Подвеска

Какая подвеска автомобиля лучше — ликбез ЗР

— Сударыня, почему же, позвольте вас спросить, вы не надели алмазные подвески? Ведь вы знали, что мне было бы приятно видеть их на вас.
А. Дюма «Три мушкетера»

Напомним: подвеской автомобиля называется вся совокупность деталей и узлов, соединяющих кузов или раму автомобиля с колесами.

Перечислим основные элементы подвески:

• Элементы, обеспечивающие упругость подвески. Они воспринимают и передают вертикальные силы, которые возникают при проезде неровностей дороги.
• Направляющие элементы — они определяют характер перемещения колес. Также направляющие элементы передают продольные и боковые силы, и возникающие от этих сил моменты.
• Амортизирующие элементы. Предназначены для гашения колебаний, возникающих при воздействии внешних и внутренних сил

Вначале была рессора

У первых колесных не было никаких подвесок — упругие элементы попросту отсутствовали. А затем наши предки, вероятно, вдохновившись конструкцией стрелкового лука, стали применять рессоры. С развитием металлургии стальным полосам научились придавать упругость. Такие полосы, собранные в пакет, и образовали первую рессорную подвеску. Тогда чаще всего использовалась так называемая эллиптическая подвеска, когда концы двух рессор были соединены, а их середины крепились к кузову с одной стороны и к оси колес с другой.

Затем рессоры стали применять на автомобилях, причем как в виде полуэллиптической конструкции для зависимых подвесок, так и установив одну, а то и две рессоры поперек. При этом получали независимую подвеску. Отечественный автопром долго использовал рессоры — на Москвичах до появления переднеприводных моделей, на Волгах (за исключением Волги Сайбер), а на УАЗах рессоры применяются до сих пор.

Рессоры эволюционировали вместе с автомобилем: листов в рессоре становилось меньше, вплоть до применения однолистовой рессоры на современных малых развозных фургонах.

Плюсы рессорной подвески

Минусы рессорной подвески

• Простота конструкции — при зависимой подвеске достаточно двух рессор и двух амортизаторов. Все силы и моменты от колес рессора передает на кузов или раму, не нуждаясь в дополнительных элементах
• Компактность конструкции
• Внутреннее трение в рессоре с несколькими листами гасит колебания подвески, что снижает требования к амортизаторам
• Простота изготовления, дешевизна, ремонтопригодность

• Обычно используется в зависимой подвеске, а она сейчас встречается все реже
• Достаточно высокая масса
• Не очень высокая долговечность
• Сухое трение между листами требует или применения специальных прокладок или периодической смазки
• Жесткая конструкция с рессорами не способствует комфорту при малой нагрузке. Поэтому чаще применяется на коммерческих транспортных средствах.
• Регулировка характеристик в эксплуатации не предусмотрена

Пружинная подвеска

Пружины начали устанавливать еще на заре автомобилестроения и с успехом применяют до сих пор. Пружины могут работать в зависимых и независимых подвесках. Их применяют на легковых автомобилях всех классов. Пружина, поначалу только цилиндрическая, с постоянным шагом навивки по мере совершенствования конструкции подвески приобрела новые свойства. Сейчас применяют конические или бочкообразные пружины, навитые из прутка переменного сечения. Все для того, чтобы усилие росло не прямо пропорционально деформации, а более интенсивно. Сначала работают участки большего диаметра, а затем включаются те, что поменьше. Так же и более тонкий пруток включается в работу раньше, чем более толстый.

Плюсы пружинной подвески

Минусы пружинной подвески

• Отработанная и недорогая конструкция
• Сравнительно высокая долговечность
• Возможность обеспечения прогрессивной характеристики
• Не нуждается в обслуживании и смазке

• Подвеска получается не очень компактной, т.к. пружина не может передавать никаких усилий, кроме осевых, а потому требует направляющих элементов в виде рычагов.
• Пружинная подвеска не обладает свойством гашения колебаний, а потому требует мощных амортизаторов
• Нет возможности изменять характеристики подвески

Торсионы

А вы знаете, что почти в любом автомобиле с пружинной подвеской все равно есть торсионы? Ведь стабилизатор поперечной устойчивости, который сейчас ставят почти повсеместно, это и есть торсион. Вообще любой относительно прямой и длинный рычаг, работающий на кручение, представляет собой торсион. Как основные упругие элементы подвески торсионы стали применятся наряду с пружинами в самом начале автомобильной эры. Торсионы ставили вдоль и поперек автомобиля, использовали в самых разных типах подвесок. На отечественных автомобилях торсион использовался в передней подвеске Запорожцев нескольких поколений. Тогда торсионная подвеска пришлась кстати вследствие своей компактности. Сейчас торсионы чаще используют в передней подвеске рамных внедорожников.

Упругим элементом подвески является торсион — стальной стержень, работающий на кручение. Один из концов торсиона закреплен на раме или несущем кузове автомобиля с возможностью регулировки углового положения. На другом конце торсиона установлен нижний рычаг передней подвески. Усилие на рычаге создает момент, закручивающий торсион. Ни продольная, ни боковая силы на торсион не действуют, он работает на чистое кручение. Подтяжкой торсионов можно регулировать высоту передней части автомобиля, но при этом полный ход подвески остается прежним, мы только меняем соотношение ходов сжатия и отбоя.

Плюсы торсионной подвески

Минусы торсионной подвески

• Очень компактны и легки
• Возможно регулирование преднатяга торсиона, что позволяет перенастраивать подвеску под конкретные требования
• При поломке, что бывает крайне редко, легко заменить своими силами. Также упрощается ремонт передней подвески, которую всегда можно разгрузить просто ослабив торсионы.

• Очень высокие требования к качеству изготовления, поскольку торсион представляет собой не просто пруток, а требует прочной заделки концов, обычно с помощью шлицевых соединений.
• Относительно дороги в производстве

Амортизаторы

Из курса школьной физики известно, что любой упругой системе свойственны колебания с некой собственной частотой. А если еще будет воздействовать возмущающая сила с совпадающей частотой, то возникнет резонанс — резкое увеличение амплитуды колебаний. В случае с торсионной или пружинной подвеской бороться с этими колебаниями и призваны амортизаторы. В гидравлическом амортизаторе рассеивание энергии колебаний происходит за счет потери энергии на перекачивание специальной жидкости из одной камеры в другую. Сейчас телескопические амортизаторы распространены повсеместно, от малолитражек до большегрузных автомобилей. Амортизаторы, называемые газовыми, на самом деле тоже жидкостные, но в свободном объеме, а он есть у всех амортизаторов, содержится не просто воздух, а газ под повышенным давлением. Поэтому «газовые» амортизаторы всегда стремятся вытолкнуть свой шток наружу. А вот у следующего вида подвесок без амортизаторов можно обойтись.

Пневматическая подвеска

В пневматической подвеске роль упругого элемента играет воздух, находящийся в замкнутом пространстве пневмобаллона. Иногда вместо воздуха используют азот. Пневмобаллон представляет собой герметичную емкость со стенками из синтетических волокон, завулканизированных в слой герметизирующей и защитной резины. Конструкция во многом напоминает боковину шины.

Важнейшим качеством пневмоподвески является возможность изменять давление рабочего тела в баллонах. Причем перекачка воздуха позволяет устройству играть и роль амортизатора. Система управления позволяет изменять давление в каждом отдельном баллоне. Таким образом автобусы могут вежливо наклоняться на остановке для облегчения посадки пассажиров, а грузовики сохранять постоянную «стать», будучи набитыми под завязку или абсолютно порожними. А на легковых автомобилях пневмобаллоны могут устанавливаться в задней подвеске для сохранения постоянного дорожного просвета в зависимости от загрузки. Иногда в конструкции внедорожников применяют пневмоподвеску и на передней, и на задней осях.

Пневмоподвеска позволяет регулировать клиренс автомобиля. На больших скоростях машина «приседает» ближе к дороге. Поскольку при этом центр масс становится ниже, уменьшается валкость в поворотах. А на бездорожье, где важен большой дорожный просвет, кузов, наоборот, приподнимается.

Пневмоэлементы совмещают в себе функции пружин и амортизаторов, правда только в тех случаях если это заводская конструкция. В тюнинговых конструкциях, когда пневмобаллоны просто добавляют к существующей подвеске, амортизаторы лучше оставить.

