Общее устройство трансмиссии Трансмиссия представляет собой агрегаты и механизмы, связывающие коленчатый вал двигателя (тот самый, на котором закреплен маховик) с ведущими колесами автомобиля. Она передает вращение (крутящий момент) от двигателя на ведущие колеса. С ее помощью водитель может изменять величину крутящего момента, а для движения задним ходом - направление крутящего момента. Мы уже говорили, что в зависимости от того, какие колеса вращает трансмиссия, легковые автомобили подразделяют на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные. Рассмотрим сначала элементы трансмиссии заднеприводного автомобиля в той последовательности, как они расположены в автомобиле (именно в таком порядке и передается вращение от двигателя к ведущим колесам - рис. 4.1). Итак, прямо за двигателем размещено сцепление, затем коробка передач, карданная передача (карданный вал), задний мост, представляющий собой главную передачу с дифференциалом и полуосями, на которых и закреплены ведущие колеса. Обратите внимание, что на заднеприводной машине крутящий момент «пропутешествовал» практически через весь автомобиль. А вот в машине с приводом на передние колеса он «вертится» только под капотом, поскольку все агрегаты трансмиссии расположены именно там (рис. 4.2). Вновь, как и у заднеприводного автомобил я , эстафету вращения коленчатого вала и маховика двигателя подхватывает сцепление и передает его коробке передач, затем в работу включается главная передача с дифференциалом, которые и распределяют крутящий момент между двух полуосей, снабженных шарнирами равных угловых скоростей (ШРУСами). Эти шарниры, как сообщалось ранее, позволяют передавать крутящий момент на передние ведущие колеса независимо от того, повернуты они или нет. Вот так добирается крутящий момент до колес на переднеприводном автомобиле. Сцепление Сцепление первым принимает крутящий момент от двигателя и передает его к коробке передач. Это в том случае, если сцепление включено. А если водитель его выключит, то вращение от двигателя к остальным агрегатам трансмиссии передаваться не будет и до ведущих колес не дойдет. Следовательно, устройство, именуемое сцеплением, представляет собой выключатель, по своему функциональному принципу чем-то напоминающий электровыключатель. Если в электровыключателе контакты замкнуты, то ток идет дальше и лампочка горит; если контакты разомкнуты (не прижаты друг к другу) - ток дальше не проходит и света нет. По этому же принципу работает и сцепление: оно дает возможность водителю при необходимости быстро прервать передачу крутящего момента (выключить сцепление), а затем плавно ее возобновить. О том, как это делается, мы поговорим чуть позже. А теперь сформулируем классическое определение сцепления. Сцепление предназначено дл я передачи крутящего момента от двигателя , временного разъединения и плавного соединения двигателя с трансмиссией. Сцепление состоит из непосредственно самого механизма сцепления и его привода. Механизм сцепления (рис. 4.3) состоит из трех основных элементов: - ведущей части; - ведомой части; - рабочих элементов. На легковых автомобилях применяется сухое однодисковое сцепление. Принцип работы сухого однодискового сцепления показан на рис. 4.4 и 4.5. Крутящий момент передается от маховика двигателя на ведомый диск сцепления за счет сухого трения, возникающего при прижатии последнего к маховику. Ведомый диск установлен на валу на шлицах, по которым он может перемещаться. На противоположном конце вала жестко закреплена ведущая шестерня коробки передач. Когда сцепление включено (одноименная педаль отпущена), ведомый диск вращается с маховиком как единое целое и вращает ведущий вал коробки передач (см. рис. 4.4). При нажатии на педаль сцепления ведомый диск отделяется от маховика, перемещаясь по шлицам, и враще ние от двигателя к коробке передач не передается (см. рис. 4.5). Ведомый диск сцепления прижимается к маховику специальным нажимным диском, на который, в свою очередь, передается усилие пружин, установленных в кожухе сцепления. Всю данную конструкцию иногда называют корзиной сцепления. Далее рассмотрим работу привода выключения сцепления. Сцеплением управляет водитель, включая и выключая его. Для того чтобы прервать передачу крутящего момента от двигателя (выключить сцепление), он нажимает крайнюю левую педаль, которую называют педалью сцепления. Для возобновления передачи вращения от двигателя к остальным агрегатам трансмиссии (включения сцепления) водитель отпускает эту педаль. Когда водителя в машине нет или же он находится на своем месте, но не нажимает на крайнюю