Трансмиссия автомобиля

Коробки передач передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, а также изменяют величину крутящего момента и его направление.

Коробка передач представляет собой набор шестерен, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. Это заставляет колеса вращаться, и автомобиль начинает двигаться.

Это также важный механизм, который распределяет крутящий момент на все колеса, а также изменяет направление и величину вращения. Этому способствуют различные детали и механизмы, без которых нормальное функционирование автомобиля было бы невозможно. К ним относятся, например, узлы трансмиссии, такие как главная передача, автоматическая и механическая коробка передач (КПП), сцепление, дифференциал.

Конструкция трансмиссии развивалась постепенно. Изначально акцент делался на комфорте и управляемости автомобиля, а затем стали увеличивать срок службы самой машины за счет повышения эффективности системы трансмиссии.

В этой статье мы расскажем вам простым языком, что такое коробка передач, ее основные компоненты, как она работает, классификация по типу привода и принципу работы, какие бывают неисправности и как их распознать. Обещаю, будет интересно!

Что это такое в машине?

Что такое автомобильная коробка передач, если говорить простым языком? Скажу коротко — это определенные сборочные механизмы, которые соединены проводами для передачи «потока» энергии от ее источника к колесам автомобиля. Если бы не эта конструкция, было бы невозможно мгновенно задействовать тормозную систему, ездить задним ходом и подруливать в пробках.

На латыни этот термин переводится как «transmissio». В буквальном переводе это слово означает передачу или перенос. Только лучшие автомобильные инженеры разрабатывают детали трансмиссии.

Где можно найти этот дизайн? Под автомобилем она начинается от коробки передач и заканчивается у задних колес.

Изображения передачи

Каким требованиям должна отвечать трансмиссия?

• Надежность и безопасность.
• Легкость управления, особенно при прохождении поворотов.
• Максимально достижимая скорость передачи энергии.
• Минимальный вес всех компонентов.
• Низкий уровень шума во время работы.
• Высокая эффективность.

Чем плавнее и эффективнее работают компоненты трансмиссии, тем выше безопасность водителя, ниже расход топлива и меньше износ движущихся частей. Это, конечно же, напрямую влияет на показатели производительности, которые указаны в техническом паспорте и гарантируются производителем.

Другой термин — эффективность трансмиссии. Он рассчитывается как произведение эффективностей включенных механизмов. Это эффективное отношение полезной энергии к потребляемой энергии. Проще говоря, если эффективность низкая, это означает, что было приложено много усилий, но результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей составляет от 0,82 до 0,94.

Это зацепление меняется в течение всего срока службы автомобиля. В течение срока службы нового автомобиля шестерни будут тереться друг о друга, и КПД увеличится. Затем это значение поддерживается в течение длительного периода времени, а по мере износа движущихся частей этот показатель уменьшается. После капитального ремонта эффективность увеличивается, но так и не достигает своего максимального значения.

Кроме того, многие задают вопрос: «Коробка передач и трансмиссия — это одно и то же, в чем разница?». Ответ. Редуктор — это одна из многих деталей коробки передач.

Назначение

Все детали, влияющие на передачу крутящего момента от маховика двигателя к ведущим колесам, являются частью трансмиссии. Автомобиль можно завести и без усилий ехать с нужной скоростью.

Для чего используется эта система передачи?

Основной функцией коробки передач является передача, распределение и изменение крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. Что делает коробка передач? Он является посредником между двигателем и ведущими колесами, без которого автомобиль не мог бы двигаться.

Что еще делает коробка передач?

• Она обеспечивает нужное сцепление и скорость автомобиля при движении и поворотах.
• Легкость вождения. Меньше усталости и стресса для водителя во время длительных поездок.
• Повышает безопасность и надежность автомобиля.
• Продлевает срок службы двигателя, снимая с него излишнюю нагрузку.

Без коробки передач вы не смогли бы войти в поворот.

Также некоторые люди задаются вопросом, какую функцию не выполняет коробка передач. Вот правильный ответ: он не поддерживает движение автомобиля в заданном направлении.

