Из чего состоит трансмиссия автомобиля: Трансмиссия автомобиля – назначение, устройство

Карданная передача – назначение, типы передач, устройство, работа

Карданная передача предназначена для передачи крутящего момента между валами, расположенными под углом друг к другу. В автомобиле карданная передача применяется, как правило, в трансмиссии и рулевом управлении.

Посредством карданной передачи могут соединяться следующие элементы трансмиссии:

1. двигатель и коробка передач;
2. коробка передач и раздаточная коробка;
3. коробка передач и главная передача;
4. раздаточная коробка и главная передача;
5. дифференциал и ведущие колеса.

Основным элементом карданной передачи является карданный шарнир. В зависимости от конструкции шарнира различают следующие типы карданных передач: с шарниром неравных угловых скоростей, с шарниром равных угловых скоростей, с полукарданным упругим шарниром, с полукарданным жестким шарниром.

Карданная передача с полукарданным жестким шарниром на автомобилях не применяется, т.

к. не отвечает требованиям надежности и технологичности.

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром неравных угловых скоростей имеет устоявшееся название – карданная передача, обиходное название – кардан. Данный тип передачи применяется в основном на заднеприводных автомобилях и автомобилях с полным приводом.

Карданная передача включает шарниры неравных угловых скоростей, расположенные на карданных валах. При необходимости используется промежуточная опора. На концах карданной передачи установлены соединительные устройства.

Шарнир неравных угловых скоростей объединяет две вилки, расположенные под углом 90° друг к другу, крестовину и фиксирующие элементы. Крестовина вращается в игольчатых подшипниках, установленных в проушинах вилок. Подшипники необслуживаемые, пластичная смазка закладывается в них при сборке и в процессе эксплуатации не меняется.

Особенностью шарнира неравных угловых скоростей является неравномерная (циклическая) передача крутящего момента, т.

е. за один оборот ведомый вал дважды отстает и дважды обгоняет ведущий вал. Для компенсации неравномерности вращения в карданной передаче применяется не менее двух шарниров, по одному с каждой стороны карданного вала. При этом вилки противоположных шарниров располагаются в одной плоскости.

В карданной передаче в зависимости от расстояния, на которое передается крутящий момент, применяется один или два карданных вала. При двухвальной схеме первый вал носит название промежуточного, второй – заднего карданного вала. Место соединения валов фиксируется с помощью промежуточной опоры. Промежуточная опора крепится к кузову (раме) автомобиля. Для компенсации, возникающих в результате работы, изменений длины карданной передачи в одном из валов выполняется шлицевое соединение.

Соединение карданной передачи с другими элементами трансмиссии производится с помощью соединительных элементов: фланцев, муфт и др.

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей

Карданная передача с шарниром равных угловых скоростей нашла широкое применение в переднеприводных автомобилях для соединения дифференциала и ступицы ведущего колеса.

Карданная передача данного типа включает два шарнира равных угловых скоростей, соединенных приводным валом. Ближайший к коробке передач (дифференциалу) шарнир носит название внутреннего, противоположный ему – внешний шарнир.

С целью снижения уровня шума карданная передача с шарниром равных угловых скоростей также применяется в трансмиссиях автомоблей с задним и полным приводом. В данном случае шарнир неравных угловых скоростей уступает более соершенной конструкции ШРУС.

Карданный шарнир равных угловых скоростей обеспечивает передачу крутящего момента от ведущего к ведомому валу с постоянной угловой скорость, независимо от угла наклона валов. Самым распространенным в конструкции трансмиссии переднеприводного автомобиля является шариковый шарнир равных угловых скоростей.

Шарнир равных угловых скоростей (сокращенное название – ШРУС, обиходное название – граната) представляет собой обойму, помещенную в корпус, между которыми движутся шарики.

Корпус имеет внутреннюю сферическую форму. Внутри корпуса располагается обойма. В корпусе и обойме выполнены канавки, по которым движутся шарики. Такая конструкция обеспечивает равномерную передачу крутящего момента от ведомого вала к ведущему под изменяющимся углом. Сепаратор удерживает шарики в определенном положении. Для защиты шарнира от негативных факторов внешней среды (кислорода, воды, грязи) на ШРУС устанавливается грязезащитный чехол – «пыльник».

