Трансмиссия авто: Что такое трансмиссия — Автошкола «ОСНОВА»

Что такое трансмиссия — Автошкола «ОСНОВА»

Трансмиссия является одной из автомобильных систем, имеющих в своём составе различные узлы и детали. Их основная задача — передавать усилие от мотора на ведущий мост. Однако это лишь поверхностное представление о трансмиссии современного автомобиля, на самом деле она требует более подробного изучения.

Внимание. Система трансмиссии не только передаёт крутящий момент (КМ) от двигателя к колёсам машины, но и влияет на направление вращения и частоту, контролирует распределение усилия между осями.

Типы трансмиссий

На сегодняшний день в автомобильной промышленности нашли применение 4 типа трансмиссий.

Механическая коробка передач

Самой известной и старейшей является МКПП или механическая коробка передач. В этой трансмиссии вращение передаётся посредством работы шестерёнок, управление над которыми водитель осуществляет вручную.

Сильные стороны МКПП — довольно высокий КПД, хорошая экономия горючего, простота конструкции и надёжность, недорогое обслуживание. Что касается недостатков, то это низкий комфорт управления — современному автолюбителю не по душе каждый раз «дёргать» за ручку. Сегодня это неудобно, учитывая степень загруженности городских дорог и большое количество светофоров.

Несмотря на техническую архаичность, МКПП пока остаётся лидером среди остальных типов трансмиссий, устанавливаемых на автомобили в наши дни. Эксперты объясняют такой расклад низким бюджетом производства механических коробок передач.

Принцип работы «механики» осуществляется в паре со сцеплением. Узел позволяет временно разъединять силовой агрегат от трансмиссии, что даёт возможность быстро переключать передачи без ущерба для коробки и двигателя. Регулируется сцепление водителем из салона, путём нажатия ногой на педаль.

МКПП состоит из шестерёнок и осей валов. Сегодня большей частью применяются шестерни с косым зубом. Они менее шумные и прочные, отличаются максимальным сроком службы. Отдельного внимания заслуживают синхронизаторы, позволяющие обходиться без двойного выжима.

Роботизированная трансмиссия

«Робот» или роботизированная трансмиссия отличается от «механики» способом управления — здесь контролирует электроника, а не водитель. Хотя «робот» способен работать и в режиме полуавтоматическом, когда автомобилист сам переключает ступени, используя селектор или рулевые лепестки.

Плюсом роботизированной коробки можно смело назвать комфортность управления — нет необходимости каждый раз тянуть за рычаг. Что касается минуса, то основным является задержка при переключении, наблюдаемая многими владельцами автомобиля. Известны и другие недостатки — отсутствие плавности хода и резкие рывки.

Интересно. Озабоченные большим количеством недостатков роботизированной коробки передач, современные инженеры придумали эффективный выход из ситуации. В наши дни «робот» синхронизируют с 2 сцеплениями, что позволяет быстрее переключать ступени. Такой вариант называется селективной КПП.

Автоматическая коробка передач

«Автомат» или автоматизированная коробка передач — по популярности на втором месте после МКПП. Является сложной трансмиссией, состоящей из множества элементов, включая датчики. АКПП работает не со сцеплением, а с гидротрансформатором.

Принцип работы «автомата» схож с «роботом» тем, что переключение ступеней возможно как вручную, так и без помощи водителя. Однако АКПП не имеет характерного недостатка роботизированной коробки передач — резких рывков при переключении скоростей.

Недостатком АКПП по праву названа дороговизна. Её однозначно нельзя назвать и экономичной для автовладельца — расходует много масла. Это наряду с тем, что ремонт «автомата» обходится в большую сумму.

Различают 2 типа АКПП: с гидравликой и электроникой.

1. Гидроавтомат считается самой простой коробкой, работающей в паре с турбинами рабочей жидкости.
2. Электронная АКПП — модернизированный вариант гидроавтомата, позволяющий выбирать режимы Sport, Econom и Winter.

Бесступенчатая трансмиссия

Вариатор — это коробка, не имеющая ступеней переключения. Она так и называется — бесступенчатая КПП. Передача КМ в такой трансмиссии осуществляется цепью или ремнём, а передаточное соотношение регулируется шкивом.

Основные достоинства вариатора: увеличение ресурса автомотора, плавность хода и полное отсутствие рывков при передвижении. Что касается недостатков, то это медленный разгон и дорогое обслуживание.

Агрегаты трансмиссии автомобиля

Трансмиссию иначе можно назвать совокупностью определённых механизмов и агрегатов. Помимо КПП, в их число входят: сцепление, главная передача, дифференциал и кардан.

Диск сцепления

Путём воздействия на сцепление при остановке машины водителю не приходится глушить двигатель — включается нейтральная скорость, и коробка отсоединяется от мотора. В процессе езды сцепление вновь совмещает вращающийся двигатель и коробку.

Основная задача сцепления — соединять и отсоединять КПП с двигателем, делая это как можно плавнее. Размещается узел между силовой установкой и коробкой передач.

В трансмиссии автомобиля сцепление играет роль проводника. Именно оно передаёт усиление с объекта на объект. Управляет механизмом водитель, сидящий за рулём машины. Посредством педали он воздействует на привод, соответственно, осуществляется передача усилия.

Различают 3 типа привода, хотя в автомобилестроении чаще применяются лишь два: механический и гидравлический. Электрогидравлический привод такое распространение не получил.

Сцепление состоит из ряда функциональных элементов:

• дисков, тесно взаимосвязанных между собою;
• маховика, соединённого с корзиной — относится к самым прочным элементам, выдерживающим большие нагрузки;
• вилки выключения, разжимающей диски при нажатии педали;
• первичного вала коробки, на который передаётся КМ.

Принято различать «сухое» и «мокрое» сцепление.

1. Первый тип осуществляет передачу усилия напрямую между диском мотора и КПП, благодаря силам трения. Он часто устанавливается на внедорожники, оснащённые полным приводом.
2. «Мокрое» сцепление — использует гидротрансформаторное масло. Жидкость находится между обоими дисками. Такой вариант более надёжен, но стоит дороже обычного сцепления.

Главная передача

Это устройство предназначается для передачи КМ непосредственно к ведущему мосту. Состоит узел из полуоси, ведомой и ведущей шестерней, полуосевых шестерней и шестерней-сателлитов.

Основная задача главной передачи — увеличивать КМ силового агрегата и уменьшать частоту вращения ведущих колёс. На переднеприводных автомобилях этот узел расположен в КПП рядом с дифференциалом, а на заднеприводных — в картере моста.

Принято различать одинарную передачу и двойную, часто встречающуюся на грузовиках с увеличенным передаточным числом.

Дифференциал

Предназначен для передачи, изменения и распределения КМ. Один из конструктивных элементов трансмиссии. В зависимости от привода автомобиля располагается:

• в картере — задний привод;
• в КПП — передний привод;
• в раздатке — полный привод.

Конструктивная особенность дифференциала заключается в наличии планетарного редуктора. А в зависимости от зубчатой передачи, принято различать:

• конический дифференциал, используемый в качестве межколёсного;
• цилиндрический, который ставится между осями автомобилей с полным приводом;
• червячный — универсальный вариант, используемый и между колёсами, и между осями.

Дифференциал состоит из:

• корпуса или чашки, воспринимающей КМ от главной передачи;
• ведомой шестерни, жёстко зафиксированной на корпусе;
• осей с вращающимися сателлитами;
• шестерёнок.

Карданная передача

Кардан состоит из валов, промежуточной опоры, шарниров и шлицов, муфты.

1. Задний вал кардана наделён 2 шарнирами, позволяющими плавно передавать КМ от КПП к главной передаче при езде автомобиля по кочкам.
2. Шарниры с крестовинами дают возможность передачи КМ под углом.
3. Шлицы предназначены гасить колебания автомобильного кузова.

Кардан — это один из важнейших узлов. Если передача бывает неправильно отрегулирована, возникают сложности в работе трансмиссии: неприятный шум, вибрационные колебания и другие неисправности.

Назначение трансмиссии автомобиля

Тем самым, назначение трансмиссии — связывать двигатель с ведущим мостом автомобиля, передавать КМ и перераспределять его между колёсами, а также изменять и направлять вращение.

Внимание. Благодаря работе трансмиссии мощность ДВС трансформируется в полезный вращательный момент. Автомобиль легко стартует с места, и едет дальше с определённо заданной скоростью.

 

Основные симптомы неисправности трансмиссии:

• западание или заедание педали муфты;
• появление шума в области сцепления;
• наличие рывков при старте;
• пробуксовка автомобиля;
• утечка трансмиссионной жидкости.

Чтобы трансмиссия максимально эффективно выполняла свои функции, рекомендуется регулярно её обслуживать, своевременно выявлять и устранять неисправности.

Как это работает: трансмиссия — Автомобили Гродно

    Неделю назад мы начали новую рубрику «Как это работает«. В первой же статье мы рассказывали вам о сердце автомобиля — двигателе . Сегодня подошёл черёд рассказать об ещё одной не менее важной части автомобиля — его душе. Трансмиссия. Для чего же служит она и как работает? Вы сможете прочитать далее.

 

 

 

 

 

     Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления. При движении автомобиля коленчатый вал двигателя развивает до 5000-6000 об/мин, а ведущие колеса при этом вращаются со скоростью не более 1300 об/мин. Следовательно, даже при благоприятных дорожных условиях колеса автомобиля вращаются в четыре с лишним раза медленнее коленчатого вала. А при неблагоприятных дорожных условиях, когда возрастает сопротивление движению машины и приходится двигаться с невысокой скоростью, это отношение возрастает. При эксплуатации автомобиля возникает

необходимость изменять не только скорость движения и величину подводимого к колесам момента, но также маневрировать, останавливаться, двигаться задним ходом. Выполнение всех этих действий становится возможным благодаря тому, что развиваемый двигателем крутящий момент подводится к ведущим колесам через механизмы, составляющие трансмиссию автомобиля.

 

 

 

    Существуют три основные компоновки трансмиссии: заднеприводная (или классическая), переднеприводная и полноприводная. 

 

 

  Трансмиссия заднеприводного автомобиля включает в себя: сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу, дифференциал, полуоси. В автомобиле с приводом на передние колеса все агрегаты трансмиссии расположены под капотом машины и объединены в один большой узел агрегатов. Коробка передач содержит в себе еще и главную передачу с дифференциалом. Поэтому валы привода передних колес выходят непосредственно из картера коробки передач.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     Трансмиссия переднеприводного автомобиля включает в себя: сцепление, коробку передач, главную передачу, дифференциал, валы привода передних колес.

 

    Сцепление позволяет на непродолжительное время отсоединить трансмиссию от двигателя и обеспечивает плавное включение трансмиссии при трогании автомобиля с места или при переключении передач.

    Коробка передач служит для получения различных тяговых усилий на ведущих колесах путем изменения крутящего момента, передаваемого от двигателя к карданному валу, а также для изменения направления вращения ведущих колес при движении задним ходом и для отключения трансмиссии от двигателя на длительное время.

    Карданная передача позволяет передавать крутящий момент от выходного вала коробки передач к заднему мосту при изменяющемся (при движении автомобиля) угле между осями вала коробки передач и ведущего вала главной передачи.

    Главная передача служит для того, чтобы передать крутящий момент под углом 90 градусов от карданного вала к полуосям, а также для уменьшения числа оборотов ведущих колес по отношению к числу оборотов карданного вала. Уменьшение частоты вращения механизмов трансмиссии после главной передачи приводит к увеличению крутящего момента и, соответственно, увеличивает силу тяги на колесах.

    Дифференциал обеспечивает возможность вращения правого и левого ведущих колес с разными скоростями на поворотах и неровной дороге. Две полуоси, связанные с дифференциалом через полуосевые шестерни, передают крутящий момент от дифференциала к правому и левому ведущим колесам. Дифференциалы, устанавливаемые между приводами колес ведущей оси, называют межколесными, между разными осями — межосевыми (в полноприводных трансмиссиях).

 

 

 

   Полноприводные автомобили имеют большое разнообразие схем трансмиссий. Их можно условно разделить на три группы.

    a. Полный привод, подключаемый водителем. В такой схеме трансмиссии обязательно есть раздаточная коробка, при этом на большинстве моделей нет межосевого дифференциала.

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между передней и задней осями (мостами).

    б. Полный привод, подключаемый автоматически. В большинстве таких трансмиссий постоянно ведущими являются передние колеса, а между осями вместо дифференциала установлена фрикционная муфта с электронным управлением или вискомуфта. Вискомуфта (вязкостная муфта) — передает крутящий момент при разных скоростях вращения частей ее корпуса за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками. Вискомуфта может устанавливаться между осями или встраиваться в корпус дифференциала для его автоматической блокировки. Фрикционные муфты передают крутящий момент за счет трения при сжатии пакета дисков.

    в. Постоянный полный привод. Автомобили с такой трансмиссией обязательно имеют межосевой дифференциал. Передачу мощности к четырем колесам используют не только для повышения проходимости (у вседорожников), но и для лучшей реализации разгонных свойств автомобиля. Оба эффекта достигаются за счет перераспределения силы тяги — на каждом колесе она получается меньше, соответственно ниже вероятность их пробуксовки.

