МЕХАНИЧЕСКИЕ ТРАНСМИССИИ

У автомобилей классической компоновки с колесной формулой 4x2 крутящий момент от дви­ гателя передается через сцепление к коробке передач. В коробке передач крутящий момент может ступенчато изменяться в соответствии с включенной передачей. Двигатель, сцепле­ ние и коробка передач обычно объединяются в один блок, образуя силовой агрегат. От ко­ робки передач крутящий момент передается через карданную передачу к главной передаче, где увеличивается, и далее через дифференциал и полуоси подводится к ведущим колесам. Главная передача, дифференциал и полуоси с колесами образуют ведущий мост.

Если силовой агрегат располагается в непосредственной близости от ведущего моста (переднеприводные автомобили и автомобили заднемоторной компоновки с задними веду­ щими колесами), в трансмиссии можно обойтись без карданной передачи между коробкой передач и главной передачей. При такой компоновке главная передача и дифференциал обычно объединяются в один агрегат, а для привода ведущих колес используются полуоси с шарнирами.

Трансмиссии полноприводных автомобилей будут рассмотрены ниже.

Рис. 3.1. Схема трансмиссии автомобиля классической компоновки:1 — двигатель; 2 — коробка передач; 3 — главная передача и дифференциал; 4 — карданная передача

Рис. 3.2. Схема трансмиссии передне­ приводного автомобиля:1 — двигатель;

2 — главная передача и дифференциал; 3 — коробка передач

СЦЕПЛЕНИЕ

Механическая трансмиссия должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановках автомобиля и при переклю­ чении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмис­ сии должно происходить плавно, без резких рывков. В связи с этим возникает необхо­ димость в специальном устройстве, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя. В качестве такого устройства обычно применяется сцепление. Использование сцепления необходимо для переключения передач т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой кру­ тящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, сцепле­ ние необходимо выключить.

В принципе, в качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта. Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением, в котором металличе­ ская лента охватывала снаружи металлический барабан или прижималась к нему изнутри при помощи различных рычажных элементов. Ленточные сцепления в обычном положении были выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Ос­ новным недостатком ленточных сцеплений была необходимость в использовании сложных

регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. В отличие от постоянно выключенных ленточных сцеплений конусные сцеп­ ления удерживались во включенном состоянии пружиной, а выключались, когда водитель,

нажимая педаль, сжимал пружину. Именно с первых конструкций конусных пружин в практику автомобилестроения вошел прин­ цип включения сцепления пружинами.

В конусных сцеплениях поверхности трения составляли угол 15° с осью конуса. Конус, представляющий собой ведомый элемент, первоначально покрывался ко­ жей, которая требовала тщательного и тру­ доемкого ухода, но даже при этом быстро изнашивалась. Поэтому впоследствии ста­ ли применяться прокладки из фрикцион­ ных материалов с асбестовой основой. Маховик двигателя служил ведущим эле­ ментом сцепления — его обод изнутри имел коническую поверхность, соответст­ вующую поверхности ведомого элемента сцепления. Ведомый элемент устанавли­ вался на шлицах (продольных выступах) вала коробки передач с возможностью осевого перемещения для выключения

Рис. 3.3. Сцепление конусного типа:1 — фла­ нец коленчатого вала; 2 — маховик; 3 — муфта выключения сцепления; 4 — педаль сцепления; 5 — рычаг выключения сцепления; 6 — вал сцепления; 7 — кожух сцепления; 8 — пру­ жина; 9 — конус сцепления; 10 — фрикци­ онная накладка

сцепления. В рабочем положении конус­ ные поверхности трения были сжаты усили­ ем пружины. Нажатие педали сопровож­ далось отводом ведомой части от маховика и выключением сцепления. При работе любого сцепления важно, чтобы при его выключении ведомая часть быстро остана-

12 6

вливалась. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, за­ трудняя переключение передач.

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Оно состояло из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ве­ домым и ведущим барабанами. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками также обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло пере­ ключение передач. Кроме того, при загустевании масла в холодную погоду диски слипались и сцепление не выключалось.

Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Ведущие диски его были снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к ним с обеих сторон. Но и в этом сцеплении сохранился основной недоста­ ток многодисковых сцеплений — большой момент инерции ведомых частей сцепления, затрудняющий переключение передач. Другим недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными обшивками, облада­ ющими низкой теплопроводностью, сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло из­ нос накладок, а иногда возникало сильное коробление дисков, приводившее к нарушению чистоты выключения сцепления.

С 1910 г. на автомобилях начинают применять однодисковые сцепления. Однако первые конструкции не имели фрикционных накладок, диски изготавливались из чугуна и бронзы или из чугуна и стали. Постепенно преимущества однодискового фрикционного сцепления получили всеобщее признание, и к середине 20-х гг. оно уже практически вытесняет прочие конструкции фрикционных муфт.

Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, постро­ енные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные.

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее (насосное) лопастное колесо связа­ но с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо — с трансмиссией. В поперечной плоскости колеса гидромуфты имеют форму тора. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса ки­ нетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под дей­ ствием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вра­ щаться практически с одинаковой скоростью.

Гидромуфта в качестве самостоятельного аг­ регата, выполняющего функции сцепления в трансмиссии автомобиля, не использует­ ся, так как для обеспечения ее выключения при переключении передач необходимо со­ здавать сложную систему ее опорожнения. Поэтому гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, кото­ рое устанавливается за ней последова­ тельно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцеп­ ление (рис. 3.5) получило некоторое рас­ пространение на автомобилях малого

класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными

Рис. 3.4. Многодисковое сцепление, рабо­ тающее в масле

Рис. 3.5. Электромагнитное порошковое сцепление:А, Б, В — зазоры; 1 — ведущая часть; 2 — неподвижный корпус; 3 — обмот­ ка возбуждения; 4 — ведомая часть

на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Меж­ ду магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вво­ дится специальный фрикционный поро­ шок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмот­ ках возбуждения между ведущими и ведо­ мыми элементами сцепления силовой связи нет — сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образова­ ния магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям маг­ нитного поля, и создается силовое взаи­ модействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в об­ мотку возбуждения. Основное достоинст­ во такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно пере­ нести с педали сцепления на ручной, кно­ почный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физически­ ми возможностями.

Фрикционное однодисковое сцепле­ ние в большинстве случаев является оп­ тимальным конструктивным решением для рассматриваемого узла трансмиссии.

Схема однодискового сцепления представлена на рис. 3.6. Оно состоит из ведущих час­ тей: маховика, кожуха, нажимного диска, вращающегося с частотой коленчатого вала двигателя, и ведомого диска, расположенного на шлицах ведущего вала коробки пе­ редач.

Кроме того, во фрикционном сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих включение-выключение и привод сцепления. Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой пружинами, а выключение — в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления, которая обеспечивает перемещение выжимного подшипника.

В зависимости от типа пружин, создающих сжимающие силы, фрикционные сцепления разделяются на:

— сцепления с периферийными пружинами:

— сцепления с центральной конической пружиной;

— сцепления с диафрагменной пружиной.

Большинство механических трансмиссий современных легковых автомобилей имеют сцепления с диафрагменной пружиной.

На грузовых автомобилях нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличе­ ния внешних размеров сцепления.

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования.

Плавность включения.Это требование диктуется необходимостью снижения динамиче­ ских нагрузок в трансмиссии при троганьи автомобиля с места и переключении передач. До недавнего времени для фрикционных сцеплений применялись в основном фрикционные накладки, в состав которых входили асбест, наполнители и связующие материалы. В настоя­ щее время все большее распространение получают фрикционные накладки без асбеста или с минимальным его содержанием. Это связано с тем, что асбестовая пыль признана опасной для здоровья человека.

Конструктивно плавность включения сцепления достигается обеспечением податливости ведомого диска. С этой целью ведомые диски легковых автомобилей выполняются разрез­ ными, с некоторой конусностью или выпуклостью секторов.