При изготовлении в шарнир равных угловых скоростей закладывается смазка, приготовленная на основе дисульфида молибдена.

Карданная передача с полукарданным упругим шарниром

Полукарданный упругий шарнир обеспечивает передачу крутящего момента между двумя валами, расположенными под небольшим углом, за счет деформации упругого звена.

Характерным примером данного типа шарнирного соединения является упругая муфта Гуибо (Guibo). Муфта представляет собой предварительно сжатый шестигранный упругий элемент, с двух сторон которого крепятся фланцы ведущего и ведомого валов.

 

 

Дифференциал автомобиля – назначение, устройство, принцип работы

Дифференциал предназначен для передачи, изменения и распределения крутящего момента между двумя потребителями и обеспечения, при необходимости, их вращения с разными угловыми скоростями.

Дифференциал является одним из основных конструктивных элементов трансмиссии. Расположение дифференциала в трансмиссии автомобиля:

• в заднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере заднего моста;
• в переднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в коробке передач;
• в полноприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере переднего и заднего мостов;
• в полноприводном автомобиле для привода ведущих мостов – в раздаточной коробке.

Дифференциалы, используемые для привода ведущих колес, называются межколесными. Межосевой дифференциал устанавливается между ведущими мостами полноприводного автомобиля.

Конструктивно дифференциал построен на основе планетарного редуктора. В зависимости от вида зубчатой передач, используемой в редукторе, различают следующие виды дифференциалов: конический, цилиндрический и червячный.

Конический дифференциал применяется в основном в качестве межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал устанавливается чаще между осями полноприводных автомобилей. Червячный дифференциал, ввиду своей универсальности, может устанавливаться как между колесами, так и между осями.

Устройство дифференциала рассмотрено на примере самого распространенного конического дифференциала. Составные части дифференциала являются характерными и для других видов дифференциалов. Конический дифференциал представляет собой планетарный редуктор и включает полуосевые шестерни с сателлитами, помещенные в корпус.

Корпус (другое наименование – чашка дифференциала) воспринимает крутящий момент от главной передачи и передает его через сателлиты на полуосевые шестерни.

На корпусе жестко закреплена ведомая шестерня главной передачи. Внутри корпуса установлены оси, на которых вращаются сателлиты.

Сателлиты, играющие роль планетарной шестерни, обеспечивают соединение корпуса и полуосевых шестерен. В зависимости от величины передаваемого крутящего момента в конструкции дифференциала используется два или четыре сателлита. В легковых автомобилях применяется, как правило, два сателлита.

Полуосевые шестерни (солнечные шестерни) передают крутящий момент на ведущие колеса через полуоси, с которыми имеют шлицевое соединение. Правая и левая полуосевые шестерни могут иметь равное или различное число зубьев. Шестерни с равным числом зубьев образуют симметричный дифференциал, тогда как неравное количество зубьев характерно для несимметричного дифференциала.

Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент по осям в равных соотношениях, независимо от величины угловых скоростей ведущих колес. Благодаря этим свойствам симметричный дифференциал используется в качестве межколесного дифференциала.

Несимметричный дифференциал делит крутящий момент в определенном соотношении, поэтому устанавливается между ведущими осями автомобиля.

Работа дифференциала

В работе симметричного межколесного дифференциала можно выделить три характерных режима:

1. прямолинейное движение;
2. движение в повороте;
3. движение по скользкой дороге.

При прямолинейном движении колеса встречают равное сопротивление дороги. Крутящий момент от главной передачи передается на корпус дифференциала, вместе с которым перемещаются сателлиты. Сателлиты, обегая полуосевые шестерни, передают крутящий момент на ведущие колеса в равном соотношении. Так как сателлиты на осях не вращаются, полуосевые шестерни движутся с равной угловой скоростью. При этом частота вращения каждой из шестерен равна частоте вращения ведомой шестерни главной передачи.