 

 

 

    Основные требования, предьявдяемые к трансмиссии:

    — обеспечение высоких тяговых качеств и скорости машины при прямолинейном движении и повороте;
    — простота и легкость управления, исключающие быструю утомляемость водителя;
    — высокая надежность работы в течение длительного периода эксплуатации;
    — малые масса и габаритные размеры агрегатов;
    — простота (технологичность) в производстве, удобство в обслуживании при эксплуатации и ремонте;
    — высокий КПД

;
    — в машинах высокого класса добавляется требование бесшумности.

 

 

 

виды, из чего состоит, общее устройство, для чего нужна

Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, а также для изменения величины крутящего момента и его направления.

Трансмиссия автомобиля это комплекс механизмов, назначение которых — передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам. Это заставляет колёса вращаться, благодаря чему авто начинает своё движение.

Кроме этого, этот важный механизм может распределять крутящий момент между всеми колёсами, а также менять направление вращения и величину. В этом помогают различные детали и механизмы, без которых бы никак не получилось нормально эксплуатировать автомобиль. Например, это такие агрегаты трансмиссии, как главная передача, автоматическая и механическая коробка передач (КПП), сцепление, дифференциал.

Устройство трансмиссии эволюционировало постепенно. Поначалу упор делался на комфорт и управляемость транспортного средства, а потом стали увеличивать срок работы самой машины за счёт улучшения эффективности трансмиссии.

В статье простым языком расскажу, что такое трансмиссия, за что отвечает, какие основные составные части, как работает, классификация по типу привода и принципу действия, какие бывают поломки и как их выявить. Обещаю, будет интересно!

Что это такое в машине?

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами? Скажу кратко — это определённые сборочные механизмы, которые соединены в единое целое для того, чтобы осуществить передачу «потока» энергии от его источника к колёсам автомобиля. Если бы не было этой конструкции, то было бы невозможна мгновенное срабатывание тормозной системы, езда задним ходом и управление в потоке машин.

Этот термин в переводе с латинского звучит так: «transmissio». Это слово дословно переводится как передача или пересылка. Проектированием деталей в трансмиссии занимаются только лучшие автоинженеры.

Где находится эта конструкция? Под днищем автомобиля, он берёт начало от коробки передач, а заканчивается в области задних колёс.

Фото трансмиссии

Каким требованиям должна соответствовать трансмиссия?

• Надёжность и безопасность.
• Лёгкость рулевого управления, особенно при прохождении поворотов.
• Максимально возможный показатель передачи мощности.
• Минимальный вес всех составных деталей.
• Низкий уровень шума во время работы.
• Высокий КПД.

Чем правильней и эффективней будут работать составные части трансмиссии, тем выше безопасность водителя, меньше расход топлива и износ трущихся деталей. Разумеется, это непосредственно влияет на те характеристики, которые указаны в техническом паспорте и гарантированы производителем.

Ещё существует такое понятие, как коэффициент полезного действия трансмиссии (КПД). Он рассчитывается как произведение КПД механизмов, включённых в её состав. Это эффективная характеристика, обозначающая отношение полезной энергии к затраченной. Проще говоря, если КПД будет низким, то это значит, что сил затрачено много, а результата нет. КПД трансмиссии современных автомобилей варьируется от 0,82 до 0,94.

Этот параметр трансмиссии непостоянен в течение всего срока работы машины. При эксплуатации нового автомобиля механизмы притираются друг к другу и КПД повышается. Затем это значение держится на протяжении долгого периода времени, а когда движущиеся детали изнашиваются, то показатель падает. После капитального ремонта КПД возрастает, но уже никогда не достигает максимального значения.

Также многие задают следующий вопрос: «КПП и трансмиссия это одно и тоже, в чём разница?» Отвечаю. Коробка передач – это одна из многочисленных деталей трансмиссии.

Назначение

Все детали, которые влияют на передачу крутящего момента от маховика мотора к ведущим колёсам, входят в состав трансмиссии. Автомобиль без особых усилий трогается с места и движется с нужной скоростью.

Для чего необходима эта система механизмов?

Главной функцией трансмиссии является передача, распределение и изменение крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам автомобиля. Для чего служит трансмиссия? Это посредник между двигателем и ведущими колёсами, без которого было бы невозможно начать движение автомобиля.

На что ещё влияет трансмиссия?

• Обеспечение нужного показателя тяги и скорости автомобиля при движении и поворотах.
• Простота управления автомобилем. Благодаря этому снижается усталость и напряжение шофёра при длительных поездках.
• Увеличение безопасности и надёжности транспортного средства.
• Продление «жизни» двигателя, снятие с него лишней нагрузки.

Без трансмиссии бы не получилось бы входить в повороты

Также некоторых интересует вопрос, какую функцию не выполняет трансмиссия? Вот верный ответ: она не обеспечивает движение транспортного средства в заданном направлении.

Устройство

Как правило, автопроизводители применяют в своих автомобилях автоматическую и механическую трансмиссию. Дополнительно машины могут быть передне- , задне- , а также полноприводными. Это зависит от того, на какие колёса подаётся крутящий момент. Поэтому тип привода непосредственно влияет на то, какие элементы входят в трансмиссию.

Что относится к трансмиссии? В стандартный набор трансмиссии входят следующие составные части:

1. Сцепление.
2. КПП – коробка передач.
3. Дифференциал.
4. Полуоси – валы привода колёс.
5. Главная передача.
6. Шарниры равных угловых скоростей.

Как выглядит трансмиссия

В зависимости от типа привода в сборку трансмиссии могут входить такие механизмы, как раздаточная коробка, карданная передача и муфты. Именно эти основные части автомобиля соединяет трансмиссия для обеспечения эффективности транспортного средства. Иные узлы и механизмы не относятся к трансмиссии автомобиля.

А что входит в трансмиссию гусеничных транспортных средств?

• Бортовой редуктор.
• Входной редуктор.
• Механизм поворота.
• Сцепление или главный фрикцион.
• КПП.

Также некоторые задаются вопросом: «Что входит в трансмиссию грузового автомобиля?» Кроме основных механизмов здесь дополнительно включают промежуточный средний ведущий мост, раздаточная коробка, коробка отбора мощности. В больших автопоездах по езде на твёрдом дорожном полотне трансмиссия есть только в тягаче. А при езде по бездорожью трансмиссия ставится ещё в ведущих мостах прицепов.

Общая схема трансмиссии грузового автотранспорта

Такой сложный механизм необходим для того, чтобы увеличить срок действия мотора. Вместо постоянной смены режима работы ДВС коробка передач изменяет передаточное число крутящего момента. А сцепление служит защитой мотора и КПП от рывковой нагрузки.

А что в трансмиссии вращается быстрее всего? При движении авто коленчатый вал ДВС вращается со скоростью до 7000 оборотов в минуту, а колёса при этом в 4 раза меньше, а при плохих условиях ещё медленнее.

Перейдём к подробному описанию всех деталей, включённых в трансмиссию.

Сцепление

Это комплекс деталей (диски, маховик, вилки выключения, первичный вал коробки), назначение которых – кратковременное разъединение мотора с коробкой передач. Сцепление расположено между ДВС и коробкой передач. Это нужно для того, чтобы автомобиль пришёл движение, а также для плавного переключения скорости передач. Сцепление находится в авто с механической либо роботизированной коробкой передач. Поэтому им управлять может как водитель, так и электроника, автоматически переключающая скорости.

Дополнительное предназначение сцепления в том, что оно помогает защитить детали двигателя и трансмиссии от поломок при резкой нагрузке.

Когда левая педаль нажата – ведомый и ведущий диски разъединяются, можно переключать нужную передачу. А если педаль не нажата, то эти самые диски плотно соединены друг с другом. Важно понимать, что этот достаточно хрупкий механизм чувствителен к неверным действиям водителя. Если резко включать сцепление, то оно сломается по причине «сгорания» трущихся деталей.

Как правило, чаще применяется фрикционное сцепление, действие которого основано на силе сухого трения. В автомобилях с механической КПП применяется сухой тип трения без смазывающей жидкости. В обычном состоянии диски прижаты друг к другу при помощи пружин. Это помогает передавать энергию от сгорания топлива в трансмиссию. Если водитель нажмёт на левую педаль, то диски разъединятся, и передача потока энергии останавливается без остановки работы двигателя. Когда снова потребуется начать движение, то надо плавно отпустить педаль, чтобы диски вновь соединились. Сухое сцепление часто применяют на автомобилях с полным приводом.

А в автомобилях с автоматической КПП сцепление выглядит в форме двух турбин, которые напрямую связаны с трансмиссией и мотором. Детали вращаются в моторной жидкости. Ведущий гидротрансформатор передают энергию в моторное масло, от движения которого начинает двигаться ведомая турбина. Мокрое сцепление более надёжное, но и цена его выше. Также существуют гидравлическое и электромагнитное сцепление, но они получили не такое большое распространение.

Коробка передач (КПП)

Это самый сложный механизм в трансмиссии. Коробка передач помогает изменить передаточное число для эффективного режима мотора в любых дорожных условиях. Благодаря этому двигатель работает в стабильном режиме, без резких скачков оборотов, а машина двигается с той скоростью, которая необходима в данный момент времени. Дополнительно КПП переключает движение на задний ход.

Таким образом, коробка передач изменяет крутящий момент, подаваемый на колёса, направление движения транспортного средства, а также его скорость. Кроме этого, КПП может на долгое время разъединять мотор от трансмиссии.

КПП могут быть следующих типов:

• Автоматическая («автомат»). Здесь переключение скоростей происходит автоматически. Из минусов – медленный разгон и повышенное потребление топлива.
• Механическая («механика»). Здесь переключение позиций передач происходит в ручном режиме при помощи рычага. Этот тип КПП надёжен и прост в управлении.
• Вариатор. Здесь происходит плавное изменение крутящего момента. Это так называемые бесступенчатая коробка передач.
• Робот. Это механическая КПП, где сцепление и переключение передач происходят автоматически.

Отличная статья в тему: Что лучше: вариатор, обычный автомат или робот, отличие, отзывы владельцев, видео

Коробка передач помогает двигателю «приспосабливаться» к нужным условиям. Например, при езде по бездорожью на низкой передаче мотор работает сильнее, а колёса вращаются медленно, что помогает преодолеть даже сложные участки пути. А при езде на трассе при включении высокой передаче двигатель работает в экономичном режиме, а колёса вращаются быстрее.

Ведущий мост

Мосты в трансмиссии — это опоры, к которым крепится рама автомобиля. Ведущий мост получает крутящий момент от трансмиссии, что приводит колёса в движение. Ведомый мост – это просто опора. Мосты могут быть задними, передними, а также средними (их ставят в грузовые автомобили).

Дифференциал

Дифференциал – это комплекс шестерён, которые вращаются с 2-мя степенями свободы. Для чего это нужно? Для того, чтобы делить крутящий момент на 2 потока, который заставляет крутиться колёса. Простыми словами, он распределяет скорость вращения по полуосям ведущего моста в зависимости от внешних условий. А работает он вместе с главной передачей.

Например, при повороте налево левые колёса движутся по меньшей траектории, чем правые. Таким образом, левые колёса движутся несколько медленнее. Наличие в автомобилях блокировки дифференциала позволяет двигаться двум колёсам на одной оси с равной скоростью. Устройство держит вращение колёс под своим контролем, меняя их скорость, чтобы не допустить их проскальзывание на неровном дорожном покрытии (особенно это важно при езде на скользкой дороге).

Самая важная характеристика дифференциала – это коэффициент блокировки, который обозначает соотношение крутящего момента одного колеса к такому же показателю другого. Грубо говоря, от коэффициента блокировки зависит проходимость. Чем выше этот показатель, тем лучше проходимость. У стандартных дифференциалов он равен 1, а у более усложнённых механизмов он может быть со значением 5.

Расположение дифференциала напрямую зависит от типа привода:

• Полный – в раздаточной коробке;
• Передний – в коробке передач;
• Задний – в картере.

Раздаточная коробка

В простонародье эту деталь называют «раздатка». Эта деталь устанавливается только в полноприводных автомобилях для распределения вращения между всеми колёсами. В раздаточной коробке может содержаться демультипликатор, который во много раз увеличивает крутящий момент при прохождении тяжёлых участках пути.

Карданный вал (передача)

Карданный вал – это механизм, который обеспечивает передачу крутящего момента от КПП к задним колёсам. Как правило, эту деталь устанавливают в полноприводных или заднеприводных транспортных средствах, чтобы передавать вращение между разными мостами. Например, в переднеприводных автомобилях вращение двигателя передаётся к ведущей оси валами из кардана КПП.

Вал содержит 2 части, который соединены друг с другом под углом. В состав кардана входят муфты, валы, шарниры, шлицы, промежуточная опора. Выглядит карданная передача в виде трубы, а благодаря дополнительным деталям она может менять свою длину, а также изгибаться. А это очень важно при езде по ухабам, когда колёса движутся вверх и вниз, а расстояние от КПП до главной передаче постоянно изменяется.

Кардан считается важным механизмом, который помогает плавно передать крутящий момент от КПП к главной передаче при движении по неровной дороге, даже под определённым углом. Дополнительно кардан снижает колебания кузова при движении автомобиля.

