Общее устройство трансмиссии

Необходимая литература: В. А. Родичев, А. А. Кива "Устройство и техническое обслуживание легковых автомобилей"
 

Трансмиссия представляет собой агрегаты и механиз­мы, связывающие коленчатый вал двигателя (тот самый, на котором закреплен маховик) с ведущими колесами ав­томобиля. Она передает вращение (крутящий момент) от двигателя на колеса, приводящие машину в движение.

С помощью трансмиссии водитель может изменять вели­чину крутящего момента, а для движения
задним ходом — направление крутящего момента. Мы уже говори­ли, что в зависимости от того, какие колеса вращает трансмиссия, легковые автомобили подразделяют на

• заднеприводные,
• переднеприводные,
• полноприводные.

Рассмотрим сначала элементы трансмиссии заднеприводного автомобиля в той последовательности, вкакой они расположены в автомобиле, именно в та­ком порядке и передается вращение от двигателя к ве­дущим колесам:

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля: 

1-двигатель; 2-сцепление; 3-коробка передач; 4-карданный вал; 5-задний мост

 Итак, прямо за двигателем размещено сцепление, затем коробка передач, карданная передача (карданный вал), задний мост, представляющий собой главную передачу с дифференциалом и полуосями, на которых и закреплены ведущие колеса.

Обратите внимание, что на заднеприводной машине крутящий момент «протутешествовал» практически через весь автомобиль.

Еще раз рассмотрим на схеме. Агрегаты трансмиссии заднеприводного автомобиля распределены вдоль всего кузова и передают крутящий момент от двигателя на задние колеса.

Схема трансмиссии заднеприводного автомобиля:

 I – Двигатель; II – Сцепление; III – Коробка передач; IV – Карданная передача: 1 – эластичная муфта;

2 – шлицевое соединение; 3 – передний карданный вал; 4 – подвесной подшипник; 5 – передний карданный шарнир;

6 – задний карданный вал; 7 – задний карданный шарнир; V – Задний мост  с главной передачей и дифференциалом:

8  – полуоси; 9 – ведущие (задние) колеса

 
Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает в себя:

• сцепление,
• коробка передач,
• карданная передача,
• главная передача,
• дифференциал,
• полуоси.

А вот в автомобиле с приводом на передние колеса крутящий момент передается только под капотом, поскольку все агрегаты трансмиссии расположены именно там.
 

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля: 
1-приводы колес (полуоси); 2-дифференциал; 3-сцепление; 4-коробка передач; 5-главная передача

Итак, в автомобиле с приводом на передние колеса крутящий момент не уходит так далеко от двигателя, как в автомобиле с задним приводом. Все агрегаты трансмиссии переднеприводного автомобиля сконцентрированы под капотом машины и объединены в один большой агрегат.  Механизм сцепления «зажат» в кожухе между двумя «монстрами» – двигателем и коробкой передач, которая, в свою очередь, содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.
 

Схема трансмиссии переднеприводного автомобиля: 
I – двигатель; II – сцепление; III – коробка передач; IV – главная передача и дифференциал; V – правый и левый приводные валы с шарнирами равных угловых скоростей; VI – ведущие (передние) колеса

 
Трансмиссия переднеприводного автомобиля включает в себя:

• сцепление,
• коробка передач,
• главная передача,
• дифференциал,
• валы привода передних колес.

Вновь, как и у заднеприводного автомобиля, эстафету вращения коленчатого вала и маховика двигателя подхватывает сцепление и передает его коробке передач, затем в работу включается главная передача с дифференциалом, которые и распределяют крутящийся момент между двумя полуосями, снабженными шарнирами равных угловых скоростей (ШРУСами). Эти шарниры позволяют передавать крутящий момент до колес на переднеприводном автомобиле.
  
 

Сцепление

На уроках вождения у вас придет понимание как работает сцепление, можете прочитать соответствующую статью. А сегодня мы разберем само сцепление, его элементы, привод выключения сцепления, механизм сцепления. 

Сцепление первым принимает крутящиймомент от двигателя и передает его к коробке передач. Это в том случае, если сцепление включено. А если водитель его выключит, то вращение от двигателя к
остальным агрегатам трансмиссии передаваться не будет и до ведущих колес не дойдет. Следовательно, устройство, именуемое сцеплением, представляет собой выключатель, по своему функциональному принципу чем-то напоминающий электровыключатель. Если в электровыключателе контакты замкнуты, то ток идет дальше и лампочка горит; если контакты разомкнуты (не прижаты друг к другу) — ток дальше не проходит и света нет. По этому же принципу работает и сцепление: оно дает возможность водителю при необходимости быстро прервать передачу крутящего момента (выключить сцепление), а затем плавно ее возобновить. О том, как это делается, мы поговорим чуть позже.

А теперь сформулируем классическое определение сцепления.