Устройство

Как правило, производители автомобилей разрабатывают автоматические и механические коробки передач. Кроме того, автомобили могут быть переднеприводными, заднеприводными и полноприводными. Это зависит от того, какие колеса доступны для передачи крутящего момента. Поэтому тип привода напрямую влияет на то, какие компоненты входят в трансмиссию.

Что входит в состав коробки передач? Стандартный комплект коробки передач включает следующие компоненты:

1. Сцепление.
2. Трансмиссия — коробка передач.
3. Разное.
4. Оси — приводные валы колес.
5. Основная передача.
6. Равноскоростные соединения.

Как выглядит коробка передач

В зависимости от типа трансмиссии, узел трансмиссии может включать такие механизмы, как коробка передач, карданная передача и сцепления. Это основные компоненты автомобиля, которые, будучи соединенными трансмиссией, обеспечивают эффективность автомобиля. Другие компоненты и механизмы не являются частью трансмиссии автомобиля.

Из чего же состоит трансмиссия гусеничного транспортного средства?

• Бортовая коробка передач.
• Входной редуктор.
• Рулевое управление.
• Сцепление или главный фрикцион.
• GEARBOX.

Кроме того, некоторые люди спрашивают: «Что находится в коробке передач грузовика?». Помимо основных механизмов, существует промежуточный ведущий мост, коробка передач, коробка отбора мощности. Для больших жестких транспортных средств коробкой передач оснащается только трактор. При движении по бездорожью коробка передач также располагается на ведущей оси прицепа.

Общая схема коробки передач грузового автомобиля

Такой сложный механизм необходим для продления срока службы двигателя. Вместо того чтобы постоянно переключать двигатель, коробка передач изменяет соотношение крутящего момента. Сцепление также служит для защиты двигателя и коробки передач от перегрузок.

А что в коробке передач вращается быстрее всего? Когда автомобиль находится в движении, коленчатый вал двигателя вращается со скоростью до 7 000 об/мин, в то время как колеса вращаются в четыре раза медленнее, а в плохих условиях еще медленнее.

Еще одна хорошая статья: Автомобильный спидометр: что это такое, типы, устройство и принцип работы. Ошибки и неисправности

Перейдем к подробному описанию всех деталей, из которых состоит коробка передач.

Сцепление

Это сборка деталей (диски, маховик, вилка выключения, приемный вал коробки передач), функция которых заключается в разъединении двигателя и коробки передач на короткий период времени. Сцепление расположено между двигателем и коробкой передач. Он необходим для движения автомобиля, а также для плавного переключения передач. Сцепление находится в автомобиле с механической или роботизированной коробкой передач. Поэтому он управляется водителем и электроникой, которая автоматически переключает передачи.

Дополнительной функцией сцепления является защита компонентов двигателя и коробки передач от повреждений при большой нагрузке.

При нажатии на левую педаль ведомый и ведущий диски расцепляются, и можно переключить нужную передачу. Когда педаль не нажата, эти конкретные диски тесно сцеплены. Важно понимать, что этот довольно тонкий механизм чувствителен к неадекватным действиям водителя. При резком включении сцепления оно ломается из-за «горения» трущихся друг о друга деталей.

Чаще всего используется фрикционное сцепление, основанное на силе сухого трения. На автомобилях с механической коробкой передач используется сухой тип трения без смазки. Диски обычно прижимаются друг к другу пружинами. Это помогает передавать энергию от сгорания к трансмиссии. Если водитель нажимает на левую педаль, диски разъединяются и передача энергии прекращается без остановки двигателя. Если необходимо перезапустить двигатель, следует плавно отпустить педаль, чтобы снова задействовать диски. Сухое сцепление часто используется в автомобилях с полным приводом.

В автомобилях с автоматической коробкой передач сцепление выполнено в виде двух турбин, которые непосредственно связаны с коробкой передач и двигателем. Детали вращаются в моторной жидкости. Приводной гидротрансформатор передает энергию моторному маслу, от которого начинает свое движение приводная турбина. Мокрое сцепление является более надежным, но и более дорогим. Гидравлические и электромагнитные муфты также доступны, но не так широко распространены.

