Шестеренки на любой вкус
Что в машине главное? Двигатель? Он окажется бесполезен, если его усилие не будет передаваться к ведущим колесам через сложнейшее нагромождение шестерен. С мотором все ясно: одно дело - пять сотен лошадей под капотом спортивного монстра, другое - скромный хэтчбек, у которого мощи не наберется и на сотню. А как разобраться в трансмиссии? Похоже, этот механизм остается самым таинственным и непонятным узлом автомобиля. Новые усовершенствования, появившиеся при модернизации полноприводных машин, для многих водителей только затемнили и без того не очень ясную картину. Давайте разберемся, что происходит под полом вашей машины, когда вы нажимаете на недаль газа.
Передний привод
Настоящую победу эта конструкция одержала в 1959 году при выпуске на рынок знаменитой Mini, которая предопределила популярность переднего привода на десятилетия вперед. Создатель Mini Алекс Иссигонис разместил маленький движок машины не вдоль ее оси, а поперек. Трансмиссию и дифференциал он собрал в одном корпусе и засунул под капот позади двигателя. Даже если мотор размещается по старинке, вдоль - все равно все элементы трансмиссии оказываются под капотом. Поскольку передние колеса при такой компоновке должны и отвечать за руление, и тянуть машину вперед, они стыкуются с полуосями посредством сложных соединительных узлов, называемых "шарниры равных угловых скоростей" - ШРУСы. ШРУСы уверенно передают усилие привода даже в тех ситуациях, когда колесо круто повернуто относительно полуоси.
Достоинства:
- в салоне больше простора для пассажиров и багажа;
- некоторая экономия горючего благодаря уменьшению общего веса машины;
- лучшее сцепление с мокрой дорогой, так как на ведущие колеса приходится больший вес;
Недостатки:
- более активный износ передних шин и подвески;
- плотная упаковка всех узлов в подкапотном пространстве, что затрудняет ремонт и обслуживание;
- ограничения на тяговое усилие из-за опасности потерять управление;
- ухудшенное сцепление с мокрой дорогой при езде в гору;
Переднеприводная коробка передач
Переднеприводная коробка действует точно так же, как и традиционная "классическая". Разница лишь в том, что она крутит не длинный карданный вал, тянущийся к заднему мосту, а большую шестерню, которая входит в непосредственное зацепление с кольцевой шестерней дифференциала. Создаваемое двигателем усилие дифференциал через посредство двух полуосей распределяет между передними колесами.
Бесступенчатая коробка передач (CVT или вариатор)
Такие коробки сейчас активно завоевывают популярность. Вместо набора шестерен в них используется особый ремень, натянутый между двумя шкивами. Один шкив закреплен на валу двигателя, другой - на оси, приводящей в движение дифференциал и полуоси. Изменяя эффективный радиус обоих шкивов, можно менять коэффициент передачи угловой скорости, что, собственно, и требуется от этого механизма.
Задний привод
В течение очень многих лет эта система оставалась практически единственной в мировом автомобилестроении, за что и получила звание "классической". Двигатель размещен строго вдоль оси автомобиля, коробка передач привинчена к нему намертво и передает вращение через карданный вал к дифференциалу заднего моста. Дифференциал разворачивает ось вращения на 90 градусов и передает вращение задним колесам. (У некоторых спортивных автомобилей - "корветов", "феррари" и "порше" - коробка передач и дифференциал объединены в общий блок и размещены у заднего моста.) Карданный вал снабжен с обоих концов двумя шарнирами кардана плюс продольно скользящим шлицевым соединением, что позволяет беспроблемно смещать двигатель и подвеску во всех направлениях друг относительно друга.
Достоинства:
- оптимальная развесовка автомобиля обеспечивает более легкое и послушное управление;
- упрощается обслуживание и ремонт, поскольку основные узлы разнесены друг от друга;
- меньший износ, поскольку передние колеса отвечают только за рулежку, а задние - за тягу;
Недостатки:
- плохое поведение на мокрой дороге, если не использовать изощренные системы электронного управления;
- некоторые неудобства в салоне для пассажиров и размещения груза;
Ручная коробка передач
Коробка передач сопрягается с двигателем через подпружиненный диск сцепления, покрытый специальным фрикционным материалом. Для того чтобы можно было сдвигать шестерни внутри коробки, сцепление должно быть разъединено. Внутри коробки имеется ведущий вал, соединенный с коленвалом двигателя, и ведомый, который передает вращение колесам. Ведущие шестерни могут скользить вперед-назад по своему валу, вступая в зацепление с теми или иными ведомыми шестернями. Шестерня заднего хода вращается на своем собственном, отдельном валу.
Автоматическая коробка передач
Заполненный маслом преобразователь момента вращения (гидротрансформатор], который размещен внутри колоколообраэиого кожуха коробки, передает энергию двигателя шестеренному механизму самой коробки. Когда машина едет по шоссе с постоянной скоростью, в игру вступает традиционное фрикционное сцепление, которое встроено внутри гидротрансформатора и при необходимости взаимно блокирует ведущий и ведомый валы, заставляя их вращаться с одной скоростью. Управляемый компьютером гидравлический насос, задавая разное давление масла, передвигает шестерни в планетарных механизмах и соединяет их в нужных комбинациях. Таким образом можно менять коэффициент передачи между ведущим и ведомым валами.
