Gearhead 101:трансмиссия

С возвращением на Gearhead 101 — серию статей об основах работы автомобилей для новичков в автомобилестроении.

В нашей первой статье серии мы обсудили все тонкости работы автомобильного двигателя. Мы узнали, что благодаря множеству крошечных взрывов двигатель вашего автомобиля создает вращательное движение в коленчатом валу. Это вращательное движение называется крутящим моментом . — то, что приводит машину в движение.

Все хорошо и хорошо. Но как передать крутящий момент от двигателя на колеса автомобиля?

Ответ на этот вопрос — тема сегодняшнего поста:трансмиссия.

Что такое трансмиссия

Трансмиссия — это не отдельная часть автомобиля, а набор деталей, которые работают вместе, чтобы передать крутящий момент, создаваемый двигателем, на колеса, чтобы автомобиль мог двигаться.

Возможно, вы уже встречали слово «трансмиссия». Хотя он часто используется взаимозаменяемо с трансмиссией, это не одно и то же. Силовой агрегат включает в себя все, что заставляет автомобиль двигаться, включая двигатель. Трансмиссия включает в себя то, что заставляет автомобиль двигаться, не включая двигатель. Именно на этих эксклюзивных компонентах мы и сосредоточимся ниже.

Существует несколько вариантов трансмиссии. В этой статье я сосредоточусь на двух, присутствующих в большинстве автомобилей:на заднеприводных и переднеприводных. В следующей моей статье мы попадем в удивительно сложный мир полного привода и полного привода!

Заднеприводная трансмиссия

В заднеприводной трансмиссии мощность передается на задние колеса для движения автомобиля. Это устройство трансмиссии, которое существует дольше всех и до сих пор используется во многих легковых и грузовых автомобилях.

Такое расположение дает множество преимуществ по сравнению с переднеприводным вариантом. Во-первых, она более равномерно распределяет вес на каждую шину, что, в свою очередь, улучшает управляемость и управляемость. Во-вторых, задний привод обеспечивает лучшее торможение по сравнению с переднеприводными автомобилями. Наконец, и это, вероятно, наиболее важно, заднеприводная трансмиссия разделяет работу по управлению и вождению автомобиля, что может привести к лучшей управляемости и ускорению. В автомобилях с задним приводом только задние колеса должны двигать автомобиль. В переднеприводных автомобилях колеса должны двигать автомобиль вперед или назад и повернуть его влево или вправо. Мы поговорим об этом подробнее, когда будем обсуждать переднеприводную трансмиссию ниже.

Трансмиссии задних колес состоят из следующих основных частей:

Передача. Я планирую посвятить целую статью тому, как работают трансмиссии, но пока поймите, что трансмиссия контролирует количество мощности, передаваемой от вашего двигателя к вашим колесам. В заднеприводных автомобилях трансмиссия крепится к задней части двигателя посредством маховика. Трансмиссия принимает вращательное движение — крутящий момент — от коленчатого вала двигателя и передает его на…

Приводной вал. Приводной вал представляет собой вращающуюся трубу, которая соединяется с задней частью трансмиссии и передает крутящий момент, который начинается в двигателе, на заднюю часть автомобиля в дифференциале (подробнее об этом чуть позже). Приводные валы бывают двух типов:с торсионной трубкой и с Гочкисом.

Приводные валы с торсионной трубкой использовались на старых автомобилях и до сих пор используются на некоторых грузовиках и внедорожниках. Сам приводной вал закрыт в трубке. Тормозные трубы соединяют трансмиссию и дифференциал через один карданный шарнир, или сокращенно U-образный шарнир.

Приводные валы Hotchkiss являются наиболее распространенной конструкцией приводного вала. В отличие от приводных валов с торсионной трубкой, приводные валы Hotchkiss имеют открытую конструкцию, что означает, что вы можете видеть, как приводной вал вращается под автомобилем во время движения. Кроме того, вместо одного U-образного шарнира для соединения трансмиссии и дифференциала приводные валы Hotchkiss используют два U-образных шарнира.

Дифференциал. Дифференциал — это деталь размером с дыню, которая находится между двумя задними колесами. Это последняя остановка трансмиссии перед передачей крутящего момента на задние колеса. Дифференциал передает крутящий момент, заставляя их вращаться, что, в свою очередь, приводит в движение автомобиль.