Коробка передач (КПП)

Это самый сложный механизм в трансмиссии. Трансмиссия помогает изменять передаточное число для эффективной работы двигателя в любых дорожных условиях. Это обеспечивает стабильную работу двигателя без резких скачков оборотов, и автомобиль движется с той скоростью, которая ему необходима в каждый момент времени. Кроме того, коробка передач переключает двигатель на заднюю передачу.

Таким образом, он изменяет крутящий момент, подаваемый на колеса, направление движения автомобиля, а также его скорость. Кроме того, коробка передач может надолго отсоединять двигатель от трансмиссии.

Передачи могут быть следующих типов:

• Automatic («автоматический»). Здесь переключение передач происходит автоматически. Недостатками являются медленное ускорение и повышенный расход топлива.
• Механический («механик»). Здесь переключение передач осуществляется в ручном режиме с помощью рычага. Этот тип трансмиссии надежен и прост в управлении.
• Вариатор. Здесь происходит плавное изменение крутящего момента. Это известно как бесступенчатая трансмиссия.
• Робот. Это механическая коробка передач, в которой сцепление и переключение передач происходит автоматически.

Отличная статья на тему Что лучше: вариатор, обычный автомат или робот, отличия, мнения владельцев, видео

Коробка передач помогает двигателю «адаптироваться» к необходимым условиям. Например, при движении по бездорожью на пониженной передаче двигатель работает интенсивнее, а колеса вращаются медленнее, что помогает преодолевать даже сложные участки дороги. На дороге высокая передача переводит двигатель в экономичный режим, и колеса вращаются быстрее.

Ведущий мост

Оси в коробке передач — это крепления, к которым крепится рама автомобиля. Ведущая ось получает крутящий момент от коробки передач, которая приводит в движение колеса. Ведомая ось является просто опорой. Оси могут быть задними, передними, а также центральными (они устанавливаются на грузовиках).

Дифференциал

Дифференциал — это набор шестерен, которые вращаются с двумя степенями свободы. Для чего он используется? Разделить крутящий момент на 2 потока, которые вызывают вращение колес. Проще говоря, он распределяет скорость между полуосями ведущего моста в зависимости от внешних условий. И он работает в паре с основной трансмиссией.

Например, при повороте налево левые колеса движутся по меньшей траектории, чем правые. Таким образом, левые колеса движутся немного медленнее. Наличие блокировки дифференциала на автомобилях позволяет двум колесам на одной оси двигаться с одинаковой скоростью. Устройство держит под контролем вращение колес, изменяя их скорость для предотвращения пробуксовки на неровных поверхностях (это особенно важно при движении по скользкой дороге).

Наиболее важной характеристикой дифференциала является коэффициент блокировки, под которым понимается отношение крутящего момента одного колеса к крутящему моменту другого колеса. Грубо говоря, коэффициент блокировки определяет характеристики движения. Чем выше коэффициент, тем лучше проходимость. Стандартный дифференциал имеет значение 1, а более сложные дифференциалы имеют значение 5.

Расположение дифференциала напрямую связано с типом привода:

• Полный привод — в коробке передач;
• Передний — в коробке передач;
• Задний — в картере.

Раздаточная коробка

В просторечии эта деталь называется «раздаточная коробка». Эта деталь устанавливается только на полноприводные автомобили для распределения оборотов между всеми колесами. Раздаточная коробка может содержать демультипликатор, который многократно увеличивает крутящий момент при движении по труднопроходимой местности.

Карданный вал (передача)

Карданный вал — это механизм, передающий крутящий момент от трансмиссии к задним колесам. Обычно он используется в полноприводных или заднеприводных автомобилях для передачи крутящего момента между различными осями. Например, в переднеприводных автомобилях обороты двигателя передаются на ведущую ось через валы от кардана коробки передач.

Вал состоит из 2 частей, которые соединены друг с другом под углом. Кардан состоит из муфт, валов, шарниров, шлицов и промежуточного подшипника. Трансмиссия выглядит как труба и, благодаря дополнительным компонентам, может менять свою длину, а также изгибаться. А это очень важно при езде по кочкам, когда колеса движутся вверх-вниз и расстояние от коробки передач до главной передачи постоянно меняется.

