Трансмі́сія — агрегат автомобіля, який слугує для передавання крутного моменту від двигуна до ведучих коліс. При цьому передаваний крутний момент змінюється за значенням і розподіляється в певному співвідношенні між ведучими колесами. Крутний момент на ведучих колесах автомобіля залежить від передаточного числа трансмісії, яке дорівнює відношенню кутової швидкості колінвала двигуна до кутової швидкості ведучих коліс. Передаточне число трансмісії добирається залежно від призначення автомобіля його двигуна й потрібних динамічних властивостей. Трансмісія автомобіля працює в умовах високих знакозмінних динамічних навантажень. Основні її робочі деталі багато часу перебувають під високими питомими навантаженнями і напруженням, тому конструкторам важко досягти потрібної надійності і довговічності в період експлуатації автомобілів.

Складові трансмісії

зчеплення
коробка передач
карданна передача
головна передача
диференціал
приводні вали коліс

Трансмісії за способом передавання крутного моменту

механічні
гідравлічні
електричні
комбіновані

Трансмісія служить для передачі від двигуна до провідних колесам потужності й крутного моменту, необхідних для руху автомобіля.

1. Призначення і типи

Крутний момент М к (рис. 1), підведений від двигуна до провідних колесам, прагне зрушити їх відносно поверхні дороги в бік, протилежний руху автомобіля. Внаслідок цього через протидію дороги на ведучих колесах виникає тягова сила Р Т, яка спрямована в бік руху і є рушійною силою автомобіля. Тягова сила Р Т викликає виникнення на провідному мосту штовхає сили Р Х яка від моста через підвіску передається на кузов і приводить в рух автомобіль.

У залежності від того, які колеса автомобіля є провідними (передні, задні або ті та інші), потужність і крутний момент можуть підводитися тільки до передніх, заднім або переднім і заднім колесам одночасно. У цьому випадку автомобіль є відповідно передньопривідним, задньопривідним і повнопривідним.

Передньопривідні і задньопривідні автомобілі мають обмежену прохідність і призначені для експлуатації на дорогах з твердим покриттям, на сухих грунтових дорогах. Такі автомобілі мають колісну формулу, тобто співвідношення між загальним числом коліс і числом провідних коліс, з позначенням 4 х 2. У цій формулі перша цифра являє собою загальне число коліс автомобіля, а друга - число ведучих коліс. Якщо провідні колеса подвійні (вантажні автомобілі, автобуси) і, отже, загальна їх кількість дорівнює шести, то колісна формула цих автомобілів має також позначення 4x2.

Повнопривідні двовісні автомобілі та тривісні автомобілі з двома задніми провідними мостами мають підвищеною прохідністю. Вони здатні рухатися по поганих дорогами і поза дорогами. Їх колісні формули мають відповідно позначення 4 х 4 і 6 х 4.

Повнопривідні тривісні і чотиривісні автомобілі мають високу прохідність. Вони можуть долати рови, ями і подібні перешкоди. Їх колісні формули позначаються відповідно 6 х 6 і 8 х 8.

Колісна формула характеризує не тільки прохідність автомобіля, але і тип його трансмісії.

На автомобілях застосовуються трансмісії різних типів (рис. 2).

Найбільшого поширення на автомобілях отримали механічні ступінчасті трансмісії і гідромеханічні трансмісії. Інші типи трансмісій на автомобілях мають обмежене застосування.

Рис. 2. Типи трансмісій автомобілів

Конструкція трансмісії залежить від типу автомобіля, його призначення і взаємного розташування двигуна і ведучих коліс. Характер зміни переданого крутного моменту в різних типах трансмісій різний (рис. 3).

Рис. 3. Графіки зміни крутного моменту в трансмісіях:

а - ступінчастою; 6 - безступінчатим, в - гідромеханічної; I-IV - щаблі швидкостей; Мк - крутний момент; v - швидкість автомобіля

Трансмісія і її технічний стан роблять значний вплив на експлуатаційні властивості автомобіля. Так, при погіршенні технічного стану механізмів трансмісії і порушенні регулювань в зчепленні, головній передачі і диференціалі підвищується опір руху автомобіля і погіршуються тягово-швидкісні властивості, прохідність, паливна економічність і екологічність автомобіля.

