автомобиля

Чем отличается коробка робот от механической коробки передач?

Принцип работы роботизированной коробки передач такой же, как и у механической коробки передач, только коробка-робот оснащается специальным электронным блоком, задачей которого является управление гидроцилиндрами, которые задействуют сцепление и включает необходимую передачу. Водитель только управляет селектором для выбора переднего или заднего хода движения.

По мере набора скорости автомобилем, автомобиль сбрасывает газ, делая своеобразную паузу, для того, чтобы робот выжал сцепление и включил нужную передачу. Переключение передачи сопровождается ощутимым рывком, особенно при резком ускорении. Поэтому автомобиль Тойота Королла скорее машина для плавной и умеренной езды.

Механические коробки передач МКПП

Механическая коробка передач представлена в виде многоступенчатого цилиндрического редуктора. Классический вариант – 4-х ступенчатая коробка. Современные легковые автомобили разделяются на виды, в зависимости от количества ступеней: они часто оборудуются 5- и даже 6-ступенчатыми коробками передач.

Что означает понятие ступенчатой системы переключения передач? Момент вращения передается от двигателя внутреннего сгорания на ходовую часть автомобиля не напрямую, а через зубчатые зацепления различных пар шестерен. При этом величина момента вращения претерпевает изменения, в соответствии с соотношением числа зубьев на ведущем и ведомом колесах (передаточное отношение). Как правило, ведущее колесо имеет меньший диаметр, чем ведомое, поэтому вращающий момент уменьшается, пропорционально заданному передаточному числу.

Зубчатые зацепления шестерен переднего и заднего хода отличаются по форме. Для передних передач разработаны косозубые шестерни оригинальных очертаний. Такая форма зуба дает возможность передавать мощность постепенно без громких скрежещущих звуков. При включении задней передачи в зацепление входят колеса с прямыми зубьями. КПД зубьев прямой конфигурации заметно увеличен. При этом передается больший момент вращения, но одновременно появляются такие негативные явления, как шумовые эффекты.

Виды трансмиссий. Конструктивно, механические КПП разделяются на:

1. 2-вальные.
2. 3-вальные

Двух-вальные виды КПП предназначены для машин, оснащенных ведущим передним приводом. Трех-вальные устанавливаются на автомобилях повышенной мощности (спецтехника, грузовики, тягачи, вездеходы).

Среди представленных видов коробок различают еще такие КПП автомобилей, как секвентальные, где переход на следующую передачу производится в строгой последовательности.

В механической коробке передач скорости переключаются ручным способом при помощи специального рычага в салоне автомобиля.

Основные функции трансмиссии, нюансы использования

Часто бывает трудно ответить, что же такое трансмиссия автомобиля, изъясняясь при этом не специфическими терминами, а простыми словами.

Чтобы дать ответ на выше указанный вопрос необходимо знать, что трансмиссия автомобильного транспортного средства передает усилие от ДВС к ведущим колесам и в ее состав входит коробка переключения передач.

Последняя может быть, как механической, так и автоматической.

Особенности эксплуатации

Конструктивно современные трансмиссии состоят из нескольких основных деталей и механизмов, которые все вкупе отвечают за передачу крутящего момента от ДВС к ведущей колесной паре автомобильного транспортного средства.

При этом главными функциями такой системы выступают:

• смена направления, а также частоты вращение колес;
• передача усилия от ДВС к ведущим колесам;
• регулировка и распределения усилия.

На современные автомобильные транспортные средства устанавливают разные типы подобных систем:

• Механическая. В такой ситуации механическая энергия сразу же от двигателя передается к колесам;
• Электрическая. Здесь изначально электрическая энергия переходит в механическую и только после этого передается к ведущим колесам;
• Гидрообъемная. Здесь гидравлическая энергия преобразовывается в механическую и наоборот;
• Комбинированная. Весьма сложная система при которой задействовано несколько принципов работы.

Предназначение и технические характеристики

Трансмиссия ТС – сложная конструктивная система, состоящая из узлов и механизмов, отвечающих за передачу механической энергии на ведущую пару колес. Также именно данная система отвечает за направление и скорость вращения колес.

Формула колес обозначается двумя цифрами. Первая из них указывает на их общее количество на автомобиле, а вторая на количество ведущих колес.