Сцепление – устройство, предназначенное  для передачи крутящего момента от двигателя, временного разъединения и плавного соединения двигателя с трансмиссией.

Сцепление состоит из непосредственно самого механизма сцепления и его привода.
 
 

Привод выключения сцепления

Дальнейшее изучение автомобиля невозможно без понимания термина «привод», сейчас мы раз и навсегда с этим разберемся.

В обычной жизни человек самостоятельно, посредством своих ног и рук, перемещается по улице и квартире, прилагает усилия и передает их окружающим предметам. Что-то открывает и закрывает, включает и выключает, и все это без применения всяких там трубопроводов и рычагов.

И совсем другое дело в автомобиле. Когда надо передать усилие от водителя к некому механизму или от одного агрегата к другому, то без «посредников» не обойтись. Ведь в машине все надежно закреплено в различных местах кузова, и водитель не имеет возможности на ходу выйти из-за руля, чтобы, допустим, руками приоткрыть дроссельную заслонку карбюратора. Поэтому в автомобиле существует привод механизмов.

Представьте ситуацию, когда вам необходимо постоянно что-то закрывать и открывать, а сами вы передвигаться не можете. Если трудно себе это представить, тогда для начала привяжите себя покрепче к своему любимому дивану.

А теперь попробуйте открыть входную дверь!

Для передачи усилия на расстоянии по «открыванию» и «закрыванию» двери вам придется применить веревку или палку, дистанционное управление или еще что-нибудь.

Пусть это будет длинная палка, привязанная веревками одним концом к вашей руке, а другим к ручке двери. А дальше дерзайте – тяните и толкайте, впуская к себе по одному толпу приглашенных в гости друзей. В этом случае палка с веревками и будут являться тем «приводом», который передает усилие на расстоянии.

В автомобиле практически каждый механизм имеет свой привод, посредством которого он приводится в действие. Привод может состоять из большого количества отдельных узлов и деталей, может быть механическим, гидравлическим или иным.

Привод выключения сцепления (гидравлический) состоит из:

• педали;
• главного цилиндра;
• рабочего цилиндра;
• вилки выключения сцепления;
• выжимного подшипника;
• трубопроводов.

Рассмотрите схему:
 

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

При нажатии на педаль сцепления усилие ноги водителя через шток и поршень передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего цилиндра.

Далее шток рабочего цилиндра перемещает вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который передает усилие на механизм сцепления.

Когда водитель отпускает педаль, под воздействием возвратных пружин все детали привода занимают исходные позиции.

В гидравлическом приводе сцепления автомобилей ВАЗ ранних лет выпуска использовалась тормозная жидкость «Нева», «Роса», «Томь» На современных автомобилях применяется жидкость класса DOT-4. При покупке жидкости или, по крайней мере, перед тем, как заливать ее в бачок привода, стоит прочесть, что написано на этикетке флакона. Можно ли ее смешивать с той жидкостью, которая, уже залита в гидропривод сцепления вашего автомобиля? Как правило, ответ бывает положительным, но существуют жидкости, которые смешиванию не подлежат. На переднеприводных автомобилях ВАЗ используется механический привод, где педаль сцепления связана с вилкой выключения с помощью троса в оболочке.

 

Механизм сцепления

Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь плавно их соединять. Элементы механизма заключены в картер, сцепления который крепится к картеру двигателя.

Механизм сцепления состоит из:

• картера и кожуха,
• ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
• нажимного диска с пружинами,
• ведомого диска со специальными износостойкими накладками.

Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком,

ведомым и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при работе двигателя. 

Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того движется его автомобиль или стоит на месте. 
Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. 

Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.

 

Сцепление выключено

Для начала движения автомобиля  необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки передач и другие составляющие трансмиссии) к вращающемуся маховику, то есть включить сцепление.

И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20–25 оборотов в секунду, а скорость вращения ведущих колес – ноль. Давайте подумаем, как решить эту задачу. Представьте, что вы опоздали на поезд, который уже начал движение. При грамотных действиях
сначала вы его догоняете, двигаясь параллельно, затем хватаетесь за поручень, и когда ваша скорость уравняется со скоростью поезда, то можно уже и запрыгивать в вагон. 

 

 

 

 

 

 

 

Сцепление включено  

Но вам может присниться кошмарный сон, в котором вы, двигаясь наперерез поезду, пытаетесь сразу попасть в движущийся вагон. Конечно промахиваетесь и не попадаете в больницу только потому, что вовремя просыпаетесь в холодном поту. Зато после этого начинаете всегда правильно отпускать педаль сцепления только в три этапа:

1. На первом этапе работы по включению сцепления – приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения (догнали поезд). За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль – потихоньку ползти.
2. На втором этапе –удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения в средней позиции в течение двух-трех секунд для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись  (ухватились за поручни вагона). Машина при этом немного увеличивает скорость движения.
3. На третьем этапе –маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания и с одинаковой скоростью, стопроцентно передавая крутящий момент к коробке передач и далее на ведущие колеса автомобиля (запрыгнули в вагон). Это соответствует состоянию механизма сцепления включено, автомобиль движется. Теперь остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.

