Типы трансмиссий легковых автомобилей

Переднеприводные и заднеприводные автомобили имеют ог­раниченную проходимость и предназначены для эксплуатации на дорогах с твердым покрытием и сухих грунтовых дорогах. Такие автомобили имеют колесную формулу 4x2. В этой формуле первая цифра означает общее число колес автомобиля, а вторая – число ведущих колес.

Полноприводные двухосные автомобили обладают повышенной проходимостью. Они способны двигаться по плохим дорогам и вне дорог. Их колесные формулы имеют обозначения соответствен­но 4x4.

Колесная формула характеризует не только проходимость ав­томобиля, но также тип его трансмиссии.

На автомобилях применяют трансмиссии различных типов, которые представлены на рисунке 6.

Наиболее распространены механические ступенчатые и гидромеханические трансмиссии. Трансмиссии других типов имеют ограниченное применение.

Выбор типа трансмиссии зависит от назначения автомобиля и взаимного расположения двигателя и ведущих колес. Характер из­менения передаваемого крутящего момента в разных трансмисси­ях различен.

Рисунок 6 – Типы трансмиссий автомобилей

В современных легковых автомобилях наибольшее распространение получили механические, гидромеханические, бесступенчатые – вариаторные, роботизированные механические трансмиссии.

В механической и роботизированной механической трансмиссии передаваемый от двигателя крутящий момент к ведущим колёсам изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии. Передаточным числом зубчатой передачи механизма называется отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.

Если автомобиль имеет колёсную формулу, 4х2, то в этом случае крутящий момент от двигателя через сцепление передаётся к коробке передач, где изменяется ступенчато в соответствии с включенной передачей. От коробки передач крутящий момент через карданную передачу подводится к главной передачи ведущего моста (при переднем расположении двигателя и задних ведущих колёсах), в которой увеличивается и далее через дифференциал и полуоси к ведущим колёсам. В автомобилях с колёсной формулой 4х4 имеется раздаточная коробка, от которой через дифференциал (может отсутствовать) и карданные передачи осуществляется передача крутящего момента на переднюю и заднюю оси автомобиля соответственно.

Гидромеханическая трансмиссия является комбинированной трансмиссией, которая состоит из механизмов механической и гидравлической трансмиссий.

В гидромеханическую трансмиссию входят гидромеханическая коробка передач, включающая гидротрансформатор и механическую коробку передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси (при расположении трансмиссии на одной оси с ведущими колёсами).

Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления и в нём передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии происходит благодаря гидродинамическому (скоростному) напору жидкости. Гидротрансформатор плавно в зависимости от нагрузки автоматически изменяет крутящий момент. От гидротрансформатора крутящий момент передаётся к механической коробке передач, в которой передачи включаются с помощью фрикционных механизмов. Данный тип трансмиссии обладает следующими достоинствами: лучшая проходимость автомобиля, увеличение долговечности двигателя и механизмов трансмиссии вследствие уменьшения в трансмиссии динамических нагрузок и крутильных колебаний, снижение вероятности останова двигателя при резком увеличении нагрузки. К недостаткам можно отнести: более низкий КПД по сравнению с механической и роботизированной механической трансмиссиями, худшие тягово-скоростные свойства и топливная экономичность, сравнительно сложная конструкция и большая масса.

Бесступенчатая – вариаторная трансмиссия имеет входной и выходной валы. На каждом валу конусами друг к другу крепятся по два конических диска, образующие шкив с переменным диаметром. Оба вала связаны между собой клиновым ремнем, который зажат между коническими поверхностями каждого диска. Чем ближе прижаты друг к другу конические диски (конусы) на одном из валов, тем больше диаметр, по которому ремень обегает шкив, образуемый этими дисками. На другом валу в это время диски синхронно с первыми чуть раздвигаются, и диаметр обегания их ремнем уменьшается. Механизм, управляющий дисками, может быть простым центробежным регулятором, который в зависимости от оборотов валов сдвигает или раздвигает конические диски, плавно изменяя передаточное отношение (данный тип управления используется на маломощной мототехнике). В автомобильной вариаторной трансмиссии управление дисками происходит при помощи гидропередачи по командам блока управления, либо при помощи электроники (электромотор, батарея соленоидов) по командам того же блока управления.

Одной из наиболее ответственных деталей в вариаторных коробках является стальной ремень (тип данных коробок маркируется – Belt CVT). Он представляет собой стальную ленту с зафиксированными на ней стальными сегментами. Все детали изготовлены из очень прочной лигированной стали, и форма сегментов такова, что когда их зажимает между конусами, они слегка перекашиваются и "заклиниваются". За счёт этого у исправной коробки ремень и конусы практически не изнашиваются. Таким образом при ТР и ТО снимая ремень нужно в обязательном порядке соблюсти последовательность действий по его установке на место, т.е. его нельзя переворачивать и менять направление его вращения.

Также существую вариаторные трансмиссии с «воздушным» ремнём, т.е. ремень и конусы работают в воздухе, без какой-либо смазки. Основой ремня в этом случае служат кевларовые ленты, а сами сегменты покрыты специальным пластиком на основе углеводорода. Также широко используются тефлоновые покрытия (пластиковые детали, которым не требуется смазка). Для предотвращения перегрева трансмиссии есть вентилятор, который закачивает в коробку передач воздух.

Достоинства данного типа вариатора: меньший вес по сравнению с вариатором с маслом. Недостатки: необходимость в фильтрации поступающего в вариатор воздуха.

Ещё один тип вариаторных трансмиссий это тороидальные (Toroidal CVT). В них передача момента осуществляется стальными «грибками». Так как диапазон изменения передаточного отношения в данных трансмиссия сравнительно небольшой, в них используются две пары «грибков». А таких элементов как конусные диски и ремень здесь нет. Такие коробки передач устанавливаются на достаточно мощные автомобили с рабочим объёмом двигателя от 2 литров (к примеру – Nissan Cedric, Toyota Crown).

Достоинства всех типов бесступенчатых-вариаторных трансмиссий:

- плавная, без пропусков (при условии исправной работы трансмиссии) передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам в области частот вращения ДВС соответствующих максимальному крутящему моменту;

- отсутствие ступеней передач (передачи виртуальные контролируются при помощи ЭБУ вариатора, их количество может быть любым);

- лучшая динамика и топливная экономичность автомобиля по сравнению с автомобилем оборудованным гидромеханической трансмиссией.

Недостатки всех типов бесступенчатых-вариаторных трансмиссий:

- высокая стоимость изготовления трансмиссии;

- необходимость калибровки стартовой муфты при снятии аккумулятора, разъёма электропроводки с ЭБУ или разъёма электропроводки с вариатора (у автомобилей до 2000 года выпуска, в автомобилях после 2000 года процесс калибровки автоматизирован и не требует специального оборудования);

- рекомендованный срок замены жидкости в вариаторной трансмиссии через 20000 км., при тяжёлых условиях эксплуатации данный интервал сокращается в два раза;

- использование только фирменных масел, рекомендованных заводом изготовителем.