Что входит в шасси автомобиля?

Шасси – это совокупность агрегатов, предназначенных для передачи механической энергии от двигателя к ведущим колесам, передвижения автомобиля и управления им.

Шасси состоит из:

Часть 1.Трансмиссия

Трансмиссия – это совокупность агрегатов и механизмов, соединяющих двигатель с ведущими колесами автомобиля.

— передавать крутящий момент от двигателя к ведущим колесам;

— изменять величину и направление крутящего момента;

— перераспределять крутящий момент между ведущими колесами.

По способу передачи и трансформации крутящего момента трансмиссии делятся на следующие виды:

— Механическая трансмиссия (передает и преобразует механическую энергию). Преимущества их состоят в высоком коэффициенте полезного действия (КПД), компактности и малой массе, надежности в работе, относительной простоте в производстве и эксплуатации. Недостатком механической трансмиссии является ступенчатость изменения передаточных чисел, снижающая использование мощности двигателя.

— Гидромеханическая трансмиссия имеет гидромеханическую коробку передач и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надежности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

— Электромеханическая трансмиссия (преобразует механическую энергию в электрическую и после передачи к ведущим колесам – электрическую в механическую энергию). В электрических трансмиссиях ведущие колеса автомобиля приводятся в действие электродвигателями, к которым от генератора подается электрический ток.

Электродвигатель с редуктором может располагаться непосредственно внутри колеса. Такая конструкция носит название мотор-колеса. В ней сцепление, коробка передач, а иногда и остальные агрегаты трансмиссии заменяются генератором и электродвигателем (или несколькими электродвигателями). Электромеханические трансмиссии могут работать на постоянном или переменном токе.

Трансмиссии на переменном токе компактнее и легче, но не обеспечивают бесступенчатого регулирования крутящего момента. Поэтому электромеханические трансмиссии, как правило, работают на постоянном токе. Кроме того, эти трансмиссии могут иметь один тяговый электродвигатель или несколько, расположенных в каждом ведущем колесе. Электрические трансмиссии в ближайшем будущем получат широкое распространение при переходе к альтернативным источникам энергии

— Гидрообъемная трансмиссия (преобразует механическую энергию в энергию потока жидкости и после передачи к ведущим колесам – энергию потока жидкости в механическую энергию). В гидрообъемной трансмиссии гидравлический насос, приводимый в действие от двигателя внутреннего сгорания, соединяется трубопроводами с гидродвигателями, которые приводят в действие ведущие колеса автомобиля.

Гидростатический напор жидкости, создаваемый насосом, преобразуется в крутящий момент на валах гидродвигателей. Гидрообъемные трансмиссии не получили широкого распространения на автомобилях из-за низкого КПД и высокой стоимости, но довольно часто используются в дорожно-строительных машинах.

— Комбинированная трансмиссия (электромеханическая, гидромеханическая – «гибриды»).

Наибольшее распространение в автомобилестроении в настоящий момент получили механические и гидромеханические трансмиссии.

Если говорить просто, то механические трансмиссии – это автомобили с механической или роботизированной коробкой передач, а гидромеханические трансмиссии – это автомобили с автоматической коробкой передач.

— раздаточная коробка (полноприводные автомобили),

— карданный вал (задне- или полноприводные автомобили),

— шарниры равных угловых скоростей.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при запуске двигателя, остановке и переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок.

Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения.

В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости.

Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление.

По виду фрикционное сцепление различается:

В зависимости от состояния поверхности трения может быть сухое сцепление и мокрое сцепление. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление.

В классическом виде сцепление в гидромеханических и вариаторных автоматических коробках передач отсутствует и присутствует только в роботизированных трансмиссиях и кулачковых автоматических коробках передач.

В роботизированных коробках передач выжимают сцепление и переключают передачи электроприводы, при этом, для большей плавности переключения существуют роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями, работающими по очереди (одно сцепление в работе, другое, со следующей передачей, наготове).

В кулачковых коробках, используемых на спортивных автомобилях, педаль сцепления используется только при старте, далее переключение передач происходит без использования педали.

Принцип работы сцепления.

Сцепление обеспечивает связь двигателя с коробкой передач (и далее до ведущих колес) за счет двух дисков, плотно прижатых друг к другу. На современных автомобилях используется постоянно включенное сцепление, то есть диски изначально прижаты друг к другу.

Нажимая на педаль сцепления, водитель через систему тяг и рычагов преодолевая усилие прижимных пружин отодвигает один из дисков от другого. Связь между двигателем и коробкой передач (ведущими колесами) разрывается (двигатель, например, может работать (вращаться коленчатый вал), а колеса могут быть неподвижны). Когда водитель отпускает педаль сцепления, отжатый диск (нажимной) под действием силы пружин снова прижимается к первому диску (ведомому) – связь восстановлена.

Схема гидравлического привода выключения сцепления и механизма сцепления:

1 – трубопровод; 2 – нажимной диск; 3 – ведомый диск; 4 – маховик; 5 – коленчатый вал; 6 – картер сцепления; 7 – кожух сцепления; 8 – нажимные пружины; 9 – отжимные рычаги; 10 – выжимной подшипник; 11 – первичный вал коробки передач; 12 – шестерня первичного вала; 13 – вилка выключения сцепления; 14 – рабочий цилиндр; 15 – картер коробки передач; 16 – главный цилиндр; 17 – педаль сцепления

Коробка передач служит для изменения крутящего момента, скорости и направления движения автомобиля, а также длительного разъединения двигателя от трансмиссии.

В зависимости от принципа действия различают следующие типы коробок передач:

К ступенчатым коробкам передач относятся:

— механическая коробка переключения передач;

— роботизированная коробка передач.