Но полный привод может включатся и вручную, но это не отменяет обязательного наличия раздаточной коробки.

Конструктивные составляющие трансмиссии

Сегодня существуют машины как с задним приводом, так и переднеприводные. Трансмиссия первых состоит из следующих элементов:

• Сцепление. Главной его функцией выступает отключение мотора от остальных элементов, дает возможность плавно без рывков переключать скорости и предупреждение перегрева других частей системы;
• Коробка переключения передач. КПП дает возможность менять направление колес, а также скорость передвижения;
• Кардан –это еще одна важная деталь системы, которая отвечает за передачу вращения от коробки передач на вал;
• Основная передача отвечает за смену крутящего момента и его распределения на полуоси;
• Дифференциал отвечает за распределение усилия между колесами. Из-за этого они могут вращаться с разной скоростью. Это позволяет совершать различные маневры, в частности повороты.

Переднеприводные транспортные средства обладают теми же составляющими трансмиссии что и машины с задним приводом. Но при этом у них основная передача и дифференциал вмонтированы в коробку передач. Также они оснащены ШРУСами, которые передают вращающий момент на колеса.

Гидромеханическая трансмиссия: основные элементы

Гидромеханическая трансмиссия—  сложная система, устанавливаемая на современные машины иностранного производства. Такая система состоит всего из двух конструктивных элементов:

• Коробки переключения передач;
• Гидравлического трансформатора.

В автоматической коробке переключения передач гидротрансформатор отвечает за плавность переключения скоростей и передвижения. Именно по этой причине на автомобилях с такой системой, так комфортно ездить, даже если дорожное покрытие желает быть лучшим.

Автоматические коробки передач пользуются все большим спросом, особенно среди новичков. При этом такие АКПП обладают рядом преимуществ:

• легкость переключение передач, так все происходит в автоматическом режиме;
• передача крутящего момента от силового агрегата к колесам происходит в автоматическом режиме плавно и без рывков;
• комфортность эксплуатации автомобиля.

В целом же трансмиссия автомобиля — это целая система, которая состоит из нескольких деталей и узлов, отвечающих за крутящий момент, передачу усилия от мотора к колесам и его распределение между ними.

По сути можно сказать, что это одна из самых главных узлов в автомобиле. Сегодня можно приобрести трансмиссию, как с автоматической, так и с механической коробкой передач.

Трансмиссия автомобилей с передними ведущими колесами

В данном случае компоненты трансмиссионной системы устанавливаются под капот. В этом случае на коробку передач приходится главная передача с дифференциалом, в результате взаимодействия которых валы привода выходят из картера коробки передач к передним колесам.

Для автомобилей с ведущими передними колесами, трансмиссионна система включает:

• сцепление,
• коробку передач,
• ШРУСы,
• главную передачу,
• дифференциал
• валы привода передних колес.

У переднеприводных автомобилей дифференциал и главная передача устанавливаются в картере КПП. Кроме того, передний мост в этом случае – ведущий.

Что такое трансмиссия автомобиля

Автомобильная трансмиссия — разновидность трансмиссии, обеспечивающая движение автомобилем и его управление водителем. В общих случаях в состав автомобильной трансмиссии входят:

• сцепление либо гидротрансформатор;
• коробка передач;
• главная передача;
• шарнир равных угловых скоростей.

Опционально в состав трансмиссии также могут входить раздаточная коробка и карданная передача.

Классификация автомобильных трансмиссий основана на различных принципах переключения передач и передачи крутящего момента к рабочему органу автомобиля, то есть колесам. Выделяют следующие виды автомобильных трансмиссий:

• механическая;
• автоматическая;
• роботизированная;
• трансмиссия типа вариатор.

Работа сцепления

Понять принцип работы узла сцепления поможет такой пример: представьте вращающийся металлический стержень с диском на конце, символизирующий коленвал с маховиком. Если к плоскости диска подвести другой диск, то после соприкосновения он тоже станет крутиться. Так в общих чертах и действует автомобильное сцепление, только второй диск насажен на вал, идущий дальше, к шестеренчатой передаче.

Система действует за счет силы трения, поэтому соприкасающиеся поверхности имеют специальное антифрикционное покрытие. Диск сцепления в механической трансмиссии двигается рычагом в виде вилки. Механически рычаг не связан с педалью сцепления, он перемещается гидроцилиндром. Нажатие на педаль сжимает жидкость в этом цилиндре, поршень выдвигается и перемещает рычаг.