Карданный вал помогает передать крутящий момент от вторичного вала КПП на вал главной передачи, который находятся под углом друг к другу.

Главная передача

Это узел, который передаёт крутящий момент напрямую к ведущему мосту. В состав устройства входит полуось, шестерни, сателлиты. Одна из важных функций главной передачи – это повышение крутящего момента и уменьшение вращения ведущих колёс.

Существует одинарная передача, а также двойная, которая имеется у грузового автотранспорта с большим передаточным значением. А на заднеприводных авто используется так называемая гипоидная главная передача, которая располагается в картере моста. В переднеприводных автомобилях главная передача находится в КПП недалеко от дифференциала.

ШРУС

ШРУС – это шарнир равных угловых скоростей, который располагается на ведущих полуосях. Он является самым последним узлом трансмиссии, который непосредственно связан с крутящим моментом. Этот механизм необходим, чтобы точно «передать» вращение от дифференциала на колёса, причём неважно под каким углом они находятся. Внутренние и внешние ШРУСы обеспечивает постоянную связь дифференциала с колёсами при движении в любых дорожных условиях.

Принцип работы

Давайте подробнее рассмотрим, как устроена трансмиссия и какой у неё принцип действия. Каким образом энергия, появившаяся в двигателе, передаётся на колёса и благодаря этому автомобиль может двигаться?

Строение трансмиссии

Пошаговый принцип работы:

1. В результате срабатывания системы зажигания создаётся высокое напряжения для формирования искры, которая воспламеняет топливовоздушную смесь. После сгорания топлива коленвал двигателя начинает своё вращение. Эта деталь соединена с маховиком, а он – со сцеплением. При обычном режиме работы сцепление всегда соединено с маховиком, и в результате этого коробка передач тоже всегда находится во «включённом» состоянии. Перед тем как переключить передачу, сцепление разъединяет постоянную связь между валом КПП и маховиком. А когда переключение выполнено – сцепление восстанавливает эту связь обратно.
2. Коробка передач может выбирать оптимальное передаточное число при помощи разного набора шестерён. Каждая пара шестерён имеет разное передаточное число, что позволяет менять значение крутящего момента и скорости вала. Отмечу, что одновременно может происходить сцепка только одной пары шестерён при выборе определённой передачи. Другие шестерни будут просто работать вхолостую. Двигатель, сцепление и коробка передач находятся в одном корпусе и называется это трио — силовой агрегат.
3. Затем крутящий момент передаётся на главную передачу (напрямую или через карданный вал). Главная передача уменьшает высокую скорость вращения (она слишком большая для колёс) и передаёт вращение на дифференциал.
4. Дифференциал распределяет крутящий момент на полуоси ведущих колёс. Полуоси получают ту долгожданную энергию, которая будет передана ведущим колёсам. ШРУСы помогают сохранять нужную скорость при езде по неровной дороге. Автомобиль начинает своё движение.
5. В заднеприводную трансмиссию добавлен карданный вал, который передаёт вращение от заднего моста к переднему. А в полноприводный автомобиль добавлена раздаточная коробка, которая обеспечивает «превращение» всех колёс в ведущие.

Видео: Трансмиссия автомобиля. Общее устройство, принцип работы и строение трансмиссии в 3D

Типы

Рассмотрим подробнее, как классифицируют трансмиссии по методам передачи энергии.

1. Механическая. Передаёт механическую энергию от двигателя.
2. Электрическая. Она преобразует механическое движение в электрическую энергию. Затем она «превращает» её обратно в механическую и передаёт на ведущие колёса. Чаще всего такую трансмиссию применяют на мощных грузовых машинах.
3. Гидравлическая. Преобразует механическую энергию в давление потока жидкости, а затем обратно превращает в механическую и подаёт её на колёса. Нечасто применяется в машиностроении. Этот тип применяют на подвижных транспортных средствах (экскаваторах и т.п.).
4. Комбинированные (гибридные) трансмиссии. Например, это гидромеханическая и электромеханическая. Это комбинации 2 разных типов трансмиссий.

Рассмотрим каждый вид в этой классификации трансмиссий более подробно.

Механическая

Это самый популярный вид трансмиссии, который применяется на большинстве легковых автомобилей. Устройство работает только при помощи механических деталей (фрикционы и шестерни).

Механическая трансмиссия — надёжная и долговечная, которая легко поддаётся ремонту. Также этот тип механизмов имеет высокий КПД, обладает небольшим размером и весом.

Минусы – это не совсем плавное переключение передач, что в свою очередь приводит к нерациональному использованию мощности мотора. А также начинающим водителям будет сложновато привыкнуть к управлению автомобилей с механической коробкой передач при помощи рычага (это не касается спортивных авто, где переключение происходит автоматически).

Интересно! Механическая трансмиссия применялась во времена СССР при проектировании танков Т-55, Т-62, Т-64, Т-72, Т-80.

Какая трансмиссия называется бортовой и где она применяется? На тракторах, комбайнах, дорожной технике и некотором скоростном гусеничном автотранспорте устанавливается бортовая трансмиссия (с бортовой или колёсной передачей). Эти агрегаты ставятся перед ведущими колёсами или в них самих. Это сделано для того, чтобы передавать максимальный крутящий момент на ведущие колёса.

Гидромеханическая

Это набирающая популярность трансмиссию, которая применяется в автомобилях с автоматической коробкой передач. Здесь применяется как гидравлические, так и механические детали. Механическая энергия «превращается» в движение масла в гидротрансформаторе (аналог сцепления). Крутящий момент передаётся без рывков и искажений, ступенчато, без участия в этом процессе водителя.

Автомобиль движется плавно, увеличивается срок службы мотора и других элементов трансмиссии. Применение гидромеханической трансмиссии помогает эффективнее проходить тяжёлые участки пути (снег, песок) благодаря постоянной тяге и малой скорости вращения ведущих колёс.

Из минусов можно отметить – повышенный вес конструкции, сложный ремонт, высокая цена автомобиля. Также снижается коэффициент полезного действия двигателя.

Также такой вид трансмиссии применяется в ж/д технике, тракторах, танках (Леопард-2, М1 «Абрамс»).

Гидравлическая

Синонимы этого типа трансмиссии – гидростатическая, гидрообъёмная, а также маслогидравлическая силовая. В этом типе трансмиссии энергия двигателя передаётся при помощи аксиально-плунжерных механизмов – гидравлических машин. При передаче крутящего момента происходит сжатие жидкости. При этом есть возможность располагать детали трансмиссии на большом расстоянии друг от друга с высоким количеством степеней свободы и крутящим моментом. Здесь необходим строгий контроль за качеством используемой жидкости и установка гидромуфты для каждой передачи.

Как правило, «гибкая» трансмиссия применяется в теплоходах, строительных катках, станках, железнодорожной и авиационной технике.

Электромеханическая

Это самый современный тип трансмиссии, который стал популярен после массового производства электрокаров. Самый главный элемент здесь это тяговый электромотор (один или несколько), а также дополнительные детали — генератор электрического тока, электрическая система контроля, а также провода, которые соединяют части трансмиссии. Питает эту систему тяговый аккумулятор.

Преимущество электромеханической трансмиссии в мгновенной реакции на изменение параметра крутящего момента, расположение элементов на большом расстоянии друг от друга, что позволяет создавать удобные конструкции. Минусы – высокая цена, невысокий КПД двигателя, большой вес и размер.

Некоторые спрашивают, «Какие виды трансмиссий применяются в карьерном автотранспорте»? Чаще всего в карьерных самосвалах применяют именно электромеханическую трансмиссию.

Электромеханическую трансмиссию дополнительно применяют в тракторах, военной технике, тепловозах, автобусах и морских судах. Некоторые виды транспорта «включают» двигатель только после достижения определённой скорости, а до этого времени колёса движутся при помощи электрического тока.

Теперь перейдём к описанию типов приводов и особенностей используемых в них трансмиссий.

Зависимость трансмиссии от привода

Для разных типов трансмиссий конструктивные особенности различаются. Всего существуют следующие типы привода:

• Переднеприводный.
• Заднеприводный.
• Полноприводный.

Существует такое понятие, как колёсная формула автомобилей, которая включает 2 цифры. Расшифровка: первая – это общее количество колёс, а вторая – количество ведущих. Так передне- и заднеприводные обозначаются 4×2, а полноприводные – 4×4.

Рассмотрим их более подробно.

Переднеприводный

В них применяется классическая трансмиссия, принцип работы который был указан выше. Вращение от мотора передаётся только на передний мост через КПП, главную передачу и полуоси.

Дифференциал и главная передача размещаются в коробке передач в едином корпусе.

Заднеприводный

Здесь присутствуют все элементы переднеприводной трансмиссии. Здесь ведущая ось – задняя, а крутящий момент передаются при помощи дополнительного элемента — карданного вала. Он расположен между КПП и главной передачей и является посредником в передаче энергии.

Полноприводный

Крутящий момент передаётся одновременно на передний и задний мост. В трансмиссию дополнительно включают раздаточную коробку, которая передаёт вращение на все полуоси. А за распределение крутящего момента между колёсами отвечает межосевой дифференциал.

В трансмиссию грузового автомобиля входит дополнительная ось, чтобы уменьшить давление на асфальт и его износ.

Виды полных приводов:

1. Постоянный полный привод. Все колёса являются ведущими постоянно. Благодаря этому улучшается разгон и управляемость, уменьшается пробуксовка колёс за счёт равномерного распределения тяги.
2. Подключаемый. Ведомая ось становится ведущей, когда водитель принудительно включит полный привод.
3. Автоматически подключаемый. Активируется при пробуксовке ведущих колёс.

Наиболее частые признаки поломки трансмиссии

Многие детали трансмиссии со временем изнашиваются или ломаются. Какие частые поломки могут произойти?

1. Сцепление является так называемым расходным материалом. Здесь ведомый диск ломается чаще всего. При этом появляется скрежет, проскальзывание и нестабильная работа сцепления. В этом случае ведомый диск заменяют, а другие детали осматривают на предмет износа. Обратите внимание: пробуксовывание сцепления может спровоцировать износ фрикционов ведомого диска. Это ведёт к ограничению свободного хода педали, ухудшению разгона, снижение передачи крутящего момента, или авто может вообще не двинуться с места. Срок работы сцепления напрямую зависит от манеры вождения автомобиля.
2. КПП – коробка передач является самым сложным механизмом в трансмиссии. Распространённая причина поломок – это редкая замена трансмиссионного масла. Ведь именно оно защищает все узлы коробки передач от износа. Если жидкость вовремя не заменить, то оно будет усиливать износ КПП. При поломке коробки передач появляются сторонние стуки, шум, шелест, даже при переводе рычага в нейтральное положение, происходит плохое срабатывание при переключении передач, а также подтекает масла из КПП, запах которого появляется в салоне. В этих случаях надо незамедлительно обратиться в автосервис. Рекомендуется строго следить за состоянием КПП (вовремя менять жидкость в системе охлаждения, проводить диагностику электронного блока управления и т.п.)
3. В карданном вале может выйти из строя шарнир по причине естественного износа. Если появляются неисправности в работе карданной передачи, то во время движения слышен скрип и ощущается вибрация.
4. Дифференциал и главная передача часто выходят из строя при экстремальных нагрузках и утечке масла через сальники. Если не хватает смазки, то шестерни быстро изнашиваются. При движении присутствует шум, вибрация или постукивания во время трогания автомобиля с места.
5. ШРУСы ломаются редко, несмотря что на них приходится высокая нагрузка. Если вода попадёт через изношенные пыльники в шарниры угловых скоростей, во время движения будет слышен хруст. Поэтому надо вовремя менять расходники ходовой части и проверять состояние подвески.

Видео: Общее устройство трансмиссии

Трансмиссия – это ключевой механизм в современном автомобиле, который передаёт крутящий момент от двигателя к ведущим колёсам. Именно в этом её прямое назначение. Тип устройства зависит от вида привода в авто и способа передачи энергии.

Самая надёжная трансмиссия – механическая, работа которой зависит только от регулярного прохождения техобслуживания. Чаще всего выходит из строя диск сцепления, а самая дорогостоящая деталь – это коробка передач (КПП), особенно если идёт речь об автоматической (АКПП).

В автомобили всё больше внедряют новые разработки, где электронные компоненты, шестерни заменяются электрокабелями и электромоторами, которыми управляет бортовой компьютер. А вершиной технического прогресса является экологический чистый авто (например, на водородном топливе), где такой механизм как трансмиссия вообще отсутствует.

Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

что это, значение, принцип работы

Трансмиссия автомобиля — это взаимосвязанные узлы и агрегаты, обеспечивающие передачу крутящего момента от коленвала мотора на ведущие колеса.

Назначение и типы автомобильной трансмиссии

Трансмиссия выполняет три функции:

• передача момента;

• изменение величины крутящего момента и его направления;

• перераспределения тяги между ведущими осями и колесами.

Типы автомобильной трансмиссии классифицируются на основании преобразуемой энергии:

• Механическая. Агрегаты передают механическую энергию вращения, меняя скорость и крутящий момент. Самый простой и дешевый механизм, используемый больше века.