Рис. 3.6. Однодисковое сцепление:1 — картер сцепления; 2 — маховик; 3 — фрикционные накладки ведомого диска; 4 — нажимной диск; 5 — опорные кольца; 6 — диафрагменная пружина; 7 — подшипник выключения сцепления; 8 — первичный вал коробки передач; 9 — поролоновые кольца; 10 — муфта выключения; 11 — шаровая опора вилки; 12 — кожух; 13 — вилка; 14 — шток рабочего цилиндра; 15 — соединительная пластина; 16 — рабочий цилиндр; 17 — штуцер прокачки; 18 — демпферная пружина; 19 — ступица ведомого диска

5. Заказ № 1031. 129

В этом случае секторы работают как пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок. Также на плавность включения оказывает влияние уп­ ругость элементов в механизме выключения. С этих позиций сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, пред­ почтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осу­ ществляется жесткими рычагами.

Чистота выключения.Полное отсоединение двигателя от трансмиссии достигается по­ лучением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления. Для двухдискового сцепления имеется специальное устройство для при­ нудительного перемещения внутреннего ведущего диска в положение, при котором оба ве­ домых диска находятся в свободном состоянии (рис. 3.7).

Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок.Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими. Пиковые нагрузки возникают при резком изменении угловой скорости трансмиссии, например при включе­ нии сцепления броском педали, при наезде на неровность. Чтобы не произошло поломки в трансмиссии, сцепление должно ограничить предельное значение нагрузки путем про­ буксовки.

Периодические нагрузки (крутильные колебания) возникают в результате неравномер­ ности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в ведомом диске сцепления устанавливают гаситель крутильных колебаний (рис. 3.8). Сту­ пица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой не жестко, а через пружи­ ны гасителя. Колебания, возникающие в трансмиссии, вызывают относительное угловое смещение ведомого диска и его ступицы за счет деформации пружин гасителя, а это сме­ щение сопровождается трением фрикционных элементов гасителя. Таким образом, гаше­ ние крутильных колебаний происходит за счет сил трения. Кроме того, гаситель, изменяя жесткость трансмиссии, не допускает возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.

Применение двухмассовых маховиков в конструкции двигателя позволило пере­ нести гаситель крутильных колебаний из ведомого диска в маховик. Такое конструк­ тивное решение позволяет упростить сце­ пление, снизить момент инерции ведомого диска и, следовательно, уменьшить нагрузки на элементы управления коробкой передач. Впервые подобные сцепления появились в 1985 г.

Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе экс­ плуатации.В процессе эксплуатации в результате износа фрикционных на­ кладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплении с пери­ ферийными пружинами, которые имеютли-

Рис. 3.7. Устройство, обеспечивающее гарантированный зазор между по­ верхностями трения: а — рычажное; б, в — со штоком и пружиной; S — рабо­ чий зазор

нейную упругую характеристику (рис. 3.9), это приводит к снижению нажимного уси­ лия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.

Рис. 3.8. Гаситель крутильных колебаний:1 — диск; 2 — ступица; 3 — сухарь; 4 — пру­ жина; 5 — стальная шайба; 6 — фрикцион­ ная шайба

Рис. 3.9. Графики упругих характеристик пружин:1 — сцепление с периферийными пружинами; 2 — сцепление с диафрагмен- ными пружинами

В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную упругую характери­ стику, усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным.

Применение диафрагменной пружины позволяет упростить конструкцию, так как при­ мерно вдвое сокращается число деталей, уменьшается размер сцепления, а пружина вы­ полняет еще и функцию рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафраг­ менной пружины, по сравнению с периферийными, является то, что при повышении угло­ вой скорости маховика центробежные силы не искажают ее характеристику. Кроме того, как видно из рис. 3.9, при выключении сцепления усилие пружины снижается, что облег­ чает управление сцеплением. В некоторых конструкциях с диафрагменной пружиной вы­ пуклая сторона пружины направлена внутрь сцепления. Это позволяет несколько умень­ шить ширину агрегата, но усложняет конструкцию выжимного элемента и привода.

