Статьи по теме "Трансмиссия"

Как устроена коробка переключения передач

Трансмиссия может быть чуточку трудноватой для понимания ее работы. И это так, потому что трансмиссия Вашего автомобиля должна преобразовывать энергию, поступающую от двигателя (которая происходит в довольно ограниченном диапазоне оборотов в минуту) в нечто более полезное на ведущие колеса в большом диапазоне скоростей. Необходимо получить большую толкающую силу , когда Вы газуете трогаясь с места. И в то же время обороты двигателя должны быть довольно низкими, чтобы можно было эффективно двигаться с крейсерской скоростью. Как же трансмиссии удается делать это ? В зависимости от предусмотренного использования и стоимости отдельного автомобиля, производители предусматривают широкий выбор технологий для того, чтобы удовлетворить все запросы. Знание – сила, и чем больше Вы знаете о том, как работает Ваш автомобиль, тем лучше Вы сможете содержать его и заботиться о нем. Давайте попробуем обсудить, как работает сцепление, хорошо?

Независимо от модели автомобиля, для того, чтобы он работал, необходимо иметь сцепление и трансмиссию. Сцепление позволяет эффективно передавать вращение от вала двигателя и отсоединять его от трансмиссии (и в свою очередь, от ведущих колес) и поэтому автомашина может спокойно стоять без движения во время остановки. Затем, можно будет постепенно включать сцепление, и постепенно увеличивая мощность двигателя, плавно передавать нагрузку и сдвигать автомобиль с места. Задача трансмиссии заключается в том, чтобы обеспечить широких передаточный диапазон коробки скоростей, чтобы обеспечить обычный диапазон скоростей во время движения.

Правильная передача
Ключевым аспектом любой трансмиссии является ее способность преобразовывать выходную мощность двигателя в полезный вращающий момент, с тем, чтобы эту энергию можно было подавать на колеса с требуемой скоростью. Это достигается путем выбора скоростей коробки передач между двигателем и ведущими колесами. При низкой передаче трансмиссия позволяет двигателю вращаться свободно, несмотря на то, что автомобиль двигается медленно. Это обеспечивает максимальное увеличение вращающего момента для ускорения когда автомобиль трогается с места или когда Вы везете тяжелый груз на очень маленькой скорости.

И, наоборот, при высокой передаче трансмиссия позволяет установить обороты двигателя на нужном уровне, который наиболее эффективен для потребления топлива даже несмотря на то, что скорость движения очень высока. Она обеспечивает высокую скорость при относительно небольшой силе вращения. Но попытайтесь заехать на холм или же ехать против сильного ветра на высокой скорости и увидите, что медленно вращающийся двигатель не будет иметь достаточной мощности, чтобы поддерживать нужную Вам скорость (Единственный выход: переключите рычаг скоростей на более низкую передачу).

Между высокой и низкой скоростями у трансмиссии должно быть доставочное количество промежуточных скоростей, чтобы уметь справится со всеми ситуациями на трассе, которые могут возникнуть. В современных автомобилях с ручной коробкой передач нормой является наличие от четырех до шести передач.

Мельница
Ручные трансмиссии применяются в той или иной форме с первых дней существования автомобиля. В принципе, они не претерпели каких-либо сильных изменений, хотя сильно усовершенствовали и они стали легкими в использовании. Ручное сцепление располагается между двигателем и трансмиссией и состоит из вращающихся пластин (тарелок), которые остаются в контакте (сцепленными) до тех пор, пока водитель их не разъединит, нажав на педаль сцепления. Одна пластина вращается вместе с коленвалом двигателя, в то время как вторая двигается на валу трансмиссии. Мощные пружины сжимают вместе эти пластины. Поэтому педаль сцепления имеет усиление в виде рычага и обеспечивает механическое или гидравлическое соединение. Или же в некоторых случаях сцепление происходит с помощью вакуума, создаваемого двигателем. Сцепление имеет изнашивающуюся поверхность, которая может заменяться, и которая позволяет ей медленно производить сцепление, что необходимо для того, чтобы плавно трогаться с места.

