Трансмиссия автомобиля: устройство и назначение

AT, CVT, DCT: в чем различия?

Сейчас коробки «автомат» быстрыми темпами завоевывают свою популярность на рынке автомобильной промышленности. Механика по-прежнему актуальна, но постепенно вытесняется автоматическим управлением, представленным множеством вариантов технических решений. Существует немало видов современных автоматических коробок передач, которые отличаются друг от друга конструктивно, параметрами работы. Какие их технологий являются самыми перспективными и определяют будущее современных автоматических передач?AT

– традиционная система передач, с которой все и началось. Впервые она была установлена более 60 лет назад в США и стала пользоваться популярностью при комплектации практически всех легковых автомобилей. Она была оснащена всего тремя скоростными режимами. Модификация произошла лишь в начале 1980-х, когда была добавлена еще одна скорость. Сейчас традиционная АТ по-прежнему используется, но в шести- и восьмиступенчатом варианте. Принцип работы системы основан на сочетании двух конструктивных элементов: преобразователь крутящего момента на гидродинамическом принципе и планетарные шестерни. Конвертер крутящего момента состоит из трех частей: колесо с приводом, соединенные с передачей турбины, статор, увеличивающий крутящий момент. Современные коробки автоматического переключения скоростей оснащены функцией энергосбережения. Например, гидротрансформатор может быть оснащен механической блокировкой, в состав может быть включена система контроля, отключающая двигатель от автомата, когда машина стоит на месте. Электронная система тормоза и сцепления, которой оснащены современные коробки, также повышает эффективность их эксплуатации. Сейчас большой популярностью пользуются восьмиступенчатая АКПП и уже ведутся разработки в области производства девятиступенчатой коробки, предназначенной для переднеприводных автомобилей.

Автоматические коробки с двойным сцеплением стали популярны в последнее десятилетие. Это при том, что первая подобная конструкция появилась еще в 1980 году. Конструктивно она состоит из двух отдельных коробок. Функция первой заключается в передаче крутящего момента нечетных величин, а другой – в передаче четных. Каждая очередная передача осуществляется с точным контролем переключений между сцеплениями.

Популярность Dual Clutch Transmission, коробок с двойным сцеплением, обусловлена их способностью делать автомобиль идеально управляемым без прерывания крутящего момента. Причина, по которой эти устройства долгое время не использовались после своей первой установки на легковое авто в 80-х, заключается в отсутствии на тот момент необходимых технологических решений. Проблема была решена после их разработки и внедрения. Еще один тип автоматических коробок, которые являются альтернативой АКПП, — CVT, вариаторная трансмиссия. Она была изобретена в 1950-х годах в Голландии. Конструктивно это два шкива, соединенных ремнем из стали. На первых этапах такие коробки затрудняли эксплуатацию автомобиля на высоких скоростях. Это сопровождалось большим расходом энергии. Но современные CVT

значительно модернизировались благодаря внедрению новых технических решений и лишены этого минуса.

DCT

– роботизированные коробки, за которыми будущее. Ее работой управляет электронный блок, сводя действия водителя к минимуму.

Основные элементы и их назначение

Чтобы понять, что из себя представляет трансмиссия автомобиля и как она функционирует, нужно изучить входящие в нее элементы и разобраться, какие они выполняют функции. Состав трансмиссионных узлов и агрегатов выглядит следующим образом:

• узел сцепления;
• коробка передач (КПП);
• главная передача вкупе с дифференциалом;
• механический привод колес.

Здесь агрегаты перечислены в той последовательности, как они расположены в переднеприводном автомобиле начиная от двигателя. Причем первые 3 элемента помещены в единый корпус КПП. В заднеприводных авто коробку передач и редуктор привода задних колес связывает карданный вал, поскольку они разнесены в разные места.

Задача сцепления – мягко и плавно отсоединять коленвал силового агрегата от первичного вала, входящего в коробку передач. Цель – обеспечить движение с места и возможность переключения скоростей, при котором пары шестерен выходят из зацепления и переключаются на другие. Когда первичный вал вращается двигателем, это сделать практически невозможно.