Плюсы пневматической подвески

Минусы пневматической подвески

• Невысокая масса
• Возможность изменения жесткости
• Поддержание постоянного клиренса
• Возможность изменения клиренса
• Заменяет упругий и гасящий колебания элементы

• Высокая сложность и цена всей системы
• На легковых автомобилях и внедорожниках долговечность ниже, чем у других типов подвесок.

Установку пневмоподвесок очень любят тюнингисты всех мастей. И, как обычно, кто-то хочет пониже, кто-то повыше.

Зависимая и независимая подвеска

Все слышали выражение «у него независимая подвеска по кругу». А что же это значит? Независимой подвеской называется такая подвеска, когда каждое колесо совершает ходы сжатия и отбоя (вверх и вниз) не оказывая влияния на перемещения других колес.

Независимая подвеска типа МакФерсон с L или А-образными рычагами — сегодня самый распространенный тип передней подвески в мире. Простота и дешевизна конструкции совмещаются с неплохой управляемостью.

Зависимой называется такая подвеска, когда колеса объединяет одна жесткая балка. При этом ход одного колеса, например вверх, сопровождается изменением угла наклона другого колеса относительно дороги.

Раньше такие подвески применялись весьма широко — взять хоть наши Жигули. Теперь только на серьезных внедорожниках с мощной неразрезной балкой заднего моста. Зависимая подвеска хороша только своей простотой и используется там, где по условиям прочности необходим жесткий неразрезной мост. Еще есть полузависимая подвеска. Такая используется на задней оси недорогих автомобилях. Она представляет собой упругую балку, которая связывает оси задних колес.

Полузависимая подвеска обеспечивает относительно неплохие характеристики, при этом намного дешевле независимой. А вот независимая подвеска — королева подвесок — обеспечивает оптимальное сцепление каждого колеса с дорогой и наименьшую передачу толчков от неровностей на кузов автомобиля. При этом такая конструкция самая дорогая в обслуживании.

Вам помягче?

Какую подвеску предпочесть? Мягкую или жесткую? Ответим очень просто — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики. Выбирайте себе автомобиль при покупке по шкале «Жестко — Мягко», а не пытайтесь усовершенствовать конструкцию после покупки. Амортизаторы разных производителей имеют разную славу на рынке: одни жестче, другие помягче. Но производитель впрямую никогда вам об этом не скажет. На коробке будет указано, применим данный амортизатор к вашему автомобилю, или нет.

Еще один способ которым допустимо немного менять жесткость подвески автомобиля, это установка шин более высокого или более низкого профиля из диапазона допускаемых заводом изготовителем. Об этом читайте здесь.

Заключение

Каждый тип подвески нашел свою нишу и неплохо себя там чувствует, продолжая постепенно развиваться. Пожалуй, специалисты в области двигателей внутреннего сгорания останутся без работы раньше, чем подвесочники! А если серьезно, то самой совершенной считается пневмоподвеска. Пока ее недостатком является сложность конструкции и цена. Но со временем, если не изобретут ничего нового, то за независимой пневмоподвеской будущее. А еще старайтесь поддерживать подвеску в исправности. Не стоит ездить с пустыми амортизаторами, гнутыми рычагами и пружиной, от которой «всего один виток с краешку отломился».

Пишите в комментариях, какой тип подвески предпочитаете вы и почему.

Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Дорожное покрытие в нашей стране не всегда отличается идеальностью. Неровности, ямы, трещины и ухабы — этими дефектами уже давно никого не удивить. Чего стоит один «лежачий полицейский». Все эти недостатки доставляли бы сильный дискомфорт, если бы у автомобиля не было подвески. Эта деталь может быть простой и сложной, а также быть надежной или «трещать» под любыми кочками. За весь период существования рессорная система проделала огромнейший путь. Рассмотрим подробнее устройство подвески автомобиля, историю ее появления и разновидности.

История появления

В средние века люди перемещались, в основном, на лошадях. Со временем появились кареты, в которых ездили представители знати. Транспорт был некомфортабельным, поскольку оси колес были прикреплены прямо к корпусу. Во время езды каждая кочка «передавалась» пассажирам. Чтобы не ощущать ухабы так сильно, на скамью подкладывали подушки. Но полностью проблема от этого не исчезла.

Именно поэтому изобретатели предприняли попытки сделать поездки более комфортными. Для этого было решено придумать некую «прослойку», которая бы лежала между кузовом и колесами транспорта. Этой деталью выступили эллиптические рессоры. Прошло еще немного времени, и данный элемент начали внедрять в конструкцию автомобилей. Теперь рессоры стали полуэллиптические, но выяснилось, что они не очень удобны. Почему?

Дело в том, что рессоры устанавливали поперечно. Управлять машиной водителю было сложно даже на минимальных скоростях. После этого деталь начали ставить продольно на каждое из колес. Эти события повлекли за собой разработку и усовершенствование подвески. Сегодня устройство подвески авто включает в себя различные типы.

Устройство и основное предназначение

Подвеска автомобиля — устройство, схема которого состоит из деталей, соединяющих колеса с кузовом. Передвигаясь по дороге, водитель чувствует неровности. Задача подвески — заглушить колебания. С ее помощью колеса могут спокойно вращаться, независимо от кузова. Кроме того, она считается обязательным атрибутом «ходовой» любой машины.

Подвеска обладает сложным строением с технической точки зрения. Она включает в себя:

Амортизаторы — приборы, которые нужны для нивелирования «тряски» кузова.

Направляющие детали — изготовлены в форме рычагов. Они обеспечивают сочетание корпуса и подвески, а также помогают колесам перемещаться относительно кузова.

Упругие детали — совокупность элементов, включающие в себя торсионы, пружины и неметаллические детали. Благодаря своей упругости, они принимают удары от дорожных кочек на себя и распределяют по всему кузову.

СПУ — стабилизатор в виде штанги из металла, который соединяет кузов с подвеской, при этом не дает увеличиваться крену во время движения авто.

Колесные опоры — это поворотные кулаки, принимающие от колес нагрузку и распространяющие их на подвеску.

Кроме этого, в состав деталей входят элементы крепления, агрегатов и узлов подвески.

Что касается назначения, то подвеска изначально создавалась для обеспечения комфорта во время движения. Упругие детали воспринимают вибрацию на себя и распределяют ее. Еще одной «опцией» данной конструкции является помощь при выполнении маневров. Наиболее сложные конструкции как раз изготавливаются для этого. Инженеры постоянно совершенствуют деталь, добавляя автомобилю еще больше управляемости и устойчивости.

И последнее назначение — вспомогательная функция при торможении. Подвеска способна поглощать инерцию движения вперед. Специалисты могут определить ее настройку, взглянув на то, как водитель тормозит.

Как работает

Подвеска автомобиля устройство и принцип работы совершенно не меняется. Она работает одинаково и на стареньких Жигулях, и на новеньком Мерседесе. Инженерные разработки постоянно совершенствуются, но в течение нескольких лет назначение подвески не изменится.

Как уже было сказано, подвеска берет на себя все удары от езды по дороге. Рассмотрим подробнее, как это происходит:

Например, колеса наехали на кочку. В этот момент шина «поднялась» над землей и одновременно с этим свое положением сменили тяги, рычаги и поворотный кулак.

Сразу после этого в работу «включается» амортизатор. Сначала он сжимается, при этом вместе с ним сжимается пружина, которая некогда была в обычном состоянии.

Сжатие пружины с амортизатором происходит «упруго». Это запускает смещение штока. Вибрация и колебания гасятся резинометаллическими втулками.

Удар после поглощения не распространяется на весь кузов. Но у каждого действия есть своя «отдача». Ее роль играет пружина, которая распрямляется и возвращает амортизатор в прежнее положение.

Существуют разные виды конструкций. Если изучить их подробнее, то можно понять, что они работают аналогичным образом.

Разновидности

Перечисленные выше составляющие подвески характерны для всех разновидностей. Однако конструкция этого компонента — у всех разная. Каждый вид отличается от другого техническими и эксплуатационными параметрами.

Инженеры, изобретая типы подвесок, старались совместить в одной системе различные особенности и решения. В результате им удалось создать зависимые и независимые подвески. Каждая из них имеет собственные отличительные особенности.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска — это разновидность, которая появилась еще в средние века. Можно сказать, деталь «перекочевала» в нашу современность с конных повозок. Конечно, этот тип подвески много раз совершенствовался, но его работа осталась прежней.

