Схема трансмиссии для полноприводного автомобиля

В Мире Моторов

блог о автомобилях

Трансмиссия автомобиля, принципиальные схемы

Коробка переменных передач, взаимодействуя с другими механизмами и агрегатами, осуществляющими передачу крутящего момента от двигателя автомобиля к его ведущим колесам, составляют один из наиболее важных узлов под названием трансмиссия автомобиля.

Во время движения автомобиля крутящий момент коленчатого вала может достигать 7000 об/мин при том, что ведущие колеса в тот момент вращаются более, чем в четыре раза медленнее и этот показатель постоянно меняется, в зависимости от дорожных условий. Кроме этого, эксплуатация авто подразумевает изменение как скорости движения, так и необходимость выполнять различные маневры, движение задним ходом, останавливаться. Все это было бы выполнять затруднительно без трансмиссии.

На сегодняшний день автомобили оснащаются различными трансмиссиями трех основных компоновок:переднеприводной, заднеприводной и полноприводной.

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля

При производстве автомобилей с передним приводом устанавливаются следующие узлы и агрегаты, передающие крутящий момент от коленвала к колесам:

• Сцепление;
• Коробка переменных передач;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Шарнир равных угловых скоростей, вал привода колес.

Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения трансмиссии от двигателя и плавного ее подключения во время начала движения автомобиля или переключения передач.

Коробка переменных передач используется для изменения передаваемого карданному валу крутящего момента о двигателя и тем самым, получения тяговых усилий на ведущих колесах. Также с помощью КПП осуществляется изменение направления ведущих колес и отключение трансмиссии от мотора на длительное время.

Помимо того, что главная передача передает усилие от карданного вала полуосям под прямым углом, с ее помощью происходит уменьшение по отношению к карданному валу числа оборотов ведущих колес. Таким образом, сила тяги на ведущих колесах увеличивается, за счет уменьшения крутящего момента механизмов трансмиссии после главной передачи.

Дифференциал обеспечивает разную скорость вращения правого и левого ведущих колес, с учетом дорожных условий (повороты, неровности и т. д.). К ведущим колесам крутящий момент передается через полуоси от дифференциала посредством полуосевых шестерен. Такие дифференциалы называют межколесными. Другой вид дифференциалов – межосевые, когда они остановлены между разными осями автомобиля.

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля

Составными данной трансмиссии (ее еще называют классической) являются:

• Сцепление;
• Коробка переменных передач;
• Карданная передача;
• Главная передача;
• Дифференциал;
• Полуоси.

Как видно, в состав узлов заднеприводной трансмиссии входит карданная передача, которая является промежуточным узлом между выходным валом коробки передач и задним мостом, и служит для передачи крутящего момента, вне зависимости от угла между осями вала коробки передач и главной передачи.

Переднеприводные машины в карданной передаче не нуждаются, т. к. у них все узлы и агрегаты трансмиссии объединены в один общий узел агрегатов под капотом автомобиля. Благодаря тому, что в корпусе коробки передач находится дифференциал с главной передачей, из самого картера КПП выходят валы привода передних ведущих колес.

Схема трансмиссии полноприводного автомобиля

Схемы трансмиссий машин с полным приводом пестрят большим разнообразием и условно разделяются на три группы:

Постоянный полный привод. Обязательный атрибут автомобилей с такой схемой трансмиссии – межосевой дифференциал.Автомобильная трансмиссия с передачей мощности на все четыре колеса является эффективной как при создании автомобилей с повышенной проходимостью, так и при улучшении разгона машины. Достижение обоих эффектов возможно, благодаря распределению силы тяги – уменьшение тяги на каждом колесе исключает вероятность пробуксовки.
Полный привод, подключаемый вручную, который предусматривает наличие раздаточной коробки, но межосевой дифференциал в большинстве моделей отсутствует. Вся ответственность по распределению крутящего момента между задней и передней осями автомобиля в этой схеме возложена на “раздатку”.
Автоматически подключаемый полный привод присущ автомобилям с передними ведущими колесами, а функции дифференциала выполняет вискомуфта либо фрикционная муфта с электронным управлением. Что касаетсявискомуфты (вязкостной муфты), передача крутящего момента с ее помощью осуществляется, за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками, заключенными в корпусе. Данную муфту могут также, использовать для автоматической блокировки дифференциала, установив ее между осями или встроив непосредственно в корпус дифференциала. При использовании же фрикционных муфт передача крутящего момента осуществляется за счет сжатия пакета дисков и возникающего, вследствие этого, трения.

