СИСТЕМЫ ПРИВОДА НА ВЕДУЩИЕ КОЛЕСА (ТРАНСМИССИИ)

Система привода, широко известная, как трансмиссия автомобиля, предназначена для преобразования и передачи вращения от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля. Конфигурация привода может варьироваться в зависимости от конструкции автомобиля. Наиболее распространенными конфигурациями привода являются: привод на передние колеса; привод на задние колеса; полный привод (привод на все колеса автомобиля).

Компоновка автомобиля с передним продольным расположением двигателя и приводом на задние ведущие колеса (см. рис 1-58A) до сих пор называется «классикой», пользующейся заслуженной популярностью, поскольку передняя часть автомобиля в целях безопасности «защищена» двигателем. Техническое наименование такой компоновки – (FR) Front Engine, RearWheel Drive.

У автомобилей с приводом на задние колеса более удачное распределение нагрузки по осям, чем у автомобилей с передним приводом, поэтому они имеют более чуткое и отзывчивое рулевое управление. Кроме того, при разгоне автомобиль «приседает» на задние колеса, обеспечивая лучшее сцепление ведущих колес с дорогой. Однако при торможении не нагруженные весом двигателя колеса задней оси легко срывается в скольжение, что чревато заносом и потерей управляемости.

Привод на передние колеса автомобиля – наиболее распространенный вариант привода автомобилей малого и среднего класса. Переднеприводные автомобили имеют хорошее сцепление колес с дорожным полотном, поскольку вес наиболее тяжелых агрегатов автомобиля ложится на передние ведущие колеса. В переднеприводных автомобилях применяется «ленивая» задняя ось, которая играет роль поддерживающей оси. Смотри рисунок 1-58B. Техническое наименование такой компоновки – (FF) Front Engine, FrontWheel Drive.

Ch1-59

Рисунок 1-59: Обратите внимание на расположение двигателя в автомобилях с различными вариантами привода на ведущие колеса. A – Продольное расположение двигателя над передней осью. Привод на задние ведущие колеса. В настоящее время применяется на автомобилях среднего и полноразмерного класса. B – Переднее, поперечное расположение двигателя над передней осью. Привод на передние ведущие колеса в таком варианте расположения двигателя получил наибольшее распространение из-за относительной простоты трансмиссии, и наиболее короткого пути передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля. C – Двигатель расположен продольно за задней осью. Привод на задние ведущие колеса происходит по кратчайшему расстоянию. Автомобиль такой компоновки имеет недостатки в управляемости. D – Двигатель расположен перед задней осью – в базе автомобиля. Наиболее удачная компоновка, позволяющая получить хорошую управляемость при отличном распределении весовой нагрузки по осям. E – Полный привод (все ведущие колеса) распространен на автомобилях среднего и полноразмерного класса, не претендующего на «звание» внедорожника или кроссовера; F – Полный привод (все колеса – ведущие) получил распространение на автомобилях-внедорожниках. В настоящее время полный привод – частый вариант компоновки кроссоверов.

Заднемоторная конструкция автомобиля имеет наименьший путь передачи крутящего момента от двигателя к задним ведущим колесам, однако распределение весовой нагрузки по осям автомобиля – неудачное. Колеса передней управляемой оси слабо-нагружены, поэтому автомобиль такой компоновки трудно управляем. Техническое наименование такой компоновки – (RR) Rear Engine, RearWheel Drive.

Некоторые спортивные автомобили имеют так называемую «средне-моторную» конструкцию.

При такой компоновки двигатель располагается сразу за спинкой сиденья водителя, а коробка передач в блоке с главной передачей и дифференциалом, располагается сразу за двигателем. Это предполагает наилучшее распределение веса по осям автомобиля, что, в свою очередь, обеспечивает наилучшую управляемость и лучшее сцепление всех колес автомобиля с дорогой. Смотри рисунок 1-59D. Техническое наименование такой компоновки – (MR) MidEngine, RearWheel Drive.