Главной особенностью зависимой детали ходовой части является то, что колеса соединяются друг с другом осью. Они не могут перемещаться отдельно. Если одно колесо попадает в дорожную яму, то второе автоматически смещается.

Что касается заднеприводных машин, то осью соединения у них является задний мост. Для переднеприводного транспорта эту роль выполняет балка. Первое время упругими элементами в конструкции были рессоры, но со временем они были заменены пружинами. Устройством для гашения выступает амортизатор, который устанавливается либо внутри пружины, либо отдельно от остальных упругих деталей.

Амортизатор также считается крепежным элементом, поскольку с верхней стороны прикрепляется к кузову, а с нижней — к балке (мосту). Направляющая система, в свою очередь, включает в себя продольные рычаги и поперечную тягу. Количество рычагов составляет 4 единицы, но иногда верхние не используются, поэтому работающих рычагов остается 2 единицы. Поперечная тяга помогает снизить крен кузова и в то же время удержать траекторию движения.

Главными преимуществом зависимой подвески являются:

простая конструкция;

дешевая и неубиваемая;

редко возникают неполадки;

хорошее сцепление с дорогой.

Таким образом, зависимая подвеска имеет массу положительных особенностей. Она используется в грузовых автомобилях, а также в некоторых моделях внедорожников.

Независимая подвеска и ее виды

Независимая подвеска работает противоположно зависимой. Дело в том, что колеса одной оси не связаны друг с другом. Это означает, что движение одного из них не влияет на движение другого.

Существует несколько разновидностей данного типа подвески. К ним относят:

Стойки Макферсона — другое название «качающаяся свеча». В подвеске используется специальная амортизационная стойка. Она осуществляет сразу 3 опции. В состав конструкции входит амортизатор, пружины и несколько элементов направляющей системы. Также в него включен стабилизатор, принцип работы которого основывается на появлении препятствующей силы при скручивании.

Рычажный тип — вариант подвески, который подразделяется на двухрычажный и многорычажный «подвид». Амортизационная стойка в этой конструкции исполняет только свои прямые «обязанности» — гашение вибраций. Двухрычажный вариант габаритнее, при этом сложен в обслуживании. Многорычажные модели представляют собой усовершенствованный двухрычажный тип.

Торсионный вид — это конструкция, основой которой является упругая деталь (торсион). Она работает на скручивание. Применяется как устройство передней подвески автомобиля, а именно внедорожников.

В отдельный вид также можно отнести пневматическую подвеску. Сначала ее устанавливали на грузовых авто, а теперь можно встретить ее и в легковых машинах. Металлические пружины здесь заменены на баллоны со сжатым воздухом. Давление можно регулировать. Такую конструкцию устанавливают на авто премиум-класса в качестве дополнения.

Полунезависимая подвеска

Полунезависимая подвеска — это отдельный вид, но иногда ее путают с зависимой подвеской. На самом деле, конструкцию можно назвать промежуточной между двумя основными типами. Здесь вместо обычной балки используется торсионная.

Сама подвеска состоит из опор колес, направляющих и упругих деталей, а также имеет стабилизатор. В качестве упругих элементов используются пружины, листовые рессоры или пневморессора.

Ее основное применение — на задних осях переднеприводных машин.

Push-rod и pull-rod

Представленные разновидности изготавливались исключительно для гоночных авто, имеющих открытые колеса. В основе подвески лежит двухрычажная система. Демпфирующие детали находятся в кузове.

Конструкции push-rod и pull-rod схожи между собой. Их главным отличием является расположение элементов, которые принимают на себя нагрузку. В первом варианте работает толкатель на сжатие. Во втором варианте элемент работает на растяжение.

Кроме этого, push-rod обладает низким центром тяжести. Однако на практике они не уступают друг другу по эффективности ничем.

Неисправности и обслуживание

Прежде чем рассмотреть список неисправностей, уточним, что ни одна поломка подвески не относится к тому перечню, который запрещает движение. Это правило прописано в законе, но в нем существуют спорные моменты.

Допустим, амортизатор перестал работать. Это означает, что наезд на любую кочку повлечет за собой раскачку кузова. Управлять автомобилем станет сложнее. Шаровая опора может «разболтаться» в конец, что повлечет за собой страшное ДТП. Если же в автомобиле лопнет пружина, то появится крен кузова и продолжать дальнейшую езду станет невозможно. Эти неисправности приводят к серьезным последствиям. Но по закону водитель имеет право ездить с такими поломками.

Износ креплений — еще одна неисправность, которая часто встречается у водителей. К сожалению, износ неизбежен. Рано или поздно крепления придется менять.

Что касается обслуживания, то автолюбителю нужно контролировать работу авто во время движения. Если подвеска начала странно скрипеть и издавать посторонние звуки, то не стоит их игнорировать. Необходимо сразу разобраться, в чем дело. В противном случае можно попасть в ДТП, либо очень серьезно потратиться на ремонт. Выход подвески «из строя» сопровождается заменой абсолютно всех деталей.

Заключение

В представленном материале было рассмотрено устройство и назначение передней подвески автомобиля, а также приведены основные разновидности конструкции. Можно сделать вывод, что подвеска — сложный элемент, требующий хорошего обслуживания. Она обеспечивает водителю комфортное вождение и безопасность. Кроме этого, она оказывает большое влияние на работу всего транспортного средства. Сегодня классификация подвесок настолько разная, что каждый водитель сможет сделать правильный выбор.

Трансмиссия автомобиля

Установить ДВС под капот автомобиля, присоединить к коленчатому валу устройство сцепления с колёсами и поехать не получится – двигатель просто заглохнет. Почему? Двигателю автомобиля не хватит мощности за доли секунды раскрутить колеса до рабочих оборотов двигателя, а это примерно 2000 обмин, помешает вес автомобиля и сила трения, возникающая при сцеплении колес с покрытием дороги. Выход? Установить промежуточный механизм, который понизит крутящий момент двигателя, до необходимых оборотов и передаст его на ведущие колеса. Вот этот механизм, состоящий из нескольких узлов, и называется трансмиссией. Основное назначение трансмиссии является передача, регулирование пошагово, распределение по ведущим колесам крутящего момента от маховика двигателя. Условно, трансмиссию, по способу передачи можно поделить на:

• механическую,
• электрическую,
• гидрообъемную,
• комбинированную.

Самая распространенная, это механическая трансмиссия. На ее основе и рассмотрим работу узлов.

В состав трансмиссии входят несколько узлов:

1.Сцепление — предназначено для «мягкого» присоединения маховика к первичному валу коробки передач и передачи крутящего момента. Сцепление состоит из трех элементов – корзина сцепления, диск сцепления и выжимной подшипник.

2.Коробка передач — устройство, преобразующее крутящий момент. Предназначена для дальнейшей передачи крутящего момента к карданному валу или непосредственно к главной передаче, с возможностью его изменения (пошагово). Усилие двигателя передается посредством вторичного вала. Коробки передач бывают механические и автоматические.

3.Карданный вал (для заднеприводных авто), устройство передачи крутящего момента от вторичного вала коробки передач к главной передаче.

4.Главная передача, дифференциал – в совокупности составляют «мост», который предназначен для передачи силы двигателя через приводные валы (полуоси) к колёсам, а также распределения усилия между колесами. Для заднего привода «мост» располагается в задней части автомобиля и имеет (в некоторых случаях) общий корпус с полуосями. Соответственно и система смазки общая. Для переднего привода «мост» совмещен в одном корпусе с коробкой передач.

5.Приводной вал (полуось) – представляет собой металлический стержень из высоколегированной стали и устройством зацепления с дифференциалом и шарниром равных угловых скоростей (ШРУС). Это могут быть проточенные шлицы или устройство крепления крестовин.

6.Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – предназначен для подачи силы вращения на ведущие колеса. Есть несколько видов ШРУСов: шариковый и трипоид.

7. Раздаточный механизм – устройство распределения усилия двигателя по ведущим колесам, применяется в автомобилях с колесной формулой 4х4. «Раздатка» может быть размещена как в одном корпусе с коробкой передач, так и отдельным узлом.