Алгоритм работы сцепления при движении с места следующий:

1. На холостом ходу коленвал и первичный вал МКПП крутятся, поскольку диски находятся в зацеплении.
2. Нажатием на педаль водитель отодвигает диск и вал трансмиссии останавливается. Теперь его можно подключить к шестеренчатой передаче путем выбора первой скорости.
3. Нажав на газ, водитель добивается повышения оборотов и медленно отпускает педаль сцепления. Диски снова входят в зацепление и машина трогается с места.

Разрывать механическую связь с помощью сцепления нужно и дальше, при переходе на другую скорость. Чтобы разобраться в данном процессе, нужно понять, как работает сама коробка скоростей.

Устройство и работа автоматической коробки переключения передач (АКПП)

Автоматическая трансмиссия (или автоматическая коробка переключения передач) переключает передачи самостоятельно в зависимости от скорости автомобиля и обеспечивает водителю приятные и комфортные условия для вождения автомобиля. От водителя лишь требуется вручную выбрать направление движения машины: вперёд или назад.

Отдельно выделяют роботизированную трансмиссию, где разъединение сцепления и переключение передач также происходит автоматически, но отсутствует механизм плавного переключения передач — гидротрансформатор. Зачастую такая трансмиссия — обычная механическая КПП с дисковым сцеплением, но все действия выполняются сервоприводами, в результате водителю нет нужды выполнять сложные манипуляции с рычагом КПП и согласованно действовать сцеплением. Такая трансмиссия называется секвентальной коробкой передач, может иметь автоматический и ручной режимы (в ручном водитель просто нажимает рычаг переключения передач в положение «-» или «+», повышая или понижая передачу). Например, на автомобилях BMW такая трансмиссия называется SMG — sequential manual gearbox, секвентальная ручная коробка передач.

Фрикционный торовый вариатор

Пока наиболее эффективным (с точки зрения плавного изменения коэффициента редукции) считается вариатор. Но использование в нём резинового ремня возможно лишь с агрегатами небольшой мощности (например, скутеры). Компания Audi разработала вариатор с металлическим ремнем в виде многорядной цепи. Однако, ввиду большой стоимости, трансмиссия такого легкового автомобиля оказалась неконкурентоспособной, и обычно применяется вариатор другой конструкции — ведущий и ведомый диски имеют на торцах ручьи сферического профиля (при сложении обоих дисков образующие тор), по которым обкатываются обрезиненные ролики, оси вращения которых проходит через ось вращения дисков, но могут наклоняться, либо становясь перпендикулярно оси вращения дисков, либо отклоняться в ту или иную сторону. Это — торовый вариатор.

Если оси дисков и роликов перпендикулярны, то ролик катится по ручьям обоих дисков по равноудалённым от оси путям на обоих дисках, то есть проходит одинаковые пути на обоих дисках — вариатор работает как прямая передача. Если наклонить оси вращения роликов так, что точка пересечения осей уйдёт в сторону ведомого диска, то по ручью ведущего ролики будут бежать по меньшему радиусу, а по ручью ведомого — по большему, а так как пути они проходят одинаковые по обоим дискам, то на один оборот ведущего придётся меньше одного оборота ведомого — передача будет понижающей. Если наклонить оси в обратную сторону — передача станет повышающей.

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач и состоит из следующих основных частей:

• насосное колесо или насос (pump);
• плита блокировки гидротрансформатора (lock-up piston);
• турбинное колесо или турбина (turbine);
• статор (stator);
• обгонная муфта (one-way clutch).

Гидротрансформатор работает по принципу передачи движения через слой жидкости. Степень связи насосного колеса с турбинным можно плавно изменять. Этим занимается автоматика. Минусом такого устройства являются большие потери на перемешивание жидкости (низкий КПД), что не даёт возможности использовать его непосредственно в качестве основного редуктора, а лишь в качестве жидкостной муфты сцепления.

Что такое трансмиссия?

В машиностроении трансмиссией называют совокупность сборочных единиц и различных механизмов, которые предназначены для соединения двигателя внутреннего сгорания с ведущими колесами. При этом можно выделить несколько назначений этого механизма:

1. Передача крутящего момента от двигателя автомобиля к ведущим колесам.
2. Изменение тяговой силы.
3. Изменение скорости.
4. Изменение направления движения автомобиля.