Коробка передач – это основной агрегат, который также входит в трансмиссию автомобиля. Он преобразует крутящий момент, поступающий от двигателя, в различные скоростные режимы, необходимые для движения авто. Ведь максимальное усилие, развиваемое силовым агрегатом, лежит в узком диапазоне оборотов коленчатого вала. Если предположить, что колеса подключены к нему напрямую без КПП, то автомобиль не сможет нормально двинуться с места, это все равно что трогаться с 4 передачи.

Главная передача, состоящая из двух шестерен с косыми зубьями, распределяет крутящий момент, полученный от КПП, на 2 полуоси, приводящие в движение колеса. Чтобы совершать поворот, во время которого одно колесо проходит больший путь, нежели второе, нужно правильно разделить усилие между полуосями. Этим занимается дифференциал, совмещённый с главной передачей и действующий в автоматическом режиме. Колесо, идущее по внешнему радиусу поворота, получает больший крутящий момент, а второе – меньший.

В машинах с задним приводом это стальные прямые валы, оснащенные подшипниками. Привод на передние колеса осуществляется полуосями с 2 шарнирами (ШРУС), позволяющими вращать поворачивающиеся колеса.

Принцип работы АКПП

Автоматическая трансмиссия по сути своей выстроена вокруг главного узла – планетарной передачи. Свойство планетарной передачи изменять передаточное число в зависимости от подтормаживания одного или нескольких её элементов позволяет, в отличие от традиционной МКПП, для всех ступеней «автомата» использовать один и тот же набор шестерней. Типичный планетарный редуктор состоит из следующих элементов:

• Солнечная шестерня – шестерня, установленная ровно в центре редуктора
• Эпицикл, или коронная шестерня – шестерня, зубцами направленная внутрь редуктора, располагается на периферии редуктора, часто с жестким закреплением на внутренней окружности корпуса редуктора.
• Сателлиты – шестерни (как правило – три), расположенные между эпициклом и солнечной шестерней. Закреплены сателлиты на водиле, на осях которого свободно вращаются.

К одному из этих элементов редуктора подводится крутящий момент, а ещё один элемент – подтормаживается. В зависимости от выбранной комбинации меняется и передаточное число редуктора. Если затормозить любые два элемента редуктора, то передача станет прямой (то есть передаточное число станет равно единице). За остановку вращения каждого из указанных элементов отвечает набор тормозных лент с гидроприводами.

Устройство механической коробки передач

Устройство механической КПП

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

• ведущий или первичный вал;
• ведомый или вторичный вал;
• промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
• шестерни первичного и вторичного валов;
• механизм выбора передач;
• муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
• картер;
• главная передача;
• дифференциал.

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Схема двухвальной МКПП

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

1. В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
2. При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
3. Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
4. Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
5. Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Нейтральное положение

1-я передача

2-я передача

3-я передача

4-я передача

5-я передача

Задний ход

Трехвальная КПП: устройство  и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Первичный вал, соединенный со сцеплением, передает крутящий момент на промежуточный. Передача происходит через соответствующую шестерню — таким образом, валы находятся в постоянном зацеплении.

Устройство трехвальной МКПП

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Работа сцепления

Понять принцип работы узла сцепления поможет такой пример: представьте вращающийся металлический стержень с диском на конце, символизирующий коленвал с маховиком. Если к плоскости диска подвести другой диск, то после соприкосновения он тоже станет крутиться. Так в общих чертах и действует автомобильное сцепление, только второй диск насажен на вал, идущий дальше, к шестеренчатой передаче.

Система действует за счет силы трения, поэтому соприкасающиеся поверхности имеют специальное антифрикционное покрытие. Диск сцепления в механической трансмиссии двигается рычагом в виде вилки. Механически рычаг не связан с педалью сцепления, он перемещается гидроцилиндром. Нажатие на педаль сжимает жидкость в этом цилиндре, поршень выдвигается и перемещает рычаг.