✔ Трансмиссия переднеприводного автомобиля

У переднеприводных и заднеприводных автомобилей существуют различия в системе трансмиссии. На автомобилях, где ведущими являются передние колёса (передний привод), трансмиссия со всеми её узлами установлена под капотом. Что касается коробки передач, то в неё входит ещё и главная передача с дифференциалом. Поэтому в данном случае из картера коробки передач выходят валы привода к передним колёсам. На переднеприводных транспортных средствах, система трансмиссии состоит из таких узлов как:

1.коробка передач;
2.сцепление;
3.валы привода передних колёс;
4. шарниры равных угловых скоростей;
5.дифференциал;
6.главная передача.

Отличительной особенностью трансмиссии переднего привода, является размещение главной передачи и дифференциала непосредственно в картере коробки передач. Ну и передний мост в данном случае является ведущим, с управляемыми колёсами.

✔ Трансмиссия заднеприводного автомобиля

Заднеприводная трансмиссия включает в себя следующие взаимосвязанные элементы:
1.коробку передач;
2.сцепление;
3.главную передачу;
4.дифференциал;
5.карданную передачу;
6.полуоси.

Стоит отметить, что на заднеприводных автомобилях коробка передач устанавливается на более мягкие опоры, что позволяет снизить уровень вибрации и создаёт дополнительный комфорт. Трансмиссия автомобиля при заднем приводе характеризуется тем, что наиболее массовым вариантом расположения КПП, является её блокировка вместе со сцеплением к заднему мосту посредством карданного вала. Это приводит к концентрации центра масс в район передней оси. Следует отметить, что вариант автомобилей с задним приводом считается классическим, и трансмиссия в данном случае более проста по своей конструкции и в эксплуатации.

Трансмиссия работает следующим образом: на маховик, через фрикционные накладки диска сцепления, жестко крепится корзина сцепления своей рабочей поверхностью. В диске изготовлено шлицевое отверстие, куда направляется первичный вал коробки передач. Когда сцепление отпущено, диск плотно зажимается между маховиком и «корзиной» и крутится вместе с ними, приводя в действие первичный вал. При нажатии на педаль сцепления, в действие приводится выжимной подшипник, который нажимает на лепестки корзины и освобождает диск сцепления, в этот момент работает двигатель «вхолостую». Далее первичный вал посредством шестерен передач с разным передаточным числом приводит в действие вторичный вал. Переключая передачи можно регулировать передаточное число, соответственно обороты вторичного вала изменяются. Хвостовик коробки передач (для заднего привода) соединен с карданным валом, далее крутящий момент поступает на главную передачу и распределяется на колеса с помощью дифференциала и полуосей. Вторичный вал коробки передач (для переднего привода) непосредственно соединен с главной передачей и дифференциалом. К дифференциалу подсоединены полуоси, на них соответственно ШРУСы через которые крутящий момент передается на колеса. Для полноприводных автомобилей крутящий момент передается через раздаточный механизм, который имеет один выход хвостовика для подачи на кардан. Полноприводные авто могут обеспечиваться блокировкой моста, т.е. отключение перераспределения по полуосям крутящего момента.

Трансмиссия

Трансмиссия автомобиля выполняет две функции: она передает крутящий момент от двигателя ведущим колесам автомобиля, а также изменяет его величину и направление. При передаче крутящего момента трансмиссия, кроме того, перераспределяет его между отдельными колесами.

Назначение трансмиссии

Двигатели внутреннего сгорания, являющиеся на сегодняшний день основным источником энергии для автомобилей, имеют максимальные значения крутящего момента и мощности при разных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя. Для того чтобы использовать соответствующие обороты двигателя при различных скоростях движения автомобиля, необходимо иметь возможность изменять передаточное число трансмиссии. Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.
Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению (силы сопротивления качению, силы сопротивления подъему, силы инерции, аэродинамического сопротивления). Сумма сил сопротивления движению изменяется в широких пределах в зависимости от условий движения, поэтому трансмиссия автомобиля должна обеспечивать возможность изменения тягового усилия путем изменения в широком диапазоне крутящего момента. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностями двигателя и трансмиссии, а сцеплением колес с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать и автомобиль не сможет двигаться. Силу сцепления можно определить, умножив часть массы автомобиля, приходящегося на одно колесо, на коэффициент сцепления — ϕ. Коэффициент сцепления зависит от состояния дорожного покрытия, качества и состояния шин и находится в пределах от 0,1 до 0,9.
Наибольшее суммарное тяговое усилие может быть реализовано, если все колеса автомобиля будут ведущими. Тем не менее для движения автомобиля по дорогам с твердым покрытием достаточно двух ведущих колес на одной оси. Увеличение числа ведущих колес приводит к усложнению трансмиссии и увеличению механических потерь, поэтому конструкторам автомобилей приходится применять компромиссные решения в зависимости от назначения автомобиля.

Механические трансмиссии

Выбор типа привода ведущих колес и компоновки автомобиля определяют возможность в наибольшей степени реализовать те или иные его свойства. Особенности привода оказывают влияние на топливную экономичность, безопасность, массу и компактность автомобиля, а также на показатели устойчивости, управляемости и тормозной динамики.

Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:
1 — двигатель;
2 — коробка передач;
3 — главная передача и дифференциал;
4 — карданная передача

У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4×2 крутящий момент от двигателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепление и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От коробки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля:
1 — двигатель;
2 — главная передача и дифференциал;
3 — коробка передач

Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними ведущими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.

#читайдома: как работает автомобильная коробка передач

Мы уже рассказывали о том, как действует двигатель внутреннего сгорания. Пора посмотреть, как устроен и работает агрегат, помогающий передавать энергию двигателя колёсам, — коробка передач. Садитесь поудобнее: сейчас всё расскажем.

Все материалы из этого цикла мы собираем под тэгом #читайдома

Сегодня в автомобилях используют коробки передач разных типов, радикально отличающихся по конструкции — каждая со своими достоин­ствами и недостатками. Но для начала давайте ответим на самый важный вопрос.

Зачем вообще автомобилю нужна коробка передач?

Из-за особенностей работы ДВС. При низких оборотах ему не всегда хватает сил (крутящего момента) вращать колёса и двигать автомобиль. Чтобы помочь мотору, нужно дать ему возмож­ность при маленькой скорости движения машины крутиться быстрее — для этого двигатель соединяют с колёсами через передачу.

Простейшая передача — это две шестерни разного размера, сцеплен­ные зубьями. Пред­ставьте, что у одной зубьев в три раза больше, чем у другой. Тогда за один оборот большой шестерни малая сделает уже три оборота. И напротив, соединив двигатель с маленькой шестернёй, а колёса — с большой, мы заставим их крутиться в три раза медленнее коленвала. Ещё один плюс: крутящий момент, вращающий колёса, тоже будет в три раза выше крутящего момента двигателя.

Но когда скорость автомобиля возрастёт вдвое, обороты мотора увеличатся уже в шесть раз. А он не может вращаться слишком быстро — топливо просто не будет успевать сгорать. Поэтому по мере разгона двигателю потребуется другая пара шестерён — с менее кардинальной разницей в количестве зубьев (её называют пере­даточным отношением). В совре­менных легковых автомобилях 5–6 разных передач (или ступеней), а у некоторых и девять. А коробка передач — это агрегат, в котором все они собраны вместе.

То есть коробка передач — это просто набор шестерён?

И да, и нет. В реальности всё сложнее. Помимо самих передач нужны ещё механизмы, которые позволяют эти передачи менять. Да и шестерни — лишь один из видов передач. За сто с лишним лет существо­вания автомобилей придумано множество механизмов — от простейших шкивов, между которыми пере­брасывался приводной ремень (подобно тому, как это делается с цепью на велосипедах), до совсем экзотических конструкций. И сегодня в автомобилях используют четыре типа коробок передач: механическую, гидро­механическую, роботизи­рованную и вариатор. Каждая работает по-своему.

Механическая коробка передач

Устройство механической коробки передач ближе всего к примеру, который мы рас­смотрели в самом начале. Передачи в ней — это как раз пары шестерён: ведущая плюс ведомая, с разными пере­даточными отношениями. Все ведущие шестерни насажены на входной вал от двигателя, а ведомые — на выходной, передающий крутящий момент колёсам. Но первые жёстко соединены с валом, а вторые могут свободно вращаться независимо от вала.