Имея рычаг, установленный на полу автомобиля, водитель может устанавливать вручную в зависимости от обстоятельств, нужную скорость трансмиссии. Шестерни в трансмиссии двигаются с помощью рычага, имеющего вилообразную форму, что позволяет им двигаться по осям трансмиссии. Сцепление спроектировано таким образом, что одновременно может быть задействована только одна скорость - в противном случае трансмиссия производила бы страшный шум. Первая скорость обеспечивает наибольшее число оборотов (или разницы между высокой скоростью двигателя и низкой скоростью вращения колес). На самой высокой скорости все происходит с точностью до наоборот.

Для того, чтобы поменять скорость, водителю необходимо на секунду отжать сцепление для того, чтобы отключить трансмиссию и позволить рычагу переключения передач плавно передвинуться и не повредить коробку передач. Полуавтоматическая трансмиссия аналогична той, которая используется в нескорых гоночных автомобилях и в автомобилях марки «Феррари», когда с помощью компьютера осуществляется переключение сцепления и компьютер управляет всем процессом переключения скоростей при нажатии на кнопку. Вы можете переключать скорости, как Вам нравится. Или в некоторых случаях, установите режим работы полного автомата и все что Вам понадобится – это только нажимать на педаль газа и держать ее у нужном положении.

Общая информация об автомобильных шинах

Шины бывают летние, зимние и всесезонные. Шины для различных сезонных условий отличаются рисунком протектора, химическим составом резины, конструкцией и другими элементами. На зимних шинах не стоит ездить летом. Они работают при температурах меньших +9 С, а после этого становятся мягкими, как пластилин, быстро изнашиваются и не "держат" дорогу. Летние шины зимой "дубеют" и скользят, как пластмасса. Шины бывают камерные и бескамерные. Камерные шины состоят из покрышки и камеры с вентилем. Вентиль позволяет нагнетать воздух в шину и препятствует его выходу наружу. Бескамерные шины имеют воздухонепроницаемый резиновый слой (вместо камеры). Герметичность в них достигается плотной посадкой покрышки на обод. Вентиль для нагнетания воздуха в шину размещается и герметизируется в отверстии обода колеса.
Протектор - это массивный слой высокопрочной резины, соприкасающийся с дорогой. По наружной поверхности он имеет рельефный рисунок в виде выступов и канавок между ними, так называемую "беговую дорожку". Протектор определяет износостойкость шины, качество сцепления колеса с дорогой, а также уровень шума и вибраций. Рисунок рельефной части определяет приспособленность шины для работы в различных дорожных условиях. По типу рисунка протектора шины делятся на четыре основные группы: дорожные (летние, всесезонные), универсальные, зимние, повышенной проходимости. Летние шины имеют четко выраженные продольные канавки для отвода воды из пятна контакта протектора с дорогой и слабо выраженные поперечные канавки. Шины этого типа обеспечивают максимальное сцепление с сухой и мокрой дорогой, обладают максимальной износостойкостью и наилучшим образом приспособлены для скоростной езды. Но для движения по грунтовым (особенно мокрым) и зимним дорогам они малопригодны. Скоростные шины (категория Н и выше) отличаются повышенной способностью противостоять перегреву, сохранением стабильного коэффициента сцепления с дорогой независимо от особенностей качения на высокой скорости.

Всесезонные шины хорошо приспособлены для работы на сухом и мокром асфальте, отличаются удовлетворительной приспособленностью к зимним дорогам и большим износом, по сравнению с летними. Рисунок протектора более разветвленный, элементы рисунка группируются в хорошо различимую дорожку и разделены канавками разной ширины. Как правило, на таких шинах стоит маркировка all season, tous terrain или условные знаки (снежинка или капля). Зимние шины предназначены для заснеженных и обледенелых дорог, сцепные качества покрытия которых могут изменяться в зависимости от ситуации: от минимальных (гладкий лед или каша из снега и воды) до небольших (укатанный снег на морозе). Рисунок протектора таких шин имеет четко выраженные шашки от продольных и поперечных канавок значительной глубины. У шашек сложный фигурный рельеф для увеличения рабочих боковых поверхностей, а также разветвленный микрорисунок. Зимние шины обозначают индексом M + S. Зачастую они имеют строго определенное направление движения (указано стрелкой). Более пластичная резина зимних шин в летних условиях подвержена быстрому износу и перегреву. В протектор таких шин легко проникают мелкие твердые предметы. Износостойкость зимних шин на 30-50% меньше летних. Многие зимние шины имеют шипы. При движении автомобиля в зоне контакта шины с дорогой присутствует тонкий слой влаги, поэтому на заснеженной дороге задача шипов - продавливать влажную пленку и обеспечивать надежный контакт шины с дорогой.