левую педаль, сцепление включено. Поэтому сцепление автомобиля и называют постоянно замкнутым. «Разорванным» оно будет лишь в то время, когда крайняя левая педаль нажата до пола. Итак, педаль сцепления - первый и ближайший к водителю элемент его привода. В настоящее время в отечественных легковых автомобилях используют два вида привода сцепления:гидравлический и механический. Гидропривод выключения сцепления состоит из следующих элементов (рис. 4.6): - педали; - главного цилиндра; - трубопровода; - рабочего цилиндра; - вилки выключения сцепления; - подшипника выключения сцепления. При необходимости отсоединения двигателя от остальных агрегатов трансмиссии водитель нажимает левой ногой на педаль сцепления с определенным усилием. Это усилие от педали через шток и поршень перемещает жидкость в главном цилиндре, что, в свою очередь, перемещает поршень рабочего цилиндра, связанный со штоком. Далее шток рабочего цилиндра воздействует на вилку выключения сцепления и на нажимной подшипник, который через отжимные рычаги и выключает сцепление. Для включения сцепления водитель должен отпустить педаль. При этом под воздействием возвратных пружин все детали привода вернутся в первоначальное положение. Рассмотренный привод назван гидравлическим, так как в нем в качестве рабочего тела, связывающего педаль с механизмом сцепления, использована специальная тормозная жидкость. Если в качестве рабочего тела в приводе используются только механические устройства, то такой привод называется механическим. В этом случае усилие с педали сцепления передается на вилку выключения через металлический трос (рис. 4.7). Несколько слов о главных неисправностях сцепления. Если сцепление не выключается полностью, то говорят, что сцепление «ведет». Действительно, в этом случае маховик не расстыковывается полностью с ведомым диском сцепления и продолжает его вести. К такой ситуации может привести увеличенный свободный ход педали сцепления, а в сцеплении, приводимом в действие гидроприводом, - наличие воздуха. Такие неисправности могут быть быстро устранены на станции технического обслуживания или самостоятельно при наличии определенных навыков. А вот остальные причины того, что сцепление не выключается полностью, обычно связанны с внутренними дефектами этого механизма (коробление ведомого диска, перекос нажимного подшипника, поломка пружин и т.п.), которые можно «вылечить» только в стационарных условиях. Если же сцепление полностью не включается, то говорят, что сцепление «пробуксовывает». Причиной может стать недостаточный свободный ход педали сцепления (что легко устраняется), а также поломка пружин, износ или замасливание фрикционных накладок. Последние неисправности целесообразно устранять силами квалифицированных специалистов.
Коробка передач
Коробка передач преобразует усилие, развиваемое двигателем, и передает его колесам в необходимом количестве и в нужном направлении (для определенных условий движения и для движения передним или задним ходом). В коробке передач реализован известный принцип механики: при понижении оборотов от входного (ведущего) вала к выходному (ведомому), в нашем случае связанных между собой зубчатым зацеплением, увеличивается крутящий момент (рис. 4.8). Максимально обороты понижаются на I передаче. При этом на выходе из коробки передач реализуется максимальный крутящий момент, способный выполнить самую тяжелую работу: сдвинуть стоящее транспортное средство с места и начать его разгонять. Последней (наивысшей) передаче соответствует самый малый крутящий момент, так как она включается на автомобиле при движении на высокой скорости, когда силы инерции продолжают двигать машину вперед. Здесь на первый план выходят высокие обороты выходного вал а, позволяющие разогнать транспортное средство до максимальной скорости. Теперь об этом несколько подробнее. Самое трудное - сдвинуть автомобиль с места. Для этого необходимо максимальное усилие. Потом разгонять движущийся автомобиль будет легче. Работу коробки передач условно поясняют рис. 4.9-4.11. Еще раз отметим: сейчас мы рассматриваем не конструкцию коробки передач, а ее принцип действия. Итак, двигатель всегда вращает только одну маленькую шестеренку с небольшим количеством зубьев. Будем называть ее ведущей (на рис. 4.9-4.13 красного цвета), так как она будет приводить в движение все остальные шестерни соответствующих передач (на указанных рисунках - синего цвета). Ведущая шестеренка вращается быстро. Даже на холостом ходу вал двигателя и эта самая шестеренка совершают около 1000 об/мин. Стоит нажать на педаль «газа», как эти обороты увеличатся