Помните,  если в начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет. В худшем варианте что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает сильная ударная волна, которая многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии.

Действия водителя по выключению и включению сцепления в течение поездки (при стартах с места, остановках и переключениях передач) повторяются многократно, особенно в условиях городского движения. Если вы освоите работу педалью сцепления в три этапа, то позже это войдет в незаметную полезную привычку, которая обеспечит плавность хода автомобиля, комфорт пассажирам и увеличение ресурса не только деталей сцепления, но и всего автомобиля в целом.

Основные неисправности сцепления:

1. Сцепление «ведет» (выключается не полностью)из-за большого свободного хода педали сцепления, наличия воздуха в гидроприводе, перекоса нажимного подшипника, коробления ведомого диска или поломки пружин. Для устранения неисправности следует отрегулировать свободный ход педали, удалить воздух из гидропривода, заменить неработоспособные диски и пружины.
2. Сцепление «пробуксовывает» (включается не полностью) из-за малого свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, поломки пружин.  Для устранения неисправности необходимо отрегулировать свободный ход педали, промыть или поменять диски, пружины.
3. Сцепление включается резко вследствие заеданий в механизме привода, задиров на рабочих поверхностях дисков, маховика и разрушения фрикционных накладок ведомого диска. Для устранения неисправности следует заменить неисправные узлы привода, если заметны задиры на поверхностях дисков, заменить их.
4. Подтекание тормозной жидкости в гидроприводе сцепления возможно из главного или рабочего цилиндров, а также в соединительных трубках. Для устранения неисправности следует визуально определить место утечки и заменить неисправные узлы с последующей прокачкой всего гидропривода (удалить из него воздух).

 

Коробка передач

Коробка передач преобразует усилие, развиваемое двигателем, и передает его колесам в необходимом количестве и в нужном направлении (для определенных условий движения и для движения передним или задним ходом). В коробке передач реализован известный принцип механики: при понижении оборотов от входного (ведущего) вала к выходному (ведомому), в нашем случае связанных между собой зубчатым зацеплением, увеличивается крутящий момент М1 и М2 на рисунке

То есть если физически не очень сильный человек будет вращать рукоятку маленькой шестерни на рисунке, то здоровяк не С1 жет удержать руками большую шестеренку неподвижной, так как крутяший момент при переходе с маленькой шестеренки на большую существенно возрастает.

Максимально обороты понижаются на I передаче.  При этом на выходе из коробки передач реализуется максимальный крутящий  момент, способный выполнить самую тяжелую работу: сдвинуть стоящее транспортное средство с места и начать его разгонять.

 

 

 

Схема принципа действия коробки передач 

 

Последней (наивысшей) передаче соответствует самый малый крутящий момент, так как она включается на автомобиле при движении на высокой скорости, когда силы инерции продолжают двигать машину вперед.

Здесь на первый план выходят высокие обороты выходного вала, позволяющие разогнать транспортное средство до максимальной скорости.

Теперь об этом несколько подробнее.

Самое трудное — сдвинуть автомобиль с места. Для этого необходимо максимальное усилие. Потом разгонять движущийся автомобиль будет легче. Еще раз отметим: сейчас мы рассматриваем не конструкцию коробки передач, а ее принцип действия. Итак, двигатель всегда вращает только одну маленькую шестеренку с небольшим количеством зубьев. Будем называть ее ведущей  так как она будет приводить в движение все остальные шестерни соответствующих  передач. Ведущая шестеренка вращается быстро. Даже на холостом ходу вал двигателя и эта самая шестеренка совершают около 1000 об/мин.

Стоит нажать на педаль «газа», как эти обороты увеличатся в несколько раз. На I передаче (а именно ее используют для начала движения) с этой маленькой (ведущей) шестеренкой соединяют (зацепляют) самую большую из всех шестерен (ведомую).

На шестерне I передачи самое большое количество зубьев. Такое сочетание шестеренок максимально понизит обороты двигателя (а для трогания с места это и нужно), но самое главное, максимально увеличит крутящий момент.

Как говорят, шестерня I передачи самая сильная. Поехали!

Включаем II передачу. Теперь пару нашей маленькой шестеренке составит другая шестерня. Она немного меньше шестерни I передачи, зубьев на ней тоже поменьше, зато вращается она быстрее. Крутящий момент стал меньше, но движению помогает сила инерции. Значит, уже едем с той же скоростью при меньших оборотах двигателя, а увеличивая их, продолжаем разгонять автомобиль, используя рост крутящего момента.

