Что такое трансмиссия автомобиля - назначение, устройство

Трансмиссия автомобиля – это целый комплекс механизмов, который обеспечивает функционирование всех его движущих механизмов, передаёт им энергию ДВС. Дословно слово «transmission» с английского языка на русский можно перевести следующим образом: «перенос», «передача», «перевод». Фактически даже простая цепная передача на велосипеде – это уже трансмиссия. Но применительно к велосипедам слово «трансмиссия» не прижилось. Принято говорить именно «передача». А вот в сфере машиностроения, транспортных технологий понятие «трансмиссия» применяется и к механизмам, соединяющим ДВС с движущимися элементами, и к системам, которые обеспечивают функционирование таких механизмов. Хотя, если речь уже зашла о велосипеде, то на его примере легче всего наглядно объяснить суть трансмиссии как-таковой. Чтобы передвигаться быстро на велосипеде, нужна высокая частота вращения заднего ведущего колеса. Цепная передача идеально позволяет решить эту задачу, не прибегая к изменению диаметра колеса. Правда, если мы рассматриваем устройство автомобилей, то уже появляется двигатель, и конструкция усложняется, как и спектр её «обязанностей». Например, во время движения авто ДВС постоянно нужно затрачивать энергию на преодоление всевозможных сопротивлений, в том числе преодоление инерции самого автомобиля. От качества механизмов трансмиссии (МТ) зависит расход топлива, безопасность и комфорт водителя, пассажиров транспортного средства, эффективность выполнения тех или иных задач. Например, МТ погрузчика обеспечивают оператору комфортное взаимодействие с погрузчиком, беспрепятственно подъезжать к стеллажам и аккуратно разгружать его. От МТ комбайна зависит отлаженность передачи действий от ДВС механизмам жатвенной части. От МТ карьерного самосвала зависит то, сможет ли он обеспечить эффективный старт после полной загрузки кузова или движение в гору с высокой скоростью.

Назначение автомобильной трансмиссии

Назначение данного механизма несложное – передавать крутящий момент, поступающий от мотора, на ведущие колеса и изменять скорость вращения второстепенных валов. При запуске мотора маховик вращается в соответствии с оборотами коленвала. Если бы он имел жесткое сцепление с ведущими колесами, то на машине невозможно было бы плавно начинать движение, а каждая остановка транспортного средства требовала бы от водителя глушить мотор.

Всем известно, что для запуска двигателя используется энергия аккумулятора. Без трансмиссии автомобиль сразу же начинал бы свое движение, задействуя эту энергию, что приведет к очень быстрому разряду источника питания.

Трансмиссия устроена так, что водитель имеет возможность отсоединить ведущие колеса машины от мотора, чтобы:

Запускать двигатель без перерасхода заряда АКБ;
Ускорять транспортное средство, не повышая обороты мотора до критического значения;
Использовать движение накатом, например, в случае буксировки;
Выбирать такой режим, который не вредил бы мотору и обеспечивал безопасное движение транспорта;
Останавливать машину без необходимости глушить двс (например, на светофоре или чтобы пропустить пешеходов, идущих по зебре).

Также трансмиссия автомобиля позволяет изменять направление крутящего момента. Это требуется для движения задним ходом.

И еще одна особенность трансмиссии в том, чтобы преобразовывать скорость вращения коленвала мотора в приемлемую скорость вращения колес. Если бы они крутились со скоростью в пределах 7 тысяч, то либо их диаметр должен был быть очень маленьким, либо все машины были бы спортивными, и на них нельзя бы было безопасно ездить по людным городам.

Трансмиссия равномерно распределяет высвобождающуюся мощность двигателя так, чтобы момент трансформации делал возможным мягкий и плавный старт, движение в горку, но вместе с тем и позволял использовать мощность ДВС для разгона транспортного средства.

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.

Типы трансмиссий

Хотя производители разработали и продолжают создавать разные модификации коробок передач, всех их можно разделить на четыре типа. Далее – коротко об особенностях работы каждой из них.

Механическая коробка передач

Это самый первый и самый популярный тип трансмиссии. Даже многие современные автомобилисты выбирают именно эту коробку передач. Причиной тому – более простое строение, возможность использовать ходовую часть машины вместо стартера, чтобы завести мотор, если аккумулятор разрядился (о том, как это сделать правильно, читайте здесь).

Особенность этой коробки заключается в том, что водитель сам определяет, когда и какую скорость включить. Конечно, это требует хорошего понимания, на какой скорости можно переходить на повышенную или пониженную передачу.