Алгоритм работы сцепления при движении с места следующий:

1. На холостом ходу коленвал и первичный вал МКПП крутятся, поскольку диски находятся в зацеплении.
2. Нажатием на педаль водитель отодвигает диск и вал трансмиссии останавливается. Теперь его можно подключить к шестеренчатой передаче путем выбора первой скорости.
3. Нажав на газ, водитель добивается повышения оборотов и медленно отпускает педаль сцепления. Диски снова входят в зацепление и машина трогается с места.

Разрывать механическую связь с помощью сцепления нужно и дальше, при переходе на другую скорость. Чтобы разобраться в данном процессе, нужно понять, как работает сама коробка скоростей.

Разберемся в трансмиссии автомобилей с передними ведущими колесами.

В данном случае компоненты трансмиссионной системы устанавливаются под капот. В этом случае на коробку передач приходится главная передача с дифференциалом, в результате взаимодействия которых валы привода выходят из картера коробки передач к передним колесам.

Для автомобилей с ведущими передними колесами, трансмиссионна система включает:

• сцепление,
• коробку передач,
• ШРУСы,
• главную передачу,
• дифференциал
• валы привода передних колес.

У переднеприводных автомобилей дифференциал и главная передача устанавливаются в картере КПП. Кроме того, передний мост в этом случае – ведущий.

Трансмиссия автомобилей с передними ведущими колесами

В данном случае компоненты трансмиссионной системы устанавливаются под капот. В этом случае на коробку передач приходится главная передача с дифференциалом, в результате взаимодействия которых валы привода выходят из картера коробки передач к передним колесам.

Для автомобилей с ведущими передними колесами, трансмиссионна система включает:

• сцепление,
• коробку передач,
• ШРУСы,
• главную передачу,
• дифференциал
• валы привода передних колес.

У переднеприводных автомобилей дифференциал и главная передача устанавливаются в картере КПП. Кроме того, передний мост в этом случае – ведущий.

Трансмиссия гидростатического типа

Гидростатические трансмиссии способны передавать мощность от силового агрегата к рабочим элементам, расположенным на некотором расстоянии. Область применения гидростатики – дорожные катки, металлорежущие станки, теплоходы. К особенностям эксплуатации гидростатических трансмиссий можно отнести повышенные требования к качеству используемых рабочих жидкостей.

Применение гидравлической трансмиссии

Данные конструкции пользуются наименьшим спросом. Здесь на каждой передаче установлена специальная гидромуфта. Это дает возможность трансмиссии передавать момент вращения наибольшей величины. Гидродинамические трансмиссии чаще всего используются в железнодорожной технике.

Особенности трансмиссий электромеханического типа

В качестве силового агрегата здесь используется электрический мотор. Данные трансмиссии состоят из:

• генератора тока;
• системы управления;
• электропроводки, соединяющей рабочие элементы.

Для выработки большей мощности часто используется одновременно не один, а сразу несколько электромоторов. Основные недостатки подобных конструкций:

• большие габариты, вес;
• несоизмеримо высокая цена;
• низкий КПД.

Благодаря ускоренным темпам развития электротехнической промышленности, трансмиссии электромеханического типа все более усовершенствуются. Технические и эксплуатационные характеристики отдельных образцов хорошо зарекомендовали себя и нашли применение в современных транспортных средствах для нужд армии, сельского хозяйства, внутригородского электротранспорта, морской техники и пр.