Далее включаем III передачу. И вновь ведомая шестерня сталаеще меньше и по диаметру, и по числу зубьев, но все же по этим параметрам она по-прежнему больше ведущей. Увеличение крутящего момента немного снизилось, но за счет инерции продолжаем легко разгоняться. Если на II передаче для движения с определенной скоростью использовались повышенные обороты двигателя, то теперь для движения с той же скоростью от двигателя требуются меньшие обороты и он не так напрягается.

И вот переходим на IV передачу. Внимание! В за­цеплении оказываются одинаковые (или в некото­рых коробках передач почти одинаковые) шестерни. Значит, с какой скоростью вращается входной вал коробки передач, с такой же скоростью вращается и ее выходной вал. Иногда говорят, что с такой скоростью вращаются и ведущие коле­са. Это неверно. Дело в том, что на пути от коробки передач к ведущим колесам размещено еще од­но механическое устройство — главная передача. В ней тоже есть малая (ведущая) и большая (ведо­мая) шестерни, а стало быть, обороты в  том уст­ройстве вновь понижаются. Например, на переднеприводных автомобилях ВАЗ используются главные передачи с передаточным числом 3,706 или 3,937. А передаточное число — это отношение числа зубь­ев ведомой шестерни (у нас большей) к числу зубь­ев ведущей шестерни (у нас меньшей). На рисунке передаточное число равно 2 (40:20). Сле­довательно, обороты понизятся в количество раз, со­ответствующее передаточному числу.

В настоящее время все больше легковых автомо­билей оснащают пятиступенчатыми коробками передач. Количество ступеней определяется поколичест­ву передач, используемых для движения вперед. Значит, у таких автомобилей для движения вперед есть пять передач. Что же происходит при включе­нии V передачи?

В этом случае в зацепление с хорошо нам изве­стной маленькой шестерней вводят еще меньшую шестерню (с меньшим числом зубьев).

Теперь при тех же оборотах двигателя ведущие ко­леса вращаются еще быстрее. Иногда такую переда­чу называют повышающей. Однако интенсивно разо­гнаться или въехать в гору на ней не удастся. В крутящем моменте при таком сочетании шестерен мы проигрываем. Но двигаться по прямой дороге с высокой скоростью и небольшими оборотами двигателя, экономя при этом топливо, вполне воз­можно.

Коробки передач также принято классифициро­вать по количеству основных валов с шестернями. На заднеприводные легковые автомобили чаще все­го устанавливают трехвальные коробки передач, крутящий момент передается двумя парами шесте­рен, а включение передачи заднего хода осуществля­ется с помощью шестеренки, установленной на еще одном (четвертом) валу.

Схема трехвальной коробки передач: 
1-картер сцепления; 2-ведущая шестерня первичного вала; 3-механизм выбора передач; 4-рычаг переключения передач; 5-ведомая шестерня заднего хода; 6-промежуточная шестерня заднего хода; 

7-ведущая шестерня заднего хода; 8-картер коробки передач

 На передне-приводных автомобилях применяют двухвальные ко­робки передач. Теперь еще несколько слов о передаче заднего хода. Дело в том, что для того, чтобы поехать задним ходом, надо заставить вал, выходящий из коробки передач (от него крутя­щий момент передается к ведущим колесам), вра­щаться в другую сторону.

Чтобы заставить вторичный вал коробки передач вращаться в противоположную сто­рону, между ведущей шестерней промежуточного вала и ведомой шестерней вторичного вала помеща­ют шестеренку передачи заднего хода. Обратите внимание на направление вращения валов без шес­терни заднего хода и с ней. При наличии шестерни заднего хода вторичный вал коробки передач поме­нял  направление вращения.

На рисунке  показана передача крутящего момента в коробке передач переднеприводного автомобиля. Обычно коробка передач состоит из следую­щих основных частей: картера; двух основных валов - первичного, вторичного или трех- с промежуточным; дополнительного вала заднего хода; зубчатых шестерен и колес; синхронизаторов; механизма переключения передач. Шестерни коробки передач выполняются косозубыми, что снижает шум при их работе и повышает ресурс за счет увеличения пятна контакта в зацепле­нии. Коробки передач оборудованы синхронизатора­ми, позволяющими

переключать передачи с мини­мальным усилием и не опасаться поломки зубьев шестерен (они выравнивают обороты шестерен, вхо­дящих в зацепление).

Как уже указывалось, для периодического разъеди­нения и плавного соединения двигателя с коробкой передач и остальными элементами трансмиссии ис­пользуется сцепление. На автомобилях с механичес­кой коробкой передач водитель включает и выключа­ет сцепление, нажимая на педаль.