Механическая коробка передач имеет ручное переключение.

В зависимости от числа ступеней различают следующие конструкции:

— четырехступенчатая коробка передач;

— пятиступенчатая коробка передач;

— шестиступенчатая коробка передач;

— семи и более ступенчатая коробка передач.

Роботизированная коробка передач имеет автоматизированное управление.

Роботизированные коробки могут иметь электрический или гидравлический привод сцепления и передач. В электрическом приводе исполнительными органами являются сервомеханизмы (электродвигатели). Гидравлический привод осуществляется с помощью гидроцилиндров.

В зависимости от типа привода роботизированные коробки передач имеют устоявшиеся названия:

— собственно роботизированные коробки передач (электропривод);

— секвентальные коробки передач (гидропривод).

Название «секвентальная» коробка получила от sequensum – последовательность, имеется ввиду последовательное переключение передач в ручном режиме.

Электрический привод сцепления и передач имеют следующие конструкции коробок:

Easytronic от Opel;

MultiMode от Toyota.

Значительно больше конструкций «роботов» имеют гидравлический привод:

SMG, DCT M Drivelogic от BMW;

DSG от Volkswagen;

S-Tronic от Audi;

Senso Drive от Citroen;

2-Tronic от Peugeot;

Dualogic от Fiat.

Принцип работы ступенчатой коробки передач

Механическая коробка передач представляет собой набор шестерен, которые располагаются на нескольких валах внутри общего корпуса. Водитель, переключая передачи рычагом переключения передач, находящемся в салоне автомобиля, соединяет различные шестерни между собой.

От этого, в зависимости от разницы в диаметрах шестерен (количестве зубьев на шестерне), меняется скорость вращения вала, идущего к колесам двигателя. Водитель может менять скорость автомобиля, направление его движения (промежуточная шестерня меняет направление вращение вала на противоположное) и момент (силу), передаваемый на колеса.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама.

В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP,ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

К бесступенчатым коробкам передач относятся вариаторы. Передаточное число в вариаторах изменяется, в отличие от ступенчатых коробок, плавно. Это достигается за счет гидравлического или механического преобразования крутящего момента.

Вариаторная коробка передач имеет общепризнанное название (аббревиатуру) CVT – Continuously Variable Transmission (постоянно изменяющаяся трансмиссия).

Вариаторная коробка передач имеет следующее общее устройство:

— механизм, обеспечивающий разъединение коробки передач от двигателя (нейтральное положение коробки передач);

— собственно вариатор (вариаторная передача);

— механизм, обеспечивающий движение задним ходом;

Для разъединения вариатора от двигателя использоваться следующие механизмы:

— центробежное автоматическое сцепление (вариатор Transmatic);

— электромагнитное сцепление с электронным управлением (вариатор Hyper на автомобилях Nissan);

— многодисковое мокрое сцепление с электронным управлением (вариатор Multitronic на автомобилях Audi, вариаторы на автомобилях Honda);

— гидротрансформатор (вариатор Ecotronic на автомобилях Ford, вариатор Extroid на автомобилях Nissan, вариатор Lineartronic на автомобилях Subaru).

Из всего многообразия различных видов вариаторов на автомобилях нашли применение только два вида:

Клиноременный вариатор состоит из одной или двух ременных передач. Передача включает два шкива, соединенные клиновидным ремнем. Шкив образуют два конических диска, которые могут сдвигаться или раздвигаться, обеспечивая тем самым изменение диаметра шкива. Ремень изготавливается из металлических пластин конической формы. Передача вращения осуществляется за счет сил трения между шкивами и боковой поверхностью клиновидного ремня.

На вариаторах Multiironic, Lineartronic вместо ремня применена металлическая цепь. Такие вариаторы имеют название клиноцепной вариатор.

Тороидный вариатор включает два соосных вала со сферической (тороидной) поверхностью, между которыми зажаты ролики. Изменение передаточного числа в тороидном вариаторе производится за счет изменения положения роликов, а передача крутящего момента за счет сил трения между рабочими поверхностями колес и роликов.

Самым известным тороидным вариатором является вариатор Extroid, устанавливаемый на автомобили фирмы Nissan.

В силу особенностей конструкции вариаторная передача не может обеспечить реверсивного движения. Для осуществления движения задним ходом в коробке передач применяются дополнительные механизмы. В качестве такого механизма обычно выступает планетарный редуктор.

Принцип работы вариатора

Принцип работы клиноременного вариатора заключается в согласованном изменении диаметров шкивов в зависимости от режимов работы двигателя. Диаметр шкива изменяется с помощью специального привода. В начале движения автомобиля ведущий шкив вариатора имеет наименьший диаметр (конические диски максимально разжаты).

Ведомый диск при этом имеет максимальный диаметр (конические диски максимально сжаты). При увеличении числа оборотов двигателя диаметр ведущего шкива увеличивается, а ведомого – уменьшается, соответственно и уменьшается передаточное число. При дальнейшем разгоне вариатор поддерживает оптимальные обороты двигателя, при которых реализуется максимальная мощность и обеспечивается наилучшая динамика автомобиля.

Непосредственное управление вариатором производится с помощью рычага селектора. Режимы управления аналогичны режимам автоматической коробки передач.

Комбинированный принцип действия используется в автоматической коробке переключения передач (сокращенное наименование – коробка-автомат). Традиционно автоматической называют гидромеханическую коробку передач.

Разновидностью автоматической коробки передач является так называемая адаптивная коробка передач, учитывающая стиль вождения конкретного человека.

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической коробки передач.