Благодаря своей надежности и относительной простоте в обслуживании и ремонте данный тип трансмиссии остается на лидирующих позициях в рейтинге КПП. Для изготовления механики производитель тратит не так много средств и ресурсов, как для производства автоматов или роботов.

Переключение передач происходит следующим образом. В устройство коробки входит диск сцепления, который при нажатии на соответствующую педаль разъединяет маховик мотора от ведущего механизма коробки. Пока сцепление разъединено, водитель переводит агрегат на другую передачу. Так и автомобиль разгоняется (или замедляется), и двигатель не страдает.

В устройство механических коробок входит набор шестерен и валов, которые соединены между собой таким образом, чтобы водитель смог быстро переключить нужную передачу. Для снижения шумности в механизме используются шестеренки с косым расположением зубьев. А для стабильности и скорости зацепления элементов в современных МКПП используются синхронизаторы. Они синхронизируют скорость вращения двух валов.

Об устройстве механики читайте в отдельной статье.

Роботизированная трансмиссия

По устройству и принципу действия роботы очень похожи на механические аналоги. Только в них выбор и переключение передачи осуществляет электроника автомобиля. Большинство роботизированных коробок имеют опцию ручного режима, когда водитель использует рычаг переключения, расположенный на селекторе режимов. Некоторые модели автомобилей вместо этого рычага имеют подрулевые лепестки, с помощью которых водитель повышает или понижает передачу.

Для повышения стабильности и надежности работы современные роботы оснащаются системой двойного сцепления. Такую модификацию называют селективной. Ее особенность в том, что один диск сцепления обеспечивает нормальный режим работы коробки, а второй перед переключением следующей передачи подготавливает механизмы к активации скорости.

О других особенностях роботизированной системы переключения передач читайте здесь.

Автоматическая коробка передач

Такая коробка в рейтинге подобных механизмов стоит на втором месте после механики. Такая трансмиссия при этом имеет самое сложное строение. В ней имеется множество дополнительных элементов, в том числе и датчиков. Однако в отличие от роботизированного и механического аналога автомат лишен диска сцепления. Вместо него используется гидротрансформатор.

Гидротрансформатор – механизм, который работает на основе движения масла. Рабочая жидкость насосом подается на крыльчатку муфты, которая приводит в движение ведущий вал трансмиссии. Отличительной особенностью данной коробки является отсутствие жесткой сцепки механизма трансмиссии с маховиком двигателя.

Автоматическая трансмиссия работает по схожему принципу, что и робот. Электроника сама определяет момент перехода на нужный режим. Помимо этого многие автоматы оснащаются полуавтоматическим режимом, когда водитель, используя рычаг переключения, дает команду системе переходить на нужную передачу.

Более ранние модификации оснащались только гидротрансформатором, но на сегодняшний день существуют и электронные модификации. Во втором случае электронное управление может переключаться в несколько режимов, каждому из которых соответствует своя система переключения скоростей.

Подробней об устройстве и системе работы автомата рассказывалось в более раннем обзоре.

Бесступенчатая трансмиссия

Данный тип трансмиссии также называется вариатором. Единственная коробка, в которой нет ступенчатого переключения скоростей. Управление распределением крутящего момента осуществляется за счет перемещения стенок шкива ведущего вала.

Соединяются ведущий и ведомые валы при помощи ремня или цепи. Выбор передаточного числа определяет электроника трансмиссии на основании информации, поступающей с датчиков разных систем автомобиля.

Вот небольшая таблица плюсов и минусов каждого типа коробок:

Тип коробки:	Достоинства:	Недостатки:
МКПП (механика)	Высокий КПД;Позволяет экономить топливо;Простое устройство;Недорогая в ремонте;Высокая надежность.	Новичку нужно много тренироваться, чтобы эффективно использовать потенциал коробки;По сравнению с остальными КПП эта не обеспечивает столько комфорта.
«Робот»	Комфорт при переключении (нет необходимости тянуться к рычагу каждый раз, когда нужно переключиться);Электроника определят самый оптимальный момент перехода на нужную передачу (особенно полезным это будет для тех, кому сложно привыкнуть к этому параметру).	Во время переключения скорости наблюдается задержка;Переход на повышенную/пониженную передачу часто сопровождается рывками;Не дает возможность водителю сэкономить топливо.
Автоматическая	Комфортное переключение передач (плавное и практически неощутимое);При резком нажатии на педаль газа переходит на пониженную передачу, чтобы максимально быстро ускорить автомобиль (например, при обгоне).	Дорогое обслуживание и ремонт;Не экономит топливо;Не экономична и по расходу масла;Сложность в ремонте, из-за чего нужно искать дорогостоящий сервис, не каждый механик способен правильно настроить или отремонтировать механизм;Нельзя завести мотор с буксира.
Вариатор	Самое плавное переключение передаточных чисел без вывода мотора на повышенные обороты (что предотвращает его перегрев);Повышенный комфорт при езде;Бережное использование ресурса мотора;Простота в управлении автомобилем.	Дорогое обслуживание;Вялый разгон (по сравнению с предыдущими аналогами);Не дает возможности использовать мотор в экономичном режиме по части расхода топлива;Нельзя завести мотор с буксира.