Если ведомую шестерню (на рисунке они внизу) любой из передач всё-таки зафикси­ровать на валу — жёстко с ним связать, то двигатель будет крутить колёса с соответ­ствующим передаточным отношением.

Для фиксации шестерён на выходном валу в коробке передач применяются зубчатые муфты, которые могут двигаться вдоль его оси. Водитель, выжимая сцепление, отсоединяет входной вал (а с ним и ведомые шестерни) от двигателя. Потом водитель рычагом включает передачу — сдвигая муфту к нужной шестерне. Между шестернёй и муфтой есть ещё фрикци­онное кольцо — синхрони­затор. Движение муфты заставляет его прижиматься к шестерне и тормозить её или разгонять до скорости вращения вала. Когда скорости вращения шестерни и муфты выравнива­ются, муфта своими зубцами соединяется с шестернёй и передача включается. Водителю остаётся только аккуратно отпустить сцепление, снова подключив коробку передач к мотору.

Как устроен задний ход? Чтобы автомобиль поехал назад, выходному валу коробки нужно начать вращаться в обратную сторону. Для этого шестерни на входном и выходном валах просто соединяются ещё одной, промежуточной. А поскольку задний ход мы включаем на неподвижном авто­мобиле (когда валы в коробке не крутятся), заднему ходу не требуются синхронизатор и муфта. Обычно двигается вдоль своей оси сама промежуточная шестерня, цепляясь зубцами за остальные.

Поначалу точно так же, кстати, работали все передачи на первых механи­ческих коробках в автомобилях — но на ходу включить их было намного труднее синхрони­зированных, повышался износ зубьев. Так появились те коробки передач, которыми мы привыкли пользоваться сегодня.

Роботизированная коробка передач

Со временем инженеры захотели облегчить водителям жизнь, переложив работу со сцеплением и пере­ключением передач на автоматику. Так появились роботи­зированные коробки.

Самый простой вариант «робота» — это обычная механическая коробка, в которой муфты пере­мещаются с помощью серво­приводов по команде электроники. Другие серво­приводы в нужный момент выжимают и отпускают сцепление. Но на практике в простейших «роботах» электроника пере­ключает передачи как водитель-новичок — грубо и медленно.

Куда лучше работают преселективные роботизиро­ванные коробки. В них передачи включаются так же — муфтами с синхрони­заторами, а крутящий момент пере­даётся шестернями от входного вала к выходному. Только в преселективной коробке использу­ется четыре вала. На одной паре стоят шестерни чётных передач, на второй – нечётных. Сцеплений тоже два, каждое для своего входного вала. Если совсем грубо, то пресе­лективная роботизи­рованная коробка — это две обычные коробки, совмещённые в одной.

Как это работает? Пока автомобиль едет, например, на третьей передаче, автоматика заранее (отсюда и название «преселективная») включает четвёртую передачу — если машина разгоняется, или вторую — если автомобиль замед­ляется. При этом сцепление, которое связано с «чётным» валом, разомкнуто, и связи с двигателем у этой части коробки нет. Переход с третьей на четвёртую передачу происходит в момент, когда отключа­ется одно сцепление и одно­временно включается второе. После чего на недействующем теперь «нечётном» ведомом валу запускается пятая (или первая) ступень, и в нужный момент рокировка сцеплений происходит вновь. Смыкать и размыкать сцепления электроника умеет быстро и почти незаметно для водителя, поэтому и смена передач здесь молниеносная и практически без разрыва тяги.

Вот почему такие коробки стали часто использоваться на спортивных автомобилях.

Гидромеханическая коробка передач

Коробка, которую в просторечии называют «автомат», потому что она тоже переключает ступени без участия водителя. Но основа её конструкции — не пары шестерён, а планетарный редуктор, который устроен сложнее (смотрите рисунок). В нём есть центральная (солнечная) шестерня, коронная шестерня — кольцо с зубцами на внутренней поверх­ности, и несколько сател­литов — маленьких шестерён, которые сцеплены одно­временно с солнцем и с короной. Оси вращения сателлитов соединены между собой ещё одной деталью — водилом. При этом солнечная, коронная шестерня и водило могут вращаться вокруг одной воображаемой оси.

Уникальность планетарного редуктора в том, что его пере­даточное отношение не фиксированное, как у простейшей передачи с двумя шестерёнками, а может меняться — в зависи­мости от того, как вращаются его части. Когда коронная шестерня неподвижна, водило крутится в несколько раз медленнее солнечной. Но если и корона начнёт вращаться в ту же сторону, пере­даточное отношение от солнца к водилу будет уменьшаться — и когда корона «догонит» остальных, оно станет равным единице. А дальше с ростом её скорости передача станет повышающей, то есть выходной вал начнёт крутиться быстрее входного!

И если передавать вращение от входного вала коробки передач к выходному через несколько таких «планетарок», соединяя разные их части в разных комби­нациях — и, за счёт этого, заставляя их крутиться с разными скоро­стями, то получится коробка с несколькими передачами. Можно даже заставить выходной вал вертеться в противо­положную сторону — для заднего хода. Причём для ­пенчатого «автомата» достаточно всего трёх планетарных редукторов, а с четырьмя уже можно сделать 10 передач!

Однако в «автомате» намного сложнее, чем в «механике», переключать передачи — поэтому этим и занимается автоматика, а не человек. Для каждой передачи есть своя комбинация деталей, которые нужно соединить между собой. Или с корпусом коробки, остановив их вращение. Для этого в автомати­ческих коробках передач используются много­дисковые фрикционные муфты, которые работают по тому же принципу, что и сцепление: когда «бутер­брод» из дисков сжимается, те перестают проскаль­зывать друг относительно друга – и скорости вращения деталей, с которыми диски соединены, выравниваются. Муфты в традиционном «автомате» сжимаются под давлением масла — а это давление создаёт насос с приводом от двигателя. Когда и к какой муфте подать масло, решает электроника, открывающая разные клапаны в гидроблоке и направляя жидкость по разным каналам.

Фрикционные муфты срабатывают плавнее зубчатых и не требуют, чтобы мотор при пере­ключении передач полностью отключался от коробки. Поэтому и крутящий момент от двигателя передаётся коробке передач не сцеплением, а гидротранс­форматором — из-за него коробку и называют гидромеханической. В гидро­трансформаторе есть три соосных колеса с лопатками как у турбины: ведущее, вращающееся вместе с мотором, ведомое, соединённое с входным валом «автомата», и так называемый реактор, который может быть неподвижным или свободно вращаться в одном направлении. Простран­ство между этими колёсами заполнено маслом. Лопатки ведущего колеса закручивают поток масла, в реакторе поток меняет своё направ­ление и, в свою очередь, раскручивает ведомое колесо. Жёсткой связи между двигателем и коробкой нет, поэтому «автомат» переключается плавно, без грубых рывков и ударов.

Это, пожалуй, самая сложная по устройству коробка передач, используемая в автомобилях. И если раньше «автоматы» не любили за медли­тельность и низкую эффектив­ность (часть энергии двигателя тратилась на бесполезное пере­меши­вание масла в гидротранс­форматоре), то сегодня этот тип трансмиссий вплотную приблизился к традици­онным механическим коробкам передач по эффектив­ности, и к роботизированным — по скорости смены передач.

А в вариаторе вообще нет передач, из-за чего его называют бесступенчатой трансмиссией. Точнее, передача как бы и есть, но всего одна, зато с изменяемым пере­даточным числом. А крутящий момент передаётся с ведущего вала на ведомый не через непосред­ственное зацеп­ление вращающихся шкивов, а посредством соединяющего их ремня. Подобно тому, как работал ножной привод швейной машинки у наших бабушек.

Но и шкивы, и ремень у вариатора непростые. Каждый шкив — это два конуса на одном валу, обращённые вершинами друг к другу. Зазор между ними, в котором находится ремень, может меняться — становиться больше или меньше. Если конусы раздвинуть, ремень окажется ближе к оси их вращения и при вращении шкива будет двигаться по малому радиусу. И наоборот, при сближении конусов ремень будет вытесняться наружу и радиус увеличится.