2. Механічні ступінчасті трансмісії

У механічних східчастих трансмісіях передається від двигуна до провідних колесам крутний момент змінюється східчасто відповідно до передавальним числом трансмісії (див. рис. 3, а), яке дорівнює добутку передаточних чисел шестеренних (зубчастих) механізмів трансмісії. Передавальним числом шестерневого механізму називається відношення числа зубів веденої шестірні до числа зубів ведучої шестірні.

На автомобілі з колісною формулою 4x2, переднім розташуванням двигуна і задніми ведучими колесами (рис. 4, а) у трансмісію входять зчеплення 2, коробка передач 3, карданна передача 4, головна передача 6, диференціал 7 і півосі 8. Крутний момент від двигуна 1 через зчеплення 2 передається до коробки передач 3, де змінюється відповідно до включеною передачею. Від коробки передач крутний момент через карданну передачу 4 підводиться до головної передачі 6 ведучого моста 5, в якій збільшується, і далі через диференціал 7 і півосі 8 - до задніх ведучих коліс.

Для легкових автомобілів таке взаємне розташування двигуна і механізмів трансмісії забезпечує рівномірний розподіл навантаження між передніми і задніми колесами і можливість розміщення сидінь між ними в зоні менших коливань кузова. Недоліком є необхідність застосування порівняльно довгою карданної передачі з проміжною опорою.

Рис.4. Схеми механічних трансмісій автомобілів з різними колісними формулами:

а-в - 4x2; г - 4x4; д - 6x4; е - 6x6; ж - 8x8; 1 - двигун; 2 - зчеплення; 3 - коробка передач, 4 - карданна передача, 5 - ведучий міст; 6 - головна передача; 7 - диференціал; 8 - півосі; 9 - карданний шарнір; 10 - роздавальна коробка; 11 - міжосьовий диференціал

Механічні трансмісії легкових автомобілів з колісною формулою 4x2 можуть мати й інше розташування двигуна, зчеплення і коробки передач у ведучого моста - задні ведучі колеса й двигун 1 ззаду (рис. 4, б) або передні провідні колеса і двигун спереду (рис. 4, в ). Такі трансмісії не мають карданної передачі між коробкою передач і провідним мостом і включають в себе зчеплення 2, коробку передач 3, головну передачу, диференціал і привід ведучих коліс, який здійснюється не півосями, а карданними передачами. При цьому в приводі до провідних керованим колесам застосовуються карданні шарніри 9 рівних кутових швидкостей.

Ці трансмісії прості по конструкції, компактні, мають невелику масу і економічні.

Заднє розташування двигуна і трансмісії (див. рис. 4, б) забезпечує найкращі оглядові та розміщення сидінь в кузові між мостами автомобіля, кращу ізоляцію салону від шуму двигуна і відпрацьованих газів. Однак погіршуються керованість, Стійкість автомобіля і безпека водія і переднього пасажира при наїздах і зіткненнях.

Переднє розташування двигуна і трансмісії (див. рис. 4, в) поліпшує керованість і стійкість автомобіля, але при русі на слизьких підйомах дороги можливо пробуксовування ведучих коліс внаслідок зменшення на них навантаження.

Механічна трансмісія автомобіля з колісною формулою 4 х 4 з переднім розташуванням двигуна / (рис. 4, г) крім зчеплення 2, коробки передач 3, карданної передачі 4 і заднього ведучого моста 5 додатково включає в себе передній ведучий керований міст і роздавальну коробку 10, з'єднану з цим мостом і коробкою передач 3 карданними передачами. Крутний момент від роздавальної коробки підводиться до переднього і заднього ведучим мостам. У роздавальної коробці є пристрій для включення приводу переднього ведучого моста або міжосьовий диференціал, що розподіляє крутний момент між провідними мостами автомобіля.

Передній ведучий міст має головну передачу, диференціал і привід коліс у вигляді карданних передач із шарнірами 9 рівних кутових швидкостей, що забезпечують підведення крутного моменту до переднім ведучим керованим колесам.

У автомобілів з колісною формулою 6x4 (рис. 4, д) крутний момент до середнього (проміжного) і задньому ведучим мостам може підводитися одним загальним валом. У цьому випадку головна передача середнього моста має прохідний ведучий вал.