Подробней об отличиях этих типов коробок смотрите в данном видео:

Чем отличается механическая коробка передач, автомат, вариатор и роботизированная

Устройство автоматической трансмиссии

Автоматическая трансмиссия обеспечивает переключение передач в автоматическом режиме. Это означает, что человеку, управляющему автомобилем, не нужно выжимать сцепление и переключать рычаг КПП. Коробка-автомат была разработана еще в начале XX века, основные принципы ее работы сохранились с того времени.

Классическим вариантом автоматической трансмиссии является гидротрансформаторная КПП, состоящая из следующих узлов:

гидротрансформатора;
планетарного механизма.

Последний включает в себя следующие детали

гидравлический или электронный блок управления АКПП;
фрикционную муфту;
обгонную муфту;
ленточный тормоз;
масляный насос.

Гидротрансформатор обеспечивает передачу крутящего момента от силового агрегата и по своей сути заменяет сцепление. Передача крутящего момента осуществляется за счет накопления и использования кинетической энергии жидкости, находящейся внутри корпуса гидротрансформатора. Также он обеспечивает гашение толчков, возникающих при переключении передач, из-за отсутствия жесткой кинематической связи между своими элементами.

Планетарный механизм обеспечивает выбор скорости и передачу крутящего момента от гидротрансформатора к приводам колес. В планетарном механизме осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, что определяет выбор передаточного числа. Управление коробкой осуществляет гидравлический или электронный блок управления, собирающий сведения от различных датчиков и определяющий необходимый режим работы.

Классическая автоматизированная трансмиссия имеет множество достоинств: она обеспечивает комфортность управления автомобилем, имеет большой ресурс, зачастую превосходящий механическую трансмиссию, предотвращает банальные ошибки водителя при переключении передач. Разумеется, имеются и минусы: автомат достаточно дорог, поэтому им редко оснащаются автомобили эконом-класса. Также трансмиссия подобного типа увеличивает вес авто, снижает динамику и максимальную скорость, повышает расход топлива и требует тщательного ухода. В случае поломки ремонт автоматической трансмиссии обойдется владельцу авто в немаленькую сумму.

Механическая трансмиссия

Особенность механической трансмиссии заключается в том, что весь процесс перехода между передачами происходит исключительно за счет механического вмешательства водителя. Только он выжимает сцепление, прерывая передачу крутящего момента от маховика на диск сцепления. Исключительно благодаря действиям водителя происходит переключение передач и возобновление подачи крутящего момента на шестерни коробки передач.

Но понятие механической трансмиссии не стоит путать с МКПП. Коробка – это агрегат, с помощью которого происходит распределение тяговых усилий. В механической трансмиссии передача крутящего момента происходит за счет механической передачи. То есть все элементы системы имеют непосредственную сцепку друг с другом.

Достоинств у механической передачи крутящего момента (в основном за счет шестеренчатого соединения) несколько:

Максимальный КПД, так как не происходит потеря мощности на работу попутных механизмов, как, например, в гидротрансформаторе;
Стоимость механической трансмиссии самая низкая среди идентичных аналогов с другим типом передачи крутящего момента за счет более простой конструкции;
Все та же простая конструкция позволяет производителям создавать агрегаты с небольшими габаритами.

Определение понятия «трансмиссия»

Согласно научным изданиям машиностроения, трансмиссия – это совокупность механизмов и сборочных единиц, которые соединяют двигатель с ведущими колесами, в данном случае, автомобильного транспорта, а также совокупность системы, которая обеспечивает работу трансмиссии.