• Электрическая. Энергия ДВС преобразуется в электричество, которое питает электродвигатели, соединенные с колесами. Такие решения используются на тяжелых карьерных самосвалах и прототипах гибридных автомобилей с ДВС и аккумуляторной батареей.

• Гидрообъемная. Энергия мотора машины преобразуется в поток жидкости, который вращает крыльчатку, приводящую в движение ведущие колеса.

• Комбинированная. К ней относятся электромеханические и гидромеханические устройства. Самая распространенная разновидность — автоматическая трансмиссия с гидротрансформатором.

В зависимости и способа управления преобразованием крутящего момента (типа КПП) различают ручную (МКПП) и автоматическую (АКПП) трансмиссию.

• Механическая КПП отличается экономичностью, дешевизной, надежностью и более высоким КПД. Она позволяет завести авто «с толкача», буксировать авто и двигаться по дороге «накатом». Также машины с МКПП легче заводятся на морозе.
  

  Минусы «механики» — более сложное управление автомобилем и наличие сцепления, которое легко вывести из строя при неумелой эксплуатации.

• Роботизированная КПП представляет собой классическую «механику», оснащенную сервоприводами. Они самостоятельно переключают передачи и отключают сцепление, делая третью педаль ненужной. Машины с роботизированной коробкой передач можно буксировать. Как и МКПП, «робот» помогает экономить топливо при движении «накатом». Даже новичку легко управлять авто с роботизированной КПП. Однако она менее надежна и отличается высокой ценой ремонта. В отличие от других АКПП, «робот» переключает передачи рывками, а не плавно меняет крутящий момент.

• АКПП с гидротрансформатором передает крутящий момент от двигателя через крыльчатки, находящиеся в жидкости (масле).

  Гидротрансформатор отличается высокой надежностью и предохраняет двигатель от чрезмерной загрузки. При соблюдении регламента обслуживания он проходит 300-400 тысяч километров. Такие АКПП отличаются мягким изменением крутящего момента и не позволяют машине скатиться назад, трогаясь на горку. Однако ремонт этих агрегатов слишком сложный и дорогой. Отсутствие жесткой связи с двигателем ухудшает динамику и КПД.

• Вариаторные АКПП изменяют крутящий момент за счет изменения размеров ведущей и ведомой шестеренок или шкивов. В зависимости от детали, передающей крутящий момент, различают ременные, клиномерные и торовые вариаторы. В легковых авто применяется преимущественно ременные передачи. Их преимущество — высокий КПД, хорошая динамика и отсутствие толчков и рывков при переключении. Однако они, как и АКПП с гидротрансформатором, не позволяют буксировать авто и отличаются сложностью и дороговизной ремонта.

Ведущие колеса, на которые трансмиссия передает энергию, могут быть передними или задними (передне- и заднеприводные машины).

Также применяются полноприводные конструкции, в которых все четыре колеса являются ведущими.

Устройство трансмиссии

Крутящий момент от мотора автомобиля к колесам передают следующие детали и узлы:

• коробка переключения передач;

• сцепление;

• главная передача;

• кардан и (или) ШРУСы;

• дифференциал либо несколько (2-3) дифференциалов.

Конструкция отличается в зависимости от установленной КПП и типа привода:

• на машинах с АКПП отсутствует сцепление;

• на заднеприводных авто зачастую нет ШРУСов;

• автомобили с передними ведущими колесами не оборудуются карданами;

• на полноприводных машинах устанавливается не один, а три дифференциала: передний, задний и межосевой.

Давайте отдельно рассмотрим функции каждого из агрегатов.

• Сцепление служит для кратковременного отключения механической связи между двигателем и КПП. Оно позволяет плавно разъединять и соединять их, обеспечивая беспрепятственное переключение передач и предохраняя двигатель и КПП от перегрузок во время старта с места или смены передачи.

• Коробка передач меняет крутящий момент, приходящий на колеса, скорость вращения приводных валов и направление движения машины. Она обеспечивает долговременное отключение вала двигателя от трансмиссии при буксировке или движении «накатом» (актуально для роботизированных и ручных КПП).

• Карданная передача (кардан) передает вращение с вала КПП на шестерню ведущего моста заднеприводного авто (вернее, на его главную передачу). Он обеспечивает подвижность соединения и не препятствует свободному ходу моста при движении по неровной дороге.

• Главная передача, расположенная в КПП или ведущем мосту, увеличивает крутящий момент двигателя, который передается на полуоси колес. На заднеприводных авто используется гипоидная передача, объединенная с дифференциалом. В переднеприводных авто главная передача совмещена с КПП.

• Дифференциал перераспределяет вращающий момент между ведущими колесами либо осями (последнее актуально на полноприводном авто). Он позволяет колесам крутиться с разными скоростями. Это предотвращает снос оси при повороте и уменьшает расход топлива и износ шин во время движения по неровной дороге. Узел устанавливается в заднем мосту или КПП (в задне- и переднеприводных машинах соответственно). Полноприводные авто оснащаются межосевыми дифференциалами и устройствами блокировки дифференциала, повышающими проходимость на снегу, грязи, песке или льду.

• Шарниры равных угловых скоростей передают вращение от дифференциала на ведущие колеса переднеприводных и полноприводных автомобилей. Различают внешние и внутренние ШРУСы. Первые устанавливаются со стороны колес, вторые — со стороны КПП. Детали соединяются приводными валами.

Трансмиссии полноприводных авто имеют несколько типов конструкции, включающих элементы передне- и заднеприводной компоновки, дополненные раздаточной коробкой. Особую нишу занимают появившиеся на рынке электромобили. В них отсутствуют КПП и дифференциалы, а электромоторы имеют прямую механическую связь с ведущими колесами.

Трансмиссия автомобиля: разновидности и назначение

Трансмиссия автомобиля классифицируется на 4 основных класса, которые зависят от разновидности преобразования энергии. Основной задачей трансмиссии является передача и распределение этой энергии по силовым агрегатам. Рассмотрим по порядку.

Содержание статьи

1. механическая,
2. электрическая,
3. гидрообъемная,
4. комбинированная.

Механическая трансмиссия

Коробки переключения передач по механическому типу (планетарные или обычные) состоят лишь из фрикционных и шестеренчатых элементов, которые имеют преимущества в простоте эксплуатации, надежности, сравнительно небольшому весу и возможности выдавать высокий коэффициент полезного действия.

Однако, существуют и определенные недостатки, а именно: снижение мощности в передачи усилий с силового агрегата, а также не плавное изменение передаточных чисел.

Данный вид трансмиссии получил распространение на всех автомобилях с механической коробкой передач.

Гидромеханическая трансмиссия

Состав агрегата: редуктор механический и гидродинамический преобразователь. Преимущества: возможность облегчить управление путем автоматизированной работы по смене передач, также достигается некий уровень погашения крутильных колебаний совместно со снижением нагрузок на агрегаты в пиковых значениях.

Из недостатков стоит отметить низкий КПП, что обусловлено рамками работы самого гидротрансформатора. Также, такая трансмиссия имеет увеличенные размеры из-за наличия блока системы охлаждения и подпитки гидроагрегата.

Гидравлическая трансмиссия

Работа по переключению передач осуществляется гидравлическими узлами, которые отвечают за подключение необходимой пары валов и зубчатых колес, благодаря специальной гидромуфте или гидротрансформатора. Основное преимущество – это плавное включение передач без ударных усилий и безукоризненная передача крутящего момента. Из минусов – необходимость в установке собственной гидромуфты для каждой передачи. Гидравлическая трансмиссия получила свое основное распространение и назначение на железнодорожной технике.

Гидростатическая трансмиссия

Основа агрегата – гидромашины аксиально-плунжерного типа. Преимущества: сравнительно небольшой вес машин и возможность разделять и разводить звенья трансмиссии на большие расстояния благодаря отсутствию механической сцепки между ними. Из недостатков стоит отметить высокие требования к жидкости внутри агрегата и внутреннему давлению на гидролинии. Применяется, как правило, в дорожно-строительных машинах, где необходимо большое передаточное число.

Электромеханическая трансмиссия

Состав агрегата: генератор, тяговый электромотор (1 и более), система контроля, соединительные кабеля. Из основных преимуществ отметим возможность контроля силы тяги, а также крутящего момента в широких пределах, отсутствие жесткой сцепки между механическими узлами. Недостатки: большие габариты и вес, меньший КПД по сравнению с агрегатами на механической основе.

Типы трансмиссий автомобиля

Разделение на виды трансмиссий не много и все о них знают, глобально их всего лишь три: переднеприводная, заднеприводная и полноприводная трансмиссия. Исходя из их названий легко понять какую роль играют колеса и сама трансмиссия в управлении и движении автомобиля. Само собой конструкции данных агрегатов различаются, что мы и рассмотрим далее.

Переднеприводная трансмиссия

Трансмиссия переднеприводного автомобиля состоит из:

1. сцепление,
2. коробка передач,
3. главная передача,
4. дифференциал,
5. валы привода передних колес.

В данной конструкции весь силовой агрегат переднеприводной трансмиссии находится в передней части автомобиля и объединены в один узел. Особенностью являются выходящие из картера к коробке передач валы привода передних колес, что обусловлено конструкцией КПП, в которую входит главная передача вместе с дифференциалом.

Заднеприводная трансмиссия

Трансмиссия заднеприводного автомобиля состоит из:

1. сцепление,
2. коробка передач,
3. главная передача,
4. дифференциал,
5. карданная передача,
6. полуоси.

Данный вид трансмиссия является классическим для машиностроения и наиболее эксплуатационно и технически простым. Коробка передач и сцепление соединяются с задним мостом при помощи карданного вала, а сам агрегат устанавливается на более мягкие опоры, что позволяет уменьшить степень вибрации механизмов.

Карданный вал – это принципиальное отличие заднеприводного автомобиля.

Он служит проводником крутящего момента от расположенных в разных местах автомобиля элементов трансмиссии.

Полноприводная трансмиссия

Трансмиссия полноприводного автомобиля – это самый сложный вид привода, который разделен на несколько подтипов.

Трансмиссия с подключаемым полным приводом

Система постоянного полного привода. Особенность конструкции – дифференциал между осями, позволяющий распределять между ними крутящий момент и вращать с разными скоростями.

Система полного привода с ручным подключением. Основное отличие: наличие раздаточной коробки, которая производит распределение крутящего момента. Как правило, используются межколесные дифференциалы вместо межосевых.

Система полного привода с автоматическим подключением. Между осями устанавливается вискомуфта, второй вариант – электроуправляемая фрикционная муфта, которые выполняют функцию дифференциала.

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Чтобы ответить на вопрос, что такое трансмиссия автомобиля, надо знать, что трансмиссия передает усилие от мотора на колеса и в ее состав входит КПП.

Что такое трансмиссия автомобиля простыми словами

Если говорить простым и доступным языком, то трансмиссия в своем составе имеет детали и агрегаты, передающие усилие от двигателя на ведущие колеса.

Основные функции указанной системы:

• передача усилия от мотора на ведущие колеса;
• изменение частоты и направления вращения колес;
• регулирование распределения усилия между колесами.

В зависимости от марки авто, трансмиссия может быть:

• механическая, в этом случае механическая энергия мотора сразу передается на ведущие колеса;
• электрическая – сначала механическая энергия преобразуется в электрическую, а после того как она передается на ведущие колеса, наоборот;
• гидрообъемная – механическая преобразуется в гидравлическую, а потом наоборот;
• комбинированная.

Назначение трансмиссии

Все агрегаты, которые входят в состав данной системы, обеспечивают передачу вращения от силового агрегата на колеса, а также с их помощью изменяется скорость передвижения и направление, распределяется усилие между колесами.

Для того чтобы уменьшить нагрузку на оси, большегрузные автомобили оснащаются дополнительной осью, что позволяет снизить давление на дорожное полотно и уменьшить его износ.

Колесная формула авто включает в себя две цифры, при этом первая указывает общее количество всех колес, а вторая — количеством тех, которые являются ведущими.

В полноприводных автомобилях дополнительным элементом трансмиссии является раздаточная коробка.

Полноприводные авто предназначенные для езды по бездорожью и в городских условиях будут иметь отличия в устройстве.

Полный привод может включаться вручную, в этом случае должна обязательно быть раздаточная коробка.

При автоматическом подключении, используется фрикционная муфта, имеющая электроуправление.

Полный привод может быть и постоянным, такое решение позволяет не только увеличить проходимость авто, но и характеристики его разгона, так как тяга распределяется более равномерно, что снижает вероятность пробуксовки, а также улучшается управляемость автомобилем.

[information]Обратите внимание, что в КПП никогда не делают целые передаточные числа. Это связано с тем, что при целом передаточном числе, во время вращения шестерен, одна пара зубьев будет постоянно совпадать, что приводит к ее преждевременному износу, именно поэтому, при разработке КПП не делают целые передаточные числа.[/information]

Из чего состоит трансмиссия

Современные производители, чаще всего используют механическую и автоматическую трансмиссии.

Авто могут быть задне-, передне- и полноприводными, все зависит от того, на какие колеса передается усилие от двигателя.

В зависимости от типа используемого привода, будет отличаться и состав элементов трансмиссии.