Трансмиссия является одним из основных узлов, который определяет показатели автомобиля при движении: максимальную скорость, скорость разгона. Назначение трансмиссии определяет ее как важный элемент автомобиля, за которым нужно постоянно следить, проводить диагностику и своевременный ремонт.

Работа механизма

Всем автомобилистам известно, что коробка передач обладает несколькими скоростями: низкой, высокой, а также дополнительными промежуточными. Если водитель выберет наименьшее значение, трансмиссия автомобиля будет оказывать незначительное действие на двигатель. Машина станет двигаться медленно, и это позволит увеличить ее ускорение в моменты, когда нужно тронуться с места и продолжить движение.

При включении на коробке передач высоких значений сила вращения будет снижена, а скорость увеличится. Одновременно с этим трансмиссия позволяет определить оптимальный режим работы силового агрегата для максимальной оптимизации расхода топлива. При повышении скорости машины, его мощность упадет. Для преодоления препятствий на пути рекомендовано снижать скорость автомобиля. Также следует помнить о том, что при быстрой езде не желательно транспортировать грузы с большим весом, так как в таких случаях у транспортного средства будет недостаточно мощности.

Современные автомобили с ручной коробкой передач чаще всего имеют несколько промежуточных скоростей. Это позволяет водителям с легкостью справляться с различными препятствиями в процессе движения.

Автоматическая трансмиссия — буксировка прицепа

Мы уже упоминали, что автоматические коробки передач, как правило, чувствительны к перегреву

В связи с этим, автомеханики уделяют особое внимание вопросу буксировки тяжелых прицепов. Если вы планируете делать это, сначала на паспортной табличке автомобиля проверьте допустимый вес прицепа, который может буксировать ваш автомобиль

Иногда бывает, что способности буксировки некоторых моделей в значительной степени символичны, и речь идет не только о размерах, но и о массе.

Также необходимо проверить, оборудован ли в вашей машине охладитель трансмиссионного масла. Он может отсутствовать в некоторых версиях, особенно импортированных из-за пределов Европы, а буксировка прицепа в таком случае может привести к перегреву коробки передач и, как следствие, к ее поломке. При необходимости на рынке можно найти компании, которые могут установить соответствующий охладитель. Стоимость такой услуги, безусловно, будет ниже, чем замена или капитальный ремонт коробки передач вашего автомобиля.

Устройство

Во время сгорания горючего в силовом агрегате вырабатывается большое количество свободной энергии, которая должна быть передана ведущим колесам транспортного средства. Самая простая трансмиссия состоит из четырех деталей: сцепление, КПП, ведущий мост и дифференциал. Первый элемент находится между мотором и коробкой передач. Сцепление обеспечивает плавность хода во время старта или переключения передач. Существует два варианта механизма – сухой и мокрый. В первом случае диски работают при помощи трения, во втором они функционируют в жидкости. В ряде автомобилей устанавливается гидравлическое либо электромагнитное сцепление, но такие вариации не особо распространены. Сам механизм базируется на двух дисках, один из которых ведущий, а второй – ведомый. В обычном состоянии они сжаты, но при нажатии соответствующей педали отсоединяются.

Коробка переключения передач отвечает за скорость вращения колес, езду задним ходом и отсоединяет мотор и трансмиссию на длительное время. КПП бывает ступенчатой и бесступенчатой. К первой относятся «механика» и робот, ко второй – вариатор. Самой надежной КПП считается механическая, но для ее управления требуются соответствующие навыки. Пока что МКПП является самой распространенной, но ее постепенно вытесняет «автомат».

Мост – это опора, на которой крепится рама транспортного средства. Он может быть ведущим и ведомым. Первый получает от коробки крутящий момент и приводит колеса в движение. Ведомый мост выступает в роли простой опоры. Также он может быть передним и задним, а грузовых машин есть еще и средний.

Дифференциал – это конструкция, которая разделяет механическую энергию силового агрегата на два потока и направляет ее к колесам. Данный элемент не допускает проскальзывания покрышек на неровной дорожной поверхности. Дифференциал незаменим при поездках в гололед, зимой или по некачественным дорогам.