Трансмиссия является совокупностью агрегатов и узлов, которые передают крутящий момент от мотора к ведущим колесам, при этом могут изменяться тяговые усилия, скорость и направление движения. Автомобильная трансмиссия включает в себя механизмы, которые в науке относят к составу силового агрегата – это коробка передач и сцепление.

Гидромеханическая трансмиссия

В устройство такого агрегата входит:

Гидродинамический преобразователь;
Механический редуктор.

Достоинства такой трансмиссии в том, что она облегчает управление переключением скоростей благодаря автоматизированному переходу между передачами. Также данная коробка обеспечивает дополнительное гашение крутильных колебаний. Благодаря этому снижаются нагрузки на детали агрегата при максимальных нагрузках.

К недостаткам гидромеханической трансмиссии относится небольшой КПД из-за работы гидротрансформатора. Так как в агрегате используется гидроблок с гидротрансформатором, ему нужно больше масла. Для него требуется дополнительная система охлаждения. Из-за этого коробка имеет увеличенные размеры и больше веса по сравнению с аналогичной механикой или роботом.

Гидравлическая трансмиссия

Особенность такой коробки заключается в том, что переключение скоростей выполняется при помощи гидравлических узлов. В конструкции агрегата может устанавливаться гидротрансформатор или гидромуфта. Этот механизм подключает нужную пару валов и шестерен.

Преимуществом гидравлической трансмиссии является плавное включение скоростей. Крутящий момент передается максимально мягко, а крутильные колебания в такой коробке сведены к минимуму благодаря эффективному гашению этих усилий.

К минусам данной КПП относится необходимость в использовании индивидуальных гидромуфт для всех передач. Из-за больших размеров и веса гидравлическая трансмиссия используется в железнодорожном транспорте.

Гидростатическая трансмиссия

В основе такой коробки лежат аксиально-плунжерные гидроагрегаты. Плюсами трансмиссии являются небольшие габариты и вес. Также в такой конструкции нет механической связи между звеньями, благодаря чему они могут разводиться на большие расстояния. Благодаря этому КПП имеет большое передаточное число.

Недостатки гидростатической трансмиссии в том, что она требовательна к качеству рабочей жидкости. Также она чувствительна к давлению в гидролинии, которая обеспечивает переключение передач. Из-за особенностей КПП ее используют в основном в дорожно-строительной технике.

Электромеханическая трансмиссия

В конструкции электромеханической коробки используется как минимум один тяговый электродвигатель. В ней устанавливается электрогенератор, а также контроллер, управляющий выработкой нужной для работы КПП энергии.

Благодаря использованию электромотора (ов) обеспечивается управление силой тяги. Крутящий момент передается в более широком диапазоне, а между механическими узлами отсутствует жесткая сцепка.

Минусами такой трансмиссии являются большие размеры (используется мощный генератор и один или несколько электродвигателей), а вместе с тем и вес. Если сравнивать такие коробки с механическим аналогом, то у них значительно меньший КПД.

Переднеприводная трансмиссия

Конструкция переднеприводной трансмиссии состоит из:

Сцепления (если это механика или робот);
Коробки передач;
Главной передачи;
Дифференциала;
Валов, приводящих во вращение передние колеса.

Все элементы такой трансмиссии заключены в один блок, расположенный поперек моторного отсека. Связка коробки и двигателя порой называется модель с поперечным расположением мотора. Это значит, что машина с передним или полным приводом.

Заднеприводная трансмиссия

Конструкция заднеприводной трансмиссии состоит из:

Сцепления (если это механика или робот);
Коробки передач;
Главной передачи;
Дифференциала;
Карданной передачи;
Полуосей.

Большинство классических автомобилей оснащались именно такой трансмиссией. Что касается реализации передачи крутящего момента, то заднеприводная трансмиссия максимально простая для этой задачи. Карданный вал соединяет задний мост с коробкой передач. Для снижения вибраций используются опоры, немного мягче тех, что устанавливаются в переднеприводных машинах.

Полноприводная трансмиссия

Такой тип трансмиссии отличается более сложным устройством (подробно о том, что такое полный привод, и как в нем реализуется передача крутящего момента, читайте отдельно). Причина в том, что агрегат должен одновременно распределять крутящий момент на все колеса. Существует три разновидности такой трансмиссии:

Постоянный полный привод. В таком исполнении агрегат оснащается межосным дифференциалом, который распределяет крутящий момент на обе оси, и в зависимости от качества сцепления колес с дорожным покрытием менять усилия между ними.
Ручное подключение полного привода. В этом случае конструкция оснащается раздаточной коробкой (подробно об этом механизме читайте в другой статье). Водитель самостоятельно определяет, в какой момент нужно включить вторую ось. По умолчанию автомобиль может быть как передне-, так и заднеприводным. Вместо межосевого дифференциала, как правило, используются межколесные.
Автоматически подключаемый полный привод. В таких модификациях вместо межосевого дифференциала устанавливается вязкостная муфта или аналог фрикционного типа. Пример того, как работает такая муфта, рассматривается есь.