Еще одна хорошая статья: Сайлентблоки: для чего они нужны в автомобиле, принцип работы, за что отвечают, виды, стоимость, как заменить

Кардан считается важным механизмом, который помогает плавно передавать крутящий момент от коробки передач к главной передаче при движении по неровной дороге, даже под углом. Кроме того, кардан уменьшает колебания кузова при движении автомобиля.

Карданный вал помогает передавать крутящий момент от вала бортовой передачи к главному приводному валу, которые расположены под углом друг к другу.

Главная передача

Это узел, передающий крутящий момент непосредственно на ведущую ось. Он состоит из полувалов, шестерен и сателлитов. Одной из важных функций главной коробки передач является увеличение крутящего момента и уменьшение вращения ведущих колес.

Существует одинарная передача, а также двойная передача, которая доступна на грузовиках с высоким передаточным числом. Грузовики с задним приводом оснащены так называемой гипоидной главной передачей, которая находится в корпусе моста. В переднеприводных автомобилях главная передача находится в коробке передач, рядом с дифференциалом.

ШРУС

CVT — это шарнир с постоянной скоростью вращения, который устанавливается на ведущие оси. Это последний компонент в коробке передач, который напрямую связан с крутящим моментом. Этот механизм необходим для точной «передачи» вращения от дифференциала к колесам, независимо от того, под каким углом они находятся. Внутренние и внешние ШРУСы обеспечивают постоянную связь между дифференциалом и колесами при любых условиях движения.

Принцип работы

Рассмотрим подробнее, как работает коробка передач и принцип ее действия. Как энергия двигателя передается колесам, чтобы автомобиль мог двигаться?

Структура трансмиссии

Принцип «шаг за шагом»:

1. Система зажигания генерирует высокое напряжение, которое создает искру, воспламеняющую топливно-воздушную смесь. После сгорания топлива коленчатый вал двигателя начинает вращаться. Эта часть соединена с маховиком, а маховик — со сцеплением. При нормальной работе сцепление всегда соединено с маховиком, поэтому коробка передач также всегда находится во «включенном» состоянии. Перед переключением передачи сцепление разъединяет постоянное соединение между валом коробки передач и маховиком. После завершения переключения передач сцепление восстанавливает эту связь.
2. Коробка передач может выбрать оптимальное передаточное отношение, используя другой набор шестерен. Каждая пара шестерен имеет разное передаточное число, что позволяет варьировать значения крутящего момента и скорости вращения вала. Следует отметить, что при выборе конкретной передачи одновременно может быть задействована только одна пара шестерен. Остальные передачи будут просто работать вхолостую. Двигатель, сцепление и коробка передач размещены в одном корпусе, и эта троица называется трансмиссией.
3. Затем крутящий момент передается на главную коробку передач (напрямую или через карданный вал). Главная коробка передач снижает высокую скорость (она слишком велика для колес) и передает крутящий момент на дифференциал.
4. Дифференциал распределяет крутящий момент на полуоси ведущих колес. Полувалы получают эту долгожданную энергию для передачи на ведущие колеса. Трансмиссии CVT помогают поддерживать скорость при движении по неровным дорогам. Машина начинает двигаться.
5. К заднеприводной трансмиссии добавляется карданный вал для передачи вращения от задней оси к передней. Раздаточная коробка добавляется к полноприводному автомобилю, чтобы превратить все колеса в ведущие.

Видео: Трансмиссия автомобиля. Общее устройство, принцип работы и строение трансмиссии в 3D

Типы

Рассмотрим подробнее, как классифицируются коробки передач по способам передачи энергии.

1. Механическая. Передает механическую энергию от двигателя.
2. Электричество. Преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем он «преобразует» ее обратно в механическую энергию и передает ее на ведущие колеса. Эта трансмиссия чаще всего используется в тяжелых грузовиках.
3. Гидравлика. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем снова преобразует ее в механическую энергию и передает ее на колеса. Не часто используется в машиностроении. Этот тип используется на движущихся транспортных средствах (экскаваторы и т.д.).
4. Комбинированные (гибридные) коробки передач. Например, это гидромеханические и электромеханические. Это комбинации двух различных типов редукторов.

