Трансмиссия и всё, с ней связанное

Что такое трансмиссия, для чего она нужна и каков принцип её работы?

Детали, связывающие двигатель и ведущие колёса входят в состав трансмиссии автомобиля. Она выполняет ряд важных функций, в числе которых передача крутящего момента к ведущим колёсам, измерение величины крутящего момента и его направления, а также перераспределение крутящего момента на ведущих колёсах.

Существуют различные виды трансмиссии в соответствии с видом преобразуемой энергии. Механическая трансмиссия служит для передачи и преобразования механической энергии. Электрическая отвечает за преобразование механической энергии в электрическую и наоборот после её передачи на ведущие колёса. Гидрообъемная необходима для преобразования механической энергии в энергию потоковой жидкости и наоборот, также существует комбинированный вариант, например, гидромеханическая или электромеханическая.

На современных транспортных средствах чаще всего применяется механическая трансмиссия. В том случае, когда крутящий момент изменяется автоматически, трансмиссию принято называть автоматической.

В качестве ведущих колёс трансмиссии могут быть использованы как передние, так и задние колёса, возможен вариант, при котором будут задействованы и те и другие. Когда ведущими колёсами являются задние, автомобиль считается заднеприводным, а когда передние – переднеприводным. Помимо этого существуют авто с приводами на передних и задних колёсах, такие считаются полноприводными.

У машин с различными видами трансмиссии конструкция существенно различается по внутреннему устройству и составу комплектующих.

Узловые моменты в трансмиссии автомобиля:

  1. Сцепление
  2. Сцепление позволяет кратковременно отсоединять трансмиссию от двигателя и соединять их в случае переключения передачи. Также сцепление необходимо для того, чтобы предохранять комплектующие трансмиссии от колебаний и перегрузок. Сцепление расположено между коробкой передач и двигателем автомобиля.

    Сцепления бывают фрикционными, электромагнитными или гидравлическими в соответствии с параметрами конструкции.

    В случае с фрикционным сцеплением передача крутящего момента происходит посредством силы трения. Гидравлическое сцепление обеспечивает связь при помощи потока жидкости, а электромагнитное использует магнитное поле.

    Фрикционное сцепление является наиболее распространенным в данный момент. Оно может быть однодисковым и многодисковым в соответствии с количеством дисков в конструкции.

    Также сцепления классифицируются по состоянию поверхности на сухие и мокрые. Сухое сцепление основано на сухом трении дисков, а в мокром диски работают в жидкости.

    На большинстве современных авто ставится сухое сцепление с одним диском. В его конструкции присутствуют диафрагменная пружина, подшипник и маховик. Все указанные элементы расположены внутри картера, который прикрепляется к двигателю.

  3. Коробка передач
  4. Данный элемент трансмиссии служит для того, чтобы изменять крутящий момент и надолго разъединять трансмиссию и двигатель.

    Механическую коробку передач в обиходе называют «механикой» и периодически употребляют аббревиатуру МКПП для её обозначения. Такая коробка может быть представлена в виде цилиндрического редуктора с ручным переключением передач. Механические коробки передач бывают четырехступенчатыми, пятиступенчатыми и т.д.

    К главным преимуществам таких коробок передач относятся надежность работы и простота конструкции, а также ручное управления при любом режиме использования. В связи с этим МКПП в данный момент являются наиболее распространенными в своём сегменте, хотя в последнее время покупатели новых авто всё чаще отдают предпочтение автоматическим коробкам передач.

    В автоматических коробках передач (АКПП или «автомат») применяется комбинированный принцип работы. В состав их конструкции включены гидротрансформатор (вместо сцепления) и механическая коробка передач. В современных «автоматах» обычно 7-8 ступеней передачи.

    АКПП весьма надежны и позволяют обеспечить плавное изменение передач. К недостаткам таких коробок передач можно отнести высокие расходы топлива и невысокую динамику разгона. В некоторых конструкциях предусматривается имитация ручного управления передачей. Все АКПП управляются электронным путём.

  5. Карданная передача
  6. Карданная передача передает крутящий момент между валами, которые расположены под углом относительно друг друга. В автомобилях такая передача используется в составе трансмиссии и системе рулевого управления.

    При её помощи могут быть объединены различные элементы трансмиссии. Карданный шарнир представляет собой главный элемент карданной передачи. Тип карданной передачи определяется конструкцией шарнира, например, шарнир равных (или неравных) угловых скоростей и многие другие.

    Стоит отметить, что карданная передача на основе полукарданного жесткого шарнира не используется на легковых автомобилях из соображений безопасности.

  7. Раздаточная коробка
  8. Раздаточная коробка необходима для распределения крутящего момента по осям машины. Также она позволяет увеличить крутящий момент на низкокачественных дорогах.