Советы:

 

  • Избегайте по возможности вождения по дорогам без снега или льда с установленными шипованными шинами, поскольку при этом повреждаются шипы шин.
  • Всегда выполняйте балансировку колес для всех автошин, включая запасную. Использование неотбалансированных колес может привести к повышенной вибрации и быстрому износу. Следует регулярно проверять глубину рисунка протектора.
  • Через каждые две недели проверяйте уровень внутреннего давления в колесах. Контроль должен производиться на "холодной" шине, так как в результате нагрева при эксплуатации давление воздуха в ней повышается. При давлении на 20% ниже нормы срок службы шины снижается на 30%.
  • Безотлагательно устанавливайте причины возникновения аномалий при движении: сильные вибрации, боковой увод вправо или влево и т.д. В случае потери давления следует остановиться, так как движение при пониженном внутреннем давлении приводит к повреждению элементов конструкции шины. Необходимо демонтировать шину и определить причину потери давления.
  • В случае замены двух шин, с точки зрения поведения автомобиля на дороге, рекомендуется монтировать новые шины на заднюю ось.

Тюнинг трансмиссии

Казалось бы, все просто: хочешь динамики — "заряжай" мотор, увеличивай развиваемую им максимальную мощность. Здесь любой мало-мальски подкованный тюнингер выложит вам целый ворох рецептов. Можно "распилить" цилиндры и увеличить ход поршня — вырастет рабочий объем. Можно улучшить наполнение, облагораживая форму впускных и выпускных каналов и подбирая оптимальные фазы газораспределения. В конце концов, можно оборудовать двигатель наддувом или пресловутым нитросом...

Но здесь есть один момент, который,возможно, многих разочарует. Дело в том, что максимальная мощность (та самая цифра, которую производители с гордостью указывают в технических данных автомобиля) на его динамические характеристики влияет в самую последнюю очередь! Почему? Потому, что двигатель отдает свой "максимум" при строго определенном сочетании внешних условий. Во-первых, он должен работать на совершенно определенных оборотах. Поэтому, говоря о мощности, обязательно указывают частоту вращения, при которой мотор ее отдает: если в паспорте написано, что двигатель развивает, к примеру, 333 л.с. при 6000 об/мин, то при 5800 или 6200 об/мин будет уже меньше.

Второе важное условие, которое не всегда выполняется при обычной езде, —полная нагрузка, то есть до конца открытая дроссельная заслонка. Разгоняться с полностью открытым дросселем — не проблема. А вот достичь сочетания обоих условий (а значит, получить от мотора максимум мощности)можно лишь в течение одного почти неуловимого мгновения, когда стрелка тахометра окажется напротив заветной цифры.

"Конечно, мощность при разгоне - не главное, подумают некоторые. — Здесь куда важнее максимальный крутящий момент". Отнюдь. Наибольший момент, как и пиковая мощность, достигается только при строго определенных оборотах, и при разгоне этот режим оказывается столь же кратковременным. Так вот, для того чтобы автомобиль был резвым, необходимы не просто высокая мощность и момент. Желательно еще, чтобы отдача мотора оставалась высокой во всем диапазоне оборотов. А главная проблема в том, что у двигателей внутреннего сгорания, особенно высокофорсированных, достичь этого невероятно трудно. И получается, что по-настоящему динамичным часто оказывается автомобиль, который имеет пусть и не самым мощный, зато работающий большую часть времени в наивыгоднейших режимах двигатель.

