Трансмиссия часть I: Сцепление; Коробка передач

Трансмиссия

Трансмиссией называется силовая передача, осуществляющая связь двигателя с ведущими колесами автомобиля. Она служит для передачи от двигателя к ведущим колесам мощности и крутящего момента, необходимых для движения автомобиля.

В зависимости от того, какие колеса автомобиля являются ведущими (передние, задние или те и другие), мощность и крутящий момент могут подводиться только к передним, только к задним или к передним и задним колесам одновременно, а автомобиль соответственно будет переднеприводным(с колесной формулой 4х2), заднеприводным(4х2) или полноприводным. В колесной формуле 4x2 первая цифра означает общее число колес автомобиля, а вторая — число ведущих колес.

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

Механическая ступенчатая трансмиссия

В механической ступенчатой трансмиссии передаваемый от двигателя к ведущим колесам крутящий момент изменяется ступенчато в соответствии с передаточным числом трансмиссии, которое равно произведению передаточных чисел шестеренных (зубчатых) механизмов трансмиссии. Передаточным числом зубчатой передачи механизма называется отношение числа зубьев ведомой шестерни (колеса) к числу зубьев ведущей шестерни.

Механические трансмиссии автомобилей с колесными формулами 4x2 (а, б, в), 4x4 (г), 6x4 (д), 6x6 (е) и 8x8 (ж):
1— двигатель; 2 — сцепление; 3 — коробка передач; 4 — карданная передача;
5— ведущий мост; 6 — главная передача, 7 — дифференциал; 8 — полуось; 9 —
карданный шарнир; 10 — раздаточная коробка; 11 — межосевой дифференциал

Гидрообъемная трансмиссия

Гидрообъемная трансмиссия представляет собой бесступенчатую силовую передачу, в которой крутящий момент двигателя к ведущим колесам автомобиля передается гидравлическим потоком жидкости.

Гидрообъемная (электрическая) трансмиссия:
1— двигатель; 2 — гидронасос (генератор); 3 — гидродвигатель (электродвигатель)

Гидрообъемная передача:
1 — двигатель; 2 и 5 — кривошипы, 3 и 7 — шатуны; 4 и 8 — поршни;
б — колесо, 9 — трубопровод

Здесь представлена схема работа простейшей гидрообъемной передачи, в которой используется гидростатический напор жидкости.

Электрическая трансмиссия

Электрическая трансмиссия является бесступенчатой передачей, в которой крутящий момент изменяется плавно, без участия водителя, в зависимости от сопротивления дороги и частоты вращения коленчатого вала двигателя. Принципиальная схема электрической трансмиссии подобна схеме гидрообъемной трансмиссии: двигатель внутреннего сгорания приводит в действие генератор 2. Ток от генератора поступает к электродвигателям 3 ведущих колес автомобиля. Ведущее колесо с установленным внутри электродвигателем 1 называется электромотор-колесом.

Электромотор-колесо:
1 — электродвигатель; 2 — редуктор

Гидромеханическая трансмиссия

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

Гидромеханическая трансмиссия:
1— двигатель, 2 — гидромеханическая коробка передач; 3 — карданная передача, 4 — главная передача; 5 — дифференциал, 6 — полуось

Электромеханическая трансмиссия

Электромеханическая трансмиссия является комбинированной и состоит из элементов механической и электрической трансмиссий.

Электромеханическая трансмиссия:
1 — электродвигатель; 2 — карданная передача, 3 — ведущий мост; 4 — двигатель, 5 — генератор

Сцепление

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения.

Типы сцеплений

Фрикционное однодисковое сцепление

Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается силами сухого трения.

Однодисковое фрикционное сцепление:
а — включено; б — выключено; 1 — кожух; 2 — нажимной диск; 3 — маховик;
4— ведомый диск; 5— пластина; б—пружина; 7— подшипник; 8—педаль; 9 — вал; 10 — тяга; 11 — вилка; 12 — рычаг

Сцепление легкового автомобиля ВАЗ:
а — общий вид; б — схема; в — диафрагменная пружина; 1 — диафрагменная пружина; 2 — ведомый диск; 3 — фрикционная накладка; 4 — диск; 5 — ступица; 6 — гаситель; 7 — нажимной диск; 8 — маховик; 9 — картер; 10 — болт; 11 — вал; 12 — муфта; 13 — вилка; 14—подшипник; 15 — фланец; 16 — кожух; 17— пружина; 18— крышка; 19—кольцо; 20— фиксатор

Привод сцепления легкового автомобиля ВАЗ:
а — педаль и главный цилиндр; б — рабочий цилиндр и вилка, 1, 2, 9, 16 и 20 —
пружины; 3— ограничитель; 4— педаль; 5 — толкатель; 6 и 18— цилиндры; 7,
8 и 19— поршни; 10 и 21 — штуцеры, 11 — подшипник; 12— опора, 13 — вилка;
14— шток; 15 и 17— гайки

Сцепление грузового автомобиля ЗИЛ
а — общий вид, б — детали, в — привод, 7 — маховик, 2 — нажимной диск; 3 — ведомый диск, 4 и 19— валы, 5, 18и 21 — рычаги, 6 и 12— вилки, 7— картер, 8 и 9 — подшипники, 10, 14, 17и 28 — пружины, 11— муфта, 13— кожух, 15 — пластинчатая пружина, 16— педаль, 20— тяга, 22— гайка, 23 и 27— диски; 24 — ступица, 25 — пластина, 26 — маслоотражатель

Сцепление легкового автомобиля ГАЗ:
а — общий вид; б — главный цилиндр; в — детали; 1— гаситель; 2 — маховик; 3 — картер; 4 - ведомый диск; 5 - нажимной диск; 6, 21 и 26 — пружины; 7 — муфта; 8 - вал; 9 - вилка; 10 - рычаг; 11 ~ кожух; 12 - шток; 13 —клапан; 14 и 15 — цилиндры; 16 — педаль; 17—толкатель; 18 — поршень; 19 — манжет; 20 —  упор; 22 и 23 — шайбы; 24 и 28 —диски; 25 —фрикционные накладки — ступица, А и Б — отверстия

Сцепления с центральной конической пружиной применяют на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.