Режимы работы

Как переключаются передачи в АКПП? Это реализовано в виде рычага-селектора, который расположен в удобном месте для доступа водителя. На поверхности рычага находится кнопка, которую нажимает водитель, чтобы выбрать нужный режим. Селектор-переключатель имеет несколько направлений:

• Р (англ. Park) – его выбирают в условиях длительной стоянки или прогрева двигателя (часто применяют в пробке). Это аналог стояночного тормоза, но не с прижатием тормозных колодок, а блокировкой вала. Если установить этот режим на склоне, то машина скатится вниз;
• N (англ. Neutral) – вал не заблокирован, машину можно буксовать. Можно включать при короткой стоянке. Это аналог нейтралки на «механике»;
• D (драйв, англ. Drive) или A (автомат) – движение впёрёд в обычных условиях, передачи подбираются в автоматическом режиме;
• L (D2, B) – пониженная передача, транспорт двигается в сложных условиях, на бездорожье, при крутых подъёмах и резких спусках. Скорость меньше 40 км/ч;
• 2 – движение не выше 2 передачи;
• 3 – движение не более 3 передачи;
• R (реверс, англ. Reverse) – задний ход (скорость). Включать следует при полной остановке мотора и нажатии педали тормоза;
• S (англ. Sport), PWR (Power) – это спортивный режим. Повышаются динамические показатели благодаря увеличению оборотов мотора. Повышается расход топлива;
• Normal – езда происходит в плавной и экономичной нагрузке;
• Manual (M) — передачи подбирает водитель, используется в зимнее время или при езде в бездорожье. Используются кнопки «+» и «–». Похож на механический режим переключения как в МКПП, но попроще;
• W (англ. Winter) или Это зимний режим, когда трогание с места начинается со 2 или 3 передачи. Не следует часто ездить таким способом из-за возможности перегрева КПП;
• E – экономичный режим;
• Hold – это удержание, применяется вместе с режимами «D» «L» и «S».

Дополнительные режимы:

• D3, O/D OFF – включение только 1,2 или 3 передачи. Это городской режим, который снижает экономность топлива;
• O/D или (D) – овердрайв при превышении скорости включается 4 передача. Подходит для движения по трассе;
• Shift lock release (Shift lock) – происходит разблокировка селектора, срабатывает только при выключенном моторе.

Принцип работы механической коробки передач

Принцип работы механической КПП следующий: крутящий момент от двигателя через сцепление передается на первичный вал коробки передач, далее преобразуется при помощи пар взаимодействующих между собой шестерен и затем передается на колеса. Каждая пара шестерен (ступень) имеет определенное передаточное число, которое преобразует скорость вращения и крутящий момент коленвала двигателя. Причем если передача увеличивает крутящий момент, то скорость вращения уменьшается и наоборот. В первом случае передача будет называться понижающей, а во втором — повышающая.

Передаточное число определяется отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. В свою очередь, количество зубьев напрямую зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Например, у первой передачи самое большое передаточное число, и, следовательно, входная шестерня (на первичном валу) имеет минимальный размер, а выходная — максимальный. Переключение скоростей в механической КПП происходит только при нажатии на педаль сцепления, поскольку необходимо прервать поток мощности, передающийся от двигателя.

Движение автомобиля, оснащенного МКПП, всегда начинается с первой передачи. Исключение составляют тяжелые грузовики — там это можно делать со второй передачи. Для этого необходимо вручную перевести селектор рычага в соответствующее положение. Переход на повышенные передачи осуществляется последовательным переключением передач друг за другом. Сам момент переключения скорости зависит от показаний спидометра и тахометра, поскольку каждая передача рассчитана на работу в определенном диапазоне оборотов двигателя.

Устройство трансмиссии автомобиля

В двигателе сгорает топливная смесь, чтобы обеспечить достаточное количество энергии для колес автомобиля, Полученная мощность передается через соответствующие системы агрегатов.

Что такое трансмиссия автомобиля, как она устроена? В упрощенном виде трансмиссия автомобиля состоит из основных составляющих:

• система сцепления;
• коробка передач;
• ведущий мост;
• дифференциал.

В соответствии с колесной формулой авто (например, 4х2, 4х4 и пр.) трансмиссии разделяются на задне-, передне-, полноприводные. В машинах с полным приводом трансмиссия оснащена дополнительным механизмом – раздаточной коробкой. Основная функция раздатки – распределение момента вращения между ведущими мостами транспортного средства.

Полноприводные автомобили 4х4 чаще всего используются на сложных трассах в условиях бездорожья.