Картер содержитв себе все основные узлы и детали коробки передач. Он крепится к картеру сцепления, который, в свою очередь, закреплен на двигателе. Поскольку шестерни коробки передач при работе испытывают большие нагрузки, то они должны хорошо смазываться. Поэтому в картер коробки передач залито трансмиссионное масло (в некоторых моделях автомобилей применяется моторное масло)

Валы коробки передач вращаются в подшипниках, установленных в картере, и имеют наборы шестерен с различным числом зубьев.

Синхронизаторы необходимы для плавного бесшумного и безударного включения передач путем уравнивания угловых скоростей вращающихся шестерен (наши руки на поручне вагона поезда в примере с работой сцепления).

Механизм переключения передач служит для смены передач и управляется водителем с помощью рычага из салона автомобиля. При этом замковое устройство не позволяет включаться одновременно двум передачам, а блокировочное устройство удерживает передачи от самопроизвольного выключения.

Передаточное отношение

 
Как же происходит изменение величины крутящего момента (числа оборотов) на различных передачах? Давайте с этим разберемся на примере рисунка а).

Возьмем две шестерни, не поленимся и сосчитаем число их зубьев. Первая шестеренка имеет 20 зубьев, а вторая 40. Значит, при двух оборотах первой шестерни, вторая сделает только один оборот (передаточное число равно 2).

На рисунке  б) у первой шестерни («А») 20 зубьев, у второй («Б») 40, у третьей («В») снова 20, у четвертой («Г») опять 40.

Дальше очень простая арифметика. Первичный вал коробки передач и шестерня «А» вращаются с угловой скоростью, допустим, 2000 об/мин. Шестерня «Б» на промежуточном валу вращается в 2 раза медленнее – 1000 об/мин. Поскольку шестерни «Б» и «В»закреплены на одном валу, то третья шестеренка вращается с той же скоростью – 1000 об/мин. Тогда шестерня «Г» на вторичном валу будет вращаться еще в 2 раза медленнее – 500 об/мин.

Итак, от двигателя на первичный вал коробки передач пришло 2000 об/мин, а на вторичном валу получилось 500 об/мин, в то время как на промежуточном валу было 1000 об/мин.

В данном примере передаточное число первой пары шестерен равно двум, второй пары шестерен тоже двум. Общее передаточное число этой схемы: 2×2 = 4. Следовательно, вторичный вал коробки передач будет вращаться в 4 раза медленнее, чем первичный вал.

Обратите внимание, если мы выведем из зацепления шестерни «Г» и «В», то вторичный вал коробки вращаться не будет. При этом прекращается передача крутящего момента и на ведущие колеса автомобиля, что соответствует нейтральной передаче.

Схема передачи крутящего момента при включении задней передачи:  1 – первичный вал; 2 – шестерня первичного вала; 3 – промежуточный вал; 4 – шестерня передачи заднего хода; 5 – вторичный вал

Задняя передача, то есть вращение вторичного вала коробки передач в другую сторону, обеспечивается дополнительной осью с шестерней заднего хода. Эта шестерня необходима для того, чтобы получилось нечетное число пар шестерен, тогда крутящий момент изменит свое направление, рассмотрите  рисунок.  Поскольку в коробке передач реального автомобиля имеется большой набор шестерен, то, вводя в зацепление различные их пары (включая различные передачи), мы изменяем и общее передаточное отношение.

Давайте посмотрим на передаточные числа двух коробок передач, рассмотрите таблицу:
 

Передаточные отношения

Если передаточное число равно единице (1,00), то это означает, что вторичный вал вращается с такой же угловой скоростью, что и первичный. Передачу, на которой скорость вращения валов уравнена, обычно называют прямой и, как правило, это четвертая передача.

Вернемся к нашему старому знакомому – велосипеду. На современных велосипедах тоже есть передачи. Владельцы такого транспортного средства наверняка обратили внимание на то, что когда сзади включена звездочка с большим числом зубьев, то крутить педали легко, но скорость  

движения получается небольшой. Если переключиться на меньшую звездочку (с меньшим числом зубьев), то скорость возрастает, но усилие на педалях при этом увеличивается.

Меняя звездочки на велосипеде (переключая передачи), можно найти оптимальный режим движения с учетом сил велосипедиста и дорожных условий.

Тот же принцип используется и в автомобиле. Передачи необходимо переключать в зависимости от скорости движения, от дорожных условий и с учетом возможностей двигателя.

Первая передача и передача заднего хода – самые «сильные», и двигателю не трудно крутить колеса, но машина в этом случае движется медленно.

На большой скорости движения используются «шустрые» пятая и четвертая передачи, но в крутую гору на них не заедешь, двигателю просто не хватает сил (как и велосипедисту), и тогда приходится переключаться на более низкие но «сильные» передачи.

Первая передача необходима для начала движения автомобиля, для того чтобы двигатель смог сдвинуть с места тяжелое железное «чудовище». Далее, увеличив скорость движения и обеспечив некоторый запас инерции движения машины, можно переключиться на вторую передачу, более «слабую», но более «быструю», затем на третью, четвертую и пятую передачу.