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.

Агрегаты трансмиссии автомобиля

Независимо от типа трансмиссии, этот механизм состоит из нескольких узлов, которые обеспечивают эффективность и высокий КПД устройства. Вот из каких агрегатов состоит коробка передач.

Диск сцепления

Этот элемент обеспечивает жесткую сцепку маховика двигателя с ведущим валом главной передачи. Однако при необходимости данный механизм также разъединяет мотор и коробку. Механическая трансмиссия оснащается корзиной сцепления, похожее устройство имеет и робот.

В автоматических модификациях эту функцию выполняет гидротрансформатор. Единственное отличие – диск сцепления может обеспечить прочную связь мотора и механизма трансмиссии даже при заглушенном моторе. Это позволяет использовать передачу в качестве противооткатного механизма в дополнение к слабому ручнику. Сцепление позволяет запустить двигатель с толкача, чего нельзя сделать на автомате.

Механизм сцепления состоит из таких элементов:

Фрикционные диски;
Корзина (или корпус, в котором расположены все элементы механизма);
Вилка (перемещает нажимной диск, когда водитель нажимает на педаль сцепления);
Ведущий или первичный вал.

Среди разновидностей сцепления бывают:

Сухие. В таких модификациях используется сила трения, благодаря чему фрикционные поверхности дисков не позволяют им проскальзывать во время передачи крутящего момента;
Мокрые. Более дорогая модификация, в которой используется гидротрансформаторное масло, продлевающее срок службы механизма, а также делающее его более надежным.

Главная передача

Основная задача главной передачи – принимать усилия, поступающие от мотора и передавать их на подсоединенные узлы, а именно на ведущий мост. Главная передача увеличивает КМ (крутящий момент) и вместе с тем уменьшает обороты ведущих колес авто.

Машины с передним приводом оснащаются данным механизмом возле дифференциала КПП. Модели с задним приводом имеют этот механизм в картере заднего моста. В устройство ГП входит полуось, ведущая и ведомая шестерни, полуосевые шестерни, а также шестерни-сателлиты.

Дифференциал

Передает крутящий момент, изменяет его и распределяет на несоосные механизмы. Форма и принцип работы дифференциала отличаются в зависимости от привода машины:

Заднеприводная модель. Дифференциал устанавливается в картере моста;
Переднеприводная модель. Механизм установлен в коробке передач;
Полноприводная модель. Дифференциал находится в раздаточной коробке.

В конструкцию дифференциала входит планетарный редуктор. Существует три модификации планетарной передачи:

Коническая – используется в межколесном дифференциале;
Цилиндрическая – применяется в межосном дифференциале полноприводного авто;
Червячная – считается универсальной модификацией, которую можно использовать, как в межколесном, так и межосном дифференциалах.

В устройство дифференциала входят осевые шестерни, закрепленные в корпусе. Они связываются между собой планетарной передачей, которая состоит из шестерен-сателлитов. Подробней об устройстве дифференциала и принципе работы читайте здесь.

Карданная передача

Карданная передача – это вал, состоящий из двух или больше частей, которые соединены между собой при помощи шарнирного механизма. Она используется в разных частях автомобиля. Основное применение – в заднеприводном транспорте. Коробка передач в таких автомобилях часто находится ниже, чем редуктор заднего моста. Чтобы ни механизм коробки, ни редуктора не испытывал дополнительную нагрузку, вал, расположенный между ними должен разделяться на секции, соединение которых обеспечивало бы плавное вращение при деформации узла.

Если кардан неисправен, то в процессе передачи крутящего момента ощущаются сильные шумы и вибрации. Когда водитель заметил такой эффект, ему следует уделить внимание ремонту, чтобы из-за повышенных вибраций не вышли из строя механизмы трансмиссии.

Чтобы трансмиссия прослужила максимально эффективно и долго без ремонтов, каждую коробку необходимо обслуживать. Производитель устанавливает свой срок планового ТО, о чем автовладелец информируется в технической документации. Чаще всего этот период находится в районе 60 тысяч километров пробега авто. В техническое обслуживание входит замена масла и фильтра, а также сброс ошибок, если такие имеются в электронном блоке управления.