Рассмотрим, из чего состоит трансмиссия заднеприводных авто, она включает такие элементы:

• сцепление, оно служит для временного отключения двигателя от остальных составляющих, позволяет плавно переключаться и не допускает перезарузок других элементов указанной системы;
• коробка передач позволяет менять направление и скорость и с ее помощью можно надолго отключать двигатель от трансмиссии;
• кардан передает вращение от КПП на вал главной передачи;
• главная передача помогает увеличить крутящий момент и распределить его на полуоси;
• дифференциал служит для распределения усилия между колесами, благодаря чему, они могут вращаться с разной частотой, это надо во время выполнения поворота авто;

В переднеприводных автомобилях такие составляющие данной системы как дифференциал и главная передача, размещены в коробке передач.

У них есть ШРУСы, которые передают вращение на колеса. Обычно есть четыре шарнира, два из них внешние и два внутренние, между собой они соединены приводными валами.

У авто имеющих полный привод, может постоянно работать передняя или задняя ось, а другая подключается по мере необходимости.

Теперь вы знаете, что такое трансмиссия автомобиля простыми словами и не будете ее путать с коробкой передач, как это делают неопытные автолюбители.

Гидромеханическая трансмиссия – это комбинированная система

В данном случае, указанная система автомобиля имеет механическую и гидравлическую составляющие.

Во время работы гидромеханической трансмиссии, происходит плавное и ступенчатое изменение крутящего момента и передаточного числа без участия водителя, которому остается только регулировать подачу топлива при помощи педали «газа».

Гидромеханическая трансмиссия состоит из следующих элементов:

1. коробка передач;
2. гидротрансформатор, в автоматической КПП он выполняет роль сцепления;

Именно он позволяет авто плавно передвигаться. Так как нет рывков, то и нет динамических нагрузок, что значительно увеличивает срок службы не только всех элементов трансмиссии, но и двигателя.

Водителю не надо постоянно переключаться, поэтому вождение автомобиля становится более комфортным, и он меньше устает.

Такая конструкция позволяет эффективнее преодолевать заснеженные участки дороги и песок, за счет наличия устойчивой тяги и невысокой скорости вращения колес, увеличивается их сцепление с дорожным полотном.

3. система управления.

Устройство гидротрансформатора достаточно простое, в нем есть насосное колесо, которое обеспечивает связь указанного агрегата с мотором, турбинное – связывает его с первичным валом и реакторное, которое обеспечивает усиление крутящего момента.

Турбины на 75% находятся в масле. Сначала крутящий момент от двигателя передается на насосное колесо, после чего к турбинному колесу начинает подаваться масло. За счет этого оно раскручивается, и вращение подается на вал КПП.

Крутящий момент изменяется автоматически, в зависимости от нагрузки, он передается в КПП и за счет фрикционных устройств происходит переключение передач.

Работа гидротрансформатора происходит вместе с планетарной КПП. Чаще всего производители гидромеханическую КПП снабжают именно планетарным механизмом.

Основные плюсы автоматической коробки передач:

• не надо проводить переключение передач вручную;
• передача мощности от двигателя на колеса происходит равномерно и без рывков, за счет чего обеспечивается плавность движения;
• увеличивается комфортность передвижения.

Главным ее недостатком является сложность конструкции, большой вес и более высокая стоимость, а также сложность ремонта.

Вывод

Теперь вы знаете устройство и назначение трансмиссии, а также то, чем отличаются указанные системы у передне-, задне- и полноприводных автомобилей.

Читайте также:

Как устроена коробка-автомат с гидротрансформатором — ДРАЙВ

Не падайте в обморок, ничего сложного здесь нет. Сейчас всё растолкуем. Но сначала давайте определимся с терминологией. Дело в том, что многие по ошибке автоматической коробкой передач называют два агрегата, соединённых воедино: собственно саму коробку и гидротрансформатор.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных машин — центробежного насоса и центростремительной турбины. Между ними расположен направляющий аппарат — реактор. Насосное колесо жёстко связано с коленчатым валом двигателя, турбинное — с валом коробки передач. Реактор же, в зависимости от режима работы, может свободно вращаться, а может быть заблокирован при помощи обгонной муфты.

Полезная энергия в гидротрансформаторной трансмиссии расходуется на перелопачивание (и нагрев) масла гидротрансформатором. Также немало энергии «жрёт» насос, который создаёт рабочее давление в управляющих магистралях. Отсюда более низкий КПД. Именно по этой причине механические роботизированные коробки и вариаторы более предпочтительны.

Гидротрансформатор является идеальным демпфером крутильных колебаний и способен гасить сильные толчки, которые передаются от двигателя на трансмиссию и наоборот. Это, кстати, очень благоприятно сказывается на ресурсе двигателя, трансмиссии и ходовой части. Но хлопот гидротрансформатор тоже может принести массу. Например, он не позволяет завести автомобиль с «толкача».

Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач осуществляется потоками рабочей жидкости (масла), которая отбрасывается лопатками насосного колеса на лопасти колеса турбинного. Между насосным колесом и турбиной обеспечены минимальные зазоры, а их лопастям придана специальная геометрия, которая формирует непрерывный круг циркуляции рабочей жидкости. Так что получается, что жёсткая связь между двигателем и трансмиссией отсутствует. Это обеспечивает работу двигателя и остановку автомобиля с включённой передачей, а также способствует плавности передачи тягового усилия.

Схема устройства гидротрансформатора

Масло в гидротрансформаторе двигается по такой вот замысловатой траектории. Чтобы увеличить скорость и повысить крутящий момент на турбинном колесе, реактор блокируется. Правда, при этом КПД передачи несколько снижается.

Надо сказать, что по описанной выше схеме работает гидромуфта, которая просто передаёт крутящий момент, не трансформируя его величину. Чтобы изменять момент, в конструкцию гидротрансформатора введён реактор. Это такое же колесо с лопатками, но оно, имея связь с картером (корпусом) коробки передач, не вращается (заметим, до определённого момента). Лопатки реактора расположены на пути, по которому масло возвращается из турбины в насос, и они имеют особый профиль. Когда реактор неподвижен (гидротрансформаторный режим), он увеличивает скорость потока рабочей жидкости, циркулирующей между колёсами. Чем выше скорость движения масла, тем выше его кинетическая энергия, тем она большее оказывает воздействие на турбинное колесо. Благодаря этому эффекту момент, развиваемый на валу турбинного колеса, удаётся значительно поднять.

Гидротрансформатор ZF и многодисковое сцепление Sachs, блокирующее насосное и турбинное колёса.

Представьте себе стандартную ситуацию — передача в коробке уже включена, а мы стоим на месте и жмём себе на педаль тормоза! Что происходит в этом случае? Турбинное колесо находится в неподвижном состоянии, а момент на нём в полтора-два раза выше (в зависимости от конструкции) того, что развивает двигатель на этих оборотах. Кстати, момент на выходном валу гидротрансформатора будет тем больше, чем будут выше обороты двигателя. Стоит отпустить педаль тормоза, и автомобиль тронется. Разгон будет продолжаться до тех пор, пока момент на колёсах не сравняется с моментом сопротивления движению машины.

Алюминиевый селектор управления автоматической трансмиссией BMW X5.

Когда турбинное колесо приближается по оборотам к скорости вращения насосного колеса, реакторное колесо освобождается и начинает вращаться вместе с двумя «напарниками». В этом случае говорят, что гидротрансформатор перешёл в режим гидромуфты. Так снижаются потери, и увеличивается КПД гидротрансформатора.

А поскольку в некоторых случаях надобность в преобразовании крутящего момента и скорости отпадает, в определённые моменты гидротрансформатор и вовсе может быть заблокирован при помощи фрикционного сцепления. Этот режим помогает довести КПД передачи практически до единицы, проскальзывание между лопаточными колёсами в этом случае исключено по определению.

Но представьте себе такую ситуацию. Вы едете по прямой с постоянной скоростью и вдруг начинаете подниматься в горку. Скорость автомобиля начнёт падать, а нагрузка на ведущие колёса увеличится. На это изменение тут же отреагирует гидротрансформатор. Как только станет уменьшаться частота вращения турбины, реакторное колесо начнёт автоматически затормаживаться, в результате скорость циркуляции рабочей жидкости возрастёт, что автоматически приведёт к увеличению крутящего момента, который будет передаваться на вал от турбинного колеса (читай на колёса). В некоторых случаях увеличившегося момента хватит для того, чтобы преодолеть подъём без перехода на низшую передачу.

Поскольку гидротрансформатор не может преобразовывать скорость вращения и передаваемый крутящий момент в широких пределах, к нему присоединяют многоступенчатую коробку передач, которая, вдобавок ко всему, способна обеспечить и реверсивное вращение (иными словами — задний ход). Те коробки, которые работают в паре с гидротрансформаторами, обычно включают в себя ряд планетарных передач и имеют много общего с привычными нам «ручными» коробками.

Когда передача работает в режиме повышения частоты, двигатель вращает водило. Выходной вал передачи при этом соединён с солнечной шестернёй, в это время кольцевая шестерня зафиксирована.Если кольцевую шестерню отпустить и в это время при помощи фрикциона её зафиксировать относительно водила, передача получится прямой.Передача получается понижающей в том случае, когда движок приводит в действие солнечную шестерню, и при этом водило зафиксировано. Мощность при этом снимается с кольцевой шестерни.

В механической коробке шестерни находятся в постоянном зацеплении, при этом ведомые — свободно вращаются на вторичном валу. Включая какую-либо передачу, мы механически блокируем соответствующую шестерню на ведомом валу. Работа автоматической коробки передач построена на таком же принципе. Но планетарные передачи (или редукторы) имеют некоторые интересные особенности. Они включают в себя несколько элементов: водило, сателлиты, солнечную и кольцевую шестерни.

Планетарная передача

Приводя во вращение одни элементы и фиксируя другие, такие редукторы позволяют менять передаточные отношения, то есть скорость вращения и передаваемое через планетарную передачу усилие. Приводятся планетарные передачи от выходного вала гидротрансформатора, а их соответствующие элементы фиксируются при помощи фрикционных лент или фрикционных пакетов (в механической коробке эту роль играют синхронизаторы и блокирующие муфты).

Планетарные передачи. Водило (1), сателлиты (2), шлицы солнечной шестерни (3).

Включается передача следующим образом. На фрикцион давит гидравлический толкатель, который в свою очередь приводится в действие давлением рабочей жидкости, той самой, что используется в гидротрансформаторе. Давление это создаётся специальным насосом, а распределяется оно между соответствующими фрикционами передач под неусыпным контролем электроники при помощи специальной системы электромагнитных клапанов — соленоидов в соответствии с алгоритмом работы коробки.

Пакеты фрикционов состоят из нескольких колец — неподвижных и подвижных. Они свободно вращаются друг относительно друга до тех пор, пока не возникнет необходимость включить передачу. Гидравлический толкатель зажмёт фрикционы тогда, когда в соответствующей магистрали будет создано рабочее давление. Подвижные элементы фрикциона, жёстко связанные, например, с водилом планетарной передачи, будут застопорены, водило остановится, передача включится.

Существенное отличие АКПП от обычных механических коробок заключается в том, что передачи в них переключаются практически без разрыва потока мощности. Одна выключилась, другая почти в тот же момент включилась. Сильные рывки при переключениях практически исключены, поскольку их гасит уже упомянутый выше гидротрансформатор. Хотя, надо отметить, современные коробки со спортивной настройкой не могут похвастать плавной работой. Толчки при их работе обусловлены более быстрой сменой передач: такой расклад позволяет отыграть некоторое количество времени при разгоне, но приводит к ускоренному износу фрикционов. На трансмиссии и ходовой части в целом это тоже сказывается не лучшим образом.

Автоматическая трансмиссия Audi Q7

В автоматических трансмиссиях первого поколения системы управления были целиком гидравлическими. В дальнейшем гидравлику оставили только в качестве исполнительной части системы управления, задавать же алгоритм работы стала электроника. Благодаря ей возможно реализовывать различные алгоритмы работы коробки — режим резкого ускорения, спортивный, экономичный, зимний…

Одна из последних разработок компании ZF — восьмиступенчатая гидромеханическая коробка передач. Как сообщают сами создатели, коробка позволяет экономить до 6% топлива по сравнению с аналогичными шестиступенчатым «автоматом» и 14% по сравнению с пятиступенчатым. Всё логично, большое количество передач позволяет увеличить время, при котором двигатель работает в наиболее «эффективном» режиме и удельный расход топлива минимален. Теряется время на лишние переключения? Совсем немного.

В спортивном режиме, например, тяга двигателя используется на все сто процентов. Включение каждой последующей передачи происходит при частотах коленчатого вала, близких к частотам, на которых развивается максимальный крутящий момент. При дальнейшем ускорении частота вращения коленчатого вала доводится до максимальных значений, при которых двигатель развивает максимальную мощность. И так далее. Автомобиль в этом случае развивает значительно большие ускорения по сравнению с теми, что осуществляются при работе «экономичной» или «нормальной» программ.

Управляющие клапаны гидравлического блока управления.