Что это за режимы такие? Забегая вперед, вспомним так назваемую внешнюю скоростную характеристику двигателя — ту самую, которую снимают на стенде при полностью открытом дросселе. В принципе, она довольно точно отражает работу мотора при интенсивном разгоне с „педалью в полу“. Cначала по мере роста оборотов крутящий момент и мощность плавно растут. Дальше при определенной частоте вращения (для „среднего“ двигателя это 3500-4500 об/мин) момент достигает своего максимума и начинает плавно падать. Но мощность (она пропорциональна произведению текущего крутящего момента на частоту вращения) продолжает увеличиваться —обороты-то растут! В конечном итоге их рост перестает компенсировать падение крутящего момента, и мощность также начинает уменьшаться — дальше "крутить" двигатель еще можно (ограничитель сработает чуть позже), но бесполезно.

Практическая польза от знания характера конкретного мотора вот в чем.Оказывается, что если водителю удается постоянно удерживать стрелку тахометра в промежутке от оборотов максимального момента до оборотов максимальной мощности, то разгон получится наиболее интенсивным.А почему, упомянув о внешней скоростной характеристике, я оговорился, что мы немного опережаем события — разве она не имеет отношения к динамике? Имеет, и еще какое. Но о двигателях и методах повышения их мощности — чуть позже. А сегодня мы вспомним об агрегатах, которые позволяют этой мощностью правильно распорядиться. То есть о трансмиссии.

Рядовая арифметика

Итак, для наилучшей разгонной динамики трансмиссия должна позволять мотору как можно дольше работать в „правой“ зоне шкалы тахометра. В принципе, добиться этого несложно: нужно лишь, чтобы передаточные числа каждой из передач были близки друг к другу. Тогда при переключении „вверх“ обороты упадут не намного, мотор вновь окажется „в моменте“ и сможет резво ускорять автомобиль. „Близкие“ ступени коробки помогут и при переключении „вниз“: даже на относительно высокой скорости в случае необходимости можно смело включить пониженную передачу и сделать разгон более интенсивным, не рискуя при этом выскочить в красную зону на тахометре.

Конечно, конструкторы серийных автомобилей знают об этом не хуже нас с вами. Но ряды передаточных чисел стандартных коробок нередко имеют огромные "дыры" между соседними ступенями. Например, самый характерный дефект коробки передач вазовских "девяток" и "десяток" — износ синхронизатора второй передачи. А возникает он в том числе из-за того, что там велика разница между передаточными числами первой и второй ступеней, и синхронизатору приходится уравнивать резко отличающиеся угловые скорости первичного и вторичного валов. Достается и водителю: чтобы обеспечить автомобиль сколько-нибудь приемлемым запасом тяги после переключения на вторую передачу, нужно еще на первой, выслушивая рев мотора, хорошенько его "выкрутить".

Понятно, вазовские инженеры подобрали такой ряд не со зла и не от хорошей жизни. Ведь „гражданский“ автомобиль должен иметь не только приемлемую динамику, но и удовлетворять многим другим требованиям. Во-первых, он обязан уверенно развивать максимальную скорость, доступную для мотора данной мощности. Для этого передача, на которой он ее достигает, должна быть достаточно "длинной", с малым передаточным отношением. Во-вторых, автомобиль должен уверенно трогаться с места на крутом подъеме с полной нагрузкой, а для этого требуются "короткие" низшие передачи.

Очень серьезно осложняют жизнь конструкторам требования к экономичности и экологичности машин. Еще в семидесятых, во время нефтяного кризиса, в моду вошли повышающие „верхние“ ступени в коробках. Замысел был таким: максимальная скорость должна достигаться, к примеру, на четвертой передаче, а пятая получится как бы „сверхвысшей“ — для неспешного, экономичного движения без резких ускорений. Отголоски этого решения, совершенно неприемлемого для современных автомобилей с маленькими и „негибкими“ моторами, мы ощущаем на себе до сих пор. Например, пятая передача на тех же вазовских машинах оказывается абсолютно бесполезной: на ней автомобиль полностью лишается запаса тяги, необходимого для обгонов и перестроений. Экономия получилась призрачной, а вот динамика пострадала сильно.