Подробней об уходе за коробкой рассказано в другой статье.

Коробка передач

Это самая сложная часть любой трансмиссии, даже механической. Благодаря этому агрегату происходит равномерное распределение тяговых усилий. Это происходит либо благодаря непосредственному участию водителя (механическая коробка передач), либо за счет работы электроники, как в случае автоматической или роботизированной трансмиссии.

Независимо от типа коробки передач этот агрегат позволяет максимально эффективно использовать мощность и крутящий момент двигателя в разных режимах его работы. Коробка передач позволяет двигаться машине быстрее при минимальных скачках оборотов мотора (для этого водителю или электронике необходимо определять подходящий показатель оборотов) или подвергать двигатель меньшей нагрузке при движении в горку.

Также благодаря коробке передач изменяется направление вращения ведомого вала. Это необходимо для движения машины задним ходом. Этот агрегат позволяет передать весь крутящий момент от мотора к ведущим колесам. Коробка передач позволяет полностью отключить мотор от ведущих колес. Это необходимо, когда машина должна полностью остановиться, но мотор должен продолжать работать. Например, в таком режиме должен быть автомобиль при остановке на светофоре.

Среди коробок передач бывают такие разновидности:

Механическая. Это самый простой тип коробки, в которой распределение тяговых усилий осуществляет непосредственно водитель. Все остальные типы коробок свободно можно отнести к автоматическим типам.
Автоматическая. В основе такой коробке лежит гидротрансформатор, а изменение передаточных чисел происходит в автоматическом режиме.
Робот. Это автоматический аналог механической коробки передач. Особенностью роботизированной КПП является наличие двойного сцепления, которое обеспечивает максимально быстрое переключение скоростей.
Вариатор. Это тоже автоматическая коробка передач. Только тяговые усилия распределяются за счет изменения диаметра ремня или цепи привода.

Благодаря наличию коробки передач можно использовать прежние обороты мотора, но изменять скорость вращения колес. Это, например, пригодится, когда машина преодолевает бездорожье.

Ведущий мост

Под мостом трансмиссии подразумевается опорная часть, которая крепится к раме автомобиля, а внутри нее располагается механизм передачи крутящего момента на колеса. В легковом транспорте мосты используются в заднеприводных или полноприводных моделях. Чтобы крутящий момент поступал от коробки передач на мост, используется карданная передача. Об особенностях этого элемента рассказывается в другой статье.

В автомобиле может быть ведущий и ведомый мосты. В ведущем мосту устанавливается редуктор, преобразующий поперечное вращение вала (направление поперек кузова авто) в продольное вращение (направление вдоль кузова) ведущих колес. В грузовом транспорте может быть более одного ведущего моста.

Раздаточная коробка

Раздатка используется только в полноприводных трансмиссиях (крутящий момент передается на все колеса). В ней, также как и в основной коробке передач, имеется набор шестерен, которые позволяют изменить передаточные числа (демультипликатор) на разные пары колес для увеличения крутящего момента. Это необходимо в вездеходах или в тягачах большой грузоподъемности.

Шарнир равных угловых скоростей

Этот элемент трансмиссии используется в автомобилях, в которых ведущими являются передние колеса. Этот шарнир непосредственно соединяется с ведущими колесами и является последним звеном в трансмиссии.

Наличие данного механизма обусловлено тем, что при повороте передних колес на них должно в той же степени поступать крутящий момент. Этот механизм работает по принципу карданной передачи. В машине на одном колесе используется два ШРУСа – внутренний и наружный. Они обеспечивают постоянную связь с дифференциалом.

Назначение и схемы трансмиссий

Назначение. Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими колесами.

Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.

В трансмиссию входят:

сцепление,
коробка передач,
карданная передача,
главная передача, устанавливаямая в картере ведущего моста,
дифференциал
полуоси.

Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.

Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.

Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.

Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями — межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).

Трансмиссии по способу передачи крутящего момента разделяют на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами.

Схема трансмиссии автомобиля. Она определяется его общей компоновкой: размещением двигателя, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.

Схемы трансмиссий: а — автомобиля 4X2, б — переднеприводного автомобиля 4X2, в — автомобиля 4X4, г — автомобиля 6X4

Автомобили с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 и др.). Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5.