Первоначально диафрагменная пружина появилась в сцеплениях легковых автомоби­ лей. Долгое время применение ее в сцеплениях грузовых автомобилей сдерживалось техно­ логической сложностью изготовления пружины большого диаметра.

ПРИВОД СЦЕПЛЕНИЯ

Привод фрикционного сцепления может быть механическим, гидравлическим или электро­ магнитным. На большинстве автомобилей применяются механические и гидравлические приводы. Электромагнитный привод применяется редко, в основном при необходимости ав­ томатизации процесса управления сцеплением. Для облегчения управления на некоторых автомобилях в приводе сцепления используют пневматические и вакуумные усилители.

5* 131

В качестве привода сцепления небольших легковых автомобилей часто используют механи­ ческий тросовый привод. Его преимуществами являются простота и дешевизна. Однако износ фрикционных накладок при таком типе привода приводит к изменению положения пе­ дали сцепления. Поэтому в конструкции тросового привода обычно предусмотрена возмож­ ность ручной или автоматической регулировки.

Гидравлический привод сцепления использует свойство несжимаемости жидкости. В ка­ честве рабочей жидкости используют такую же, что и в гидравлическом тормозном приводе (см. гл. 5). Привод имеет главный и рабочий цилиндры, соединенные между собой трубопро­ водом. Плунжер рабочего цилиндра через толкатель действует на вилку включения сцепле­ ния, связанную с выжимным подшипником. Для удаления воздуха из привода в цилиндрах гидравлического привода установлены специальные клапаны.

Иногда в гидравлическом приводе сцепления устанавливают демпфирующее устройство, которое гасит колебания, возникающие при взаимодействии выжимного подшипника с эле­ ментами выключения сцепления (см. рис. 3.9).

Рис. 3.10 а. Схема гидравлического привода сцепления:1 — педаль; 2 — толкатель; 3 — главный цилиндр; 4 — поршень толкателя; 5 — поршень главного цилиндра; 6 — бачок; 7 — трубопровод; 8 — рабочий цилиндр; 9 — поршень; 10 — пружина; 11 — вилка; 12 — опо­ ра вилки; 13 — выжимной подшипник

КОРОБКА ПЕРЕДАЧ

Коробка передач (рис. 3.10 б) предназначена для изменения в широком диапазоне крутяще­ го момента, а следовательно, и тягового усилия на ведущих колесах автомобиля и скоростей движения, для обеспечения движения задним ходом, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес при работе двигателя на холостом ходу.

К коробке передач предъявляются следующие требования:

Рис. 3.10 б. Коробка передач Иж-2126:1 - первичный вал; 2 - картер сцепления; 3 - задний подшипник первичного вала; 4 - болт крепления верхней крышки; 5 - верхняя крышка; 6 - пе­ редний подшипник вторичного вала; 7 - блокирующее кольцо синхронизатора включения пере­ дачи; 8 - ступица III-IV передач; 9 - муфта III-IV передач; 10 - шестерня III передачи; 11 - стопор­ ное кольцо; 12 - ступица V передачи; 13 - муфта V передачи; 14 - шестерня V передачи; 15 - шестерня II передачи; 16 - роликовый подшипник; 17 - шпонка; 18 - муфта-шестерня зад­ него хода; 19 - блокирующее кольцо синхронизатора включения II передачи; 20 - ступица 1-11 передач; 21 - шестерня I передачи; 22 - стержень рычага переключения передач; 23 - чехол рычага; 24 - рычаг переключения передач; 25 - задний подшипник вторичного вала; 26 - фла­ нец эластичной муфты карданной передачи; 27 - ведущая шестерня привода спидометра; 28 - сальник вторичного вала; 29 - гайка фланца эластичной муфты; 30 - центрирующее коль­ цо; 31 - вторичный вал; 32 - уплотнитель; 33 - грязеотражатель; 34 - шайба; 35 - задний болт промежуточного вала; 36 - болт крепления кронштейна задней опоры силового агрегата; 37 - гайка шпильки крепления задней крышки; 38 - задний подшипник промежуточного вала; 39 - задняя крышка коробки передач; 40 - прокладка задней крышки; 41 - игольчатый под­ шипник; 42 - промежуточная шестерня заднего хода; 43 - ось промежуточной шестерни; 44 - промежуточный вал; 45 - картер коробки передач; 46 - передний подшипник промежуточ­ ного вала; 47 - болт переднего подшипника промежуточного вала.