Однодисковое сцепление с конической пружиной грузового автомобиля:
1 — нажимной диск; 2 — регулировочные прокладки; 3 — фланец; 4 — рычаг; 5 — коническая пружина, 6— втулка; 7 — муфта, 8 — кожух; 9 — пружина; 10 — ведомый диск; 11 — маховик; 12 — обойма

Фрикционное двухдисковое сцепление

Двухдисковым называется сцепление, в котором для передачи крутящего момента применяют два ведомых диска.

Двухдисковое фрикционное сцепление:
1 и 6 — пружины; 2 — болт; 3 и 10 — пальцы; 4 — рычаг; 5 — муфта; 7 — кожух; 8 — нажимной диск; 9 и12— ведомые диски; 11 — ведущий диск; 13 — маховик

Коробка передач

Коробкой передач называется механизм трансмиссии, изменяющий при движении автомобиля соотношение между угловыми скоростями вращения коленчатого вала двигателя и ведущих колес.

Коробка передач служит для изменения крутящего момента на ведущих колесах автомобиля, длительного разъединения двигателя и трансмиссии и получения заднего хода.

Двигатель и трансмиссию разъединяют на продолжительное время при работе двигателя на холостом ходу. В зависимости от типа и назначения автомобилей на них применяются различные типы коробок передач.

Типы коробок передач

На большинстве легковых и грузовых автомобилей сейчас применяют ступенчатые коробки передач, но все большее распространение в настоящее время на легковых автомобилях и автобусах получают гидромеханические коробки передач, состоящие из гидротрансформатора и ступенчатой механической коробки передач.

Типы ступенчатых коробок передач

Двухвальная коробка передач

Двухвальная коробка передач проста по конструкции, имеет небольшую массу и высокий КПД. Конструктивно коробка объединена в одном блоке с двигателем, сцеплением, главной передачей и дифференциалом.

Схема работы двухвальной коробки передач:
а — движение вперед, б — движение задним ходом; 1 — первичный вал; 2, 3, 5, 6 и 7 — шестерни; 4 — вторичный вал

Коробка передач переднеприводного легкового автомобиля ВАЗ:
а — общий вид; б — схема; в — детали синхронизатора; г — механизм включения заднего хода; 1— сапун; 2 — первичный вал; 3 и 6— синхронизаторы; 4, 7, 9, 12, 13, 23... 26 и 35 — шестерни; 5—зубчатый венец; 8 — вторичный вал; 10 — корпус; 11— сателлит; 14 и 22 — шарниры; 15 — привод спидометра; 16 и 34— оси; 17 и 18— картеры; 19 и 20— пробки; 21 — подшипник; 27— крышка; 28— кольцо; 29— муфта; 30— фиксатор; 31 — сухарь; 32— пружина; 33— ступица; 36— вилка 

Механический привод переключения передач

Привод переключения передач переднеприводного легкового
автомобиля ВАЗ:
1 — картер; 2, 3 и 8 — рычаги; 4 — шток; 5 — шарнир; 6— тяга; 7 _ чехол; 9 — конец рычага; 10 — шаровая опора

Трехвальная коробка передач

На легковых и грузовых автомобилях и автобусах наиболее распространены трехвальные коробки передач. Такая коробка передач имеет первичный (ведущий), вторичный (ведомый) и промежуточный валы, на которых установлены шестерни различных передач.

Схема работы трехвальной коробки передач:
а, б— движение вперед; в — движение задним ходом; 1— первичный вал; 2,
3, 6, 7, 8, 9 и 10 — шестерни; 4 — вторичный вал; 5— промежуточный вал

Коробка передач легкового автомобиля ВАЗ  — механическая, трехвальная, четырехступенчатая, с постоянным зацеплением шестерен, синхронизаторами и ручным управлением (неавтоматическая).

Коробка передач легкового автомобиля ВАЗ:
а — общий вал; б, г — схемы коробки и синхронизатора; в — синхронизатор;
1— первичный вал, 2, 12, 14 и 19 — крышки, 3, 5, 6, 9, 10, 16, 17 и 23 — шестерни; 4 и 7 — синхронизаторы; 8 — вторичный вал; 11 и 29 — пружины; 13— рычаг; 15— вилка; 18— ось; 20— пробка; 27 — промежуточный вал, 22 —картер; 24, 26 и 28 — ползуны; 25 — фиксатор, 27 — замок; 30 — кольцо; 31 — ступица; 32 — муфта

Гидромеханическая коробка передач

Они выполняют одновременно функции сцепления и коробки передач с автоматическим или полуавтоматическим переключением передач. Управление движением автомобиля в этом случае осуществляется педалью подачи топлива и при необходимости тормозной педалью. Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач, которая может быть двух-, трех- или многовальной, а также планетарной.

Гидромеханическая коробка передан легкового автомобиля:
1 — гидротрансформатор; 2 и 4— тормозные механизмы; 3 — фрикцион, 5 и 6— планетарные механизмы

Гидротрансформатор:
а - общий вид; б — схема; 1 — маховик; 2 — турбинное колесо; 3 — насосное колесо; 4— реактор; 5 — вал; 6— муфта

Планетарный механизм: 1 - ведущий вал; 2 - эпициклическая шестерня; 3 — сателлит, 4 — водило;
5— ведомый вал, 6 — солнечная шестерня; 7 — тормоз