Виды АКПП и их отличие друг от друга

Принцип работы всех видов АКПП сводится к перемене передаточного числа, которая обеспечивает преобразование мощности двигателя. Производители современных машин устанавливают трансмиссию таким образом, чтобы потенциал можно было использовать полностью. За счёт работы АКПП, усилие передаётся от мотора к колёсам автомобиля с самыми маленькими потерями. Достигается это за счёт отсутствия разрыва сцепления.

Водитель за счёт нажима на педаль газа переключает передачи. Двигатель при этом раскручивается, провоцируя на движение насосное колесо. От лопастей под влиянием центробежной силы моторное масло переходит к турбине, обеспечивается вращение. Жидкость в результате переходит обратно к насосному колесу.

В отдельных АКПП, при скорости 20-60 км/ч, происходит автоматическая блокировка гидротрансформатора муфтой. Автомат при этом жёстко сцепляется с мотором, потому потеря мощности не прослеживается. Интересно, что при эксплуатации в таких условиях, масло быстрее приходит в негодность из-за перегрева и износа фрикционной накладки. Крутящий момент от двигателя переходит по выходному валу в АКПП.

АКПП занимает передовое место среди числа всех известных вариантов. Новые системы постоянно разрабатываются и совершенствуются. Из общих списков можно выделить вариаторные, роботизированные и классические типы.

Классическая автоматическая коробка передач

Гидротрансформаторный модуль популярен до сих пор, несмотря на наличие других, более совершенных вариантов. Такая трансмиссия используется и сейчас. Её устанавливают на авто, сходящие с конвейера.

Стандартная АКПП

АКПП включает планетарный редуктор, управляющую систему и гидравлический трансформатор. Последний элемент механизма является самым значимым, отсюда и название конструкции. Модуль активно используют на легковых и грузовых транспортных средствах.

Кому подойдёт автомобиль с АКПП? Вероятно всего, только новичкам. Управлять автоматом после механики даже опытным автомобилистам бывает достаточно сложно. Многим владельцам, несмотря на видимое упрощение режима эксплуатации, бывает тяжело перестроиться.

Роботизированная

Роботизированная коробка является достойной и современной альтернативой для классического варианта АКПП. Переключение скоростей в ней обеспечивается за счёт взаимосвязи электрических механизмов, проявляющих активность за счёт электронного блока. Главное сходство этой системы с классической – наличие сцепления в корпусе КПП.

Роботизированная АКПП

Вариатор

Это устройство плановой бесступенчатой передачи, обеспечивающее передачу крутящего момента на колёса. Такая конструкция производит уменьшенный расход топлива при условии сохранения или приумножения динамических показателей.

Вариатор

При правильном использовании, вариатор помогает бережно эксплуатировать мотор транспортного средства. Модуль бывает цепным, ремённым, тороидальным.

Отличная статья в тему: Вариатор или автомат: что лучше и надежнее, плюсы и минусы, чем отличаются коробки передач, в чем разница

DSG

DSG это тоже роботизированная система, обеспечивающая автоматическое включение первой и второй скорости, при разомкнутости сцепления. Так модуль начинает подготовку ко включению повышенной передачи. При переключении сцепление первой ступени размыкается, а второй смыкается, действие происходит и в обратном порядке.

DSG-7

Сходство с механикой в том, что синхронизаторы способны переключать скорость при блокировки шестерни. Работа муфт обеспечивается с помощью движения цилиндров. Сцепление работает за счёт гидропривода.

Многовальные коробки прямого переключения

Такие коробки передач используют в спорткарах. Например, в Koenigsegg Jesko применяют КПП с 3-мя валами, 9 передачами и 7-ю фрикционами. Автомобиль моментально может переходить в спортивный режим, так и в экономичный городской. Регулируется это при помощи кнопки: полунажатие левой кнопки снижает передачу, полное нажатие – включает спортивный. Если полунажать на правую – передача повысится, если нажать до конца – включится экономичный.