— обеспечение оптимальных тягово-скоростных свойств автомобиля при заданной харак­ теристике двигателя;

— бесшумность в работе и переключении передач;

— легкость управления;

— высокий КПД.

С появлением первых моторных экипажей появилась необходимость применения уст­ ройств для изменения передаточного отношения от двигателя к колесам. Применявшиеся вначале ременные передачи, скопированные со станков, оказались несостоятельными и очень скоро стали вытесняться зубчатыми передачами. Первой подобной коробкой, полу­ чившей широкое распространение на автомобилях, была коробка передач со скользящими шестернями, которые могли перемещаться на квадратном или шлицевом вале, для того что­ бы входить в зацепление с шестернями, установленными на другом, параллельном первому, вале. Она сконструирована инженером Эмилем Левассором во Франции и в 1891 г. была ус­ тановлена на автомобиле «Панар-Левассор».

По принципу действия коробки передач различают ступенчатые, бесступенчатые и ком­ бинированные. Ступенчатые коробки передач имеют механический привод перемещения шестерен по валам, а бесступенчатые позволяют изменять крутящий момент на ведущих ко­ лесах, не меняя положение педали «газа».

На большинстве легковых и грузовых автомобилях устанавливают ступенчатые ко­ робки передач.Ступенчатые коробки передач могут иметь разное число применяемых валов. Долгое время на автомобилях применялись только трехвальные коробки пере­ дач. Крутящий момент от двигателя передается с помощью сцепления на ведущий вал (первичный) коробки передач, на котором имеется шестерня. Параллельно ведущему валу располагается промежуточный вал с набором соединенных с ним шестерен. Веду­ щий вал находится на одной оси с ведомым (вторичным) валом и может быть соединен с ним напрямую для получения прямой передачи с передаточным числом, равным еди­ нице. Кроме того, одна из шестерен промежуточного вала находится в постоянном за­ цеплении с шестерней ведущего вала, а другие — со свободно вращающимися на ведо­ мом вале шестернями. Для движения автомобиля задним ходом необходимо добавить еще одну шестерню между шестерней промежуточного и шестерней ведомого вала, что позволит ведомому валу изменить направление своего вращения. Для переключения

передач необходимо обеспечить возмож­ ность жесткого соединения отдельных ше­ стерен ведомого вала непосредственно с самим валом. На практике задача пере­ ключения передач оказалась не такой простой. Для безударного включения пе­ редач необходимо, чтобы угловые скоро­ сти вращения шестерен на ведомом вале и скорость самого вала были равны. Пе­ реключение передач на первых автомоби­ лях было довольно трудной задачей, с кото­ рой могли справляться только опытные водители, которые могли сочетать управ­

Рис. 3.11. Конструкция синхронизатора:1 — шестерня II передачи; 2 — блокирующие кольца; 3 — скользящая муфта включения II и III передач; 4 — ступица; 5 — стопорное кольцо; 6 — пружина; 7 — сухарь; 8 — шарик; 9 — шестерня III передачи

ление автомобилем с четкой работой педалями сцепления, «газа» и рычагом переключения передач. Процесс пере­ ключения передач в механических транс­ миссиях существенно упростился после изобретения синхронизатора.