Автомобиль с приводом на четыре колеса (полноприводной автомобиль) как правило, имеет продольно расположенный двигатель в передней части автомобиля, и две ведущих оси, укомплектованным двумя главными передачами и двумя дифференциалами, распределяющими крутящий момент по колесам автомобиля. Кроме того, автомобиль должен комплектоваться одним межосевым дифференциалом, который пропорционально распределяет крутящий момент по осям автомобиля. Это обеспечивает высокую проходимость автомобиля на заснеженных и мокрых грунтовых дорогах. Смотри рисунок 1-59E.

Однако автомобиль с приводом на четыре колеса, имеющий далеко выдвинутый вперед двигатель не может иметь высокую проходимость, и не претендует на «звание» кроссовера или внедорожника. Обычно – это автомобили полноразмерного или среднего класса. Такую компоновку можно встретить и на пикапах. Техническое наименование такой компоновки – (FA) Front Engine, AllWheel Drive.

Автомобили внедорожники и кроссоверы, имеющие конструкцию «кузов над рамой», оснащены полным приводом с двигателем, расположенным над передней осью. Как правило, подобные автомобили имеют большой дорожный просвет (клиренс). Автомобили такой компоновки имеют раздаточную коробку, в которой может быть предусмотрено отключение передней оси. Техническое наименование такой компоновки – (MA) MidEngine, AllWheel Drive. Смотри рисунок 1-59F.

005 Подробная информация о системах привода изложена в главе 126.

АГРЕГАТЫ ТРАНСМИССИИ

Знакомство с агрегатами трансмиссии начнем с рассмотрения автомобиля с передним, продольным расположением двигателя и с приводом на задние ведущие колеса. Подобная компоновка автомобиля в обиходе называется классической, или «классика». В состав такой трансмиссии входят: сцепление, коробка передач, карданная передача (карданный вал) и задний ведущий мост в сборе.

В автомобиле с передним поперечным расположением двигателя и приводом на передние колеса, в состав трансмиссии входят: сцепление, ведущий мост в блоке с коробкой передач (транзаксл), и карданный привод на передние ведущие колеса.

Рисунок 1-60 иллюстрирует наиболее распространенные варианты современных коробок передач легковых автомобилей с приводом на задние колеса.

004РЕМАРКА:

Вариант трансмиссии, в которой в едином корпусе расположена коробка передач, главная передача и дифференциал, часто встречающийся на переднеприводных автомобилях, называется Transaxle = Транзаксл = в переводе: «Ведущий мост в блоке с коробкой передач».

Ch1-60

Рисунок 1-60: Разновидности коробок передач автомобилей: AManual Transmission = Коробка передач с ручным переключением; BSemiautomatic transmission = Роботизированная коробка передач; CAutomatic Transmission = Автоматическая трансмиссия; DDualclutch gearbox = Коробка передач с двумя сцеплениями и электрогидравлическим переключением; ECVT (Continuous variable transmission) = Вариатор; FHybrid Automatic Transmission = Трансмиссия гибридного автомобиля

Коробка передач с ручным (мануальным) переключением (см. рисунок 1-60A) в просторечье именуют «Механической трансмиссией», неверно прочтя наименование M/T = Manual Transmission. Не будем оспаривать сложившееся название, но, в принципе, каждая из представленных на рисунке трансмиссий является механической. В M/T производится выбор передачи вручную. Водитель отсоединяет двигатель от трансмиссии с помощью сцепления, и затем переключает передачу в восходящем или нисходящем порядке. Переключение сопровождается так называемым «разрывом потока мощности», поскольку в период переключения передач передача крутящего момента от двигателя к ведущим колесам не производится.

Как правило, в легковых автомобилях используются 4-х; 5-ти и 6-ти ступенчатые коробки передач.