Каждая из этих классификаций будет рассмотрена подробно.

Механическая

Это наиболее распространенный тип коробки передач, который используется в большинстве легковых автомобилей. В его работе используются только механические детали (муфты и шестерни).

Механическая трансмиссия надежна, долговечна и проста в ремонте. Кроме того, этот тип механизма имеет высокую эффективность и малый вес.

Недостатком является не совсем плавное переключение передач, что в свою очередь приводит к неразумному использованию мощности двигателя. Новичкам также не так просто привыкнуть к использованию рычага в автомобиле с механической коробкой передач (это не относится к спортивным автомобилям, где коробка переключает передачи автоматически).

Интересно! Механическая коробка передач использовалась в советское время в конструкции танков Т-55, Т-62, Т-64, Т-72, Т-80.

Какая коробка передач называется палубной и где она используется? Тракторы, комбайны, дорожные машины и некоторые скоростные гусеничные машины оснащены бортовой коробкой передач (с приводом на колеса или на колеса). Эти устройства устанавливаются перед ведущими колесами или на них. Цель — передать максимальный крутящий момент на ведущие колеса.

Гидромеханическая

Это все более популярная трансмиссия, которая используется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Здесь используются как гидравлические, так и механические детали. Механическая энергия «преобразуется» в движение масла в гидротрансформаторе (эквивалент сцепления). Крутящий момент передается плавно, без рывков и перекосов, постепенно и без участия водителя.

Автомобиль работает плавно, а срок службы двигателя и других компонентов трансмиссии увеличивается. Использование гидромеханической трансмиссии позволяет автомобилю более эффективно преодолевать сложные участки дороги (снег, песок) за счет постоянного сцепления и низкой скорости ведущих колес.

Недостатками являются больший вес, сложное обслуживание и более высокая цена автомобиля. Это также снижает эффективность работы двигателя.

Этот тип трансмиссии также используется в железнодорожном транспорте, тракторах, танках (Leopard-2, M1 «Abrams»).

Еще одна хорошая статья: Тахометр: что это такое, виды, что измеряет, как работает, для чего используется

Гидравлическая

Синонимами этого типа трансмиссии являются гидростатические, гидровольтные и масляно-гидравлические системы привода. В коробке передач этого типа мощность двигателя передается через аксиально-шестеренчатые механизмы — гидравлические машины. При передаче крутящего момента жидкость сжимается. Компоненты редуктора могут быть расположены на большом расстоянии друг от друга с высокой степенью свободы и крутящим моментом. Необходим строгий контроль качества используемой жидкости и установка гидромуфты для каждой передачи.

Гибкие шестерни обычно используются в моторных лодках, строительных катках, станках, железнодорожном и аэрокосмическом оборудовании.

Электромеханическая

Это самый современный тип коробки передач, ставший популярным после массового производства электромобилей. Основными компонентами являются электродвигатель (один или несколько) и электрогенератор, электрическая система управления и кабели, соединяющие части трансмиссии. Система питается от тяговой батареи.

Преимуществом электромеханической трансмиссии является мгновенная реакция на изменение параметра крутящего момента, а расстояние между компонентами большое, что позволяет создать удобную конструкцию. Недостатками являются высокая цена, низкий КПД двигателя, большой вес и размер.

Некоторые люди спрашивают: «Какие типы коробок передач используются в карьерных грузовиках? Именно электромеханическая коробка передач чаще всего используется в карьерных грузовиках.

Электромеханические трансмиссии также используются в тракторах, военных автомобилях, дизельных локомотивах, автобусах и морских судах. Некоторые автомобили «включают» двигатель только при достижении определенной скорости, а до этого момента колеса приводятся в движение электричеством.

Перейдем к описанию типов движителей и особенностей используемых в них трансмиссий.

Зависимость трансмиссии от привода

Для разных типов трансмиссии существуют свои конструктивные особенности. В целом существуют следующие типы приводов:

• Передний привод.
• Задний привод.
• Полный привод.

Существует такое понятие, как формула автомобильного колеса, которая включает в себя 2 цифры. Первое — общее количество колес, второе — количество ведущих колес. Так, передне- и заднеприводные автомобили обозначаются 4×2, а полноприводные — 4×4.