Синхронизатор(рис. 3.11) — специальная фрикционная муфта, которая обеспечивает вы­ равнивание угловых скоростей шестерен, свободно вращающихся на вале, с угловой скоростью самого вала и не допускает их соединения до момента, пока указанные скорости не сравняются. В трехступенчатых коробках передач, выпускавшихся в 1940-х гг., синхронизаторы при­ менялись между второй и высшей передачами, а переключение на первую передачу требо­ вало двойного выжима сцепления (так называемая перегазовка). Сегодня современные ступенчатые коробки передач имеют синхронизаторы на всех передачах, независимо от ко­

личества ступеней.

Двухвальные коробки передачприменяются в переднеприводных и заднеприводных (с задним расположением двигателя) автомобилях. Конструктивно их совмещают в одном блоке с двигателем, сцеплением, главной передачей и дифференциалом.

Поперечное расположение коробки передач (рис. 3.12) позволяет применять главную передачу с цилиндрическими шестернями. При продольной компоновке (рис. 3.13) применя­ ется главная передача с коническими или гипоидными шестернями; последняя является бо­ лее сложной в изготовлении и регулировке.

Основные достоинства двухвальных коробок передач:

— простота конструкции;

— малая масса;

— высокий КПД на промежуточных передачах (при передаче крутящего момента участвует только одна пара шестерен).

В то же время в двухвальной коробке передач нет прямой передачи (когда в передаче крутящего момента не участвуют шестерни) и максимальный КПД на высшей передаче ниже, чем на прямой передаче трехвальной коробки.

Максимальное передаточное число одной зубчатой пары коробки передач не должно превышать некоторого предела, близкого к 4, превышение которого приводит к увеличению габаритов и повышению уровня шума. Это ограничивает область применения двухвальных коробок передач только легковыми автомобилями малого класса.

Если двигатели с такими коробками устанавливаются поперечно в передней части автомобиля, то для конструкторов двухвальных коробок передач увеличение числа пере­ дач, а следовательно, и числа пар шестерен, представляет определенные трудности. Продольная коробка передач может быть легко увеличена по длине для размещения до­ полнительных передач. Поперечно расположенный двигатель и коробка передач имеют ограничение по ширине, определяющееся расстоянием между колесными арками авто­ мобиля. Так, конструкторы компании Volvo столкнулись с этой проблемой, когда потребо­ валось установить поперечно на автомобиле Volvo 850 пятицилиндровый двигатель. Эта проблема была решена за счет использования в конструкции коробки передач М56 до­ полнительного третьего вала. Два вала являются вторичными валами, на одном устано­ влены промежуточные шестерни для первой и второй передач, а на другом — промежу­ точные для пятой и задней. Промежуточные шестерни для третьей и четвертой установ­ лены на первичном вале. Коробка передач имеет пять передач, три вала и два комплек­ та шестерен. За счет уменьшения числа шестерен на отдельном вале, появилась воз­ можность выполнить валы короче, что позволило уменьшить длину коробки (до 335 мм) и увеличить их жесткость. При этом снижается шум при работе коробки и повышается ее долговечность. В настоящее время Volvo выпускает еще более короткую коробку пере­ дач с четырьмя валами.

Трехвальные коробки передач(рис. 3.14) характеризуются наличием прямой пере­ дачи. При этом на прямой передаче трехвальная коробка имеет более высокий КПД, чем двухвальная, так как в этом случае уменьшаются потери на трение. На остальных переда­ чах трехвальной коробки в зацеплении находятся две пары зубчатых колес, в то время как у двухвальной — одна.