Компас покупателя. Как не ошибиться с выбором мотора, коробки и привода? Отвечаем на примере Kia Sportage

За последние годы в нашей стране срок жизни автомобиля у первого владельца сильно вырос: многие пользуются машиной по 7-9 лет, но и это не предел. Такая тенденция предполагает обстоятельный выбор личного транспорта, чем, увы, пренебрегают многие покупатели. Как результат – разочарование в покупке и быстрая смена автомобиля. Правильно выбрать модификацию, то есть двигатель и коробку передач у приглянувшейся модели важно ещё и потому, что выбор версий на нашем рынке очень скудный, хотя в той же Европе, на том же европейском рынке представлены по полтора-два десятка версий одной модели! При этом навязчивая реклама – часто коварная, с невидимыми подводными камнями – подталкивает человека к бездумной покупке. Сегодня мы посмотрим на примере Kia Sportage, какой мотор, какую коробку и тип привода нужно выбирать, исходя из насущных потребностей будущего владельца. Можно ли, не заплатив лишнего, не разочароваться в покупке уже через несколько месяцев эксплуатации?

Kia Sportage – это в каком-то смысле знаковый для нас автомобиль, ровесник современной России. Он встал на конвейер калининградского «Автотора» в «лихие девяностые» в виде рамного внедорожника с продольно расположенным силовым агрегатом и цепной «раздаткой». Прошло время, и к четвёртому поколению Sportage преобразился в элегантный кроссовер, пользующийся популярностью и в Европе, и в США. На российском рынке Sportage постоянно борется за первенство в сегменте компактных SUV. В этом смысле многие потенциальные покупатели давно определились с моделью – Sportage и ничего другого.

Тот факт, что Sportage «продаёт сам себя», вне всякого сомнения становится одним из побудительных мотивов к покупке: такая массовая популярность может объясняться только выигрышным сочетанием потребительских качеств и привлекательной цены. Для многих именно это делает делает покупку Sportage в сегменте компактных кроссоверов практически безальтернативной. Однако встаёт закономерный вопрос: какую модификацию выбрать? На российском рынке покупателям Sportage предлагают лишь два бензиновых «атмосферника» объёмом в 2,0 и 2,4 литра, но на самом деле вариантов куда больше, потому что в понятие «модификация» входит не только двигатель, но и коробка, и тип трансмиссии.

А вот как выглядят полноприводная (справа) и переднеприводные (слева) версии Kia Sportage со стороны днища: исполнение 4WD отличается наличием муфты, которая подаёт мощность на задние колёса.

Статистика с арифметикой

Напомним, что в России Sportage был некогда представлен с бензиновым турбомотором и дизелем, однако эти версии у нас не прижились, и теперь Kia предлагает покупателю ориентироваться на классические «атмосферные» двигатели, показывающие наибольшую надёжность. Обратимся к статистике первой половины нынешнего года и посмотрим на распределение популярности модификаций. На версии с 2,0-литровым бензиновым мотором остановились 9904 покупателя, что составляет 91% от всего объёма продаж. Из них 4953 отдали предпочтение версии с передним приводом. Из этого числа любителей ручной коробки нашлось только 660 человек, то есть подавляющее большинство покупателей базовой версии не желает играть сцеплением в пробках. Из поклонников полного привода в сочетании с базовым 2,0-литровым мотором только 553 человека выбрали ручную коробку, любителей автоматов – опять в несколько раз больше, а именно 4398 человек. Что касается поклонников мощных моторов, то все они ездят с полноприводной трансмиссией и автоматами, поскольку этот двигатель в России не представлен в иных исполнениях.

Покупатель Kia Sportage голосует рублём: на версии с базовым 2,0-литровым двигателем приходится большая часть продаж

Причины описанного распределения симпатий вполне очевидны: основная масса покупателей Kia Sportage рассматривает практичность как способ сэкономить при покупке, однако многие из приобретших такую версию потом жалуются, что не получили ожидаемого. Причина – в слабом погружении рядового автомобилиста в технические особенности машины и в сильном доверии к слухами и стереотипам. К примеру, многие считают, что чем меньше мощность двигателя, тем меньший расход топлива покажет автомобиль. Это, конечно, совсем не так, потому что ни в коем случае нельзя рассматривать двигатель отдельно от машины (точнее, от её массы), от типа коробки передач, от манеры езды водителя и наиболее вероятных условий эксплуатации.

Давайте рассмотрим все эти факторы и определим, в каких случаях 2,0-литровый двигатель лучше, чем 2,4-литровый. Мы провели расчёты энерговооруженности всех версий Sportage (2,0 АТ 2WD, 2,0 МТ 2WD, 2,0 АТ 4WD, 2,0 МТ 4WD и 2,4 АТ 4WD) и оценили каждую из них в зависимости от нагрузки. Зачем это нужно? Дело в том, что одним из ключевых потребительских параметров так или иначе становится расход горючего, поэтому нам нужно понять, какая из модификация будет потреблять меньше бензина в случаях, когда в салоне находится или только водитель, или четыре человека плюс полный увесистой поклажи багажник.

Мы не будем погружать читателей в нашу нехитрую арифметику, а сразу предложим выводы. Если вы планируете ездить на машине в одиночку и большей частью за городом или по относительно свободному городу, то даже без привязки к типу коробки передач смело выбирайте базовый 2,0-литровый двигатель. А что с 2,4-литровым агрегатом? Оказывается, он тащит доверху загруженный Sportage ровно с теми же затратами, что 2,0-литровый машину с одним-двумя людьми. Отсюда – простой вывод. Чем в более тяжёлых условиях вы планируете эксплуатировать Sportage, тем нужнее вам 2,4-литровый мотор.

Данные на экране бортового компьютера сгруппированы на нескольких вкладках, которые можно листать кнопкой, размещённой на спице рулевого колеса

Как показывают опросы и обсуждения на профильных форумах, больше всех недовольны своим Sportage те покупатели, кто неверно соотнёс свои потребности с характеристиками приобретаемого автомобиля. Что это за люди? В основном это те, кого в народе их называют «шестисоточниками». Они по большей части используют машину для семейных поездок на дачу, путь к которой омрачён тягучими пробками в пятницу при выезде из города и в воскресенье при въезде в город. Большинство из этой категории выбрали базовый 2,0-литровый мотор, решив поменьше заплатить при покупке, и коробку-автомат, чтобы комфортнее преодолевать пробки. При этом очевидно, что именно им нужен был более мощный 2,4-литровый мотор, поскольку дачники, как правило, всегда ездят загруженными, а режим вялотекущей пробки с постоянными разгонами и остановками в этом случае не лучшим образом сказывается на расходе горючего.

Автомат или «ручка»?

Самое время перейти к коробке. Спору нет: у автомата, тем более классической гидромеханической конструкции, какой и предлагает на своём компактном кроссовере Kia, много преимуществ, однако в приложении к базовому двигателю и езде с полной загрузкой это оборачивается высоким – более 12 л/100 км – расходом топлива. Однако тяга к комфорту перевешивает «экономические соображения», и более 80% выбирают АКП, хотя владеющий «механикой» водитель при движении по городу с лёгкостью заставит мотор потреблять не более 8,5 л/100 км.

Для всех версий с 6-ступенчатой автоматической коробкой предусмотрена система управления режимами силового агрегата Drive Mode

Кстати говоря, не забудем и о главном преимуществе классических АКП перед автоматами с двумя сцеплениями, на которые «подсадил» своих покупателей Volkswagen, и вариаторами, на которые так упирают японские и даже некоторые европейские бренды. Мы могли бы долго рассуждать, как влияют конструктивные особенности всех этих типов автоматических коробок на стоимость эксплуатации автомобиля и, самое главное, на надёжность, однако приведём только один аргумент: именно АКП классической конструкции менее всего уменьшают остаточную стоимость автомобиля. Об этом мало задумываются при покупке, а вот когда приходит время менять машину, владельцы горько сожалеют, что в своё время погнались за новомодными техническими новинками. Итак, обратимся к результатам исследования авторитетного агентства Автостат. Согласно полученным данным, Nissan X-Trail и VW Tiguan теряют в цене в два раза больше, чем Kia Sportage – во многом благодаря классической автоматической коробке!

Мультифункциональное рулевое колесо входит в базовое оборудование, что выгодно отличает Kia Sportage от некоторых конкурентов

Графика базового экрана центральной панели – на высоком уровне

Лаконичная базовая панель приборов Sportage – образец качественной эргономики

Между тем, если водитель не умеет обращаться с ручной коробкой, то «автомат» в принципе становится безальтернативным. Проще говоря, выбор типа коробки настолько индивидуальная позиция, что мы на сей счёт своих советов давать не будем, ограничившись напоминанием преимуществ АКП и «механики».