Анимационный видео ролик принципа построения трансмиссии автомобиля.

Компоновки полноприводных трансмиссий

В любом автомобиле, имеющем привод на четыре колеса, независимо от расположения двигателя, необходимо разделить крутящий момент, получаемый на ведомом вале коробки передач, на два направления и передать один к переднему мосту, а другой к заднему. Кроме того, требуются две главные передачи: одна для привода передних колес, а другая задних соответственно.

Схема поворота полноприводного автомобиля:
R1, R2 — радиусы поворотов внутреннего и наружного управляемых колес

При движении автомобиля по криволинейной траектории каждое из четырех колес автомобиля проходит различный путь. Следовательно, каждое колесо совершает при повороте разное число оборотов.
То же самое происходит при прямолинейном движении автомобиля, если диаметры колес отличаются (различный износ шин, разное давление в шинах). Для уменьшения неизбежных потерь при движении автомобиля необходимо применять дифференциал. Автомобиль с четырьмя ведущими колесами должен иметь три дифференциала, по одному между колесами передней и задней осей (межколесные дифференциалы) и один между осями автомобиля (межосевой дифференциал). Межколесные дифференциалы симметричные, т. е. они делят крутящий момент между колесами поровну, а межосевые дифференциалы могут быть как симметричными, так и несимметричными. В некоторых конструкциях трансмиссий с приводом на четыре колеса встречаются устройства, которые изменяют распределение крутящего момента между осями автомобиля в зависимости от условий движения. Иногда в полноприводных трансмиссиях с подключаемым вручную приводом с целью удешевления конструкции отказываются от межосевого дифференциала, но в этом случае полный привод используется только на скользких дорогах и бездорожье и не допускается при движении автомобиля по дороге с хорошим покрытием.

Схемы полноприводных трансмиссий:
а — с раздаточной коробкой (полный привод, подключаемый водителем);
б — полный привод, подключаемый автоматически вискомуфтой;
в — c постоянным полным приводом;
1 — раздаточная коробка;
2 — межколесный дифференциал;
3 — вискомуфта;
4 — межосевой дифференциал

На рисунке показаны наиболее типичные схемы полноприводных трансмиссий.

Раздаточная коробка автомобиля ВАЗ-21213 «Нива»:
1 — фланец ведущего вала;
2 — передняя крышка;
3 — сальник ведущего вала;
4 — упорное кольцо подшипника;
5 — передний подшипник ведущего вала;
6 — шестерня высшей передачи;
7 — муфта переключения передач;
8 — картер раздаточной коробки;
9 — шестерня низшей передачи;
10 — задний подшипник ведущего вала;
11 — установочное кольцо заднего подшипника ведущего вала;
12 — ведущий вал;
13 — втулка;
14 — ступица;
15 — задняя крышка;
16 — задний подшипник промежуточного вала;
17 — промежуточный вал;
18 — подшипник вала привода
заднего моста;
19 — задний подшипник дифференциала;
20 — фланец;
21 — сальник вала привода заднего моста;
22 — задний корпус дифференциала;
23 — опорная шайба шестерни;
24 — шестерня привода заднего моста;
25 — ось сателлитов;
26 — стопорное кольцо;
27 — пружинная шайба;
28 — кронштейн подвески;
29 — упорная шайба сателлита;
30 — картер привода переднего моста;
31 — сателлит;
32 — ведомая шестерня дифференциала;
33 — передний корпус дифференциала;
34 — стопорное кольцо;
35 — пружинная шайба;
36 — передний подшипник корпуса дифференциала;
37 — муфта блокировки дифференциала;
38 — установочное кольцо переднего подшипника дифференциала;
39 — маслоотражатель;
40 — сальник вала привода переднего моста;
41 — подшипник вала привода переднего моста;
42 — фланец вала привода переднего моста;
43 — вал привода переднего моста;
44 — пробка слива масла;
45 — ведомая шестерня привода спидометра;
46 — роликовый подшипник промежуточного вала;
47 — заливная пробка;
48 — ведущая шестерня привода спидометра