При движении в повороте внутреннее ведущее колесо (расположенное ближе к центру поворота) встречает большее сопротивление, чем наружное колесо. Внутренняя полуосевая шестерня замедляется и заставляет сателлиты вращаться вокруг своей оси, которые в свою очередь увеличивают частоту вращения наружной полуосевой шестерни. Движение ведущих колес с разными угловыми скоростями позволяет проходить поворот без пробуксовки. При этом, в сумме частоты вращения внутренней и наружной полуосевых шестерен всегда равна удвоенной частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Крутящий момент, независимо от разных угловых скоростей, распределяется на ведущие колеса в равном соотношении.

При движении по скользкой дороге одно из колес встречает большее сопротивление, тогда как другое проскальзывает — буксует. Дифференциал, в силу своей конструкции, заставляет вращаться буксующее колесо с увеличивающейся скоростью. Другое колесо при этом останавливается. Сила тяги на буксующем колесе, по причине низкой силы сцепления, мала, поэтому и крутящий момент на этом колесе тоже мал. А так как дифференциал у нас симметричный, то на другом колесе крутящий момент тоже будет небольшим. Тупиковая ситуация – автомобиль не может сдвинуться с места.

Для продолжения движения необходимо увеличить крутящий момент на свободном колесе. Это осуществляется с помощью блокировки дифференциала.

 

 

Объяснение 6 основных типов трансмиссии автомобиля

Слово «трансмиссия» или «коробка передач» является одним из тех терминов, с которыми многие знакомы, но большинство людей не знакомы с различиями между многими типами трансмиссии, используемыми сегодня. Коробка передач является одним из жизненно важных компонентов любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. В этом руководстве объясняются некоторые из наиболее популярных типов автомобильных трансмиссий, используемых сегодня, и принципы их работы.

Что такое передача?

Трансмиссия — это устройство, предназначенное для изменения скорости двигателя в зависимости от необходимой мощности. Трансмиссия помогает оптимально передавать мощность от двигателя к колесам.

Попробуйте представить автомобиль без трансмиссии. При каждом обороте коленчатого вала ведущие колеса поворачивались одинаковое количество раз. Такое транспортное средство было бы неуправляемым, поскольку всегда крутило бы ведущие колеса; остановка означала бы выключение двигателя, а запуск означал бы, что машина внезапно подпрыгнет, как только вы повернете ключ. Его производительность будет плохой, и он будет потреблять много топлива. Наличие трансмиссии гарантирует, что обороты двигателя вашего автомобиля будут использоваться оптимально, производительность улучшится, и вы сможете перевести его в нейтральное положение. Нейтральная передача использует механизм сцепления, который отключает обороты двигателя от ведущих колес. Трансмиссия просто незаменимая составляющая любого автомобиля.

На протяжении всей истории автомобильные инженеры разрабатывали и внедряли множество типов трансмиссий. Мы можем разделить их на две характерные группы: автоматические и ручные. Автоматические коробки передач претерпели гораздо больше изменений, чем механические, особенно за последние несколько десятилетий. В этом руководстве объясняется, что вы должны знать о автомобильных трансмиссиях и как определить разницу между различными типами.

Сечение 6-ступенчатой ​​поперечной механической коробки передач на Международном автосалоне 2017 во Франкфурте, Германия

1. Механическая коробка передач

Механическая коробка передач существует с самого начала автомобильной эры. Чтобы правильно управлять автомобилем, водитель должен нажать на педаль сцепления, отключив коробку передач от двигателя, вручную выбрать нужную передачу и нажать на педаль сцепления, чтобы включить трансмиссию. Использование механической коробки передач требует определенного уровня навыков и координации левой ноги (сцепление), правой ноги (газ) и правой руки (рычаг переключения передач). Переключение требует скоординированных движений, чтобы управлять автомобилем плавно, чему часто довольно сложно научиться.

Преимущества механических коробок передач заключаются в аналоговом ощущении, высоком уровне вовлеченности водителя и ощущении контроля. Вот почему механическая коробка передач до сих пор широко используется в автомобилях для энтузиастов и некоторых спортивных автомобилях. Хотя механические коробки передач имеют меньшую производительность и более медленное переключение передач, они по-прежнему высоко ценятся некоторыми любителями вождения как надлежащая трансмиссия. Однако с технологическими улучшениями автоматических коробок передач механические коробки передач становятся менее распространенными.

Коробка передач АКПП в разрезе, вид спереди и сбоку.