Для бездорожья или нет?

Теперь перейдём к такой важной позиции как трансмиссия. В базовом варианте, то есть с мотором в 2,0 Kia Sportage – переднеприводный автомобиль. Давайте разберёмся, так ли уж нужен владельцам этой версии полный привод, ведь современные переднеприводные автомобили, во-первых, вполне себе комфортны для вождения, во-вторых, при умелом пользовании позволяют уверенно чувствовать себя в городе даже в снежную зиму. Кроме того, элементы полного привода – это дополнительный вес, который тоже нужно «тянуть» двигателю. Карданный вал, муфта, задний дифференциал с главной передачей и приводные валы весят как минимум 50 кг, то есть сопоставимы с массой взрослого пассажира, ну или, по крайней мере, подростка. Повышение массы ведёт к повышенному расходу горючего – нужно ли это? Кроме того, узлы полноприводной трансмиссии требуют дополнительного обслуживания, а значит – лишние траты в эксплуатации. Об этом потенциальным покупателям полноприводного Sportage хорошо бы помнить.

Версию с полным приводом выдаёт кнопка принудительной блокировки многодисковой муфты

А это центральный тоннель переднеприводного Kia Sportage

Теперь – несколько слов для подкованных покупателей, тех, кто хотя бы в общих чертах знаком с устройством автомобиля. Основной элемент полного привода – многодисковая муфта, которая передаёт мощность к задним колёсам. По своей конструкции муфта Sportage куда лучше, надёжнее, чем фрикционы других типов. Однако и с ней Sportage не превращается в настоящего внедорожника, и причин тут две. Во-первых, она не рассчитана на перегрузки тяжёлого бездорожья, а во-вторых, многие покупатели не владеют навыком использования муфты на бездорожье и не знают, какие действия нужно совершить перед съездом с асфальта.

Трансмиссия

Что такое трансмиссия? Какое ее назначение, устройство? Чем отличаются разные виды трансмиссий: механическая, гидравлическая, гидростатическая, электромеханическая. Какие поломки трансмиссии встречаются чаще всего?

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 и схемы трансмиссий

Прямое назначение трансмиссии автомобиля – пошагово регулировать крутящий момент от маховика и распределять его по ведущим колёсам.

МТ позволяют согласовать работу ДВС с сопротивлением движению транспортного средства, расширяя тяговое усилие на ведущих колесах, диапазон изменения оборотов.

Схема трансмиссии автомобиля зависит от того – переднеприводный или заднеприводный автомобиль перед нами.

У транспортного средства с приводом на задние ведущие колеса в составе трансмиссии чаще всего можно встретить сцепление, коробку передач, карданный механизм, задний ведущий мост в сборе. Такой вариант очень популярен у коммерческого транспорта (включая, грузовики, автобусы).

У транспорта с приводом на передние колеса (самый распространённый вариант у легковых авто) в состав трансмиссии чаще всего входят: сцепление, трансэксл, карданный привод на передние ведущие колеса и шарниры равных угловых скоростей.

Уточнение «чаще всего» при описании конструкции сделано по той причине, что некоторые элементы могут «перекочёвывать». Например, трансэксл можно встретить в конструкции некоторых автомобилей и с задним приводом. К такому конструктивному решению не раз прибегали при производстве некоторых моделей Chevrolet, Nissan Alfa Romeo. Особенно решение популярно у спорткаров с независимой подвеской. Трансэксл может соединяться с ДВС при помощи различных валов (карданного, с резиновыми муфтами).

В трансмиссионную схему всех полноприводных авто с ручным управлением и ряда транспортных средств с дополнительным оборудованием (например, коммунальной техникой) также входит раздаточная коробка.

Отдельно стоит обратить внимание на гидромеханические схемы. У них нет сцепления, но каждая ступень КПП оснащается автономным элементом переключения.

Что входит в трансмиссию автомобиля?

Узлы трансмиссии автомобиля:

• Сцепление, муфта сцепления или фрикцион (последний вариант часто встречается на сельскохозяйственной технике, например, тракторах). Разъединяет двигатель от трансмиссии и плавно соединяет их при переключении передач, при старте движения. Основа большинства сцеплений — фрикционный диск или диски, прижатых к маховику или сжатых друг с другом. Управлять сцеплением можно механическим способом (педалью), посредством гидро-, электропривода.
• Коробка передач (КПП). Главная функция любой КПП — изменение отношения между угловыми скоростями, крутящими моментами валов, угловыми и линейным перемещениями (то есть изменение передаточного отношения). Агрегат позволяет изменить крутящий момент, скорость и направление движения транспортного средства, а также разъединить двигатель с трансмиссией. Устройство агрегата зависит от типа КПП.
• Трансэксл — ведущий мост в блоке с коробкой передач.
• Кардан — механизм, передающий крутящий момент между валами у переднеприводных авто и от коробки к задним колесам на заднеприводных.
• Картер. Кожух, в котором располагаются главная передача, полуоси для крепления ступиц ведущих колец и дифференциал.
• Главная передача. Увеличивает крутящий момент и передаёт его на полуоси ведущих колес, адаптирует мощь двигателя под эксплуатационные условия.

• Дифференциал. Распределяет крутящий момент между приводными валами и обеспечивает возможность колёс вращаться с разными угловыми скоростями. От дифференциала зависит безопасность езды при поворотах на сухой гладкой дороге. Дифференциал может быть исполнен в виде муфты (вязкостной или фрикционной) или червячных полуосевых шестерен (дифференциал Торсен) с автоматической самоблокировкой механизма в момент разности крутящих моментов на приводном вале и корпусе.
• Полуоси. Передают крутящий момент от зубчатого колеса дифференциала непосредственно на колесо (через ступицу).

• Шарниры угловых скоростей. Передают крутящий момент, идущий от дифференциала к ведущим колесам. ШРУСы в отличие от передачи способны беспрепятственно работать с существенными углами поворота (до 70 градусов).

• Раздаточная коробка («раздатка»). Устройство, направленное на распределение усилия двигателя по ведущим колесам. Раздаточная коробка помогает нарастить крутящий момент при езде по плохим дорогам, бездорожью, распределить крутящий момент между приводными осями транспортного средства.

Для повышения функциональности, эргономичности, конкурентоспособности устройство трансмиссии автомобиля постоянно совершенствуют. Рассмотрим популярные полноприводные МТ 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro.

Особенности популярных трансмиссий 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro

• Системы полного привода 4Matic (установлены на многочисленные легковые модели Mercedes-Benz) с постоянным полным приводом включают межколесный и межосевой дифференциалы свободного типа, позволяющих разделить крутящий момент ДВС на две оси. Каждая из осей благодаря свободным дифференциалам может беспрепятственно вращаться с различной скоростью. Кроме того, у 4Matic предусмотрен контроль за движением посредством системы курсовой устойчивости (предусмотрен контроль тягового усилия, антиблокировочная система тормозов и антипробуксовочный механизм).
• Полноприводные трансмиссии xDrive (разработка BMW) отличаются наличием фрикционной многодисковой муфты. Она выполняет роль дифференциала. Также одна из главных особенностей решения состоит в том, что системой обеспечена возможность перераспределения межосевого крутящего момента в максимально широком диапазоне (0 до 100%).
• Система Quattro (Audi). Отличительная особенность – МТ и ДВС расположены продольно. У большинства трансмиссий Quattro присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.
• 4 Motion (популярный МТ Volkswagen). Особенность схемы — крутящий момент ДВС распределяется по осям в зависимости от ситуации на дороге.

У большинства трансмиссий Quattro и 4Motion присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.

Классификация

Трансмиссии принято классифицировать в зависимости от способа передачи энергии (типа преобразователя крутящего момента, привода транспортного средства использованной коробки передач.

В зависимости от способа передачи энергии выделяются следующие виды трансмиссии автомобиля:

• Механическая. Энергия передаётся посредством механического трения в сцеплении, взаимодействия шарниров, зубчатых колёс.
• Гидромеханическая. Крутящий момент возникает за счёт механического трения и работы гидравлики. ТМ здесь работают благодаря гидромуфте, гидротрансформатору.
• Гидравлическая. Вращение обязано нагнетания масла к гидротурбине под высоким давлением. То есть передача энергии осуществляется посредством жидкости.