Ведь на маломощных вазиках ряд передаточных чисел и без того "растянут" без меры (для уверенного трогания с нагрузкой здесь требуется „короткая“ первая), так еще и жизненно необходимая для сближения ступеней "лишняя" передача оказалась незадействованной.

Как с этим бороться? Выход один: сохранив корпус коробки (его переделка — слишком дорогое удовольствие), заново изготовить оригинальные валы и шестерни. Работа эта чрезвычайно трудоемкая, а потому недешевая. Где-нибудь в Америке на человека, желающего изменить передаточные числа стандартной трансмиссии своего “Мерседеса”, посмотрели бы как на помешанного. А для владельцев отечественных машин есть одно весьма приятное обстоятельство: в нашей стране опыт подобного рода переделок накоплен, и немалый. Здесь, как обычно, в авангарде выступили автоспортсмены: для ралли, для кросса и "кольца" было разработано огромное количество самых разных рядов и главных пар — в первую очередь, для переднеприводных тольяттинских машин.

Чуть позже искусство создания уникальных агрегатов пошло в народ — на рынке появились многочисленные варианты тюнинговых трансмиссий для "восьмерок", "девяток" и "десяток", разработанных с использованием спортивного опыта. Разных рядов нынче предлагается множество: "пятый", "шестой", "седьмой", "восьмой", "одиннадцатый", "восемнадцатый"... Отличаются они, естественно,передаточными числами, а значит, и характером, который они сообщают автомобилю. Например, "восьмой" и "двенадцатый" ряд близки серийному и вкупе с серийными же или слегка форсированными моторами неплохо подходят для относительно неспешной езды. Совсем другое дело — "шестой" и "седьмой". Оба имеют шесть ступеней,прекрасно согласуются с самыми "заряженными" двигателями и позволяют не просто динамично ездить, но и выступать в соревнованиях.

Несмотря на различия, все тюнинговые ряды строятся, в общем, по одному принципу. Низшие передачи здесь существенно "длиннее", то есть более скоростные чем у серийных коробок. А высшие — наоборот, "короче" и ближе друг к другу. Такой подбор передаточных чисел немного усложняет процесс трогания с места, зато потом поведение автомобиля меняется просто сказочным образом: уже на первой-второй, "выкрутив" мотор до отсечки, можно разогнаться до скорости, где будут вполне уместны четвертая, пятая и даже шестая передачи! Ничуть не менее интересной становится и быстрая езда. Например,даже если пятая передача уже "в тонусе", и обороты достаточно высоки, можно без проблем перейти даже не на четвертую, а сразу на третью ступень и сделать разгон еще более интенсивным.

Устанавливая в коробку новую „начинку“, следует лишь помнить, что не каждый ряд сможет нормально „уживаться“ с серийной главной передачей. Впрочем, здесь вариантов разработано тоже немало: в стандартный картер можно установить тюнинговые „пары“ с передаточным числом 4,33; 4,5; 4,7; 5,0, и даже 5,125. А еще можно установить так называемую короткую „кулису“, которая изменяет передаточное отношение привода переключения. Стоит это недорого, зато оперировать коробкой будет куда проще.

А есть ли варианты еще более экстремальные, нежели простая замена ряда? Оказывается, на российском рынке,как в Греции, есть все. За отдельную и весьма немалую (порядка 3000 долларов) плату желающим соберут самую настоящую гоночную кулачковую „шестиступку“. Такая коробка позволяет гонщикам переключаться без выжима сцепления и существенно сокращает время разгона. Но чтобы ездить на „кулачке“, одних только денег мало,нужно еще и уметь ей пользоваться. Да и шумит такая трансмиссия сильно —примерно как серийная без масла. Впрочем, бывают кулачковые коробки, которые не требуют специальных "гоночных" навыков (правда, на отечественные машины их, к сожалению, не ставят).

