Что такое трансмиссия автомобиля

Что такое трансмиссия автомобиля

Людям, чья деятельность не связана с механикой или управлением транспорта, значение слова «трансмиссия» практически неизвестно. Для чего нужна трансмиссия, какую роль она играет в конструкции автомобиля, из чего состоит и как научиться определять самые частые поломки — читайте в этой статье.

Что такое трансмиссия?

Сам термин пришел в русский язык из итальянского: существительное «transmissio» обозначает переход, передачу. Глагол «transmittere» звучит как передавать, пересылать. Под трансмиссией в машиностроении в широком смысле понимают передачу энергии от ее источника (двигателя, силовой установки) к рабочим органам машины. В автомобиле независимо от его типа (легкового, грузового) трансмиссия — система узлов и механизмов, передающих вращательное, поступательное движение от двигателя к колесам.

От правильной работы каждого компонента системы зависят:

• безопасность водителя, пассажира;
• расход топлива;
• износ трущихся, соприкасающихся друг с другом деталей;
• соответствие технических характеристик сведениям, заявленным производителем.

Трансмиссионные детали, узлы и механизмы производят из износоустойчивых материалов, способных выдерживать высокие механические нагрузки, воздействие перепадов температур, химически активных веществ. Для уменьшения трения, охлаждения трансмиссии применяют специальные моторные масла, которые нужно регулярно менять согласно инструкции завода-производителя авто.

Что входит в трансмиссию автомобиля

Стандартный комплект трансмиссионной передачи состоит из нескольких компонентов:

• сцепления;
• коробки передач;
• карданной передачи;
• главной передачи;
• дифференциала;
• полуосей.

В зависимости от компоновки (передний, задний, полный привод) трансмиссия может включать другие узлы: ШРУСы (шарниры равных угловых скоростей), раздаточные коробки, фрикционные, вязкостные муфты.

Сцепление

Сцепление — набор деталей, который способен на некоторое время отделить передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Узел устанавливают на машинах, оснащенных механическими коробками передач. Принцип действия — сухое трение дисков: Если крайняя левая педаль остается не нажатой, два диска ведомый (трансмиссия) и ведущий (двигатель) остаются плотно прижатыми друг к другу.

Механизм крайне чувствителен к неправильным действиям водителя и может часто выходить из строя из-за резкого включения сцепления («сгорают» соприкасающиеся детали). У большинства авто с автоматическими коробками переключения передач роль сцепления играют гидротрансформаторы — две турбины, связанные валами с двигателем и трансмиссией, которые вращаются в моторном масле. Ведущая турбина передает свою энергию вращения жидкости, от движения которой начинает вращаться ведомая.

Для простоты восприятия — это как два пропеллера, расположенные друг напротив друга. После включения одного струя воздуха начинает вращать лопасти второго. Вместо пропеллеров — турбины, вместо воздуха — вязкое моторное масло.

Коробка передач

Частота вращения коленчатого вала в двигателе примерно в 4 раза больше, чем тот же показатель у ведущих колес. Одна из функций трансмиссии — установка нужного крутящего момента, сообщаемого колесам. Например, При преодолении бездорожья на низкой передачи двигатель работает интенсивнее, а колеса вращаются медленнее. Разрыв в частоте вращения коленвала и ведущих колес сокращается, когда машина двигается по шоссе с высокой скоростью и относительно невысоких оборотах двигателя. Такую возможность предоставляет КПП — сложная система валов и шестерен, преобразующих крутящий момент до нужного показателя. Коробки изготавливают в нескольких вариантах:

• ручные (МКПП);
• автоматические (АКПП).

Коробки-автоматы делятся на собственно автоматические, роботизированные и вариаторы.

Карданная передача

Карданный вал — деталь, передающая вращение двигателя от коробки передач к задней оси автомобиля. Такой вид соединения используют в производстве заднеприводных либо полноприводных моделях авто. Характерная особенность — вал состоит из двух частей, соединенных под углом специальным шарниром. В переднеприводных автомобилях крутящий момент передается прямо к колесам валами из кардана коробки передач.

Главная передача

Узел, который сообщает вращение коленвала к ведущему мосту, называют главной передачей. Основная функция — уменьшение вращательного момента, передаваемого к колесам. Чем больше разница между количеством оборотов двигателя и колес, тем выше проходимость авто.

Дифференциал

При движении колеса машины (передние, задние, с правой либо левой стороны) могут вращаться с разной скоростью. Например, при повороте направо правые колоса преодолевают меньший путь, чем левые, поэтому вращаются медленнее. То же самое происходит, когда авто двигается по неровной проезжей части с большими неровностями. Для компенсации неравных скоростей вращения используют дифференциал — систему шестерен, вращающихся с двумя степенями свободы. Блокировка дифференциала (одна из функций в полноприводных автомашинах) заставляет колеса одной оси либо двух осей вращаться с одинаковой скоростью.

Виды трансмиссий автомобиля

Тип трансмиссионной системы зависит от источника энергии и способа передачи крутящего момента от ДВС к колесам транспорта. Автопроизводители выпускают транспорт с несколькими видами трансмиссий:

• механической;
• гидромеханической;
• электрической;
• гибридной.

Механическая

Наиболее распространенный вид передачи энергии, присутствует во всех автомобилях с механической коробкой переключения передач и блоком сцепления. Вращение коленвала передается через диски сцепления к коробке передач и другим трансмиссионным узлам.

Гидромеханическая

Набирает популярность благодаря широкому использованию АКПП в новых моделях авто. Механическое вращение трансформируется в движение жидкости (масла) в гидротрансформаторе — более совершенной замене сцепления. Передача крутящего момента через трансформатор — более плавная.

Электрическая

Используется в электрокарах и машинах с гибридными силовыми установками. В первом случае электроэнергия из аккумулятора приводит в действие электромотор, вращающий колеса. Автогибриды оснащены двумя типами силовых установок: двигателями внутреннего сгорания, электродвигателями, а также аккумуляторами. Часть моделей авто использует ДВС только после разгона до определенной скорости, до этого момента колеса крутит электроток. Некоторые решения позволяют постоянно передвигаться при помощи электродвигателей, используя бензиновый мотор невысокой мощности только для подзарядки аккумуляторов.

Читайте также: Что такое раздаточная коробка в автомобиле и как она работает.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Наиболее сложный в ремонте элемент трансмиссии — коробка переключения передач. Владельца автомобиля должны насторожить:

• трудности при переключении передач, хруст, скрипы, другие посторонние звуки при переведении рычага в другое положение;
• невозможно включить передачу;
• в салоне появляется резкий запах моторного масла;
• шелест, стуки, когда рычаг переключения передач находится в нейтральном положении.

Утечка масла из КПП — серьезная причина сразу же обратиться к специалистам. Недостаток смазки способен полностью вывести механизм из строя.

Повреждение тросика, «слабая» педаль сцепления способны привести к «залипанию» муфты сцепления. При нажатии на педаль диски не смогут разъединиться, и переключить скорость не получится. При этом раздается неприятный скрежещущий звук.

Читайте также: Что такое дифференциал в автомобиле и для чего он нужен.

Как работает автомобильная трансмиссия?

С точки зрения непрофессионала, ваша трансмиссия — это система, которая преобразует силу двигателя в управляемый источник энергии. Она действует как посредник между двигателем и колесами и преобразует мощность, создаваемую двигателем, в крутящий момент (вращающую силу), который затем передается на оси, которые, в свою очередь, вращают колеса. Поэтому без трансмиссии ваша машина буквально превратилась бы в бесполезный хлам.

Двигатель автомобиля вырабатывает мощность и передает ее на коленчатый вал, но вырабатываемая мощность слишком велика и слишком переменна, чтобы обеспечить пригодную для использования скорость для водителя. Двигатель работает со скоростью вращения (от 600 до 7000 об/мин), а колеса вращаются с меньшей скоростью (от 0 до 1800 об/мин). При этом трансмиссия способна поддерживать как частоту вращения вашего двигателя, так и частоту вращения колёс на оптимальных скоростях, и передает мощность на дифференциалы, которые вращают колеса. Это происходит благодаря передаточным числам, но как они работают?

В трансмиссии используются зубчатые колеса, которые взаимодействуют друг с другом для создания крутящего момента. Скажем, у вас есть входное зубчатое колесо с 20 зубьями, которое взаимодействует с выходным зубчатым колесом с 10 зубьями. Чтобы один раз провернуть шестерню с 20 зубьями, шестерня с 10 зубьями должна сделать два полных оборота. Передаточное число рассчитывается путем взятия числа зубьев на выходной передаче и деления его на входную передачу. Таким образом, передаточное число в этом примере составляет 1:2, но обычно оно упрощается до 0,5: 1, чтобы указать, сколько раз должна вращаться выходная шестерня, чтобы входная шестерня делала только один полный оборот.

Как работает трансмиссия?

В коробке передач много передач разных размеров, что позволяет использовать различные комбинации передаточных чисел. Передаточные числа должны быть изменены в зависимости от скорости автомобиля, и поэтому существует несколько передач, которые могут переключаться, и совместная работа этих передач позволяет автомобилю ездить на разных скоростях.

В качестве примера, перечислены передаточные числа для механической коробки передач Chevrolet Corvette C5 Z06:

• 1-я передача: 2,97: 1
• 2-я передача: 2,07: 1
• 3-я передача: 1,43: 1
• 4-я передача: 1.00: 1
• 5-я передача: 0,84: 1
• 6-я передача: 0,56: 1
• Задний ход: 3,38: 1

Как работает автоматическая коробка передач?

Автоматические коробки передач появились после ручных коробок передач, и если вы понимаете, как работает механическая коробка передач, вы уже имеете базовое представление о том, как работает автоматическая коробка передач. В то время как механическая коробка передач требует, чтобы водитель вручную менял передаточные числа, автоматическая система делает это самостоятельно, используя давление жидкости. Жидкость для автоматической трансмиссии обеспечивает необходимое давление для активации сцеплений и лент, что, в свою очередь, определяет, в какой передаче должен быть автомобиль.

Трансмиссионная жидкость поступает в гидротрансформатор, который активирует сцепления и ленты. В свою очередь, он определяет, какое передаточное число должно быть включено, и тогда планетарная передача может быть настроена на правильную комбинацию.

Из чего состоит трансмиссия?

Корпус трансмиссии

Кожух коробки передач содержит все детали коробки передач. Он похоже на колокол, поэтому его часто называют «колоколом». Корпус коробки передач обычно изготавливается из алюминия. Помимо защиты всех движущихся передач, колокол на современных автомобилях имеет разные датчики, которые отслеживают входную частоту вращения от двигателя и выходную частоту вращения для остальной части автомобиля.

Преобразователь крутящего момента

Никогда не задумывались, почему вы включаете двигатель, но машина при этом остается на месте? Это происходит потому, что поток энергии от двигателя к коробке передач отключен. Такое отключение позволяет двигателю продолжать работу, даже если остальная часть трансмиссии автомобиля не получает никакой мощности. На механической коробке передач вы отключаете питание двигателя от трансмиссии, нажимая на сцепление.

Но как отключить питание двигателя от трансмиссии на автоматической коробке передач без сцепления?

Для этого используется гидротрансформатор.

Именно здесь начинается черная магия автоматических трансмиссий (мы еще даже не дошли до планетарных передач). Гидротрансформатор находится между двигателем и коробкой передач. Это элемент, похожий на пончик, который находится внутри большого отверстия колокольчика коробки передач. Он имеет две основные функции с точки зрения передачи крутящего момента:

1. Передает мощность от двигателя на входной вал трансмиссии.
2. Умножает выходной крутящий момент двигателя.

Он выполняет эти две функции благодаря гидравлической мощности, обеспечиваемой трансмиссионной жидкостью внутри трансмиссии.

Чтобы понять, как это работает, нам нужно знать, как работают разные части гидротрансформатора.

Элементы преобразователя крутящего момента

В большинстве современных автомобилей имеются четыре части гидротрансформатора:

1. Насос,
2. Турбина,
3. Статор,
4. Муфта гидротрансформатора.

Насос (он же рабочее колесо). Насос выглядит как вентилятор. Он имеет пучок лезвий, исходящих из его центра. Насос крепится непосредственно к корпусу гидротрансформатора, который, в свою очередь, крепится болтами непосредственно к маховику двигателя. Следовательно, насос вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя. Насос «перекачивает» трансмиссионную жидкость наружу из центра в направлении.

Турбина. Она находится внутри корпуса преобразователя. Турбина соединяется непосредственно с входным валом трансмиссии. Она не подключена к насосу, поэтому может двигаться с другой скоростью, чем насос. Это очень важно, поскольку позволяет двигателю работать с другой скоростью, чем остальная часть трансмиссии.

Турбина вращается благодаря трансмиссионной жидкости, которая поступает из насоса. Лопатки турбины сконструированы таким образом, чтобы полученная жидкость перемещалась к центру турбины и обратно к насосу.

Статор. Он находится между насосом и турбиной. По виду напоминает лопасти вентилятора или пропеллер самолета.

Статор делает две вещи:

1. более эффективно отправляет трансмиссионную жидкость из турбины обратно в насос, и
2. увеличивает крутящий момент, поступающий от двигателя, чтобы помочь двигать автомобиль, но затем посылает меньший крутящий момент, если автомобиль движется с высокой скоростью.

Это достигается благодаря современной инженерии. Во-первых, лопасти на реакторе сконструированы таким образом, что когда трансмиссионная жидкость, выходящая из турбины, попадает на лопасти статора, жидкость отводится в том же направлении, что и вращение насоса.

Во-вторых, статор соединен с неподвижным валом на коробке передач через одностороннюю муфту. Это означает, что статор может двигаться только в одном направлении. Это гарантирует, что жидкость из турбины направляется в одном направлении. Статор начинает вращаться только тогда, когда скорость жидкости из турбины достигнет определенного уровня.

(Эти два конструктивных элемента статора облегчают работу насоса и создают большее давление жидкости. Это, в свою очередь, создает усиленный крутящий момент на турбине, и поскольку турбина соединена с трансмиссией, больший крутящий момент может быть отправлен на трансмиссию и остальную часть автомобиля).

Муфта гидротрансформатора. Благодаря гидродинамике, часть мощности двигателя теряется по мере того, как трансмиссионная жидкость поступает от насоса к турбине. Это приводит к тому, что турбина вращается с несколько меньшей скоростью, чем насос. Это не проблема, если автомобиль только начинает движение (фактически, разница в скорости позволяет турбине передавать больший крутящий момент на трансмиссию), но как только он развивает значительную скорость, эта разница приводит к неэффективности использования энергии.

Чтобы свести на нет потерю энергии, большинство современных гидротрансформаторов имеют муфту гидротрансформатора, соединенную с турбиной. Когда автомобиль достигает определенной скорости (обычно 45-50 км в час), муфта гидротрансформатора включается и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос. Компьютер управляет включением муфты преобразователя.

Как работает гидротрансформатор?

• Вы заводите машину, и в начале она работает на холостом ходу. Насос действует с той же скоростью, что и двигатель, передавая трансмиссионную жидкость в направлении турбины, но поскольку двигатель не вращается очень быстро в мертвой точке, турбина также не вращается с высокой скоростью, поэтому она не может подать крутящий момент на передачу.
• Вы давите на газ. Это заставляет двигатель вращаться быстрее, что заставляет насос гидротрансформатора работать быстрее. Поскольку насос начинает разгоняться, трансмиссионная жидкость движется достаточно быстро из насоса, чтобы начать вращение турбины в ускоренном режиме. Лопасти турбины направляют жидкость в статор. Статор еще не вращается, потому что скорость трансмиссионной жидкости недостаточно высока. Но из-за конструкции лопаток статора, когда жидкость проходит через них, она отводит жидкость обратно в насос в том же направлении, в котором вращается насос.

Это позволяет насосу перемещать жидкость обратно в турбину с более высокой скоростью и создает большее давление. Когда жидкость возвращается в турбину, она делает это с большим крутящим моментом, в результате чего турбина передает больший крутящий момент в трансмиссию. Машина начинает двигаться вперед.

• Снова и снова этот цикл продолжается по мере ускорения автомобиля. Когда вы разгоняетесь до высокой скорости, трансмиссионная жидкость достигает давления, которое заставляет лопасти реактора наконец вращаться. При вращении реактора крутящий момент уменьшается.

Важно: На этом этапе вам не нужно большой крутящий момент, чтобы машина ехала, потому что она уже движется с достаточной скоростью. Далее муфта гидротрансформатора входит в зацепление и заставляет турбину вращаться с той же скоростью, что и насос с двигателем.

Планетарные передачи

Когда ваш автомобиль развивает более высокую скорость, ему требуется меньший крутящий момент, чтобы поддерживать движение. При этом трансмиссия может увеличивать или уменьшать уровень крутящего момента, передаваемого на колеса, благодаря передаточным отношениям(чем ниже передаточное число, тем больше крутящий момент. Чем выше передаточное число, тем меньше крутящий момент).

Из каких компонентов состоит планетарная передача?

1. Солнечная шестерня. Находится в центре планетарной передачи.
2. Планетарные шестерни и их носитель. Три или четыре меньших зубчатых колеса, которые окружают солнечное зубчатое колесо и находятся в постоянном зацеплении с солнечным зубчатым колесом. Планетарные шестерни (или шестерни) установлены и поддерживаются несущей. Каждое из планетарных зубчатых колес вращается на своих отдельных валах, которые связаны с носителем. Кольцевая передача.
3. Кольцевая передача является внешней и имеет внутренние зубья. Кольцевое зубчатое колесо окружает остальную часть зубчатого колеса, а его зубья находятся в постоянной сетке с планетарными зубчатыми колесами.

Примечание: один планетарный редуктор может обеспечить реверсивный привод и пять уровней прямого хода. Все зависит от того, какой из трех компонентов зубчатой передачи движется или удерживается в неподвижном состоянии.

Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности

Разбираемся, что такое трансмиссия, как она устроена и какие неисправности встречаются чаще всего.

Эксперт в этом материале: Юрий Гордеев, мастер-консультант отдела слесарного сервиса АвтоСпецЦентра Nissan Химки

Что такое трансмиссия

Трансмиссия автомобиля — это совокупность различных узлов и механизмов, передающих крутящий мо­мент от двигателя к ведущим колесам и изменяющий его по величине и направлению. Другими словами, именно трансмиссия позволяет автомобилю тронуться с места, ускоряться и двигаться, в том числе, задним ходом.

Ее конструкция тесно связана с изначальной компоновкой транспортного средства, то есть как расположен двигатель и ведущие колеса относительно друг друга. У переднеприводных авто двигатель и трансмиссия это по сути единый узел под капотом. При заднеприводной компоновке двигатель спереди, а ведущие колеса — задние. Есть и более экзотические варианты, например, с центрально- и заднемоторной компоновкой.

Дополнительно трансмиссия усложняется при наличии полного привода. В этом случае ведущими будут четыре колеса, и тут есть свои нюансы — в каком соотношении распределяется мощность по осям, тип блокировки и прочее.

Конспекты 22 марта Что такое ШРУС в автомобиле и как он ломается

Конспекты 11 марта Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается

Кроме того, есть специфические трансмиссии, которые или не нашли массового применения, или используются на тяжелой строительной, сельскохозяйственной и военной технике.

Назначение трансмиссии

Основное назначение трансмиссии — преобразование и передача крутящего момента. От ее конструкции и характеристик отдельных узлов также зависит:

• динамика и показатели управляемости;
• безопасность;
• эффективный расход топлива. Слаженная работа всех элементов трансмиссии обеспечивает максимально возможный КПД с минимальной потерей мощности.

Устройство трансмиссии

Устройство трансмиссии варьируется от типа привода и компоновки, но в самом общем виде к ее основным узлам относят:

— в классическом варианте передает энергию вращения маховика и позволяет включать/отключать трансмиссию от ведущего вала. На автоматах это делает гидротрансформатор. — предназначена для изменения крутящего момента в широком диапазоне, для адаптации скорости вращения двигателя к разным режимам движения. Бывают ступенчатыми и бесступенчатыми.
• кардан — это несколько механических элементов (валы), которые передают вращение к расположенным на расстоянии элементам. Например, при задне- или полноприводной компоновке.
• дифференциал — благодаря ему пара ведущих колес, то есть расположенных на одной оси, могут вращаться с разными скоростями. Это необходимо, например, при поворотах, в том числе, для исключения пробуксовки. (ШРУС) — элемент передне- и полноприводных авто, который передает момент под изменяющимся углом (до 70 градусов) относительно оси. Делятся на внешние и внутренние.
• раздаточная коробка — применяется опционально. Позволяет передавать крутящий момент на все четыре колеса и использовать понижающую передачу.

В трансмиссии все эти элементы, с поправкой на полный привод и компоновку, последовательно связаны друг с другом и в классическом варианте (заднеприводном) работают так:

1. через сцепление от маховика крутящий момент передается на первичный вал КПП;
2. от нее вращение, в соответствии с выбранной передачей, передается на вторичный вал. Он в свою очередь соединен с карданом и главной передачей;
3. от них мощность перераспределяется по оси на каждое из колес.

У переднеприводных автомобилей выходной вал КПП напрямую соединен с объединенным в один узел главной передачей и дифференциалом. Момент на ведущие колеса, которые в движении постоянно меняют свое положение относительно КПП, помогают передать ШРУСы. При полном приводе, когда ведущие все колеса, за распределение крутящего момента отвечает раздаточная коробка.

Виды трансмиссии

В первую очередь стоит определиться, что брать за основу классификации. Например, все трансмиссии можно разделить по типу привода — передний, задний или полный.

Еще одна классификация, которая часто приводится в специализированной литературе — по способу передачи энергии: механические, гидростатические, гидрообъемные, электромеханические и другие. В массовом легковом сегменте нашли применение не все из них и наиболее распространена первая — та, где мощность передается путем вращения и трения механических узлов.

Но чаще всего под трансмиссией подразумевают все же тип коробки передач: механическая или автоматическая. Такое разделение уже прочно вошло в лексикон, и в этом случае трансмиссия и коробка по факту становятся синонимами (что не совсем так).

Неисправности трансмиссии: советы эксперта

Проблем и поломок у трансмиссии автомобиля может быть ровно столько, сколько рабочих элементов в ее составе. Но редко когда поломка случается внезапно. Любой неисправности, которая без должного внимания способна перерасти в полноценный дефект, предшествуют симптомы. Некоторые из них лучше диагностировать у специалистов, другие можно проверить самостоятельно. Разбираемся с экспертом в наиболее распространенных из них.

Проблемы КПП

В целом, коробка переключения передач — надежный узел в трансмиссии автомобиля. При правильной эксплуатации и соблюдении регламента обслуживания, серьезных проблем может не возникнуть на протяжении всего срока владения автомобилем. Но насторожиться стоит в случае, когда:

• появился шум и скрежет при переключении;
• передача не включается или ее выбивает;
• «коробка», если это автомат, зависает, чувствуются пинки или провалы;
• очевидная утечка трансмиссионной жидкости.

Юрий Гордеев, мастер-консультант отдела слесарного сервиса АвтоСпецЦентра Nissan Химки:

«В случае, когда не получается сдвинуть рычаг МКПП при выжатом сцеплении, проверяют уровень и качество трансмиссионной жидкости.

Если на АКПП при движении селектор самостоятельно уходит в нейтральное положение, то проводят диагностику синхронизатора и электроники. Когда коробка «зависает», например работает только на третьей передаче и далее не переключается, потребуется диагностика соленоида блокировки переключения, а также проверка датчика переключения. Повышенный шум или воющий звук могут указывать на износ подшипника первичного вала.

Блокировка задней передачи и рывки при смене четных скоростей на DSG требуют диагностики износа фрикционной многодисковой муфты и уровня истирания соленоидов мехатроника».

Источник https://avtonov.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D1%81%D0%BC%D0%B8%D1%81%D1%81%D0%B8%D1%8F-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D1%8F/

Источник https://auto.vercity.ru/magazine/14131_kak_rabotaet_avtomobilnaya_transmissiya/

Источник https://www.autonews.ru/news/628df4939a79472acad0c594