Роботизированная коробка передач (см. рисунок 1-60B) – это та же M/T = «механическая трансмиссия», дооснащенная гидравлическими исполнительными устройствами (бустерами), которые производят переключение передач по команде оператора. В автомобиле с роботизированной коробкой передач используется джойстик, перемещение которого вперед вызывает переключение передач в восходящем порядке. Перемещение джойстика назад – в нисходящем порядке. Сцепление отключает двигатель и плавно соединяет двигатель с коробкой передач с помощью гидравлического исполнительного устройства.

Как и у коробки передач с ручным управлением, у роботизированной коробки передач при переключениях происходит разрыв потока мощности.

Количество передач в роботизированных трансмиссиях – от 5 до 7.

Автоматическая трансмиссия (A/T) используется в легковых автомобилях многие десятилетия. Смотри рисунок 1-60C. Эта трансмиссия выгодно отличается от двух описанных выше тем, что при переключениях передач не происходит разрыва потока мощности. Вместо сцепления, использующего сухое трение, в автоматической трансмиссии применяется гидравлический преобразователь крутящего момента (гидротрансформатор). Передача крутящего момента в автоматической трансмиссии производится планетарными рядами, либо однорядными, либо двухрядными. Применение двухрядных планетарных механизмов позволило довести количество передач в автоматической трансмиссии до восьми.

В конце ХХ века появились роботизированные трансмиссии с двумя сцеплениями (см. рисунок 1-60D). Эти коробки для передачи вращения используют зубчатые пары, но переключение передач может производиться только последовательно в восходящем или нисходящем порядке. Конструкция подобной коробки передач позволяет включить сразу две передачи, например, первую и вторую, а с помощью двух сцеплений происходит плавная передача вращения с одной передачи на другую. Разрыва потока мощности в данной трансмиссии не происходит, что значительно упрощает работу водителя, улучшает приемистость и топливную экономичность автомобиля.

Представленная на рисунке 1-60E бесступенчатая трансмиссия с гибким передаточным звеном редко применяется на заднеприводных автомобилях, скорее – это хорошее оснащение легких автомобилей с приводом на передние колеса. Удобство управления и плавный разгон без разрыва потока мощности выгодно отличает бесступенчатую трансмиссию от других видов трансмиссий, однако широкого применения этот вид трансмиссии не находит из-за снижения топливной экономичности автомобиля. Гибким передаточным звеном в бесступенчатой трансмиссии является цепная передача, расположенная между двумя парами конических дисков.

Трансмиссия гибридных автомобилей, представленная на рисунке 1-60F, кроме коробки автомата оснащена электрическим мотор-генератором. Коробка передач имеет сцепление, которое может отключать двигатель, позволив использовать электрическую тягу, соединять двигатель с трансмиссией для обеспечения движения обычным двигателем внутреннего сгорания, и соединение двигателя только с высоковольтной генераторной установкой.

 Подробная информация об автоматических коробках передач изложена в главах 127…130.

Коротко ознакомим Вас с компонентами автомобильной трансмиссии, набор которых может меняться в зависимости от марки и модели автомобиля, и организации привода к ведущим колесам.

СЦЕПЛЕНИЕ

Сцепление позволяет водителю осуществлять кратковременное отсоединение двигателя от коробки передач или транзаксла (коробки передач в едином корпусе с главной передачей и дифференциалом). Когда педаль выключение сцепления отпущена, ведомый диск сцепление за счет сил трения заставляет входной вал коробки передач вращаться вместе маховиком коленчатого вала двигателя. Входной вал коробки передач заставляет вращаться зубчатые колеса коробки, и другие составные части передаточных механизмов, осуществляющих вращение ведущих колес автомобиля.

Если водитель нажимает на педаль сцепления, механизм сцепления освобождает ведомый диск, и маховик коленчатого вала двигателя больше не передает вращение входному валу коробки передач.

Изучите рисунок 1-61, и запомните названия основных элементов сухого фрикционного сцепления.

Ch1-61

Рисунок 1-61: Сухое однодисковое сцепление с диафрагменной пружиной; источник: Westermann

 005Подробная информация о видах автомобильных сцеплений изложена в главе 121 этого учебника.