    Конструкция данного элемента может различаться в соответствии с видом системы привода. К общим элементам конструкции можно отнести дифференциал с блокировкой, ведущий вал, а также цепную и понижающую передачи.

    Ведущий вал служит для передачи крутящего момента на раздаточную коробку.

    Межосевой дифференциал нужен для того, чтобы распределять крутящий момент между осями и обеспечивать их вращение с различными скоростями. Такой дифференциал бывает симметричным и несимметричным. В полноприводных автоматических системах обычно не используется межосевой дифференциал.

    Как правило, предусматривается механизм блокировки межосевого дифференциала. В этом случае речь идет о его частичном или полном выключении, причем блокировка может производиться как вручную, так и автоматически.

  9. Главная передача
  10. Главная передача служит для обеспечения совместимости коробки передач с определённым двигателем и транспортным средством. Такая передача имеет конкретное передаточное число. По конструкции эта передача соответствует зубчатому редуктору.

    В случае с переднеприводными авто главная передача устанавливается в коробке передач. На заднеприводных машинах эта передача находится в картере ведущего моста. В обоих случая эта деталь располагается рядом с дифференциалом. Место установки главной передачи в полноприводных транспортных средствах не определено по умолчанию, тут имеется два варианта в соответствии с выбранным (передним или задним) приводом.

    Главная передача бывает одинарной и двойной, это зависит от количества ступеней редуктора. Двойная гораздо чаще используется на грузовых авто.

  11. Дифференциал
  12. Дифференциал необходим для того, чтобы передавать крутящий момент между соответствующими элементами, а также распределять его между ними и изменять параметры вращения.

    Место установки дифференциала зависит от типа привода. В автомобилях с задним приводом он находится в картере на заднем мосте, а в авто с передним приводом – в коробке передач.

    Используемые в качестве привода на ведущих колёсах дифференциалы принято называть межколёсными. Существуют также межосевой дифференциал, который обычно используется в полноприводных авто.

    По конструкции дифференциал соответствует планетарному редуктору. По виду зубчатой передачи в редукторе дифференциалы разделяются на конические, червячный и цилиндрические.

  13. Блокировка дифференциала
  14. Блокировка дифференциала нужна для того, чтобы увеличить крутящий момент колеса или оси с наилучшим сцеплением.

    Для блокировки дифференциала можно либо соединить его корпус с какой-либо полуосью либо ограничить действия сателлитов.

    Блокировка дифференциала может быть частичной или полной. При полной блокировке происходит жесткое подсоединение элементов дифференциала, при этом крутящий момент целиком передается колесу с наилучшим сцеплением. При частичной блокировке передаваемое усилие ограничено и ему соответствует определённое увеличение крутящего момента колеса с лучшими показателями сцепления.

    Повышение крутящего момента свободного колеса можно оценить блокировочным коэффициентом. Этот показатель отражает отношение крутящего момента отстающего колеса к забегающему колесу. В случае с симметричным свободным дифференциалом этот коэффициент равен единице, а в заблокированном состоянии он может быть от 3 до 5. Повышение коэффициента выше 5 не приветствуется, т.к. элементы трансмиссии с высокой долей вероятности могут быть повреждены.

    Блокировочные механизмы используются на межколёсных и межосевых дифференциалах, при этом передний межколёсный дифференциал обычно не блокируется в полноприводных автомобилях, чтобы не допустить снижения управляемости.

    Существует автоматическая и принудительная блокировка дифференциала. Принудительная обычно происходит под контролем водителя, поэтому по-другому её называют ручной блокировкой. Автоматическая производится при помощи самоблокирующегося дифференциала.

  15. Шарниры равных угловых скоростей (ШРУС)
  16. Данные шарниры предназначены для обеспечения передачи крутящего момента во время поворотов не более 70 C относительно оси.

    Одним из наиболее распространенных является шариковый ШРУС, состоящий из шести шаров, а также двух колец – внутреннего и внешнего, на которых имеются прорези для шаров, подсоединенные к приводному валу, и сепаратора для удерживания шаров.

    Такой тип шарнира в связи с высокими удельными нагрузками нуждается в специальной пластичной смазке и весьма чувствителен к попаданию грязи или воды. При большом угле поворота наибольший крутящий момент меньше, чем при малом, в связи с чем во время эксплуатации следует избегать максимальной нагрузки при вывернутых в сторону колёсах.

    Шарниры угловых скоростей в большинстве случаев герметизируются при помощи пыльника. Это связано с тем, что положение шарнира увеличивает вероятность проникновения пыли, быстро выводящей его из строя.

    Стоит отметить, что ресурсы ШРУС в современных автомобилях очень велики при сохранении герметичности чехла.

Различия трансмиссии переднеприводного и заднеприводного двигателя

Между системами трансмиссии заднеприводных и переднеприводных авто имеются существенные различия. В первую очередь это касается места установки комплектующих.