А в некоторых спортивных Mercedes есть АКПП со сцеплением, который по стиля езды похож на вышеуказанный, но имеющий совсем другие внутренние составляющие.

Трехвальная 6-ступенчатая коробка передач Mercedes-Benz C-class sport coupe

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.

Среди недостатков АКПП можно отметить:

• невысокую динамику автомобиля при разгоне;
• завышенное потребление бензина;
• некоторые ограничения при буксировке.
• Функции ведущего моста

Специальный опорный механизм – ведущий мост объединяет колеса, расположенные на одной оси. На опоры ведущего, а также ведомого мостов также устанавливается рама транспортного средства. Через трансмиссию на ведущий мост подается момент кручения от двигателя внутреннего сгорания для обеспечения вращения колес.

Какие могут быть виды трансмиссий?

Трансмиссии разделяются на несколько видов в зависимости от типа преобразуемой энергии:

• механическая (работает от механической энергии);
• электрическая (преобразует механическую энергию в электрическую и наоборот – в результате передачи к ведущим колесам);
• гидрообъемная (механическая энергия преобразуется в энергию потока жидкости и обратно);
• комбинированная (сочетает в себе несколько методов работы).

Механическая трансмиссия автомобиля получила наиболее широкое применение. Если изменение крутящего момента в ней происходит без усилий со стороны водителя, она будет называться автоматической.

В зависимости от того, какие колеса являются ведущими в конструкции трансмиссии, определяется тип привода. Это означает, что он может быть передним или задним. Полнеприводные автомобили обладают приводом на колеса обеих осей. Различные в управлении транспортные средства имеют конструкции трансмиссии со значительными отличиями по составу и устройству компонентов.

Физические принципы работы

По способу передачи момента возможны различные варианты исполнения.

• Механическая трансмиссия. Представляет собой набор валов и шестерёнчатых передач. Гидроавтоматические коробки также относятся к данной группе, поскольку гидравлика и электроника там используются только для управления процессом переключения передач.
• Гидравлическая трансмиссия. Практически не применяется на автомобилях, хотя есть примеры её использования в мототехнике. Базовым принципом является использование гидронасоса высокого давления с одной стороны и гидромоторов в качестве исполнительных механизмов. Между ними расположена напорная магистраль с гибкими шлангами.
• Электрическая трансмиссия. Выглядит самой простой и эффективной, видимо за ней будущее. К двигателю подсоединён генератор, вырабатывающий ток большой мощности, которым легко управлять и передавать его к исполнительным устройствам. В их роли применяются электромоторы. Мотор можно устанавливать на каждое ведущее колесо, реализуя любой алгоритм управления. В случае чистого электроавтомобиля в качестве источника энергии используется не генератор, а аккумуляторная тяговая батарея. Применяется реверсирование при реализации режима рекуперации энергии для подзаряда батареи при торможениях.
• Гибридные схемы. Например, совместное использование механической передачи на одну ось и электрической — на другую. По такому принципу уже построены некоторые серийные автомобили.

Коробка передач – вариатор

Коробки передач вариаторного типа относятся к бесступенчатым устройствам. В отличие от коробок передач, описанных выше, здесь нет привычных валов и шестеренных зацеплений. Конструкция состоит из следующих рабочих элементов:

1. Два конусообразных шкива, позволяющих изменять радиус охвата.
2. Металлический ремень (цепь), состоящий из набора отдельных пластин, изготовленных из высокопрочных легированных сплавов.

Скорость автомобиля плавно изменяется, благодаря степени натяжения ремня и перемене соотношения передаточного числа между подвижными дисками шкивов.

К недостаткам коробки вариатора можно отнести использование их в автомобилях небольшой мощности. Основное применение – скутеры, малолитражки.

Конструкторские разработки современного автомобилестроения не стоят на месте. Конкурирующие фирмы постоянно работают над усовершенствованием выпущенных моделей и внедрением в жизнь новых свежих идей. Каждый год можно услышать о нововведениях с улучшенными техническими и эксплуатационными характеристиками.