На большинстве современных автомобилей с автоматической трансмиссией те или иные алгоритмы управления активизируются в зависимости от манеры вождения. Электроника адаптирует работу тандема двигатель-трансмиссия самостоятельно. Компьютер, анализируя информацию от многочисленных датчиков, принимает решение о переключении передач в те или иные моменты, в зависимости от требуемого характера переключений. Если манера движения размеренная и плавная, контроллер делает соответствующие поправки, при которых двигатель не выводится на мощностные режимы работы, что положительно сказывается на расходе топлива. Как только водитель «занервничал» и начал чаще и резче нажимать на педаль газа, искусственный интеллект тут же понимает, что ускорения и разгоны нужно производить резвее, и силовой агрегат сразу же начнёт работать по «спортивной» программе. Если же водитель станет педалировать плавно, «умная» электроника переведёт коробку и двигатель в штатный режим работы.

Шестиступенчатая трансмиссия полноприводной Audi A8

Всё большее количество автомобилей оснащается коробками, в которых наряду с автоматическим предусмотрен и полуавтоматический режим управления. Здесь команды на переключение передач даёт водитель, а сами переключения обеспечивает система управления. Но это совсем не означает, что электроника позволит вам сильно разгуляться. Часто скорость перехода с одной передачи на другую в этом режиме увеличивают, но многие производители, заботясь о ресурсе силового агрегата, время переключений оставляют таким же, как в автоматическом режиме. Машиностроители называют эти системы по-разному — Autostick, Steptronic, Tiptronic.

Американцы любят устанавливать селектор автоматической трансмиссии на рулевую колонку. Европейцы и японцы ставят их на центральный тоннель.

Кстати, с недавних пор некоторые АКПП можно тюнинговать. А возможно это стало благодаря перепрограммированию блоков управления двигателем и коробки. В угоду скорости разгона в программе управления АКПП меняют моменты перехода с передачи на передачу и существенно сокращают время переключений.

На новом Mitsubishi Lancer управлять коробкой в ручном режиме можно и при помощи селектора, и посредством удобных магниевых подрулевых переключателей.

Электроника из года в год становится всё умнее. Компьютеры научили анализировать степень износа фрикционов и генерировать соответствующее давление, необходимое для включения каждой муфты. Регистрируя давление, можно прогнозировать степень износа фрикционных дисков, а следовательно, и коробки в целом. Блок управления постоянно контролирует исправность системы, записывая в свою память коды неисправностей тех элементов, в которых происходили сбои в процессе работы.

Четырёхступенчатая коробка и гидротрансформатор Hydra-Matic 2002 4T65-E (M76) концерна GM в составе силового агрегата устанавливаются на автомобиле поперечно.

В некоторых форс-мажорных случаях блок управления начинает работать по обходной программе. Обычно в аварийном режиме в коробке передач запрещаются все переключения, и включается какая-либо одна передача, как правило, — вторая или третья. Эксплуатировать, в этом случае автомобиль не рекомендуется (да и не получится), но доехать своим ходом до мастерской программа поможет.

Все типы коробок способны доставлять радость владельцам автомобилей своей службой при пробеге в 200 тысяч километров с лишним. Но есть одно «но» — безотказная работа возможна при правильной эксплуатации и регулярном квалифицированном ТО.

Режимы автоматической трансмиссии

«P» — parking. В этом режиме все передачи выключены, выходной вал КПП и «ветка» трансмиссии, связанная с ведущими колёсами, заторможены блокирующим механизмом коробки. При работающем двигателе ограничитель частоты вращения коленчатого вала срабатывает гораздо раньше, чем при разгоне. Такая «защита от дурака» не позволяет «перекручивать» мотор и без толку перелопачивать трансмиссионную жидкость.

«R» — reverse, по-русски — задний ход.

«N» — нейтраль. В этом режиме двигатель и ведущие колёса не связаны. Автомобиль может двигаться накатом, его можно также буксировать без вывешивания ведущей оси.

Режим «D» или «Drive» разрешает движение. В этом режиме смена передач осуществляется автоматически.

«S», «Sport», «PWR», «Power» или «Shift» — спортивный режим. Самый динамичный и самый расточительный. При разгонах двигатель «загоняется» в режим максимальной мощности. Скорость перехода с одной передачи на другую (в зависимости от конструкции и программы) может быть увеличена. Двигатель в этом случае всегда находится в тонусе, как правило, работая на оборотах, которые не ниже тех, на которых развивается максимальный крутящий момент. Забудьте об экономичности.

«Kick-down» — режим, в котором осуществляется переход на пониженную передачу для осуществления интенсивного ускорения, например, при обгоне. Резкий подхват происходит за счёт того что двигатель выводится в режим максимальной отдачи, и за счёт большего передаточного отношения понижающей передачи. Чтобы трансмиссия перешла в этот режим, по педали газа нужно хорошенько топнуть. В трансмиссиях более старшего поколения для срабатывания «кикдауна» нужно было обязательно нажать педаль газа, что называется, «в пол» до характерного щелчка.

При работе в режиме «Overdrive» или «O/D» повышающая передача будет включаться чаще, переводя двигатель на пониженные обороты. «Овердрайв» обеспечивает экономичное передвижение, но его активация может привести к существенной потере в динамике.

«Norm» реализует наиболее сбалансированный режим движения. Переключения на повышающие передачи, как правило, происходят по достижении средних оборотов и на оборотах несколько выше средних.

Если поставить селектор напротив «1» (L, Low), «2» или «3», ваша коробка не будет переходить выше выбранной передачи. Режимы востребованы в тяжёлых дорожных условиях, например, при движении по горным дорогам, при буксировке прицепа или другого автомобиля. В этом случае двигатель может работать в области средних и высоких нагрузок без перехода на повышающую передачу.

«W», «Winter», «Snow» — так называемый «зимний» режим работы АКПП. В целях предотвращения пробуксовки ведущих колёс трогание с места осуществляется со второй передачи. Дабы не спровоцировать лишние проскальзывания, переход с одной передачи на другую в этом случае тоже может осуществляться более мягко и при более низких оборотах. Разгон при этом может быть не слишком динамичным.

Наличие значков «+» и «-» определяет совсем не полюсность, а возможность ручного переключения передач. Разные производители «перемешивать» передачи позволяют по-разному: селектором управления АКПП, кнопками на руле или подрулевыми переключателями… В этом режиме электроника не позволит перейти на те передачи, которые, по её мнению, неуместны в данный момент. При работе со знаками «сложения» и «вычитания» скорость смены ступеней не будет выше той, что определена программой в режиме «Sport». Достоинство ручного режима — возможность действовать на опережение.

Как работает автоматическая коробка передач?

По словам Майнеке, в большинстве автомобилей используется автоматическая трансмиссия, называемая гидравлической планетарной автоматической трансмиссией, которая также используется в увеличенной версии в некотором промышленном и коммерческом оборудовании и большегрузных транспортных средствах. Фрикционная муфта заменена гидравлической муфтой, и система определяет набор диапазонов передач в зависимости от потребностей автомобиля. Когда вы ставите автомобиль на стоянку, все передачи блокируются, чтобы предотвратить скатывание автомобиля вперед или назад.

Менее распространенным вариантом является автоматическая механическая коробка передач (AMT). Эта модель, которую иногда называют полуавтоматической трансмиссией, объединяет сцепления и шестерни механической трансмиссии с набором исполнительных механизмов, датчиков, процессоров и пневматики. AMT работают как автоматические трансмиссии, обеспечивая при этом преимущества механической коробки передач по доступной цене и экономии топлива. С этим типом трансмиссии водитель может вручную переключать передачи или выбирать автоматическое переключение. В любом случае ему или ей не нужно использовать сцепление, которое приводится в действие гидравлической системой.

История автоматической трансмиссии

General Motors и REO выпустили полуавтоматические трансмиссии для транспортных средств в 1934 году. Эти модели создавали меньше проблем, чем традиционная механическая трансмиссия, но все же требовали использования сцепления для переключения передач. Коробка передач GM была первой в своем роде, в которой использовалась планетарная коробка передач с гидравлическим управлением, позволяющая переключать передачи в зависимости от скорости движения автомобиля.

Планетарная трансмиссия была одним из важнейших достижений на пути к современной автоматической трансмиссии.Хотя GM была первой, кто использовал версию с гидравлическим управлением, эта технология на самом деле восходит к изобретению Уилсона-Пилчера в 1900 году. Это нововведение состояло из четырех передач переднего хода на двух поездах, которые можно было переключать одним рычагом.

Работа автоматической коробки передач

Наиболее распространенный тип автоматической трансмиссии использует гидравлическую энергию для переключения передач. Согласно How Stuff Works, это устройство сочетает в себе преобразователь крутящего момента или гидравлической муфты с зубчатыми передачами, которые обеспечивают желаемый диапазон передач для транспортного средства.Гидротрансформатор соединяет двигатель с трансмиссией и использует жидкость под давлением для передачи мощности на шестерни. Это устройство заменяет ручное фрикционное сцепление и позволяет автомобилю полностью останавливаться без остановки.

Информация от Art of Manliness описывает работу автоматической коробки передач. Когда двигатель передает мощность насосу преобразователя крутящего момента, насос преобразует эту мощность в трансмиссионную жидкость, которая приводит в действие турбину преобразователя крутящего момента. Этот аппарат увеличивает мощность жидкости и передает еще большую мощность обратно на турбину, что создает вихревое вращение, которое вращает турбину и прикрепленный к ней центральный вал.Мощность, создаваемая этим вращением, затем передается от вала к первой планетарной передаче трансмиссии.

Этот тип трансмиссии имеет так называемое гидравлическое управление. Трансмиссионная жидкость нагнетается масляным насосом, который позволяет изменять скорость в зависимости от скорости автомобиля, оборотов шин в минуту и ​​других факторов. Шестеренчатый насос расположен между планетарной передачей и гидротрансформатором, где он вытягивает трансмиссионную жидкость из картера и повышает ее давление.Вход насоса ведет непосредственно к корпусу преобразователя крутящего момента, прикрепленному к гибкой пластине двигателя. Когда двигатель не работает, трансмиссия не имеет давления масла, необходимого для работы, и, следовательно, автомобиль не может быть запущен нажатием кнопки.

Планетарный редуктор — это механическая система, в которой шестерни соединены с помощью набора лент и муфт. Когда водитель переключает передачу, ленты удерживают одну передачу неподвижной, вращая другую, чтобы передавать крутящий момент от двигателя и увеличивать или уменьшать передачи.

Различные шестерни иногда называют солнечной шестерней, кольцевой шестерней и планетарной шестерней. Расположение шестерен определяет, сколько мощности будет передаваться от одной передачи к другой и передаваться на трансмиссию транспортного средства при переключении передач.

Шестерни автоматической коробки передач

Шестерни автоматической коробки передач включают следующее:

• Согласно «Как работает автомобиль», когда вы переключаете свой автомобиль на движение, вы включаете все доступные передаточные числа передних передач.Это означает, что трансмиссия может переключаться между полным диапазоном передач по мере необходимости. Шестиступенчатые автоматические коробки передач — это наиболее распространенное количество передач, но старые автомобили и компактные автомобили начального уровня могут по-прежнему иметь четыре или пять автоматических передач.
• Третья передача либо блокирует трансмиссию на третьей передаче, либо ограничивает ее передаточными числами первой, второй и третьей передач. Это обеспечивает мощность и тягу, необходимые для подъема или спуска, а также для буксировки лодки, дома на колесах или прицепа. Когда двигатель достигает заданного уровня оборотов в минуту (об / мин), большинство транспортных средств автоматически переключает третью передачу, чтобы двигатель не повредился.
• Вторая передача либо блокирует трансмиссию на второй передаче, либо ограничивает ее передаточными числами первой и второй передач. Эта передача идеально подходит для подъемов и спусков на скользкой дороге, а также для езды на льду, снегу и в других ненастных погодных условиях.
• Первая передача используется, когда вы хотите заблокировать трансмиссию на первой передаче, хотя некоторые автомобили автоматически выключают эту передачу для защиты двигателя при определенных оборотах. Как и вторую и третью передачи, эту передачу лучше всего использовать для буксировки, движения в гору или под гору, а также при движении по скользкой или обледенелой дороге.

Преимущества автоматической трансмиссии

Согласно How Stuff Works, самым большим преимуществом автоматической трансмиссии является способность двигаться без муфты, как это требуется для механической трансмиссии. Люди с различными формами инвалидности могут управлять автомобилем с помощью автоматического привода, поскольку для этого требуются только две пригодные для использования конечности.

Отсутствие сцепления также устраняет необходимость уделять внимание ручному переключению передач и контролю тахометра, чтобы сделать необходимые переключения, что дает вам больше внимания, чтобы сосредоточиться на задаче вождения.

Многим водителям легче управлять автоматической коробкой передач на низких скоростях, чем механической коробкой передач. Гидравлическая автоматическая трансмиссия создает явление, называемое проскальзыванием на холостом ходу, которое заставляет автомобиль двигаться вперед даже на холостом ходу.

Информация и исследования в этой статье проверены сертифицированным специалистом ASE Duane Sayaloune из YourMechanic.com . Для получения отзывов или запросов на исправления, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону research @ caranddriver.ком .