Рис. 3.12. Пятиступенчатая двухвальная коробка передач легкового автомобиля с попе­ речным расположением двигателя:1 — задняя крышка картера коробки передач; 2 — ве­ дущая шестерня V передачи; 3 — шариковый подшипник первичного вала; 4 — ведущая ше­ стерня IV передачи первичного вала; 5 — первичный вал; 6 — ведущая шестерня III передачи первичного вала; 7 — картер коробки передач; 8 — ведущая шестерня II передачи первичного вала; 9 — шестерня заднего хода; 10 — промежуточная шестерня заднего хода; 11 — ве­ дущая шестерня I передачи первичного вала; 12 — роликовый подшипник первичного вала; 13 — сальник первичного вала; 14 — сапун; 15 — фланец муфты; 16 — подшипник выключения сцепления; 17 — направляющая втулка муфты; 18 — роликовый подшипник вторичного вала; 19 — вторичный вал; 20 — ось сателлитов; 21 — ведущая шестерня привода спидомет­ ра; 22 — шестерня полуоси; 23 — коробка дифференциала; 24 — сателлит; 25 — картер сцеп­ ления; 26 — пробка для слива масла; 27 — ведомая шестерня главной передачи; 28 — регу­ лировочное кольцо; 29 — роликовый конический подшипник дифференциала; 30 — сальник полуоси; 31 — ведомая шестерня I передачи вторичного вала; 32 — синхронизатор I и II передач; 33 — ведомая шестерня II передачи вторичного вала; 34 — стопорное кольцо; 35 — упорное полукольцо; 36 — ведомая шестерня III передачи вторичного вала; 37 — синхронизатор III и IV передач; 38 — ведомая шестерня IV передачи вторичного вала; 39 — шариковый под­ шипник вторичного вала; 40 — ведомая шестерня V передачи вторичного вала; 41 — син­ хронизатор V передачи; 42 — игольчатый подшипник; 43 — вилка переключения передач

Рис. 3.13. Конструкция двухвальной пятиступенчатой коробки передач при перед­ нем приводе и продольном расположении двигателя (Москвич-2141):1 — фланец полуоси; 2 — подшипник дифференциала; 3 — ведущая шестерня редуктора привода спидометра; 4 — коробка дифференциала; 5 — ведомая шестерня главной передачи; 6 — манжета (сальник); 7 — подшипник выключения сцепления; 8 — картер сцепления; 9 — первичный вал; 10 — сателлит; 11 — полуосевые шестерни; 12 — ось промежуточ­ ной шестерни заднего хода; 13 — промежуточная шестерня заднего хода; 14 — шестер­ ня передачи заднего хода первичного вала; 15 — шестерня I передачи первичного вала; 16 — синхронизатор I и II передач; 17 — шестерня II передачи первичного вала; 18 — ведущая шестерня III передачи; 19 — синхронизатор III и IV передач; 20 — ведущая шестерня IV пе­ редачи: 21 — ведущая шестерня V передачи; 22 — синхронизатор V передачи; 23 — выклю­ чатель света заднего хода; 24 — вал переключателя передач; 25 — переключатель передач; 26 — шток вилок переключения V передачи и заднего хода; 27 — шток вилок переклю­ чения III и IV передач; 28 — шток вилок включения I и II передач; 29 — плунжер; 30— ведомая шестерня V передачи; 31 — ведомая шестерня IV передачи; 32 — ведо­ мая шестерня III передачи; 33 — ведомая шестерня II передачи; 34 — ведомая шестерня I передачи; 35 — ведомая шестерня заднего хода; 36 — ведущая шестерня глав­ ной передачи; 37 — картер главной передачи; 38 — пробка маслосливного отверстия; а — отверстие-сапун

Рис. 3.14. Трехвальная коробка передач:1 — первичный вал; 2 — крышка подшипника; 3 — выключатель света заднего хода; 4 — манжета первичного вала; 5 — задний подшип­ ник первичного вала; 6 — шестерня привода промежуточного вала; 7 — сапун; 8 — шестер­ ня III передачи; 9 — передний картер; 10 — шестерня I передачи; 11 — шестерня заднего хо­ да; 12 — штоки переключения передач; 13 — шарик-фиксатор; 14 — пружина; 15 — рычаг переключения; 16 — защитный уплотнитель; 17 — колпак рычага; 18 — корпус рычага пе­ реключения; 19 — задний картер; 20 — вторичный вал; 21 — манжеты удлинителя заднего картера; 22 — сталебаббитовая втулка; 23 — шестерня привода спидометра; 24 — привод спидометра; 25 — задний подшипник промежуточного вала; 26 — шестерня V передачи; 27 — болты крепления оси промежуточной шестерни заднего хода; 28 — промежуточная ше­ стерня заднего хода; 29 — промежуточный вал; 30 — маслозаливная пробка

Многие легковые автомобили с мощными двигателями сейчас комплектуются шестисту- пенчатыми коробками передач. Для повышения жесткости картера коробки передач широ­ ко применяют оребрение. Применение новых технологий и материалов дает возможность уменьшить массу коробок передач, а создание новых синхронизаторов обеспечивает улуч­ шение легкости включения передач.