2. Автоматические коробки передач

Большинство современных автомобилей оснащены автоматической коробкой передач, технология, которая существует с 1940-х годов. Концепция автоматической коробки передач проста. Водитель переводит автомобиль в положение «D» (для движения), и коробка передач переключается автоматически. Педали сцепления нет, только тормоз и акселератор, что значительно упрощает управление автомобилем с автоматической коробкой передач.

Автоматическая коробка передач гораздо более сложное устройство, чем механическая, особенно современные коробки передач со сложной электроникой. Классическая автоматическая коробка передач имеет преобразователь крутящего момента, который заменяет механизм сцепления механической коробки передач и плавно переключает передачи без участия водителя. Преимущества автоматической коробки передач заключаются в более спокойном вождении, эффективности и практичности.

Автоматические коробки передач начинались как 2-х или 3-х ступенчатые, а современные АКПП имеют 8-ступенчатые и даже 10-ступенчатые коробки. Чем больше передач имеет трансмиссия, тем лучше она может использовать мощность двигателя для повышения эффективности и производительности. Современные достижения улучшили время переключения в автоматах и ​​сделали их намного быстрее, чем когда-либо могли бы быть механические. Это одна из причин, по которой автоматическая коробка передач сейчас доминирует в отрасли, и она незаменима для некоторых типов транспортных средств, таких как внедорожники или пикапы. Многие современные автоматические коробки передач также имеют «ручной режим» или функцию, которая позволяет водителям управлять коробкой передач, самостоятельно выбирая нужную передачу.

Поперечное сечение бесступенчатой ​​трансмиссии на 67-м Международном автосалоне во Франкфурте, Германия, 2017 г.

3. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) требуют от водителя переключения передач. Существует несколько типов трансмиссий CVT, но наиболее распространенным является вариатор на основе шкива, в котором используется V-образный ремень или цепь для соединения двух конусов, один из которых приводится в действие двигателем, а другой — ведущими колесами. При перемещении конусов навстречу и друг другу вариаторная трансмиссия создает разное передаточное число, что приводит к различному числу оборотов ведущих колес. Именно поэтому вариатор часто называют «безредукторной трансмиссией». У него нет предварительно разработанного набора механических передаточных чисел, а непрерывный набор передаточных чисел, используемый в диапазоне оборотов.

Преимущества бесступенчатой ​​трансмиссии заключаются в оптимальном использовании мощности и крутящего момента двигателя (поскольку коробка передач всегда находится в правильном передаточном числе), компактных размерах и меньшем весе. Однако трансмиссия CVT редко используется в легковых автомобилях, поскольку она не выдерживает интенсивного использования и буксировки, а также не идеальна для движения по шоссе. Вариаторы обычно используются в скутерах, некоторых машинах и Toyota Prius.

4. Коробка передач с двойным сцеплением

Одной из самых интересных автоматических трансмиссий, используемых в современных автомобилях, является DCT или трансмиссия с двойным сцеплением. Эта конструкция наиболее известна своими компактными размерами и молниеносными переключениями, что сделало ее популярной в спортивных автомобилях и высокопроизводительных автомобилях. DCT — это автоматическая коробка передач, но она имеет два сцепления, одно для четных передач, а другое для нечетных. DCT не имеет гидротрансформатора, как обычный автомат. Он может очень быстро переключать передачи, поскольку система может быстро использовать тот или иной пакет сцепления, связанный с 1-3-5 или 2-4-6 передачами.

Компания Volkswagen успешно представила DCT в 2003 году на модели Golf MK4 R32, и впоследствии она использовалась во многих других автомобилях. DCT легче автоматической коробки передач, что облегчает ее установку в переднеприводных моделях с поперечно расположенными двигателями. Он также доказал свою надежность даже при высокопроизводительном использовании и непревзойденное время переключения, что сделало его фаворитом среди поклонников спортивных автомобилей. В большинстве случаев автомобили, оснащенные коробкой передач типа DCT, имеют подрулевые лепестки.

