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.