Все ступеньки переключения передач вверх (с первой по пятую) следует проходить последовательно. Переключение передач в нисходящем порядке можно производить, «прыгая через ступеньки». Например, после пятой передачи может потребоваться первая или после четвертой – вторая.

Обычный режим движения автомобиля – на четвертой или пятой передаче, так как они самые
скоростные и экономичные.

 

Основные неисправности коробки передач

1. Подтекание масла происходит из-за повреждения уплотнительных прокладок сальников и ослабления крепления крышек картера. Для устранения неисправности необходимо поменять прокладки сальники и подтянуть крепления крышек.
2. Шум при работе коробки передач может  возникнуть из-за неисправного синхронизатора, износа подшипников, шестерен и шлицевых соединений. Для устранения неисправности необходимо заменить вышедшие из строя детали.
3. Затрудненное включение передач может происходить из-за поломок деталей механизма переключения, износа синхронизаторов или шестерен. Для устранения неисправности необходимо заменить вышедшие из строя детали и узлы.
4. Самопроизвольное выключение передач случается из-за неисправности блокировочного устройства, а также при сильном износе шестерен и синхронизаторов. Для устранения неисправности необходимо заменить блокировочное устройство, вышедшие из строя шестерни и синхронизаторы.

   
Эксплуатация коробки передач

Если вас правильно учили в автошколе или, по крайней мере, вы читали и другие книги из серии
учебных пособий для будущих автомобилистов, то навряд ли в ближайшие годы коробка передач омрачит ваше настроение. При грамотном обращении с рычагом переключения передач и периодической замене масла в картере коробки она не напоминает водителю о себе до конца срока службы самого автомобиля.

Неисправности в коробке передач обычно появляются в результате грубой работы рычагом переключения. Если водитель постоянно дергает рычаг, переводит его из одной позиции в другую быстрым резким движением, то капитальный ремонт коробки передач потребуется очень скоро. При таком обращении с рычагом выходят из строя механизм переключения, синхронизаторы, да и сами
валы с шестернями «железные» лишь до определенной степени.

Рычаг переключения передач должен переводиться всегда плавным движением, с паузами в
нейтральной позиции, для того чтобы успели сработать синхронизаторы, оберегающие шестерни от поломок.

При эксплуатации коробки передач необходимо следить за уровнем масла в картере, и  доливать его в случае необходимости. Полная замена масла производится в сроки, рекомендованные «Инструкцией по эксплуатации» вашего автомобиля.

Будем надеяться, что вам никогда не придется разбирать и ремонтировать коробку передач самостоятельно, так как при последующей сборке может остаться очень много разных «лишних деталей». Поэтому лучше не пытайтесь – для этого случая есть специалисты.
 

 

Карданная передача

При заднеприводной компоновке крутящий момент от коробки передач к главной передаче передается посредством карданной передачи.

Карданная передача состоит из:

• переднего и заднего валов;
• промежуточной опоры с подшипником;
• шарниров с вилками и крестовинами;
• шлицевого соединения;
• эластичной муфты.

Шарниры с вилками и крестовинами обеспечивают возможность передачи крутящего момента под изменяющимся углом.

Задний мост с колесами у заднеприводного автомобиля связан с кузовом не жестко. В то же время двигатель, коробка передач и передний вал карданной передачи крепятся к кузову почти «намертво».

Так как кузов автомобиля, «прыгая» на неровностях дороги, постоянно перемещается относительно заднего моста вверх-вниз, то меняется и угол (до 15°) между передним валом карданной передачи и главной передачей, расположенной в заднем мосту автомобиля. А ведь именно туда мы и должны передавать крутящий момент, причем постоянно и равномерно. Поэтому задний вал карданной передачи не может быть просто жесткой трубой. Он имеет два шарнира, которые позволяют без рывков и толчков передавать крутящий момент от коробки передач к главной передаче при любых «прыжках» автомобиля.

Шлицевое соединение компенсирует линейное перемещение карданной передачи относительно кузова автомобиля при изменении угла передачи крутящего момента.

Поскольку в результате колебаний кузова автомобиля линейное расстояние от коробки передач до заднего моста получается величиной переменной, то при перемещении кузова вверх карданная передача должна удлиняться, а когда кузов идет вниз – укорачиваться. Это и происходит в шлицевом соединении – удлиняются и укорачиваются не жесткие трубы, но их суммарная длина.

Эластичная муфта принимает на себя ударную волну, проходящую по трансмиссии при грубой работе педалью сцепления.