Виды трансмиссий

Некоторые широко распространённые конструкции трансмиссий стали классическими, что позволяет выделить их для отдельного рассмотрения.

Механические

Чисто механические решения отличаются простотой и дешевизной, при этом обеспечивая хорошую экономичность по расходу топлива.

Такая трансмиссия имеет в своём составе сухое однодисковое сцепление с педальным приводом, механическую коробку передач с ручным переключением, карданные валы к ведущим мостам или отдельным колёсам, интегрированные в коробку передач или мосты главные передачи с дифференциалами.

Колёса связываются с редуктором моста при помощи полуосей.

Автоматические

Автоматика в трансмиссии обычно участвует в построении коробки передач, хотя всё чаще используются автоматически срабатывающие муфты и на других участках.

Сама же коробка может быть организована в виде классической гидромеханики с элементами электронного управления, робота с соленоидами переключения и управления сцеплением или вариатора, где применён металлический ремень, работающий по конусам переменного диаметра.

Гидравлические

Не так часто используется чисто гидравлическая трансмиссия. Её состав уникален и имеет мало общего со всеми прочими.

От двигателя внутреннего сгорания приводится в действие мощный гидронасос, создаваемое им давление специальной жидкости по магистралям передаётся к исполнительным механизмам осей или отдельных колёс.

В роли этих механизмов используются гидромоторы, выполняющие обратную насосам роль, преобразовывая поток жидкости под давлением во вращение.

Гидромеханические

Характерной чертой гидромеханики является использование гидротрансформатора (ГТР) и управляемой давлением жидкости коробки передач.

ГТР смягчает ударные нагрузки и частично преобразует передаваемый момент за счёт проскальзывания напорного и ведомого турбинных колёс, между которыми ставится реактор для реорганизации потока жидкости.

За ГТР устанавливается механическая коробка своеобразной конструкции, где передачи организованы по планетарному принципу, а переключение производится посредством фрикционов, поджимаемых давлением жидкости через цилиндры. Такие коробки широко распространены и считаются классическими автоматами.

Электромеханические

С целью исключения массивных деталей, а также оптимизации управления, вместо механики можно использовать электрический ток. К двигателю подсоединяется генератор, а вырабатываемая им электроэнергия поступает по обычным проводам к исполнительным электромоторам, которых может быть даже по одному на каждое колесо.

Регулирующий функции сводятся к применению известных принципов электроники и электротехники. Особенно это актуально на автомобилях особо большой грузоподъёмности, а в последнее время и на всевозможных гибридах.

Переднеприводные

Наиболее технологичными в производстве стали переднеприводные машины, где двигатель, коробка и главная передача объединены в отдельный модуль, из которого выходят карданные валы на ШРУС к ступицам ведущих передних колёс.

Так сейчас устроены практически все бюджетные легковые машины, кроссоверы и даже часть премиум-сегмента. Утверждается, что эти машины просты и надёжны в управлении, хотя на самом деле главный их козырь – технологичность производства и низкая себестоимость. Достаточно проста и компоновка подобных кузовов.

Заднеприводные

Машины с задним приводом стали автомобильной классикой. Здесь реализован немаловажный принцип разделения ведущих и управляемых колёс, а также лучше дела с загрузкой ведущей оси на разгоне, естественностью реакции водителя в сложных ситуациях и простотой реализации полного привода.

Двигатель может быть в передней части машины, хотя на спорткарах он располагается в пределах базы или даже в заднем свесе. Все валы идут вдоль оси кузова.

Полноприводные

Полный привод может быть организован, как на основе переднего, так и классического заднего. В любом случае на машине появляется раздаточная коробка разного уровня сложности, а также иногда электроуправляемые вязкостные или фрикционные муфты подключения отдельных осей.

В таких машинах лучшие характеристики проходимости и управляемости, но и стоимость подобных трансмиссий высока, что ограничивает применение.

Ситуация кардинально решится в сторону полного привода на электромобилях, где его реализовать даже проще, чем любой монопривод.