На машинах с ведущими передними колёсами (т.е. передним приводом) все узлы трансмиссии находятся под капотом. В коробку передач в этом случае включаются дифференциал и главная передача. На транспортных средствах с передним приводом трансмиссионная система состоит из коробки передач, сцепления, а также валов, шарниров и дифференциала с главной передачей.

К особенностям переднеприводной трансмиссии относится положение дифференциала и главной передачи прямо в картере. Также в этом случае передний мост становится ведущим.

Трансмиссия с задним приводом состоит из коробки передач, сцепления, а также карданной передачи, полуоси и главной передачи с дифференциалом. Стоит учитывать, что на автомобилях с задним приводом коробка передач располагается на мягких опорах, что позволяет понизить уровень вибраций и обеспечить дополнительный комфорт. Также в этом случае детали расположены таким образом, что центр масс концентрируется в области передней оси.

Вариант с заднеприводными авто в каком-то смысле является классическим, в таком случае трансмиссия проще по конструкции и в процессе эксплуатации.

Различные системы обеспечения работы трансмиссии:

  • Системы полного привода
  • Конструкция трансмиссий в полноприводных авто может различаться. Существуют такие виды полноприводных систем, как постоянная, автоматическая и ручная. Каждая из них имеет своё предназначение.

    Можно выделить общие для всех полноприводных систем преимущества, к ним относятся высокая управляемость на неоптимальных покрытиях, эффективный расход ресурсов двигателя и высокая проходимость транспортного средства.

    Постоянная поноприводная система позволяет непрерывно передавать крутящий момент всем колёсам автомобиля. Такая система состоит из комплектующих, входящих в состав трансмиссии полного привода. Она применяется как при заднеприводной, так и при переднеприводной компоновке, а используемые в этом случае системы конструктивно отличаются лишь раздаточной коробкой и карданной передачей.

    Автоматически подключаемая полноприводная система в последнее время часто применяется на легковых машинах. Подобные системы подключают колеса одной оси в том случае, если вторая пара колёс «проскальзывает». При стандартных эксплуатационных условиях машина считается задне- или переднеприводной. Среди современных авто ведущих производителей присутствует большое количество автомобилей с автоматическим полным приводом. По конструкции эти системы аналогичны постоянному полному приводу, за исключением муфты на задней оси.

    Подключаемая вручную полноприводная система в последние годы почти не используется в связи с низкой эффективностью. Стоит отметить, что она позволяет обеспечить такую связь задней и передней осей, что передача крутящего момента при этом производится в соотношении 50:50 и поэтому относится скорее к внедорожным системам.

  • Система 4Motion
  • Данная полноприводная система относится к классу автоматических. В ней распределение крутящего момента производится по осям в соответствии с ситуацией на дороге.

    В составе системы 4Motion имеется муфта Haldex. Это многодисковая муфта фрикционного типа, обеспечивающая управление крутящим моментом при его передаче от передней оси на заднюю. По конструкции муфта встраивается в картер на дифференциале у задней оси.

    В последние годы в полноприводных системах 4Motion применяется муфта 4-го поколения от Haldex, отличительной чертой которой является упрощенная конструкция в сравнении с аналогичными муфтами предыдущих поколений. В состав конструкции входят фрикционные диски, управляющая система, а также насос с аккумулятором давления. Величина крутящего момента зависит от конфигурации дисков – чем больше их количество, тем сильнее крутящий момент. Муфты Haldex управляются электронной системой, состоящей из входных датчиков и управляющего блока с исполнительными устройствами. В качестве входного в данном случае применяется датчик, фиксирующий температуру масла.

    Входящая информация преобразуется блоком управления в набор управляющих инструкций и передается на исполнительные устройства. Кроме температурного датчика электронным блоком также учитываются данные от управляющего блока двигателя и ABS-системы.

    В качестве исполнительного устройства управляющей системы выступает клапан управления, контролирующий степень сжатия используемых дисков. Величина давления зависит от положения клапана.

    Аккумулятор давления и насос нужны для поддержания необходимого масляного давления в системе.

  • Система quattro
  • Quattro относится к классу постоянных полноприводных систем. В этом случае передача крутящего момента на каждое колесо производится непрерывно. Впервые такие системы появились на автомобилях производства Audi в 1980 году, в то же время был зарегистрирован соответствующий товарный знак. В Quattro двигатель и детали трансмиссии располагаются продольно, что свойственно большей части легковых автомобилей производства Audi.

    В трансмиссионных системах Quattro может быть автоматическая коробка передач или «механика».