Открытый дифференциал
Когда машина едет не по прямой, а по дуге окружности, колеса, оказавшиеся с наружной стороны дуги, пробегают более длинный путь. Вот здесь и необходим дифференциал, подводящий усилия от мотора к обоим ведущим колесам, но при этом позволяющий им крутиться с разной скоростью. В его корпусе находится большая кольцевая шестерня, сопряженная с маленькой конической ведущей, передающей вращение от карданного вала. Внутри кольцевой шестерни расположен суппорт, в котором друг напротив друга вращаются малые шестерни ("сателлиты"), передающие вращение правой и левой полуосям. Недостаток такой трансмиссии: если одно колесо забуксовало, автоматически пропадет тяга и на втором.
Дифференциал ограниченного скольжения (LSD)
Еще в 50-е годы возникла идея, как в случае пробуксовки с помощью особо сконструированного дифференциала передавать усилие на нескользящее колесо. Хотя за полвека это старое изобретение обросло множеством новых деталей, его суть, в принципе, не изменилась. Для того чтобы сателлиты дифференциала в любой ситуации передавали усилие на колеса, необходимо ввести в механизм дополнительные связи. Самый простой способ - добавить к этим шестерням подпружиненные фрикционные диски, не дающие им свободно вращаться. Теперь, пока эти тормоза не начнут проскальзывать, усилие от двигателя будет передаваться на оба ведущих колеса.
Полный привод
В плане сцепления с дорогой лучше всего было бы, если б машину тянули все четыре колеса. Однако не следует забывать, что, если машина едет не по прямой, передний и задний мосты вращаются с разными скоростями. На сухой дороге с твердым покрытием оба моста могут эффективно работать вместе, только если между ними будет еще один добавочный дифференциал. (На скользкой дороге разность скоростей будет компенсироваться проскальзыванием колес, но это еще хуже.) Есть немало автомобилей, построенных по принципу переднего привода, но к стандартной конструкции в них добавляется компактный центральный дифференциал, карданный вал и задний дифференциал. В настоящей полноприводной машине используется дополнительная раздаточная коробка, расположенная после главной коробки и распределяющая усилия между передним и задним мостами. Когда ее включают, она приводит в движение два независимых карданных вала, подключенных каждый к своему дифференциалу. И если настоящий "проходимец" барахтается в настоящем бездорожье, то никакой межосевой дифференциал ему не нужен.
Достоинства:
- самое лучшее сцепление с самыми разными видами дорожного покрытия.
Недостатки:
- лишний вес, ухудшенная экономичность;
- много лишних железок, которые тоже любят ломаться;
- более высокая стоимость.
Вязкостное сопряжение (вискомуфта)
Это дифференциал, в котором нет ни одной шестерни. На ведущий вал от коробки передач (машина по сути переднеприводная] и на ведомый, идущий к заднему мосту, нанизаны стопки из дисков так, что диски ведущего и ведомого валов чередуются между собой. Пространство между дисками залито специальной жидкостью, которая, когда необходимо, способна передавать усилие от ведущих дисков к ведомым. Если передние ведущие колеса начнут пробуксовывать, ведущие диски будут крутиться быстрее ведомых, из-за разницы в скоростях жидкость взболтается и разогреется, сразу же загустеет и довольно плотно свяжет между собой ведущие и ведомые диски.
Червячный дифференциал
Этот механизм изобретен в 1983 году и с тех пор используется во многих автомобилях, включая Audi и Hummer. Он устроен так, что вращательный момент с буксующего колеса перебрасывается на колесо, еще не утратившее сцепление с грунтом. На еще действующее колесо передается вчетверо больше усилий, чем оказывает колесо, которое начало буксовать. Червячный дифференциал - чисто механическая система, а потому она мгновенно реагирует на пробуксовку.
Раздаточная коробка
Это добавочная коробка передач, установленная рядом с главной коробкой. Дойдя до раздатки, момент вращения либо подается на задний мост, либо делится между задним мостом и передним. Отдельный карданный вал соединяет раздатку с дифференциалом переднего моста. В большинстве раздаточных коробок предусмотрены два передаточных числа - прямая и пониженная передачи.
Привод Будущего
Можно ожидать, что лет через двадцать ваша машина будет ездить на электроэнергии. Скорее всего, при каждом колесе будет стоять относительно небольшой электродвигатель, так что концепции переднеприводных, заднеприводных и полноприводных автомобилей будут просто-напросто забыты. Электронное управление сможет направлять энергию на любое колесо в отдельности, на все колеса сразу или на любую их комбинацию. Электроэнергия будет поступать либо от водородных топливных элементов, либо от генератора, приводимого в движение водородным двигателем внутреннего сгорания. Перспективы финансовых затрат на разработку технологии топливных элементов до сих пор остаются пугающими, так что более трезвой экономической перспективой было бы развертывание сети водородных заправочных станций взамен имеющихся бензиновых автозаправок.
По материалам журнала Популярная Механика
http://www.bigman.ru/note.php?id=549
Вход
Регистрация
FAQ
Поиск