Компоновочная схема с раздаточной коробкой наиболее часто применяется для вседорожных автомобилей. При такой компоновке крутящий момент от коробки передач поступает на входной вал раздаточной коробки, а затем передается на выходные валы. Выходной вал привода задних колес располагается на одной оси с входным валом раздаточной коробки и соединяется карданной передачей с главной передачей задней оси. Другой выходной вал соединен карданной передачей с главной передачей передней оси. Выходные валы раздаточной коробки связаны между собой цилиндрическими шестернями или чаще цепной передачей с зубчатой цепью Морзе. Внутри раздаточной коробки размещается межосевой дифференциал и может располагаться понижающая передача.

У полноприводного автомобиля Mercedes-Benz 4-matic S-класса трансмиссия и двигатель практически составляют одно целое

В трансмиссии полноприводного автомобиля без раздаточной коробки используются коробки передач специальной конструкции.
Полноприводные версии легковых автомобилей, которые не предназначены для движения по бездорожью, имеют в своей основе стандартную версию легкового автомобиля. Некоторые легковые автомобили выпускаются только в полноприводном варианте и не имеют аналогов с приводом на одну ось. Примером могут послужить многие автомобили Subaru или автомобиль Jaguar типа Х. Наиболее просто переоборудовать в полноприводный вариант переднеприводный автомобиль с продольным расположением двигателя и коробки передач (большинство автомобилей Audi). В таком варианте крутящий момент к задней оси поступает от коробки передач через карданную передачу. Задняя ось дополняется главной передачей, а межосевой дифференциал устанавливается в картере коробки передач.

Автоматическая трансмиссия автомобиля Audi Quattro:
1 — дифференциал переднего моста;
2 — ведомая шестерня главной передачи;
3 — ведущая шестерня главной передачи;
4 — кожух вала;
5 — вал привода переднего моста;
6 — ведомая шестерня привода переднего моста;
7 — масляный насос раздаточной коробки;
8 — турбинное колесо;
9 — реактор;
10 — насосное колесо;
11 — масляный насос;
12, 14 — планетарные передачи;
13 — фрикционные муфты (фрикционы);
15 — вторичный вал;
16 — ведущая шестерня раздаточной коробки;
17 — сапун;
18 — межосевой дифференциал повышенного трения (типа Torsen);
19 — вал привода заднего моста;
20 — ведомая шестерня раздаточной коробки;
21 — ведущая шестерня привода переднего моста;
22 — пробка масляного фильтра;
23 — блок управления;
24 — маслозаборник;
25 — картер гидротрансформатора

Если базовый автомобиль имеет привод только на задние колеса, а двигатель расположен спереди, при его переоборудовании в полноприводный вариант не обойтись без раздаточной коробки с межосевым дифференциалом, которая может быть объединена с коробкой передач. В таких автомобилях обычно используют несимметричное распределение крутящего момента, большая часть которого передается на заднюю ось. Главная передача при независимой подвеске передних колес крепится к кузову.
Переднеприводные автомобили с поперечным расположением двигателя гораздо труднее переделать в полноприводный вариант. Обычно картер главной передачи располагают за двигателем и используют карданную передачу, соединяющую переднюю главную передачу с дополнительной главной передачей задней оси.
Полноприводные версии автомобилей с задним расположением двигателя (Porshe Carrera) в полноприводном варианте имеют трансмиссию, сходную с первым вариантом, но в зеркальном отображении.
Обеспечение привода на все колеса для автомобиля с центральным расположением двигателя представляет собой довольно трудную задачу, и поэтому такие компоновочные схемы встречаются редко.