Источники:

https://www.meineke.com/blog/how-an-automatic-transmission-works/

https://auto.howstuffworks.com/automatic-transmission.htm

https: //www.howacarworks.com/basics/how-automatic-gearboxes-work

Gearhead 101: Understanding Automatic Transmission

https://auto.howstuffworks.com /automatic-transmission12.htm

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Что такое автомобиль с автоматической коробкой передач?

Танит ВираванGetty Images

Автомобили с автоматической коробкой передач — одни из самых популярных автомобилей, доступных на рынке. Перед тем, как выбрать автомобиль, нужно определиться, какая трансмиссия подходит именно вам. Для этого необходимо ознакомиться с информацией об автоматических и механических коробках передач. Типы трансмиссии не такие разные, как раньше, но при выборе автомобиля полезно знать, в чем различия и как работает каждая трансмиссия.

Вот несколько важных моментов, которые следует учитывать.

Что такое автомобиль с автоматической коробкой передач?

Согласно данным «Совхоз», автомобиль с автоматической коробкой передач — это автомобиль с автоматической коробкой передач, не требующий от водителя переключения передач вручную. Коробки передач, также известные как коробки передач, помогают управлять силой вращения и скоростью автомобиля. Поэтому автоматические трансмиссии переключают передаточные числа при движении автомобиля. В автоматической коробке передач используются датчики, которые позволяют переключать передачи в нужное время, используя внутреннее давление масла.Переключение передач происходит, когда трансмиссия временно отсоединяется от двигателя, что осуществляется гидротрансформатором.

Вы можете определить, является ли автомобиль автоматическим, по его педалям. Если у автомобиля две педали, значит, это автомат. Автомобили с ручным управлением включают третью педаль, называемую педалью сцепления, которая немного меньше педали тормоза.

Типы автоматической трансмиссии в автомобилях

Автомобиль из Японии объясняет, что в настоящее время в современных автомобилях доступны различные типы автоматических трансмиссий.Вот несколько типов автоматических коробок передач:

• Гидротрансформатор автомат: Этот тип трансмиссии является наиболее популярным типом автоматической трансмиссии в автомобилях. Автоматическая трансмиссия с гидротрансформатором работает с использованием гидравлической гидравлической муфты или гидротрансформатора, подключенного к электронному блоку управления двигателя, что позволяет трансмиссии взять на себя управление автомобилем.
• Бесступенчатая трансмиссия (CVT): CVT допускает «бесконечное» количество передаточных чисел, которые плавно помогают автомобилю ускоряться без прерывания переключения передач.CVT использует шкивы переменной ширины и ремень вместо фиксированных шестерен.
• Полуавтоматическая трансмиссия (SAT): Полуавтоматическая коробка передач имеет сцепление, аналогичное механической трансмиссии, но сцепление приводится в действие с помощью электрогидравлических средств и использует датчики, пневматику, процессоры и исполнительные механизмы.
• Коробка передач с двойным сцеплением: Коробка передач с двойным сцеплением или коробка передач с прямым переключением очень похожа на механическую коробку передач. Разница в том, что двойное сцепление управляется компьютером автомобиля и содержит два сцепления вместо одного.Одно сцепление управляет нечетными передачами, а другое — четными.
• Коробка передач Tiptronic: Эти автоматические трансмиссии предоставляют водителям возможность выключить автоматический режим, чтобы лучше контролировать ходовые качества автомобиля, полагаясь на то, что водитель будет переключать передачи, работая как автоматический двигатель. Коробки передач Tiptronic были созданы компанией Porsche.

История автоматической трансмиссии

Согласно Auto Repair San Antonio, чуть более 100 лет назад механические трансмиссии были единственным вариантом для водителей, пока братья Стертевант из Бостона не попытались создать первую автоматическую коробку передач в 1904 году.Гири и ленты приводили в действие их двухступенчатую коробку передач «безлошадную повозку». Созданная ими автоматическая трансмиссия часто была ненадежной, так как грузы часто разлетались, что приводило к отказу трансмиссии.

Важной разработкой, которая помогла изобретателям создать автоматическую коробку передач, была планетарная трансмиссия, используемая в коробке передач транспортного средства. И первая использованная планетарная трансмиссия была у Вильсона-Пилчера. Трансмиссия, построенная между 1900 и 1907 годами, работала с использованием двух планетарных зубчатых передач, которые позволяли выбирать четыре передние передачи с помощью одного рычага переключения передач.

Альфред Хорнер Манро, канадский инженер-паровоз, спроектировал первую автоматическую трансмиссию в 1921 году и запатентовал трансмиссию в 1923 году. Он создал автоматическую трансмиссию с четырьмя передачами переднего хода, без задней или стояночной передач, и он использовал давление воздуха вместо гидравлической жидкости. . General Motors использовала трансмиссию в Oldsmobile, Buick и Cadillac в период с 1937 по 1938 год.

Первая гидравлическая трансмиссия была изобретена бразильскими инженерами Фернандо Лехли Лемос и Хосе Браз Арарипе в 1932 году.General Motors приобрела прототип и преобразовала трансмиссию в трансмиссию Hydra-Matic. Эта трансмиссия была произведена серийно в 1940 году, что изменило курс автомобильной промышленности. Во время Второй мировой войны General Motors производила танки и другую военную технику с новой автоматической гидравлической трансмиссией.

К 1948 году компания Buick представила первую гидравлическую трансмиссию с гидротрансформатором. Они назвали эту передачу Dynaflow.

Когда была разработана полуавтоматическая трансмиссия?

Автоиндустрия.com сообщает, что REO и General Motors начали производить полуавтоматические трансмиссии в 1934 году, которые работали с легкостью по сравнению с полностью механической коробкой передач. Их новаторские конструкции трансмиссии по-прежнему предлагали водителям сцепление, которое соединяло двигатель с трансмиссией.

Преимущества автомобиля с автоматической коробкой передач

Budget Direct объясняет, что обе трансмиссии имеют свои уникальные преимущества, и предпочтения могут варьироваться в зависимости от водителя. Вот несколько преимуществ, которые автомобиль с автоматической коробкой передач предлагает водителям:

• Легче использовать в условиях интенсивного движения. Автомобили с ручным управлением требуют больше работы для запуска, остановки и ускорения; в плотном потоке запускать и останавливать автомобиль может быть утомительно. Вы можете легко запускать и останавливать автомобили с автоматической коробкой передач, нажимая одну педаль.
• Коробка передач переключается быстро и плавно. Водителям не нужно выполнять дополнительную работу, чтобы переключить коробку передач в автомобиле с автоматической коробкой передач, потому что она переключается за них. Водитель и пассажиры внутри автомобиля обычно не чувствуют переключения трансмиссии в автомобиле с автоматической коробкой передач.
• Научиться водить автомат с коробкой передач проще. Вождение автомобиля с механической коробкой передач требует больше практики, чем вождение автомобиля с автоматической коробкой передач. В управлении автомобилем с ручным управлением задействовано больше конечностей. Также требуется меньше времени для освоения вождения автомобилей с автоматической коробкой передач.
• Сниженный риск остановки. Автомобили с механической коробкой передач могут быть случайно остановлены водителем на светофоре. Автомобили с автоматической коробкой передач глохнут реже, если у автомобиля нет механической проблемы.
• Лучше на холмах.

Недостатки автомобиля с автоматической коробкой передач

AA утверждает, что владение автомобилем с автоматической коробкой передач дает много преимуществ, но у автомобилей с автоматической коробкой передач есть и несколько недостатков.Вот некоторые проблемы, которые могут возникнуть при владении автомобилем с автоматической коробкой передач:

• Их покупка может быть дороже. Автомобили с автоматической коробкой передач могут быть примерно на 4000 долларов дороже, чем их эквиваленты с механической коробкой передач. Однако это зависит от марки и модели автомобиля. Также некоторые автомобили доступны только с автоматической коробкой передач.
• Это может ухудшить концентрацию внимания водителя. Вождение автомобиля с механической коробкой передач требует большего внимания, поскольку водитель должен сам переключать передачи. Автомобиль с автоматической коробкой передач требует меньше внимания для езды.Это означает, что водитель может решить отвлечься, что может привести к аварии.
• Это может снизить экономию топлива. Автомобили с механической коробкой передач обычно имеют лучшую топливную экономичность, чем автомобили с автоматической коробкой передач, но это также зависит от марки и модели автомобиля.

Автомобили с автоматической коробкой передач будут только набирать популярность. Быть хорошо информированным — ключ к выбору подходящего для вас.

Источники:

https://www.statefarm.com/simple-insights/auto-and-vehicles/manual-vs-automatic-transmissions

https: // carfromjapan.com / article / industry-knowledge / automatic-Transmission-type -olated /

https://www.autorepairsanantonio.com/40-automatic-transmission-history

https://www.budgetdirect.com.au/blog /manual-vs-automatic-car-transmission-pros-cons.html

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Как это работает: автоматические трансмиссии

Ссылки на следы из хлебных крошек

1. Как это работает
2. Описание функций

С сиденья водителя это может показаться простым, но автоматическая коробка передач — одна из самых сложных систем в вашем автомобиле

Автор статьи:

Джил МакИнтош

Дата публикации:

08 августа 2018 • 7 февраля 2019 • 4 минуты чтения • Присоединяйтесь к разговору Фото Дженнифер Фравика / Вождение

Содержание статьи

Автоматическая коробка передач кажется довольно простой; в конце концов, вы просто помещаете его на Диск и вперед.Но, как и в случае с большинством автомобильных вещей, очень сложно сделать так, чтобы это выглядело просто.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Двигатель содержит тяжелый центральный цилиндр коленчатого вала, который вращается, что обеспечивает вращение колес. «Обороты двигателя» — это скорость вращения коленчатого вала, измеряемая в оборотах в минуту или «об / мин». Большинство двигателей вырабатывают большую часть своей мощности в относительно узком диапазоне скоростей, но для управления автомобилем требуется более широкий диапазон.Трансмиссия является жизненно важным звеном, увеличивающим крутящий момент для ускорения после остановки или предотвращающим чрезмерную работу двигателя на скоростях шоссе.

Автоматическая коробка передач использует датчики для определения момента переключения передач и переключает их с помощью внутреннего давления масла. Несмотря на то, что в трансмиссию встроено множество компонентов, и их фактическая работа немного сложнее, чем в упрощенной версии, представленной здесь, ключевыми компонентами являются преобразователь крутящего момента и планетарные редукторы.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Шестерни внутри восьмиступенчатой ​​автоматической коробки передач, а также крыльчатка и турбина внутри гидротрансформатора слева. Фото BMW

Для переключения передач необходимо временно отсоединить трансмиссию от двигателя. На механической коробке передач водитель делает это, нажимая на педаль сцепления, а на автоматической — через гидротрансформатор.

Внутри преобразователя крутящего момента, заполненного трансмиссионной жидкостью, есть два веерообразных компонента: крыльчатка, прикрепленная к коленчатому валу двигателя, и турбина, прикрепленная к входному валу трансмиссии. Когда двигатель вращает крыльчатку, его лопасти перемещают жидкость, что, в свою очередь, заставляет турбину вращаться. Жидкость движется по замкнутому контуру. Третий веерообразный компонент, статор, находится между крыльчаткой и турбиной и помогает направлять движение жидкости. Когда вы нажимаете дроссель для увеличения скорости, жидкость перемещает турбину быстрее, чтобы передать больше энергии через трансмиссию.По мере замедления движение жидкости замедляется, турбина перестает вращаться, и двигатель может сидеть и работать на холостом ходу без остановки.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Турбина и крыльчатка не прикреплены постоянно, и крыльчатка всегда вращается быстрее. В большинстве автомобилей используется гидротрансформатор с механической муфтой, которая временно соединяет два компонента на более высоких скоростях, чтобы улучшить экономию топлива.

Преобразователь крутящего момента Silverado в разрезе с маятником для компенсации любой вибрации двигателя.

Как только эта мощность будет передана на входной вал трансмиссии, пора планетарным шестерням сделать свое дело. Название происходит от того, как они устроены. Центральная шестерня называется солнечной шестерней, в то время как меньшие планетарные шестерни вращаются вокруг нее и удерживаются в кольце, называемом водилом планетарной передачи. Их всех окружает большой зубчатый венец, который находится в зацеплении с планетарными шестернями в их водиле.

Вместо использования отдельной шестерни для каждой передачи, различные скорости трансмиссии достигаются за счет комбинации шестерен. Солнечная, планетарная и коронная шестерни входят в зацепление в различных комбинациях, например, внешняя кольцевая шестерня вращается, а внутренняя солнечная шестерня остается неподвижной. Это достигается с помощью небольших фрикционных муфт, которые задействуют шестерни для поворота, и лент, которые удерживают их в стороне, чтобы они не поворачивались. Муфты и ленты приводятся в действие пальцами и клапанами, которые активируются трансмиссионной жидкостью под давлением.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Восьмиступенчатая автоматическая коробка передач для переднеприводной Toyota. Фото Toyota

Создавая различные передаточные числа, трансмиссия забирает мощность от двигателя и увеличивает или уменьшает ее на пути к выходному валу, который передает мощность на колеса. На первой передаче двигатель вращается относительно медленно, так как водитель постепенно нажимает на дроссель, поэтому трансмиссия использует низкую передачу, чтобы умножить крутящий момент, передаваемый на колеса, чтобы дать им мощность, необходимую для ускорения.На скоростях шоссе трансмиссия использует повышенную передачу, когда выходная скорость трансмиссии выше, чем скорость, поступающая от двигателя, что позволяет экономить топливо и сокращать износ двигателя.