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Коробка передач использует различные наборы зубчатых колес, имеющие различные передаточные числа, для увеличения или снижения скорости вращения выходного вала коробки передач по отношению к скорости вращения коленчатого вала двигателя (входного вала коробки передач). Увеличение скорости вращения выходного вала коробки передач по отношению к скорости вращения её входного вала – снижает величину крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам. Снижение скорости вращения выходного вала коробки передач по отношению к скорости вращения её входного вала – увеличивает величину крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим колесам

Низкие передаточные числа позволяют автомобилю быстро разгоняться.

Высокие передаточные числа позволяют автомобилю ехать быстро при невысоких оборотах коленчатого вала двигателя.

Manual Transmission (M/T) = Коробка передач с ручным управлением (в обиходе именуемая «механической коробкой передач» или «механической трансмиссией») позволяет водителю в ручном режиме осуществлять выбор передаточных чисел для наилучшей адаптации к условиям движения.

Сцепление используется для кратковременного отключения коробки передач при изменении передаточных чисел и скорости движения автомобиля.

Ch1-62

Рисунок 1-62: Устройство 6-ступенчатой коробки передач с мануальным переключением; источник: Westermann

Увеличение количества передач, переключаемых в «ручном/мануальном» режиме нецелесообразно, поскольку водитель начинает попросту «перескакивать» через передачу.

 005Подробная информация о коробках передач с ручным переключением изложена в главе 122 этого учебника.

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Ch1-63

Рисунок 1-63: Роботизированная коробка передачи принцип её управления; источник: Daimler Chrysler Ru

Для управления полуавтоматической (роботизированной) трансмиссией (SemiAutomatic Transmission) в качестве рычага переключения передач может использоваться джойстик, позволяющий производить переключение передач, как в ручном, так и в автоматическом режиме. Могут использоваться кнопочные переключатели, расположенные на руле, нажатие на которые позволяет произвести переключение передач в восходящем или нисходящем режиме. Переключение передач осуществляется компьютером, который согласует обороты двигателя с частотой вращения соединяемых звеньев кинематической цепи, отключает сцепление, и переключает зубчатые колеса коробки передач с помощью гидравлических исполнительных цилиндров, включаемых электромагнитными клапанами.

005 Подробная информация об автоматизированных (роботизированных) коробках передач изложена в главах 127…130 этого учебника.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Ch1-64

Рисунок 1-64: Основные составные части 7-ступенчатой автоматической коробки передач 722.9 автомобиля Mercedes Benz; источник: Daimler Chrysler Ru

Автоматическая трансмиссия (Automatic Transmission) исключает выбор передачи водителем, поручая подбор оптимального передаточного числа модулю управления автоматической трансмиссией. Как правило, в автоматической трансмиссии для изменения передаточного числа используются планетарные механизмы, а переключения звеньев планетарных механизмов осуществляется гидравлической системой включений/выключений фрикционных муфт и тормозов. Электронный модуль управления автоматической трансмиссией контролирует скорость движения автомобиля и нагрузку на двигатель, и управляет гидравликой автоматической трансмиссии посредством электромагнитных клапанов.

Входной вал автоматической коробки передач соединен не с ведомым диском фрикционного сцепления, а с турбинным колесом гидравлического преобразователя крутящего момента, в обиходе именуемого гидротрансформатором.

Ch1-65

Рисунок 1-65: Роботизированная коробка передач ос спаренным (двойным) сцеплением позволяет получить переключения в восходящем и нисходящем порядке без разрыва потока мощности; источник: VAG

Dualclutch gearbox = Коробка передач с двумя сцеплениями и электрогидравлическим переключением, является разновидностью автоматической трансмиссии, в которой выбор передаточного числа пар зубчатых колес осуществляется электронным модулем управления трансмиссией. Особенностью этой много-вальной коробки передач является наличие двух фрикционных сцеплений, передающих вращение двум входным валам коробки передач. Один входной вал передает вращение нечетным передачам (1; 3, 5, есть варианты коробок с 7 передачами), второй входной вал – четным передачам (2; 4, 6 и R). В коробке передач с двумя сцеплениями включены одновременно 2 передачи, например, 1 и 2. Одно их сцеплений начинает разгон автомобиля, и при достижении заданной частоты вращения выходного вала, происходит плавная передача вращения от первого сцепления – второму, отвечающему за четные передачи. Как только произойдет полное включение второго сцепления, модуль управления подает команду на переключение первой передачи на третью.