Схема карданной передачи заднеприводного автомобиля: 
1-двигатель; 2-сцепление; 3-коробка передач; 4-эластичная муфта; 5-шлицевое соединение; 6-передний карданный вал; 7-подвесной подшипник; 8-передний карданный шарнир; 9-задний карданный вал; 10-задний карданный шарнир;

11-задний мост с главной передачей и дифференциалом; 12-передний карданный вал; 13-вилка карданного шарнира; 14- крестовина; 15-сальник; 16-игольчатый подшипник; 17-стопорное кольцо; 

18-вилка карданного шарнира; 19-задний карданный вал

Карданные шарниры 8 и 10, расположенные на карданном валу, дают возможность перемещаться главной передаче относительно коробки передач, весьма важно при движении по неровной дороге на заднеприводном автомобиле. Дело в том, что задний мост 11, конструктивно объединенный с главной передачей, прикреплен к кузову автомобиля не жестко, а через подвеску, т.е. при движении по неровностям дороги может менять свое положение относительно кузова. Поэтому жестким валом передавать крутящий момент от коробки передач к главной  передачи в движении невозможно. Карданные шарниры позволяют валу «ломаться» и передавать при этом вращение под изменяющимся углом. Но и использование только карданных шарниров для передачи крутящего момента при движении по неровной дороге недостаточно. Если задние колеса будут опускаться вниз относительно днища кузова, вал должен удлиняться, а если приближаться к нему — укорачиваться, т.е. вал еще должен автоматически изменять длину. Это достигается за счет использования конструкции шлицевого соединения 5. В конструкции карданного вала присутствует эластичная муфта 4, поглощающая шум и вибрации карданной передачи.

Схема привода колес переднеприводного автомобиля: 
1-коробка передач, совмещенная с главной передачей и дифференциалом; 2-сцепление; 3-двигатель; 4,8-наружные шарниры равных угловых скоростей; 5-вал привода правого колеса; 6-внутренние шарниры равных угловых скоростей; 7-вал привода левого колеса; 9-корпус шарнира; 10-обойма шарнира; 11-сепаратор; 12-шарик; 13-защитный чехол; 

14-вал привода колеса; 15-хомуты

На рисунке показана схема передачи крутящего момента к колесам переднеприводного автомобиля. Передние колеса такого автомобиля могут не только менять свое положение относительно кузова при движении по неровностям дороги, но еще и поворачиваться.

При этом на них непрерывно должен передаваться крутящий момент. Для того чтобы все это одновре­менно получалось и передаваемое вращение было рав­номерным (а этого как раз не могут обеспечить обыч­ные карданные шарниры, если речь идет о передаче вращения на значительные углы), используют шарни­ры равных угловых скоростей (ШРУСы). Внутренние ШРУСы 6 связывают валы 5 и 7 привода колеса (по­луоси) с коробкой передач 1, а наружные ШРУСы 4 и 8 передают вращение с полуосей 5 и 7 непосредст­венно на колеса.
 

 

Валы с шарнирами переднеприводных автомобилей

У переднеприводных автомобилей крутящий момент на ведущие колеса передается двумя карданными передачами, каждая из которых имеет свой вал и по два шарнира.

Вы уже знаете, что в конструкции переднеприводного автомобиля двигатель и все агрегаты трансмиссии объединены в единый узел, расположенный под капотом. Крутящий момент выходит из этого узла уже измененный по величине и направлению, готовый для передачи на ведущие передние колеса.

Так как единый узел агрегатов крепится на «прыгающем» кузове автомобиля, а передние колеса плюс ко всему еще и поворачиваются, то возникает потребность уже в двух карданных передачах, отдельно на правое и левое колесо. Каждый вал этой передачи с двумя шаровыми шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС) может непрерывно передавать крутящий момент своему колесу при любом изменении угла передачи. Валы располагаются в моторном отсеке под капотом, один конец каждого из них связан с узлом агрегатов, а другой соответственно с правым или левым ведущим передним колесом.

ШРУСы переднеприводных автомобилей обеспечивает передачу крутящего момента при изменяющихся углах до 42°. Все шарниры защищены от грязи, пыли и влаги резиновыми чехлами.

 

Основные неисправности карданной передачи и валов с шарнирами

1. Шум, стуки и вибрация при движении возникают из-за износа шарниров, подшипника промежуточной опоры, деформации валов.  Неисправность устраняется только путем замены поврежденных элементов.
2. Утечка смазки из шаровых шарниров возможна вследствие повреждения защитных чехлов.  Для устранения неисправности следует заменить чехлы, с обязательной промывкой шарниров и заменой в них смазки.

Эксплуатация карданной передачи и валов с шарнирами

В карданных передачах, как заднеприводных автомобилей, так и переднеприводных, основной проблемой являются шарниры. Трубы и валы очень редко требуют замены, если только вы не прыгаете с моста в речку с каменистым дном каждый день. Да и шарниры могут служить долго, если стиль вашего вождения отличается от гонок на выживание.

Любой автомобиль следует водить по дорогам спокойно и размеренно, но передний привод требует особо аккуратного вождения, так как при повреждении защитных чехлов шарниров в них попадает грязь, и они очень быстро выходят из строя. Необходимо следить за состоянием этих чехлов и сразу же их заменять, как только появились разрывы или всего лишь трещины.