Многовальные коробки передачпредставляют собой четырех-шестиступенчатую трехвальную коробку передач со встроенным или совмещенным редуктором. Редуктор мо­ жет быть повышающим или понижающим. Повышающий редуктор (делитель) устанавливает-

ся перед коробкой передач и предназначен для уменьшения разрыва между передаточными числами соседних передач, незначительно увеличивая диапазон. Делитель имеет обычно две передачи — прямую и повышающую, что позволяет увеличить число передач вдвое.

Понижающий редуктор (демультипликатор) размещается за коробкой передач. Демульти­ пликатор выполняют двух или трехступенчатым и обычно с большим передаточным числом, благодаря чему еще больше расширяется диапазон возможных передаточных чисел.

Механизм переключения передач должен обеспечить четкое переключение, надежную фиксацию включенной передачи и предотвратить возможность одновременного включения нескольких передач. В его состав входят штоки, вилки и фиксаторы. В приводе включения применяют рычаги, тросы и в последнее время гидростатический привод. Для уменьшения трения ползуны механизма переключения покрывают тефлоном или применяют игольчатые подшипники в шарнирах.

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

В трансмиссиях автомобилей карданные передачи применяются для передачи моментов ме­ жду валами, оси которых не лежат на одной прямой и изменяют свое положение в простран­ стве. В общем случае, карданная передача состоит из карданных валов, карданных шарни­ ров, промежуточных опор и соединительных устройств (рис. 3.15).

По компоновке карданные передачи классифицируются на закрытые и открытые.

Закрытая карданная передачаразмещается внутри трубы. Труба может воспринимать силы и реакции, возникающие на ведущем мосту, и служить направляющим элементом под­ вески (см. гл. 4). В такой карданной передаче применяется только один шарнир, а неравно-

Рис. 3.15. Карданная передача:1 — эластичная муфта; 2 — болт крепления эластичной муф­ ты к фланцу; 3 — крестовина; 4 — сальник; 5 — стопорное кольцо; 6 — подшипник крестовины; 7 — гайка; 8 — фланец эластичной муфты; 9 — сальник; 10 — обойма сальника; 11 — крон­ штейн безопасности; 12 — болт крепления кронштейна к промежуточной опоре; 13 — передний карданный вал; 14 — кронштейн промежуточной опоры; 15 — промежуточная опора; 16 — вилка переднего карданного вала; 17 — задний карданный вал; 18 — вилка заднего карданного вала; 19 — фланец ведущей шестерни главной передачи; 20 — гайка; 21 — болт крепления вилки

Рис. 3.16. Конструкция промежуточной опоры:1 — вилка; 2 — упругая подушка; 3 — под­ шипник промежуточной опоры

мерность вращения карданного вала компенсируется его упругостью. Известны конструк­ ции, в которых роль карданного вала выполняет торсион (упругий вал небольшого диамет­ ра), при этом карданные шарниры отсутствуют.

Открытая передачане имеет трубы, и реактивный момент воспринимается рессорами или реактивными тягами. Карданная передача должна иметь не менее двух шарниров и ком­ пенсирующее звено, так как расстояние между соединенными агрегатами в процессе движения изменяется. На длиннобазных автомобилях применяют карданную передачу, со­ стоящую из двух валов. Этим исключается возможность совпадения критической угловой скорости вала с эксплуатационной. Уменьшение длины вала повышает его критическую частоту вращения, которая должна как минимум в 1,5 раза превышать максимально воз­ можную при эксплуатации. Конструкция карданной передачи с двумя валами требует приме­ не