Подобная система под фирменным названием SGSM разработана московской фирмой "Спортмобиль" специально для автомобилей Mitsubishi Lanсer Evolution. Создана она на основе хьюландовской секвентальной коробки, которую часто ставят на полноприводные раллийные автомобили. А соль московской конструкции — в хитро организованном управлении двигателем: микропроцессорный "мозг" фирмы Motec во время переключения передач независимо от водителя регулирует обороты двигателя. Причем делает это таким образом, что включение кулачковых муфт в коробке, несмотря на „замкнутое“ сцепление, происходит безо всяких толчков и ударов. Кстати, до сих пор мы ничего не говорили о сцеплении. Неужели с ним нет никаких проблем при тюнинге трансмиссий? Если речь идет об отечественных автомобилях, „заряженных“ без применения наддува, то можно сказать, что нет — 150-170 Нм крутящего момента, развиваемые лучшими тюнинговыми моторами на вазовских машинах, без проблем переваривает и стандартный механизм.

Можно разве что порекомендовать использование качественной "корзины" и ведомого диска какой-нибудь надежной фирмы — например, Valeo. А вот с чем проблемы действительно бывают, так это с дифференциалами...

Пробуксовке – нет

Казалось бы, какие с ними могут быть проблемы? Ведь большинство обычных автомобилей прекрасно ездят с обыкновенными коническими „диферами“. Но прелесть тюнинга как процесса в том и заключается, что его плоды — автомобили совсем не обычные. И когда появились „восьмерки“ с более чем 120-сильными двигателями, стало очевидно, что реализовать такую мощь через два ведущих колеса — далеко не простое дело.

Конечно, самый оптимальный выход из этой ситуации — полный привод. Но его использование повлекло бы полную переделку всего автомобиля. Выход нашли в применении пусть и не столь радикального, зато давно апробированного решения —самоблокирующегося межколесного дифференциала. В отличие от традиционного конического, он продолжает вращать оба колеса даже в случае, когда одно из них находится на скользком покрытии и буксует.

Естественно, что и это решение пришло из спорта, — там и моторы помощнее „гражданских“, и условия сцепления шин с покрытием часто похуже, чем на асфальтовых дорогах общего пользования. Вариантов исполнения блокировки немало, но наибольшее распространение получил червячный механизм типа Quife. Принцип его работы напоминает таковой у обычного дифференциала, но сателлиты здесь не конической, а цилиндрической формы, причем имеют спиральные зубья. Когда колеса вращаются с сильно различающейся частотой, возникающие на зубьях сателлитов силы прижимают их торцы к корпусу дифференциала и мешают им проворачиваться — это уменьшает пробуксовку колес.

Что это дает? Прежде всего, резкое повышение тяговых свойств автомобиля.Ведь с блокировкой в трансмиссии на скользкой дороге (а с мощным мотором даже сухой асфальт иногда кажется очень скользким) „гребет“ не одно колесо, как в случае со свободным дифференциалом, а сразу оба. Но этот эффект лежит, так сказать, на поверхности. А у блокировки есть и еще одно свойство, не столь очевидное. Оказывается, она сильно влияет на управляемость автомобиля.

Представьте, что будет, если в быстром повороте на мощном переднеприводном автомобиле резко открыть дроссельную заслонку. Правильно, забуксуют ведущие колеса. Нюанс в том, что обычный конический дифференциал, сорвав внутреннее, разгруженное колесо, защищает от срыва внешнее, которое и „заправляет“ машину в поворот.

С блокировкой ситуация другая —срыв наступает пусть и позже, чем со свободным дифференциалом, но происходит гораздо резче и сразу на обоих колесах. Естественно,автомобиль при этом норовит поехать прямо — управляющие силы на сорванных колесах стремятся к нулю.Такой режим движения называется сносом передней оси. А если начнется занос задней? Вот здесь помощь блокировки будет очень кстати: когда водитель грамотно „ловит“ машину, поворачивая руль в сторону заноса и увеличивая подачу топлива, автомобиль с таким дифференциалом „отгребается“ куда охотнее.

В заключение хотелось бы вспомнить вот о чем. Все описанные доработки —вовсе не самоцель и не способ выделиться из толпы, но точный и тонкий инструмент, который позволяет реализовать определенную манеру езды активному и опытному водителю. У вас с этим все в порядке? Вы знаете, чего хотите от автомобиля? Тогда до следующей встречи, когда мы поговорим о методах доработки двигателей.