    В конструкции данной системы присутствуют почти все компоненты полноприводной трансмисии. Раздаточная коробка располагается возле коробки передач, в нее включен межосевой дифференциал, отвечающий за распределение крутящего момента между передней и задней осями. Дифференциал при помощи механических элементов соединен с коробкой передач. Процесс распределения крутящего момента в соответствии с конструкцией раздаточной коробки производится посредством приводных валов или отдельной зубчатой передачи.

  • Система 4Matic
  • Следующая система полного привода представляет собой разработку Mercedes-Benz и предназначена для определенных моделей легковых авто. Трансмиссия машин с этой системой совместима только с автоматической коробкой передач.

    Последнее поколение полноприводных систем 4Matic помимо АКПП содержит две карданные передачи, главную передачу, а также раздаточную коробку, дифференциал и приводные валы.

    Главным элементом системы считается раздаточная коробка. При ее помощи осуществляется плавное распределение крутящего момента между осями машины. В состав раздаточной коробки входят планетарный редуктор, приводные валы и цилиндрические шестерни.

    Планетарный редуктор нужен для выполнения задач, соответствующих несимметрическому межосевому дифференциалу. В этом случае крутящий момент передается так, что две пятых его величины приходятся на заднюю ось, а остальная часть – на переднюю. Иногда это соотношение различается в сторону более равного.

    4Matic спроектирована таким образом, что блокировки входящих в конструкцию дифференциалов не предусматриваются. Во время движения обеспечивается автоконтроль устойчивости посредством системы ESP, включающей в себя контроль тяговых усилий, а также антиблокировочную и антипробуксовочную системы.

  • Система xDrive
  • xDrive представляет собой систему полного привода разработки BMW. Она позволяет обеспечить плавную, причем как переменную, так и постоянную передачу крутящего момента между задней и передней осями в соответствии с дорожными условиями.

    Полноприводная система xDrive основана на традиционной для BMW заднеприводной трансмиссии. Крутящий момент распределяется между осями посредством раздаточной коробки, представляющей собой зубчатую передачу переднеосевого привода, контролируемую муфтой фрикционного типа. Иногда в составе трансмиссии внедорожников применяется цепная передача.

    xDrive интегрируется с системой DSC, осуществляющей динамический контроль. Система DSC кроме электронного блокирования дифференциала включает в себя систему тягового контроля DTC и вспомогательную спусковую систему HDC.

    Системы xDrive и DSC взаимодействуют при помощи интегральной системы управления ICM, обеспечивающей связь с системой AFS, отвечающей за рулевое управление.

  • Система адаптации к дорожным условиям
  • В последнее время в системах управления автомобилями всё чаще и чаще применяется электроника. Это касается и полноприводных авто, в составе которых становится больше электронных компонентов. Адаптационные системы объединили полный привод с различными электронными системами.

    Эти системы обеспечивают эффективное использование возможностей транспортного средства при его использовании в разных условиях, в том числе при движении по бездорожью. В этом случае основная задача водителя состоит в правильном определении типа дорожного покрытия и активации необходимого режима, а оптимальное сцепление, устойчивость и высокую управляемость обеспечивает электроника.

    Первой системой такого типа была Terrain Response, которая с 2005 года ставится на машины Land Rover. Конструкция данной системы типична для электронных управляющих систем и включает в себя входные и исполнительные устройства, а также управляющий блок.

    В качестве входных устройств применяются «органы» системы управления. Для управления в зависимости от конкретной модели транспортного средства могут быть использованы переключатели центральной консоли или селектор панели рядом с водительским креслом. С помощью этих устройств определяется режим движения.

    Сигналы от управляющих «органов» попадают в электронный управляющий блок, который активирует соответствующую программу, создающую набор управляющих инструкций для подчиненных электронных систем. В полноприводной системе Terrain Response отсутствуют собственные исполнительные устройства, поэтому она осуществляет воздействие на управляющие блоки остальных систем машины для оптимизации их работы при определенных дорожных условиях.

    Информация о происходящих в системе процессах и используемых режимах передвижения доступна на приборной панели в виде комбинации индикаторов или в форме графических или текстовых данных на информационном экране.

    Диагностика и ремонт трансмиссии (приблизительные цены)

    Трансмиссия представляет собой одну из наиболее дорогостоящих частей автомобиля, требующую своевременной диагностики и соответствующего ухода.

    Диагностика трансмиссии может обойтись в сумму от пяти сотен до одной тысячи рублей, а вот ремонт и замена её составляющих – порой весьма дорогостоящее мероприятие.

    Как известно, в состав трансмиссии входит большое число комплектующих, поэтом и стоимость ремонта будет зависеть от набора ремонтируемых или заменяемых деталей, а также от модели транспортного средства. Например, замена масел или маховика может стоить несколько сотен рублей, в то время как стоимость ремонта коробки передач или замены сцепления колеблется от двух тысяч до десяти и более в зависимости от стоимости транспортного средства.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *