Большей части сконструированных и эксплуатируемых автомобилей требуется трансмиссия, так как скорость вращения колёс машины отличается от скорости вращения вала двигателя. Это требование становится особенно актуальным, когда имеет место поршневой двигатель внутреннего сгорания. Здесь набор трансмиссии включает пусковое устройство (сцепление, преобразователь крутящего момента), коробку передач с переменным передаточным числом, бортовую передачу и дифференциал. Этот набор передаёт момент движения колёсам машины.
СТРУКТУРА СТАТЬИ :
Функция автомобильной трансмиссии
Функция автомобильной трансмиссии заключается в согласовании доступного крутящего момента двигателя и условиями движения, навязанными характером дороги, волей водителя, экологическими требованиями. Особенно важен этот компонент для определения ряда функциональных критериев машины:
- динамических характеристик,
- расхода топлива,
- вредных выбросов,
- управляемости.
Нужно отметить: современная технология автомобильной трансмиссии является достаточно зрелой технически. Однако такое заключение вовсе не означает того, что не требуется дальнейшее развитие, в частности, по направлению автоматических трансмиссий. Уже теперь ожидаются значительные изменения в области автоматических коробок передач на европейском рынке машин.
Разработки в области мехатроники, как с точки зрения производительности, так и стоимости, позволяют разрабатывать автомобильные трансмиссии:
- механические,
- приводные,
- микропроцессорные.
Главное требование здесь – отсутствие негативного влияния на характеристики машины, предоставление водителю удовольствия от вождения вручную, если есть такое желание.
Распространённый тип автомобильной трансмиссии
Сегодня наиболее распространённым типом автоматической трансмиссии выступает коробка передач с переключением под нагрузкой. Такой тип имеет передаточное число четыре и более.
Переключение скоростей осуществляется без отключения двигателя. Тем не менее, некоторые производители оснащают машины бесступенчатой трансмиссии на стальном ремне и шкивах переменного диаметра.
Несмотря на некоторые недостатки таких систем, связанные с механическим КПД, этот тип оборудования показывают лучшие характеристики благодаря бесконечному передаточному числу.
Что касается механических коробок передач, система на шесть ступеней больше не является исключением. Пятиступенчатая конфигурация рассматривается стандартным вариантом для всех применений.
Многие конструкции оснащены электрогидравлической системой привода. Цель — обеспечить производительность сопоставимую (или превосходящую) с обычными автоматическими трансмиссиями. Функции этого типа:
- автоматизация сцепления,
- сервопривод выбора,
- сервопривод переключения,
оказывают положительное влияние на комфорт, скорость срабатывания, наличие более эргономичных последовательных команд через переключения на рулевом колесе. Также доступен полностью автоматический выбор передаточного числа и последовательности переключения передач.
Архитектура автомобильной трансмиссии
Архитектура автомобильной трансмиссии определяется решением в том плане, какие именно колёса призваны выполнять задачу вождения. Этот выбор оказывает сильное влияние на характеристики машины с точки зрения управляемости, комфорта при движении, безопасности и организации внутреннего пространства.
Мотор устанавливается, как спереди, так и сзади автомобиля, даже если в некоторых конструкциях расположен между осями (центральный двигатель). В любом случае, ведущий мост передний или задний, с возможностью привода всех колёс. Однако решение — заднее расположение мотора + привод передних колёс, встречается крайне редко.
Другое решение — привод задних колёс + продольная компоновка мотора спереди, обычно считается традиционной схемой. Здесь на эскизах показаны архитектуры машин, оснащённых:
- передним приводом (1-4),
- задним приводом (5–8),
- полным приводом (9-12).
Так, эскиз (1) показывает продольную компоновку с силовым агрегатом на ведущей оси. Здесь же демонстрируется, как получить некоторое преимущество с максимальным углом поворота колеса (использование переднего свеса).
Каждое передаточное число может быть получено посредством одной ступени передач. Ось вращения выходного вала редуктора повёрнута на 90° парой конических шестерён.
Эскизом (2) показана та же компоновка, но передний свес укорочен за счёт установки двигателя над передней осью. Тут необходим дополнительный вал и некоторая модификация масляного картера. В свою очередь эскиз (3) демонстрирует наиболее распространённое решение: поперечный силовой агрегат с двигателем и трансмиссией в линию.
Здесь необходима одноступенчатая передача. Выходной вал соединён с дифференциалом через пару цилиндрических шестерён. Конструкция машины более компактна, поскольку передний свес укорочен. Но с такой системой отмечается минимальный радиус поворота. Поэтому решение подходит для реализации, когда размер двигателя по длине небольшой.
Силовой агрегат + коробка скоростей блочно
Во всех этих случаях подсистема, включающая мотор и трансмиссию, именуется силовой агрегат или блок ведущего моста/коробки передач. На эскизах (5, 6) показаны две возможные архитектуры, применимые к обычным транспортным средствам. Тип (5) является наиболее распространённым, тогда как тип (6) применяется на спортивных автомобилях для равномерного распределения веса.
Такие случаи предусматривают редуктор двухступенчатого типа (с промежуточным валом), где входной и выходной валы расположены на одной линии. Также необходима главная передача с конической шестернёй. Передний свес допустимо уменьшить. На внутреннем пространстве негативно сказывается трансмиссионный вал, размещённый под полом.
Существуют два возможных варианта задней компоновки мотора:
- Поперечное размещение силового агрегата (7).
- Продольное размещение (8).
Такая архитектура сегодня применяется только на спортивных машинах, где инерция рыскания и распределение веса более важны, чем внутреннее пространство. Применимы те же соображения, что и для решений (1) и (3).
Архитектуры транспортных средств с полным приводом показаны на картинке ниже. Конфигурации (9, 10, 12) получают из соответствующих схем для транспортных средств с одной ведущей осью. Эти схемы в основном применяются к дорожным транспортным средствам или внедорожникам с постоянным полным приводом.
Решения (9) и (12) легко проектируются, поскольку раздаточную коробку допустимо интегрировать в трансмиссию. Архитектура (11) применяется к автомобилям, предназначенным для бездорожья. Раздаточную коробку, необходимую для перемещения другой оси, достаточно легко оснастить блоком переключения диапазона и блокировки дифференциала.
Независимо от трансмиссионной конфигурации, трансмиссии машин традиционно включают следующие компоненты, которые перечислены далее:
- Пусковое устройство.
- Редуктор.
- Главная передача и дифференциал.
- Раздаточная коробка.
- Валы и соединения.
Компоненты трансмиссионной конфигурации
Как правило, механическими коробками передач используется фрикционная муфта (пусковое устройство), управляемая водителем посредством педали. Правда, в некоторых вариантах имеет место внешний источник энергии (электрический, пневматический, гидравлический). На большинстве автоматических коробок передач пусковое устройство выполнено как гидротрансформатор с муфтой блокировки.
Редуктор — компонент трансмиссии, позволяющий изменять передаточное отношение. Редуктор основан на обычных или планетарных передачах. Переключения передач выполняются вручную, полуавтоматически, автоматически. Здесь также есть механизмы переключения передач и синхронизаторы, целью которых является включение и выключение пар зубчатых колёс. Так получают необходимое желаемое передаточное отношение.
Главная передача и дифференциал интегрируются в коробку передач или располагаются отдельно. Первый вариант снижает скорость вращения колёс, второй теоретически приводит в движение два колеса одной оси с одинаковым крутящим моментом, даже на разных скоростях. Конструкции:
- свободные,
- самоблокирующиеся,
- блокирующиеся вручную.
Раздаточная коробка подобно дифференциалу, распределяет крутящий момент между двумя колёсами, а также крутящий момент между осями автомобиля с более чем одной ведущей осью.
Валы и соединения соединяют несколько вращающихся секций трансмиссии. Для обычных приводов — коробку передач с дифференциалом. Для независимых подвесок — колёса с дифференциалом.
При помощи информации: EngineeringChoice