Существенные отличия имеет трансмиссия переднеприводного автомобиля ВАЗ-2108 с колесной формулой 4X2 (рис. 6). Особенностью этой схемы является выполнение ведущим переднего моста с управляемыми колесами. Это потребовало объединения в единый силовой агрегат двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, механизмов ведущего моста 5 (главную передачу и дифференциал), карданных шарниров 6 равных угловых скоростей, соединенных с передними управляемыми колесами.

На (рис. в) представлена схема трансмиссии автомобиля с передним и задним ведущими мостами (автомобиль УАЗ-469). Отличительной особенностью этой схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 7, которая через промежуточные 9 карданные валы передает крутящий момент переднему 8 и заднему 5 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля в необходимых случаях.

Схема механической трансмиссии трехосных грузовых автомобилей КамАЗ представлена на (рис. г). На этих автомобилях средний 10 и задний 5 мосты являются ведущими. Крутящий момент к ним передается одним карданным валом 4, а в главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал, передающий крутящий момент на карданный вал 11 привода заднего моста. В других схемах трансмиссий трехосных автомобилей передача крутящего момента к ведущим мостам может производиться раздельно карданными валами от раздаточной коробки (автомобиль Урал-375).

Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.

На автомобилях (БелАЗ) с электромеханической трансмиссией дизельный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, энергия от которого передается по проводам в электродвигатели колес. Колесный электродвигатель монтируют в ободе колеса совместно с понижающим механическим редуктором. Такая конструкция называется электромотор-колесом.

Особенности популярных трансмиссий 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro

Системы полного привода 4Matic (установлены на многочисленные легковые модели Mercedes-Benz) с постоянным полным приводом включают межколесный и межосевой дифференциалы свободного типа, позволяющих разделить крутящий момент ДВС на две оси. Каждая из осей благодаря свободным дифференциалам может беспрепятственно вращаться с различной скоростью. Кроме того, у 4Matic предусмотрен контроль за движением посредством системы курсовой устойчивости (предусмотрен контроль тягового усилия, антиблокировочная система тормозов и антипробуксовочный механизм).
Полноприводные трансмиссии xDrive (разработка BMW) отличаются наличием фрикционной многодисковой муфты. Она выполняет роль дифференциала. Также одна из главных особенностей решения состоит в том, что системой обеспечена возможность перераспределения межосевого крутящего момента в максимально широком диапазоне (0 до 100%).
Система Quattro (Audi). Отличительная особенность – МТ и ДВС расположены продольно. У большинства трансмиссий Quattro присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.
4 Motion (популярный МТ Volkswagen). Особенность схемы — крутящий момент ДВС распределяется по осям в зависимости от ситуации на дороге.

У большинства трансмиссий Quattro и 4Motion присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.

Принцип работы

Трансмиссия автомобиля работает в такой последовательности:

Запускается мотор благодаря слаженной работе системы зажигания и подачи топлива.
В процессе поочередного сгорания воздушно-топливной смеси в цилиндрах мотора проворачивается коленчатый вал.
Крутящий момент передается от коленчатого вала через маховик, к которому соединена корзина сцепления, на ведущий вал коробки передач.
В зависимости от типа коробки передач крутящий момент распределяется либо по подключенным шестерням, либо через ремень/цепь (например, в вариаторе) и поступает на ведущие колеса.
В механической коробке передач водитель самостоятельно разъединяет связь между маховиком и ведущим валом коробки. Для этого нажимается педаль сцепления. В автоматических трансмиссиях этот процесс происходит автоматически.
В коробке передач механического типа изменение передаточных чисел обеспечивается за счет соединения шестерен с разным количеством зубьев и разным диаметром. Когда выбирается конкретная передача, соединяются между собой только одна пара шестерен.
При поступлении кутящего момента на дифференциал тяга поступает на колеса в разной степени. Этот механизм необходим, потому что машина движется не всегда по прямому участку дороги. На повороте одно колесо будет вращаться быстрее, чем другое, так как проходит больший радиус. Чтобы резина на колесах не подвергалась преждевременному износу, устанавливается дифференциал между полуосями. Если машина полноприводная, то таких дифференциалов будет минимум два, а в некоторых моделях устанавливается и промежуточный (межосевой) дифференциал.
Крутящий момент в заднеприводном автомобиле передается на колеса от коробки передач через карданный вал.
Если машина полноприводная, в трансмиссии такого типа будет установлена раздаточная коробка, с помощью которой все колеса убудут ведущими.
В некоторых моделях используется система с подключаемым полным приводом. Это может быть система с блокировкой межосевого дифференциала или между осями устанавливаться многодисковая фрикционная или вязкостная муфта. Когда основная пара колес начинает буксовать, межосевой механизм блокируется, и крутящий момент начинает поступать на вторую пару колес.