Давайте рассмотрим их более подробно.

Переднеприводный

В них используется классическая трансмиссия, принцип работы которой был упомянут выше. Вращение от двигателя передается только на переднюю ось через коробку передач, главную передачу и полуоси.

Дифференциал и главная передача расположены в коробке передач в едином корпусе.

Заднеприводный

Здесь присутствуют все компоненты переднеприводной коробки передач. Здесь ведущая ось — задняя, а крутящий момент передается через дополнительный компонент — карданный вал. Он расположен между коробкой передач и главной трансмиссией и выполняет роль посредника в передаче мощности.

Полноприводный

Крутящий момент передается одновременно на переднюю и заднюю оси. В состав трансмиссии дополнительно входит коробка передач, передающая крутящий момент на все оси. Межосевой дифференциал отвечает за распределение крутящего момента между колесами.

Коробка передач погрузчика включает дополнительную ось для снижения давления и износа асфальта.

Типы полного привода:

1. Постоянный полный привод. Все колеса постоянно находятся в движении. Улучшает ускорение и управляемость и снижает пробуксовку за счет равномерного распределения тяги.
2. Полный привод отключен. Полный привод достигается путем принудительного включения водителем полного привода.
3. Автоматический полный привод. Активируется при пробуксовке ведущих колес.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Многие детали коробки передач со временем изнашиваются или выходят из строя. Каковы наиболее распространенные сбои?

1. Сцепление — это так называемый изнашиваемый компонент. Именно здесь чаще всего ломается пластина зубчатого колеса. Это приводит к скрежету, пробуксовке и нестабильной работе сцепления. Если это произошло, замените пластину звездочки и проверьте другие детали на износ. Примечание: Пробуксовка сцепления может привести к износу фрикционных пластин фрикционного диска. Это приводит к уменьшению хода педали, плохому ускорению, снижению передачи крутящего момента или к тому, что автомобиль может вообще не завестись. Срок службы сцепления напрямую зависит от того, как эксплуатируется автомобиль.
2. Коробка передач — Коробка передач является самым сложным механизмом в системе трансмиссии. Частой причиной поломки является нечастая замена трансмиссионного масла. Ведь именно она защищает все компоненты трансмиссии от износа. Если жидкость не заменяется своевременно, это усугубляет износ коробки передач. Если коробка передач имеет трещины, вы можете услышать стук, скрежет, шум даже при нейтральном положении рычага переключения передач, сбои при переключении передач, вытекание масла из коробки передач, появление запаха в салоне. В таких случаях следует немедленно обратиться в мастерскую. Рекомендуется внимательно следить за коробкой передач (своевременная замена жидкости системы охлаждения, проверка электронного блока управления и т.д.).
3. В результате нормального износа карданного вала может произойти поломка шарнира. При наличии неисправностей в приводном вале при движении может быть слышен скрип и вибрация.
4. Дифференциал и главная коробка передач часто выходят из строя при экстремальных нагрузках, при этом масло просачивается через сальники. При недостаточной смазке редукторы быстро изнашиваются. При движении возникают шумы, вибрации или стуки при запуске автомобиля.
5. Суставы редко ломаются, даже если они подвергаются высоким нагрузкам. Если вода попадает в ШРУСы через изношенные уплотнения, при движении слышен скрип. Поэтому своевременно заменяйте расходные материалы ходовой части и проверяйте подвеску.

Видео: Общее устройство трансмиссии

Коробка передач — это ключевой механизм современного автомобиля, передающий крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. И в этом вся суть. Она зависит от типа коробки передач автомобиля и способа передачи мощности.

Самой надежной трансмиссией является механическая, которая зависит только от регулярного технического обслуживания. Вероятность выхода из строя диска сцепления наиболее высока, а самой дорогой деталью является коробка передач, особенно если это автоматическая коробка передач.

Все больше инноваций появляется в автомобилях, где электронные компоненты, коробки передач заменяются электрическими кабелями и электродвигателями, управляемыми бортовым компьютером. Вершиной технического прогресса являются экологичные автомобили (например, использующие водородное топливо), где такого механизма, как коробка передач, вообще не существует.