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. 

Агрегаты трансмиссии автомобиля

Трансмиссию иначе можно назвать совокупностью определённых механизмов и агрегатов. Помимо КПП, в их число входят: сцепление, главная передача, дифференциал и кардан.

Диск сцепления

Путём воздействия на сцепление при остановке машины водителю не приходится глушить двигатель — включается нейтральная скорость, и коробка отсоединяется от мотора. В процессе езды сцепление вновь совмещает вращающийся двигатель и коробку.

Основная задача сцепления — соединять и отсоединять КПП с двигателем, делая это как можно плавнее. Размещается узел между силовой установкой и коробкой передач.

В трансмиссии автомобиля сцепление играет роль проводника. Именно оно передаёт усиление с объекта на объект. Управляет механизмом водитель, сидящий за рулём машины. Посредством педали он воздействует на привод, соответственно, осуществляется передача усилия.

Различают 3 типа привода, хотя в автомобилестроении чаще применяются лишь два: механический и гидравлический. Электрогидравлический привод такое распространение не получил.

Сцепление состоит из ряда функциональных элементов:

• дисков, тесно взаимосвязанных между собою;
• маховика, соединённого с корзиной — относится к самым прочным элементам, выдерживающим большие нагрузки;
• вилки выключения, разжимающей диски при нажатии педали;
• первичного вала коробки, на который передаётся КМ.

Принято различать «сухое» и «мокрое» сцепление.

1. Первый тип осуществляет передачу усилия напрямую между диском мотора и КПП, благодаря силам трения. Он часто устанавливается на внедорожники, оснащённые полным приводом.
2. «Мокрое» сцепление — использует гидротрансформаторное масло. Жидкость находится между обоими дисками. Такой вариант более надёжен, но стоит дороже обычного сцепления.

Главная передача

Это устройство предназначается для передачи КМ непосредственно к ведущему мосту. Состоит узел из полуоси, ведомой и ведущей шестерней, полуосевых шестерней и шестерней-сателлитов.

Основная задача главной передачи — увеличивать КМ силового агрегата и уменьшать частоту вращения ведущих колёс. На переднеприводных автомобилях этот узел расположен в КПП рядом с дифференциалом, а на заднеприводных — в картере моста.

Принято различать одинарную передачу и двойную, часто встречающуюся на грузовиках с увеличенным передаточным числом.

Дифференциал

Предназначен для передачи, изменения и распределения КМ. Один из конструктивных элементов трансмиссии. В зависимости от привода автомобиля располагается:

• в картере — задний привод;
• в КПП — передний привод;
• в раздатке — полный привод.

Конструктивная особенность дифференциала заключается в наличии планетарного редуктора. А в зависимости от зубчатой передачи, принято различать:

• конический дифференциал, используемый в качестве межколёсного;
• цилиндрический, который ставится между осями автомобилей с полным приводом;
• червячный — универсальный вариант, используемый и между колёсами, и между осями.

Дифференциал состоит из:

• корпуса или чашки, воспринимающей КМ от главной передачи;
• ведомой шестерни, жёстко зафиксированной на корпусе;
• осей с вращающимися сателлитами;
• шестерёнок.

Карданная передача

Кардан состоит из валов, промежуточной опоры, шарниров и шлицов, муфты.

1. Задний вал кардана наделён 2 шарнирами, позволяющими плавно передавать КМ от КПП к главной передаче при езде автомобиля по кочкам.
2. Шарниры с крестовинами дают возможность передачи КМ под углом.
3. Шлицы предназначены гасить колебания автомобильного кузова.

Кардан — это один из важнейших узлов. Если передача бывает неправильно отрегулирована, возникают сложности в работе трансмиссии: неприятный шум, вибрационные колебания и другие неисправности.

Основные требования

Ременная трансмиссия от локомобиля к сельскохозяйственной машине

Редукторы и валы в трансмиссии от водяного колеса

Электромеханическая трансмиссия для бензиново-гибридных автомобилей Toyota Prius и Lexus CT200h

К трансмиссиям транспортных средств предъявляются следующие требования:

• обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
• простота и лёгкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
• высокая надёжность работы в течение длительного периода эксплуатации;
• малые масса и габаритные размеры агрегатов;
• простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
• высокий КПД;
• в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.