Зачем нужна коробка передач

Благодаря работе КПП, автомобиль имеет возможность двигаться в любом направлении с различной скоростью. По конструкции коробки передач разделяются на механизмы ступенчатого и бесступенчатого типа. В ступенчатых коробках передачи переключаются по ступеням, к данной категории относятся механические МКПП и роботизованные РКПП. Бесступенчатые – это коробки-вариаторы соответственно.

В автомобилях с МКПП водитель самостоятельно переводит специальный рычаг управления в нужное положение, чтобы выбрать заданную передачу. Механической коробкой проще управлять, т.к. она обладает простой надежной конструкцией. Данная модель коробки передач – наиболее распространенный вариант исполнения.

Немалой популярностью среди владельцев авто пользуются также коробки автомат. В АКПП гармонично сочетаются функции механической и роботизированной коробок. Благодаря электронной системе управления коробкой передач, появилось название – автоматическая трансмиссия. Водителю не приходится отвлекаться от ситуации на дороге, чтобы вручную переключать скорости. Электронное управление делает эту работу в автоматическом режиме на основании данных, полученных со специальных встроенных датчиков.

Наиболее частые поломки трансмиссии

К наиболее распространенным неисправностям трансмиссии относятся:

Сложности с переключением одной или нескольких скоростей. В этом случае важно отремонтировать сцепление, настроить тросик или отрегулировать кулису.
При переходе на нейтральную передачу в коробке появляется шум. Если этот звук исчезает при нажатии на педаль сцепления, то это может быть симптомом вышедшего из строя выжимного подшипника, износ подшипников первичного вала, при неправильно подобранном трансмиссионном масле или недостаточном его объеме.
Износ корзины сцепления.
Подтекание масла.
Поломка карданного вала.
Выход из строя дифференциала или главной передачи.
Поломка ШРУСов.
Неисправности в электронике (если в машине полное или частичное управление осуществляется электронным блоком управления). В этом случае на приборной панели будет светиться значок неисправности мотора.
В процессе переключения скоростей ощущаются сильные рывки, стуки или скрежет. Причину этому способен определить квалифицированный специалист.
Скорости произвольно выключаются (касается механических КПП).
Полный отказ агрегата работать. Точную причину нужно устанавливать на станции техобслуживания.
Сильный нагрев коробки.

Признаки неисправности трансмиссии

Когда автомобилисту известна схема трансмиссии автомобиля, он сможет самостоятельно определить, какие неисправности имеет механизм при наличии следующих признаков:

При движении с места появляются рывки.
Наблюдается шум в области сцепления.
Устройства не выключаются.
В месте соединения привода сцепления наблюдается утечка жидкости.
Педаль западает или заедает.
Машина пробуксовывает.

При наличии данных признаков необходимо выполнить ремонт трансмиссии автомобиля самостоятельно или в специализированном центре.

Зависимость трансмиссии от типа привода

Итак, как мы разобрались, в зависимости от типа привода трансмиссии будут конструктивно отличаться. В описании технических характеристик разных моделей авто часто упоминается понятие «колесная формула». Она может быть AWD, 4х4, 2WD. Постоянный полный привод обозначается 4х4.

Если в трансмиссии осуществляется распределение крутящего момента на каждое колесо в зависимости от нагрузки на него, то такая формула будет обозначаться AWD. Что касается переднего или заднего привода, то такая колесная формула может обозначаться 4х2 или 2WD.

Конструкция трансмиссии в зависимости от типа привода будет отличаться наличием дополнительных элементов, которые будут обеспечивать постоянную передачу крутящего момента на оси или временное подключение второй оси.

Распространенные поломки

Если говорить о таком виде машин, как легковые автомобили, трансмиссия в них чаще всего выходит из строя в связи со следующими поломками:

ШРУС. О неисправности данного механизма свидетельствует появление нехарактерных звуков. Он не подвергается ремонту и требует замены.
Сцепление. Чаще всего выходит из строя при агрессивной манере вождения. Компонент требует проведения своевременной регулировки.
Детали АКПП. Изнашиваются при отсутствии обслуживания.

Стоит отметить, что трансмиссия грузового автомобиля подвергается большим нагрузкам, поэтому требует более частого прохождения технического обслуживания.