После разгона на второй передаче произойдет передача крутящего момента от второго сцепления – первому, и поток мощности начнет течь через третью, раннее включенную передачу. Модуль управления тотчас даст команду на переключение со второй передачи на четвертую. И так далее.

Ch1-66

Рисунок 1-66: Схематическое отображение принципа действия двойного сцепления коробки передач DGS; источник: Luk

При увеличении сопротивления движению модуль управления коробкой передач с двумя сцеплениями начнет переключение передач в нисходящем режиме, пока передаточное число трансмиссии и выбранная водителем скорость движения автомобиля ни придут в соответствие новым условиям движения.

В коробке передач с двумя сцеплениями переключение передач в восходящем или нисходящем направлении может осуществляться только последовательно (не «перескакивая» через передачу), поэтому подобные коробки передач часто именуют секвентальными (от англ. sequence — последовательность, англ. sequential manual gearbox) — коробка передач, допускающая только последовательное их переключение.

Бесступенчатая трансмиссия (англ. Continuously Variable Transmission, CVT) — вид коробки передач, которая способна плавно изменять передаточное число (отношение скоростей вращения и вращающих моментов двигателя и ведущих колес автомобиля) во всём рабочем диапазоне скоростей и тяговых усилий.

Ch1-67

Рисунок 1-67: Бесступенчатая коробка передач с гибкой кинематической связью (вариатор); источник: Mercedes Benz

В качестве бесступенчатой автомобильной трансмиссии применяется так называемый вариатор, в котором передача вращения осуществляется посредством гибкой механической связи – цепной передачи. Один или оба шкива (ведущий и ведомый) оборудованы раздвижными боковинами; зазор между боковинами шкивов регулируется электронным модулем управления бесступенчатой трансмиссией. При повышении частоты вращения двигателя и ведущего вала боковины ведущего вала сдвигаются, тем самым посадочный диаметр шкива увеличивается, а коэффициент передачи — уменьшается.

Рисунок 1-68: Принцип действия гибкого передаточного звена бесступенчатой трансмиссии; источник: Images_auto.cz

 005Подробная информация об автоматизированных (роботизированных) коробках передач изложена в главах 127…130 этого учебника.

ТРАНСМИССИЯ ГИБРИДНОГО АВТОМОБИЛЯ

Трансмиссия гибридного автомобиля (Hybrid Automatic Transmission) представляет собой автоматическую коробку передач, доукомплектованную электрическим мотором-генератором, который способен вращать входной вал автоматической трансмиссии за счет запасенной в высоковольтной батарее электрической энергии.

Ch1-68

Рисунок 1-69: Автоматическая коробка передач, оснащенная электрическим мотором-генератором; источник: BMW

В режиме рекуперативного торможения электрический мотор-генератор вырабатывает электрическую энергию, направляемую для зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи.

004РЕМАРКА:

 

Рекуперативное торможение — вид электрического торможения, при котором электроэнергия, вырабатываемая электрическим мотором-генератором, работающим в генераторном режиме, возвращается в электрическую систему зарядки высоковольтной аккумуляторной батареи.

005 Подробная информация о трансмиссии гибридных автомобилей изложена в главах 89…90 этого учебника.

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

Карданная передача, или карданный вал, направляет поток мощности от коробки передач к ведущему валу в сборе.

Смотри рисунок 1-70.