При износе шарниров или подшипников крестовин слышен характерный щелкающий звук при трогании с места и переключении передач. У валов с шаровыми шарнирами эти щелчки могут быть слышны и при повороте передних колес на предельные углы.

Когда износ подшипника промежуточной опоры карданного вала заднеприводного автомобиля достигает определенного рубежа, появляется заметный шум под днищем автомобиля и ощущается значительная вибрация.

При нормальной эксплуатации автомобиля шарниры карданного вала и шаровые шарниры передних валов служат довольно долго, около 100 тысяч километров пробега. А трубы и валы, в принципе, вообще вечные, если так уж случилось, что погнулся один из карданных валов или деформировался вал с шаровыми шарнирами, то имеет смысл поменять поврежденные узлы в сборе.

Срок службы шарниров карданного вала и шаровых шарниров укорачивают: резкие старты и разгоны, неправильный выбор скорости и передачи на плохих дорогах, буксование в грязи, особенно на переднеприводных автомобилях, а также движение по глубокой грунтовой колее и снегу. Когда некоторые водители путают свою легковую машину с трактором или вездеходом, идет сильнейший износ узлов и агрегатов автомобиля.
 
У эаднеприводных автомобилей главная передача конструктивно объединена с ведущим мостом.
Конструкция главной передачи заднеприводного ав­томобиля представлена на рисунке.
 

Главная передача:
1-картер редуктора заднего моста; 2-фланец для соединения с карданным валом; 3-ведущая вал-шестерня;

4-ведомая шестерня; 5-сателлиты; 6-коробка дифференциала; 7-ось сателлитов; 8-шестерни полуосей

 
Главная передача выполнена в виде конической пары — зубчатых шестерни и колеса. При этом уше­стерни меньший размер и меньшее число зубьев. Она является ведущей, а зубчатое колесо — ведо­мым. Коническая передача позволила передать крутящий момент от двигателя к задним колесам под прямым углом, а сочетание размеров и числа зубь­ев шестерен — снизить обороты, увеличив крутящий момент.

На автомобилях с передним приводом корпус глав­ной передачи конструктивно объединен с корпусом ко­робки передач. В этом случае передача крутящего мо­мента к колесам происходит через специальные валы.
  
Автомобили с любой схемой привода оборудуют дифференциалом главной передачи, схема работы ко­торого показана на рисунке
 

Схема работы дифференциала:
 1-шестерня полуоси; 2-сателлиты; 3-ведущая шестерня; 4-ведомая шестерня главной передачи

 
Если бы в повороте обе полуоси вращались с одинако­вой скоростью, то колесо, находящееся с внутренней стороны поворота, пробуксовывало бы, оставляя на асфаль­те черный след, так как его обороты равнялись бы оборотам наружного колеса при меньшем проходимом пу­ти.

Естественно, все это приводило бы к быстрому изно­су резины, но что самое опасное — провоцировало бы за­нос автомобиля. Чтобы этого не происходило, использу­ют специальное устройство — дифференциал.

Он дает возможность ведущим колесам вращаться с разной угловой скоростью. Корпус дифференциала жестко связан с ведомым ко­ническим колесом (большего размера) 4. В корпусе дифференциала установлены две шестерни 1, которые с помощью полуосей (заднепри-водная компоновка) или специальных валов (передне-приводная компоновка) связаны с ведущими колесами автомобиля. Между этими шестернями 1 в постоян­ном зацеплении с ними расположены две или четыре шестерни-сателлита 2, оси которых жестко связаны с корпусом дифференциала.

При движении автомобиля по прямой корпус диф­ференциала вращается как единое целое с коническим колесом (ведомым, большего размера) 4, шестерни-са­теллиты 2 не вращаются вокруг своих осей и ведущие колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью.

При движении автомобиля в повороте шестерни-са­теллиты 2 начинают вращаться вокруг своих осей, из-за чего левая и правая шестерни 1, связанные с ве­дущими колесами, могут вращаться с разными скоро­стями. Вот теперь колесо, движущееся внутри поворо­та, не будет пробуксовывать. Однако, помимо положи­тельного эффекта, в применении дифференциала в главной передаче есть и отрицательный. При попа­дании автомобиля левыми колесами на участок доро­ги с одним коэффициентом сцепления, а правыми -с другим, сильно отличающимся, дифференциал может сослужить недобрую службу. Вы, наверное, обращали внимание, как зимой автомобиль, попавший одним ведущим колесом на лед, никак не может сдвинуться с места, хотя второе ведущее колесо находится на чи­стом асфальте. И все это из-за дифференциала. Он ав­томатически перераспределяет весь крутящий момент к тому колесу, под которым меньше сопротивление.