5. Последовательная механическая коробка передач

Последовательная механическая коробка передач редко используется в легковых автомобилях, но это лучший выбор для гонщиков. Этот очень сложный агрегат использует ощущение и контроль механической коробки передач с быстротой и точностью автоматической коробки передач. Он предназначен для экстремального использования на гоночной трассе. В секвентальных механических коробках передач есть сцепление, но оно используется только для трогания с места и выбора первой передачи. После этого водитель выбирает передачи рычагом переключения передач или подрулевыми лепестками. Водитель может сосредоточиться на вождении, в то время как передачи быстро переключаются без необходимости каждый раз выжимать сцепление.

Несмотря на преимущества, этот тип трансмиссии не используется в потребительских автомобилях из-за высокой стоимости. Кроме того, нет переключения передач или функции «кик-даун». Последовательная механическая коробка передач может переключаться только на следующую передачу вверх или вниз, а не пропускать две или три передачи, как обычная автоматическая коробка передач.

6. Полуавтоматические трансмиссии

На протяжении многих лет многочисленные компании экспериментировали с гибридами механической и автоматической коробок передач и создавали полуавтоматические трансмиссии. Основная идея заключалась в том, чтобы объединить эффективность и управляемость ручного управления с комфортом автоматического. До сих пор полуавтоматика имела неоднозначный успех и обычно не использовалась в потребительских автомобилях.

Полуавтомат может использовать сцепление для запуска автомобиля, но остальные переключения передач выполняются автоматически без контроля водителя. Другой способ — иметь конструкцию без сцепления (например, Porsche Sportmatic), которая запускается так же, как любая автоматическая коробка передач, а затем переключается как механическая. Несмотря на то, что основная концепция верна, полуавтоматическая коробка передач оказалась проблематичной и не обладала такими же характеристиками или реакцией, как автоматическая или механическая коробка передач.

Компоненты системы трансмиссии транспортного средства

« Общие признаки замены приводного ремня

Чем отличается Jeep Grand Cherokee 2017 года от модели 2016 года? »

16 марта 2017 г.

Понимание того, как работает ваш автомобиль, является важным шагом к выбору правильного автомобиля. Трансмиссионная система автомобиля является сложной и неотъемлемой частью его работы. На самом деле, это, вероятно, самая сложная система в вашем автомобиле. Потратьте некоторое время, чтобы узнать о частях трансмиссии и о том, как они работают.

Что такое передача?

Первое, что нужно знать, это какая у вас передача. Это часть автомобиля, которая соединяется с задней частью двигателя и передает мощность от двигателя к колесам. Трансмиссия использует мощность, созданную в двигателе, чтобы поддерживать вращение колес и удерживать двигатель в пределах определенного диапазона оборотов в минуту. Каждый автомобиль отличается требуемым диапазоном, поэтому трансмиссия должна быть настроена для вашего автомобиля. Расположение трансмиссии и ее расположение зависят от того, является ли автомобиль полноприводным, переднеприводным или заднеприводным.

Что такое планетарные передачи?

По мере того, как вы будете больше узнавать о трансмиссиях, вы, вероятно, услышите о планетарных передачах. Эти шестерни работают вместе, чтобы поддерживать правильное соотношение оборотов и соединяться с входным валом. Причина, по которой система называется планетарной, заключается в том, что в ней используется центральная, или солнечная, шестерня и две или более меньшие, или планетарные, шестерни. Они скреплены внешним кольцом. В то время как центральная шестерня остается на том же месте, шестеренки меньшего размера работают вокруг нее, как планеты в солнечной системе.

Что такое гидравлическая система?

В вашей трансмиссии есть гидравлическая система, которая помогает контролировать переключение передач, смазывает детали для оптимальной работы и охлаждает всю систему трансмиссии. Гидравлическая система используется для управления жидкостью в трансмиссии, чтобы создать давление и поддерживать движение автомобиля. Гидравлическая система является составной частью масляного насоса, сцепления, ремней и многого другого, чтобы поддерживать трансмиссию в исправном состоянии и хорошо смазывать. Если вам когда-либо приходилось доливать трансмиссионную жидкость в свой автомобиль, полезно знать, что эта жидкость поступает прямо в гидравлическую систему.

Гидротрансформатор

Если вы водите автомобиль с автоматической коробкой передач, гидротрансформатор заменяет сцепление. Эта система позволяет автомобилю продолжать движение, даже если вы остановились.