Ch1-70

Рисунок 1-70: Карданный вал передает вращение от коробки передач к задней ведущей оси (ведущему мосту) в сборе. Задняя ведущая ось (мост) содержит так называемую главную передачу, которая разворачивает вращение под углом 90°, и дифференциал, обеспечивающий независимое вращение двух ведущих колес одной оси; источник: AMG

Карданный вал представляет собой полую тонкостенную трубу, оснащенную двумя или более универсальными шиповыми карданными шарнирами.

Универсальные шиповые шарниры позволяют ведущему мосту автомобиля перемещаться относительно кузова/рамы вверх-вниз, не вызывая повреждения карданного вала.

 005Подробная информация о карданных передачах и иных устройствах передачи вращения изложена в главе 124 этого учебника.

ЗАДНЯЯ ВЕДУЩАЯ ОСЬ В СБОРЕ

Ведущая ось (ведущий мост) в сборе содержит главную передачу и дифференциал, к которому с двух противоположных сторон подключаются полуоси.

Главная передача – это пара конических зубчатых шестерен, основное назначение которых обеспечить вращение ведущих колес, оси вращения которых расположены под углом 90° по отношению к карданному валу.

Дифференциал – делитель крутящего момента между ведущими колесами одной оси автомобиля, или делитель крутящего момента между двумя ведущими осями автомобиля. По назначению дифференциал может быть меж-осевым, или меж-колесным. Дифференциал позволяет двум колесам при движении на повороте преодолевать различный по длине путь.

Полуоси – стальные валы обеспечивающие передачу вращения от дифференциала к ведущим колесам

Ch1-71

Рисунок 1-71: Ведущая ось (ведущий мост) автомобиля содержит главную передачу, дифференциал и две полуоси, передающие вращения от дифференциала к ведущим колесам; источник: AMG

 005Подробная информация о ведущих осях легковых автомобилей изложена в главах 123…125 этого учебника.

ВЕДУЩИЙ МОСТ В БЛОКЕ С КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ (TRANSAXLE = ТРАНЗАКСЛ)

В транзаксл (от англ. Transaxle) входят коробка передач, главная передача с дифференциалом, расположенных в одном картере (корпусе).

Транзаксл обычно применяется на переднеприводных автомобилях, однако у части полноприводных автомобилей привод на задние ведущие колеса осуществляется от транзаксла.

В современных автомобилях транзаксл может содержать любой вид коробки передач: от коробки с ручным переключением, до трансмиссии гибридных автомобилей.

На рисунке 1-72 представлен транзаксл полноприводного автомобиля, в состав которого входит коробка передач с двумя сцеплениями, коническая главная передача, дифференциал с механизмом блокировки дифференциала и отбор мощности на задние ведущие колеса.

Ch1-72

Рисунок 1-72: Как правило, транзаксл содержит коробку передач, главную передачу и дифференциал; источник: AMG

 005Подробная информация о коробках передач переднеприводных легковых автомобилях изложена в главах 122…126 этого учебника.

ПЕРЕДНИЕ ВЕДУЩИЕ ОСИ

Передние ведущие колеса автомобиля могут подключаться непосредственно к дифференциалу транзаксла, но могут представлять собой комбинированный ведущий мост с главной передачей, дифференциалом и полуосями, передающими вращение на передние ведущие колеса.

Ch1-73

Рисунок 1-73: Механизмы передачи вращения к передним ведущим колесам автомобиля; источник: Land Rower

Поскольку передняя ось комплектуется управляющими колесами, передача крутящего момента к ведущим колесам передней оси производится с помощью так называемых шарниров равных угловых скоростей (в просторечье – ШРУСами). ШРУСы позволяют передним колесам поворачиваться и перемещаться вверх-вниз по отношению к кузову/раме автомобиля.

 005Подробная информация карданных передачах и ШРУСах изложена в главах 124 этого учебника.

<<< ВЕРНУТЬСЯ К НАЧАЛУ ГЛАВЫ

 ЧИТАТЬ ЭТУ ГЛАВУ ДАЛЬШЕ >>>

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о