Он называется «дифференциалом», поскольку позволяет двум задним колесам одной оси двигаться с разными скоростями. скорости. Вы, наверное, думаете:«Когда мои задние колеса будут двигаться с разной скоростью?» Ну, частый случай — это всякий раз, когда вы идете за угол. Когда вы поворачиваете направо, ваше внутреннее колесо (правое колесо) проходит меньшее расстояние, чем ваше внешнее колесо (левое колесо). Чтобы не отставать от внутреннего колеса, внешнее колесо должно вращаться немного быстрее. Дифференциал позволяет это сделать. Если бы между обоими колесами была прочная связь, одно из колес должно было бы скользить, чтобы ось продолжала двигаться.

Если вы хотите лучше понять, как работает дифференциал, посмотрите это потрясающее видео 1937 года:

Передняя трансмиссия

Многие автомобили сегодня используют передний привод. Вместо задних колес, приводящих в движение движение, это делают передние колеса. Следовательно, вам не нужен длинный приводной вал, который проходит по всей длине автомобиля для передачи крутящего момента для вращения колес. Все компоненты трансмиссии — трансмиссия, дифференциал и приводные валы — находятся в передней части автомобиля. Чтобы разместить все эти компоненты спереди, автомобили с переднеприводной трансмиссией размещают двигатель в автомобиле сбоку. Это называется «поперечным размещением двигателя». Откройте капот автомобиля — если двигатель работает горизонтально, а не вертикально, вероятно, у вас переднеприводный автомобиль.

Поскольку все части переднеприводной трансмиссии расположены в передней части автомобиля, их можно сделать меньше и легче. Или вы можете сделать машины больше, но просто оставить больше места для пассажиров. Следовательно, большинство минивэнов используют передний привод.

Еще одним преимуществом переднеприводных автомобилей является то, что, поскольку на переднюю часть автомобиля приходится больше веса из-за того, что все компоненты трансмиссии находятся спереди, он обеспечивает большее сцепление на скользких поверхностях, таких как снег. Однако вы получаете это преимущество тяги только на более низких скоростях. Когда вы едете на высокой скорости, задний привод обеспечивает лучшее сцепление с дорогой.

Переднеприводные трансмиссии имеют ту же базовую настройку, что и заднеприводные трансмиссии, но детали немного отличаются:

Коробка передач. Вместо коробки передач большинство переднеприводных трансмиссий имеют коробку передач. Коробка передач объединяет трансмиссию и дифференциал в один блок. Если у вас переднеприводный автомобиль и вы хотите заработать бонусные баллы Car Guy, называйте свою коробку передач не коробкой передач, а коробкой передач.

Хотя в большинстве автомобилей коробки передач устанавливаются рядом с двигателем, в некоторых спортивных автомобилях коробки передач устанавливаются на заднеприводные поезда для равномерного распределения веса.

Полуось. Поскольку все компоненты трансмиссии находятся в передней части автомобиля, переднеприводным автомобилям не нужны длинные карданные валы для передачи крутящего момента на колеса. Вместо этого полуось соединяется с коробкой передач и колесом в сборе.

Вместо U-образных шарниров полуоси соединяют коробку передач и колесо в сборе с помощью шарниров равных угловых скоростей или ШРУСов. В ШРУСах используется шарикоподшипниковый механизм для уменьшения трения и обеспечения более сложных движений колес, используемых в переднеприводных автомобилях — помните, переднеприводные автомобили должны не только двигать автомобиль вперед, но и поворачивать его влево и вправо. .

Ну вот и все — основы трансмиссии. Теперь вы можете объяснить своему пятилетнему сыну, как движется ваша машина. Если вам нужна дополнительная информация об автомобильных системах, ознакомьтесь с книгой How Cars Work. . Это очень помогло мне в моих исследованиях. Автор проделывает огромную работу, объясняя вещи языком, понятным даже новичку.

В следующем выпуске Gearhead 101 мы рассмотрим еще два типа трансмиссии:полноприводную и полноприводную.

Иллюстрации Теда Слэмпяка