У автомобіля з колісною формулою 6x6 (рис. 4, е) крутний момент до середнього і заднього ведучим мостам може підводитися і роздільно - двома валами. У роздавальної коробці цих автомобілів є спеціальний пристрій для включення привода переднього моста або міжосьовий диференціал 11, розподіляє крутний момент між провідними мостами.

Автомобілі з колісною формулою 8x8 зазвичай мають потележечное розташування провідних мостів, при якому зближені провідні мости - перший з другим і третім з четвертим. При цьому перші два мости є і керованими.

У разі встановлення двох двигунів 1 (рис. 4, ж) трансмісія таких автомобілів має два зчеплення 2, дві коробки передач 3 і дві роздавальні коробки 10 з міжосьовими диференціалами 11. При цьому автомобіль може рухатися при одному працюючому двигуні.

У порівнянні з іншими типами трансмісій механічні трансмісії простіше по конструкції, мають меншу масу, більш економічні, надійніше в роботі і мають високий ККД, рівний 0,8 ... 0,95. Недоліком їх є розрив потоку потужності при перемиканні передач, що знижує тягово-швидкісні властивості та погіршує прохідність автомобіля. Крім того, правильність вибору передачі і моменту перемикання передач залежить від кваліфікації водія, а часті перемикання передач в умовах міста призводять до сильної стомлюваності водія. Механічні трансмісії також не забезпечують повного використання потужності двигуна і простоти керування автомобілем.

3. Механічна безступінчата трансмісія

Це фрикційна трансмісія, в якій для плавною передачі обертального моменту від двигуна до провідних колесам використовується сила тертя.

На рис. 5 наведена схема клиноремінною передачі, яка представляє собою фрикційне безступінчату передачу.

Крутний момент від двигуна через зчеплення передається конічної шестірні 14 реверс-редуктора. Ця шестірня знаходиться в зачепленні з шестернями 13 і 10, що з'єднуються з валом 12 муфтою 11, що переміщається на шліцах валу.

На кінцях вала 12 установлені провідні шківи 9 передачі, від яких крутний момент через зубчасті ремені 8 трапецеідального перетину передається на відомі шківи 7 і далі через колісні редуктори 5 на провідні колеса автомобіля.

Передаточне число клиновий передачі, яке дорівнює відношенню робочих радіусів R 2: R 1 шківів, залежить від положення ременя 8. Воно регулюється пружиною 6, відповідно зсувне половини веденого шківа 7, і пружиною 3, розсуваються половини ведучого шківа 9, залежно від частоти обертання колінчастого вала двигуна і вакууму в порожнині 2, з'єднаної трубопроводом / с впускним колектором двигуна.

При рушанні автомобіля з місця пружини 3 і 6 забезпечують найбільшу передавальне число, і в цьому випадку половини веденого шківа зрушені, а ведучого - розсунуті.

При розгоні автомобіля діючі сили від вантажів 4 відцентрового регулятора і вакууму в порожнини 2 долають силу пружин 3 і 6, зрушують половини ведучого шківа 9 і розсовують половини веденого шківа 7. Таким чином, здійснюється безступінчата зміна передавального числа і, отже, крутного моменту.

Ця передача виконує також функції міжколісного диференціала. Передача застосовується на деяких моделях легкових автомобілів.

Механічні безступінчатий передачі не отримали широкого розповсюдження і мають обмежене застосування на автомобілях через недостатню надійність їх роботи.

5. Електрична трансмісія

Це безступінчата передача, у якій крутний момент вимірюється плавно, без участі водія, в залежності від опору дороги і частоти обертання колінчастого вала двигуна.

В електричній трансмісії (див. нижню половину рис. 6) двигун 1 внутрішнього згоряння приводить в дію генератор 5. Струм від генератора надходить до електродвигунів 4 провідних коліс автомобіля.

Провідне колесо (рис. 8) з встановленим усередині електродвигуном 1 називається електромотор-колесом. Крутний момент від електродвигуна до колеса передається через колісний редуктор 2. При застосуванні швидкохідних електродвигунів у ведучих колесах використовуються понижуючі зубчасті передачі.