в несколько раз. На I передаче (а именно ее используют для начала движения) с этой маленькой (ведущей) шестеренкой соединяют (зацепляют) самую большую из всех шестерен (ведомую*) - см. рис. 4.9. На шестерне I передачи самое большое количество зубьев. Такое сочетание шестеренок максимально понизит обороты двигателя (а для трогания с места это и нужно), но самое главное, максимально увеличит крутящий момент. Как говорят, шестерня I передачи самая сильная. Поехали! Включаем II передачу. Теперь пару нашей маленькой шестеренке составит другая шестерня (см. рис. 4.10). Она немного меньше шестерни I передачи, зубьев на ней тоже поменьше, зато вращается она быстрее. Крутящий момент стал меньше, но движению помогает сила инерции. Значит, уже едем с той же скоростью при меньших оборотах двигателя, а увеличивая их, продолжаем разгонять автомобиль, используя рост крутящего момента. Далее включаем II I передачу. И вновь ведомая шестерня стала еще меньше и по диаметру, и по числу зубьев, но все же по этим параметрам она по-прежнему больше ведущей (см. рис. 4.11). Увеличение крутящего момента немного снизилось, но за счет инерции продолжаем легко разгоняться. Если на II передаче для движения с определенной скоростью использовались повышенные обороты двигателя, то теперь для движения с той же скоростью от двигателя требуются меньшие обороты и он не так напрягается. И вот переходим на IV передачу. Внимание! В зацеплении оказываются одинаковые (или в некоторых коробках передач почти одинаковые) шестерни (рис. 4.12). Значит, с какой скоростью вращается входной вал коробки передач, с такой же скоростью вращается и ее выходной вал. Иногда говорят, что с такой скоростью вращаются и ведущие колеса. Это неверно. Дело в том, что на пути от коробки передач к ведущим колесам размещено еще одно механическое устройство - главная передача. В ней тоже есть малая (ведущая) и большая (ведомая) шестерни, а стало быть, обороты в этом устройстве вновь понижаются. Например, на переднеприводных автомобилях ВАЗ используются главные передачи с передаточным числом 3,706 или 3,937. А передаточное число - это отношение числа зубьев ведомой шестерни (у нас большей) к числу зубьев ведущей шестерни (у нас меньшей). Следовательно, обороты понизятся в количество раз, соответствующее передаточному числу. В настоящее время все больше легковых автомобилей оснащают пятиступенчатыми коробками передач. Количество ступеней определяется по количеству передач, используемых для движения вперед. Значит, у таких автомобилей для движения вперед есть пять передач. Что же происходит при включении V передачи? В этом случае в зацепление с хорошо нам известной маленькой шестерней вводят еще более маленькую шестерню (с меньшим числом зубьев) - рис. 4.13. Теперь при тех же оборотах двигателя ведущие колеса вращаются еще быстрее. Иногда такую передачу называют повышающей. Однако интенсивно разогнаться или въехать в гору на ней не удастся. В крутящем моменте при таком сочетании шестерен мы проигрываем. Но двигаться по прямой дороге с высокой скоростью и небольшими оборотами двигателя, экономя при этом топливо, вполне возможно. На легковые автомобили чаще всего устанавливают трехвальные коробки передач, крутящий момент передается двумя парами шестерен, а включение передачи заднего хода осуществляется с помощью шестеренки, установленной на еще одном (четвертом) валу (рис. 4.14). Теперь несколько слов о передаче заднего хода. Дело в том, что для того, чтобы поехать задним ходом, надо заставить вал, выходящий из коробки передач (от него крутящий момент передается к ведущим колесам), вращаться в другую сторону. Посмотрите внимательно на рис. 4.14 и 4.15. Чтобы заставить вторичный вал коробки передач вращаться в противоположную сторону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней вторичного вала помещают шестеренку передачи заднего хода. Обратите внимание на направление вращения валов без шестерни заднего хода и с ней. При наличии шестерни заднего хода вторичный вал коробки передач поменял направление вращения. На рис. 4.16 показана передача крутящего момента в коробке передач переднеприводного автомобиля. Устройство четырехступенчатой коробки передач заднеприводного легкового автомобиля показано на рис. 4.17. Число ступеней соответствует числу передач, предназначенных для движения вперед. Обычно коробка передач состоит из следующих основных частей: - картера; - трех основных валов (первичного, вторичного и промежуточного); - дополнительного вала заднего хода; - зубчатых шестерен и колес; - синхронизаторов; - механизма переключения передач.