В зависимости от привода выделяют переднеприводную, заднеприводную и полноприводную трансмиссию. О том, как они отличаются, можно судить, исходя из особенностей схемы устройств, приведённых в начале нашего материала.

В зависимости от коробки передач трансмиссия бывает:

1. Механическая.
2. Автоматическая.
3. Роботизированная.
4. Вариативная (бесступенчатая) – с вариатором.

Подробнее о трансмиссиях с разными типами коробок передач читайте в нашем материале «Коробка передач».

Механическая трансмиссия

Передача мощности производится за счёт механических передач вращательного движения.

Плюсы:

• Низкая стоимость.
• Высокий КПД.
• Малые габариты.

Механические системы обладают наивысшим КПД среди прочих, наименьшей массой, наиболее просты в производстве.

Важно! Не нужно путать механический способ передачи энергии и механическую коробку передач. Да, чаще всего решения с механической коробкой – это именно решения с механической передачей энергией. И именно её все и называют механическая трансмиссия автомобиля. Но это не аксиома. Среди гусеничной техники есть решения, где энергия передаётся через мехпередачи, при этом коробки стоят отнюдь не механические.

Гидромеханическая трансмиссия

Для агрегата характерно наличие гидромеханической коробки передач (в конструкции объединены механический редуктор + гидродинамический преобразователь крутящего момента). Наибольшая эффективность от системы наблюдается при наличии в ней автоматического управления.

Гидротрансформатор с колёсами с криволинейными лопатками, являющийся обязательным элементом такого агрегата, автоматически изменяет крутящий момент, передаваемый от двигателя.

Процесс передачи крутящегося момента подчиняется изменениям нагрузки на выходном валу КП.

• Муфта свободного хода запускает процесс вращения колеса реактора только в одном направлении. Оно совпадает с траекторией вращения насосного колеса.
• Рабочая зона под давлением заполняется маслом.
• Насосное колесо вращается.
• Лопатки насосного захватывают масло.
• Под влиянием центробежной силы масло оказывается на турбинном колесе.
• Масло поступает в реакторе.
• Направление потока жидкости изменяется.
• Масло снова поступает в насосное колесо.

Таким образом, на лицо – замкнутая циркуляция масла.
Плюсы и минусы гидромеханических решений

Гидромеханические решения ценят за широкий диапазон регулирования передаточных чисел, возможность обеспечить бесступенчатое изменение параметров потока энергии, реверсирование, быстрое реагирование на изменение условий эксплуатации, ситуацию на дороге. Предоставляется возможность автоматизировать процесс переключения скоростей, установить полный контроль за фильтрацией крутильных колебаний.

Гидромеханические МТ очень популярны у сельскохозяйственных, коммунальных машин, автопоездов большой проходимости. Решение отлично подходит для передачи мощностного потока от ДВС на привод ведущих мостов.
Распространена установка таких агрегатов и на карьерные самосвалы. Удаётся исключить динамические нагрузки на валы, превышение трения дисков.

Самые популярные и эффективные – гидромеханические автоматические трансмиссии.

Правда, при множестве достоинств, есть у них и недостатки:

• Отношение крутящего момента на ведомом звене по отношению к крутящему моменту на ведущем звене (то есть коэффициент трансформации) достаточно низок (не превышает 3).
• Есть сложности с нарастанием тормозного усилия (эта проблема остро чувствуется при вхождении в режим торможения ДВС.
• Высокая материалоемкость.

Гидравлическая трансмиссия

Вместо сухого трения механических МТ задействован гидротрансформатор. Для передачи крутящего момента применяются планетарные ряды, помогающие создать идеальные условия для реализации широкого спектра передаточных отношений. В том числе, такие решения не боятся сильной вибронагруженности.

Огромные преимущества решения:

• При переключениях передач не происходит разрыва потока мощности.
• Решение отлично обеспечивает передачу крутящегося момента.
• Для плавной работы с передачами не нужно прикладывать ударные усилия.

Но чтобы получить отдачу от агрегата с гидротрансформатором, приходится заботиться о монтаже
своей гидромуфты для каждой передачи.

Гидростатическая трансмиссия

ГСТ передаёт энергию вращения от ДВС к колесу или шнеку через насос с помощью направления рабочей жидкости к гидромотору.

Решение чаще всего монтируется на транспорте, если важно обеспечить большое передаточное число. Главные объекты, где устанавливаются МТ такого типа – зерноуборочные комбайны, дорожно-строительные машины, бульдозеры.

ГСТ не препятствует пробуксовке машин на вязких грунтах, а при движении вперед-назад легко обеспечить прямолинейность движения. Даже если отвал бульдозера максимально отпущен, то при медленном продвижении вперёд транспортное средство не глохнет. При работе на бульдозере это особенно ценно.

ГСТ не отличается высоким уровнем КПД, но ДВС у таких ТМ работает более экономично, если сравнивать с механической трансмиссией.

Электромеханическая трансмиссия

Электромеханическая трансмиссия – это решение с тяговым генератором, тяговым мотором (или несколькими моторами).

Объекты установки:

• cамосвалы большой грузоподъёмности,
• автобусы большой вместимости,
• транспорт высокой проходимости (вездеходы, уборочно-транспортные машины),
• гусеничные трактора,
• многозвеньевые поезда высокой проходимости,
• карьерные самосвалы

Главная особенность – энергия передаётся на генератор и при необходимости может использоваться повторно. Торможение происходит с возвратом энергии. Если монтирована аккумуляторная система, можно производить замедленное движение с отключенным ДВС. В электроэнергию может преобразовываться вся мощь ДВС.

Среди недостатков – внушительные габариты, высокая себестоимость, КПД ниже, нежели у механических систем.

Наиболее частые поломки трансмиссии

• Сильный шум при включении сцепления – «симптом» износа пружин (вилки, демпфера) или возникновение зазора в шлицевом соединении. Чаще всего решение проблемы – замена ведомого диска или пружин, но иногда достаточно просто основательней закрепить пружину вилки.
• Увеличение шума при выключении сцепления – сигнал о износе, повреждении подшипников вала КПП. Как правило, проблема решается заменой подшипника.
• «Смазанное» включение передач. Возникает как ответная реакция на износ многих деталей. Важна детальная диагностика и замена одной или нескольких деталей – пружин фиксаторов, шариков, «сухарей», шестерни, муфты, рычага выбора передач, блокирующих колец синхронизаторов.
• Из коробки передачи течёт масло. Чаще всего проблема – в износе сальников или уплотнительных прокладок, и они нуждаются в замене. Но проблема может быть и в ослаблении крепления картера или его крышек. В этом случае требуется регулировка крепежа (гаек).
• КПП издаёт гул, шум. Такое нередко бывает при недостатке уровня масла в коробке. И здесь важно понять причину утечки масла, устранить ее, а затем восстановить уровень масла до требуемых норм. Кроме того, проблема может быть связана с износом синхронизаторов, подшипников, шестерен. В этом случае требуется их замена.
• При подъёме транспортного средства в гору начинается пробуксовка. Переключение на пониженную передачу начинается раньше времени. Здесь, как и в предыдущем случае, причина чаще всего – падение уровня масла. Но нельзя исключать и одновременный износ манжет поршня и дисков муфты. Это может быть прямым стимулом к их замене.
• Cтук на холостом ходу ДВС. Это свидетельство окончания времени эксплуатации дисков фрикционных муфт. Решить проблему можно только их заменой.

Интерактивное обучение! На базе LCMS ELECTUDE доступен специальный обучающий курс-тренинг и тестовая система проверки знаний “Трансмиссия автомобиля”.

29 учебных модулей – это отличные возможности для того, чтобы изучить устройство, принцип работы разных трансмиссий. Огромное внимание уделяется устройству и сервисному обслуживанию.

Видеообзор интерактивного тренинга «Трансмиссия»

Дополнительную информацию вы всегда можете уточнить в LCMS ELECTUDE. Это не только обширная база знаний для тех, кто постигает транспортные технологии, но и площадка, которая позволяет прокачать навыки посредством симулятора, оценить знания с помощью системы тестов. Платформа отлично подходит для обучения автодиагностов и автомехаников.