Когда трансмиссия переведена в режим заднего хода, малая солнечная шестерня поворачивает наружную кольцевую шестерню назад. Для Park небольшой зубчатый стояночный механизм надежно удерживается небольшой защелкой, называемой парковочной защелкой, которая не позволяет выходному валу вращать колеса.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Мощность, передаваемая трансмиссией, не поступает прямо на колеса, которые должны иметь возможность вращаться с разной скоростью. Если бы они этого не сделали, вы не смогли бы правильно повернуть угол, поэтому автомобиль использует дифференциал, чтобы разделить мощность и передать нужное количество на каждое колесо. На переднеприводном транспортном средстве дифференциальные шестерни объединены в картер трансмиссии, и весь блок обычно называют трансмиссией.

Хотя трансмиссии не требуют такого ухода, как двигатель, им все же нужно немного любви.Убедитесь, что уровень трансмиссионной жидкости проверяется при каждой замене масла, и, если график технического обслуживания вашего автомобиля рекомендует это, замените трансмиссионную жидкость по рекомендации. Большинство трансмиссий включают охладители для регулирования температуры жидкости, но если вы часто буксируете автомобиль, подумайте о добавлении более мощного охладителя, если ваш не оборудован для более высоких нагрузок.

Проверьте свой автомобиль, если трансмиссия не скулит или не стучит, не ощущается ли скольжение, колеблется ли он при ускорении или включении передачи, если вы видите красную жидкость, протекающую под автомобилем, или если вы чувствуете запах гари.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Как работают автоматические коробки передач | HowStuffWorks

В последнем разделе мы обсудили, как каждое передаточное число создается трансмиссией. Например, когда мы обсуждали повышающую передачу, мы сказали:

В этой трансмиссии, когда задействована повышающая передача, вал, прикрепленный к корпусу гидротрансформатора (который прикреплен болтами к маховику двигателя), соединяется сцеплением. на планету-носитель.Обгонная муфта маленькой солнечной шестерни, а большая солнечная шестерня удерживается лентой повышающей передачи. К турбине ничего не подключено; единственный ввод идет из корпуса преобразователя.

Чтобы перевести трансмиссию в режим повышенной передачи, нужно много чего подключать и отключать с помощью муфт и хомутов. Водило планетарной передачи соединяется с корпусом гидротрансформатора с помощью муфты. Маленькое солнце отсоединяется от турбины с помощью муфты, так что она может свободно вращаться. Большая солнечная шестерня прикреплена к корпусу ремнем, чтобы она не могла вращаться.Каждое переключение передач запускает серию подобных событий с включением и выключением различных муфт и лент. Давайте посмотрим на группу.

Полосы

В этой передаче есть два диапазона. Ленты в трансмиссии — это буквально стальные ленты, которые охватывают секции зубчатой ​​передачи и соединяются с корпусом. Они приводятся в действие гидроцилиндрами внутри корпуса трансмиссии.

На рисунке выше вы можете увидеть одну из полос в корпусе трансмиссии.Зубчатая передача снята. Металлический шток соединен с поршнем, который приводит в действие ленту.

Выше вы видите два поршня, которые приводят в действие ленты. Гидравлическое давление, направляемое в цилиндр с помощью набора клапанов, заставляет поршни давить на ленты, фиксируя эту часть зубчатой ​​передачи на корпусе.

Муфты в трансмиссии немного сложнее. В этой трансмиссии четыре сцепления. Каждая муфта приводится в действие гидравлической жидкостью под давлением, которая входит в поршень внутри муфты.Пружины обеспечивают срабатывание сцепления при понижении давления. Ниже вы можете увидеть поршень и барабан сцепления. Обратите внимание на резиновое уплотнение на поршне — это один из компонентов, который заменяется при ремонте трансмиссии.

На следующем рисунке показаны чередующиеся слои фрикционного материала сцепления и стальных дисков. Фрикционный материал имеет шлицы с внутренней стороны, где он сцепляется с одной из шестерен. Стальной диск имеет шлицы снаружи, где он фиксируется на картере сцепления.Эти диски сцепления также заменяются при ремонте трансмиссии.

Давление на муфты подается через проходы в валах. Гидравлическая система контролирует, какие муфты и ленты находятся под напряжением в любой момент времени.

8-ступенчатая автоматическая коробка передач — ZF

Для 8-ступенчатой ​​автоматической коробки передач ZF намеревается спроектировать и разработать совершенно новую концепцию зубчатой ​​передачи. Результатом стала революция в конструкции трансмиссии: концепция трансмиссии с 4 передачами, требующая всего 5 элементов переключения, из которых только два открыты на любой данной передаче.8HP также требует не более 3 многодисковых сцеплений и 2 тормозов, что позволяет достичь большей степени эффективности, чем другие концепции. Благодаря тому, что на каждой передаче открываются только 2 элемента переключения, потери на лобовое сопротивление в трансмиссии значительно снижаются. Этот эффект поддерживается за счет использования нового масляного насоса лопастного типа с параллельной осью. 4 Диапазон крутящего момента от 300 до 1000 Н · м делает 8HP идеальным партнером для всех заднеприводных и полноприводных моделей. От среднего сегмента до спортивных роскошных автомобилей, а также для всех типов внедорожников и внедорожников — его революционный дизайн всегда является эффективным и экономичным решением.Хотя 8HP имеет на 2 скорости больше, чем чрезвычайно успешный 6HP, размеры остались неизменными, а вес даже уменьшился на 3% до 87 кг (модульная система трансмиссии 8HP70), включая масло. В то же время общий разброс передаточного числа 7,0 гарантирует, что двигатель всегда находится в оптимальном рабочем диапазоне. Это приводит к улучшенному ускорению и снижению расхода топлива.

Созданный на основе действительно успешного продукта, он сочетает в себе динамику и комфорт с повышенной эффективностью, в том числе с точки зрения затрат.И он идеально оборудован для еще более строгих требований к расходу топлива и выбросам CO2. В модельном ряду автомобилей премиум-класса и среднего размера оптимизированное семейство продуктов 8HP позволяет снизить средний расход топлива еще на 3%. Выбросы CO2 снижаются в той же степени. Эти возможности также могут быть полностью перенесены на гибридные приводы. Кстати, здесь еще не учтен дополнительный потенциал экономии за счет дополнительной оптимизированной функции остановки запуска. Для реализации этих нововведений инженеры ZF оптимизировали некоторые детали.Таким образом, снижение крутящего момента и оборотов двигателя еще больше снизило и без того очень низкие потери мощности. Существенными аспектами успеха являются более высокий разброс передаточных чисел и снижение давления в системе во многих областях. Еще один фактор — многодисковое разделение тормозов. Кроме того, усовершенствованные гасители крутильных колебаний позволяют быстрее обходить гидродинамическую передачу мощности и, следовательно, дополнительно снижать скорость. Таким образом, новый 8HP идеально подготовлен для использования с новыми двигателями (3-8 цилиндров), которые определят тенденцию на ближайшие годы.

Воздушные потоки внутри легковых автомобилей и их значение для передачи болезней воздушным путем

ВВЕДЕНИЕ

Вспышки респираторных заболеваний, таких как грипп, тяжелый острый респираторный синдром (SARS), респираторный синдром на Ближнем Востоке, а теперь и новый коронавирус [тяжелый острый респираторный синдром коронавирус 2 (SARS-CoV-2)], нанесли тяжелый урон человеческому населению во всем мире. Они пересматривают множество социальных и физических взаимодействий, поскольку мы стремимся контролировать преимущественно воздушную передачу возбудителя SARS-CoV-2 ( 1 — 3 ).Одно общее и важное социальное взаимодействие, которое необходимо пересмотреть, — это то, как люди путешествуют в легковых автомобилях, поскольку вождение в закрытой кабине автомобиля с другим пассажиром может представлять риск передачи болезней, передающихся воздушно-капельным путем. Большинство мегаполисов (например, Нью-Йорк) поддерживают более миллиона таких поездок каждый день со средним показателем 10 ежедневных взаимодействий на одного гонщика ( 4 ). Совершенно очевидно, что для максимальной социальной изоляции вождение в одиночку является идеальным вариантом, но это не является широко практичным или экологически устойчивым, и существует множество ситуаций, в которых двум или более людям приходится ездить вместе.Ношение лицевых масок и использование защитных экранов для разделения пассажиров действительно является эффективным первым шагом к снижению уровня инфицирования ( 5 — 10 ). Однако аэрозоли могут проходить через все фильтры, кроме наиболее эффективных ( 8 , 11 ), и выбросы вирусов через аэрозоли микрометрового размера, связанные с дыханием и разговором, не говоря уже о кашле и чихании, практически неизбежны ( 12 — 21 ). Даже при соблюдении основных защитных мер, таких как ношение маски, микроклимат в салоне во время таких поездок не соответствует различным эпидемиологическим требованиям ( 22 ) в отношении разделения пассажиров и пассажиров и продолжительности взаимодействия в ограниченном пространстве.Предварительные модели указывают на накопление вирусной нагрузки внутри салона автомобиля при длительных поездках продолжительностью 15 минут ( 23 , 24 ) с подтверждением жизнеспособности вируса в аэрозолях продолжительностью до 3 часов ( 25 , 26 ). ).

Для оценки этих рисков очень важно понимать сложные схемы воздушного потока, существующие внутри пассажирского салона автомобиля, и, кроме того, количественно определять воздух, которым может обмениваться водитель и пассажир. Хотя опасность передачи инфекции во время поездки в автомобиле признана ( 27 ), опубликованных исследований детального воздушного потока внутри пассажирского салона автомобиля неожиданно мало.В нескольких работах рассматривались схемы потока внутри автомобильных салонов, но только в конфигурации с закрытыми окнами ( 28 — 30 ) — наиболее часто используемой для снижения шума в салоне. Однако интуитивно понятно, что средство минимизировать инфекционные частицы состоит в том, чтобы управлять автомобилем с открытыми некоторыми или всеми окнами, что предположительно увеличивает поток свежего воздуха, циркулирующего по кабине.

На основании влияния загрязняющих веществ на пассажиров, в нескольких исследованиях оценивалась концентрация загрязняющих веществ, поступающих извне кабины ( 31 ), и стойкость сигаретного дыма внутри кабины при различных сценариях вентиляции ( 32 , ). 33 ).Однако ни одно из этих исследований не рассматривало микроклимат салона и транспортировку загрязнителя от одного конкретного человека (например, водителя) к другому конкретному человеку (например, пассажиру). Помимо того, что это важная проблема, связанная с болезнетворными микроорганизмами, переносимыми по воздуху, в целом необходимость в тщательной оценке этих схем воздушного потока внутри пассажирского салона автомобиля кажется насущной в условиях нынешнего мирового кризиса общественного здравоохранения, вызванного коронавирусом в 2019 году.

Настоящая работа представляет количественный подход к этой проблеме.Несмотря на то, что диапазон геометрических форм автомобилей и условий вождения огромен, мы ограничиваем наше внимание тем, что два человека едут в автомобиле (пятиместный), что близко к средней вместимости и конфигурации сидений в легковых автомобилях в Соединенных Штатах ( человек). 34 ). Затем мы задаемся вопросом: как происходит перенос воздуха и капель потенциально инфекционного аэрозоля между водителем и пассажиром и как этот воздухообмен изменяется при различных комбинациях полностью открытых и закрытых окон?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы провели серию репрезентативных симуляций вычислительной гидродинамики (CFD) для ряда вариантов вентиляции в модели четырехдверного легкового автомобиля.Внешняя геометрия была основана на Toyota Prius, и мы смоделировали модели потока, связанные с движущимся автомобилем, имея полую пассажирскую кабину и шесть комбинаций полностью открытых и закрытых окон, названных как передний левый (FL), задний левый (RL). , передний правый (FR) и задний правый (RR) (рис. 1). Мы рассматриваем случай, когда в автомобиле едут два человека — водитель на переднем левом сиденье (при условии, что автомобиль с левым рулем) и пассажир, сидящий на заднем правом сиденье, тем самым максимально увеличивая физическое расстояние (≈1 .5 м) между жильцами. Для целей моделирования пассажиры были смоделированы просто как цилиндры, расположенные в салоне автомобиля.

Рис. 1 Схема геометрической модели вагона с идентификаторами окон FL, RL, FR и RR.

Две области, окрашенные в черный цвет, представляют лица водителя и пассажира. В таблице справа приведены шесть смоделированных конфигураций с различными комбинациями полностью открытых и закрытых окон.

В качестве эталонной конфигурации (рис.1, конфиг. 1), мы рассматриваем вождение с закрытыми всеми четырьмя окнами и обычным потоком кондиционера — с воздухозаборником на приборной панели и выпускными отверстиями, расположенными в задней части автомобиля, что является обычным для многих современных автомобилей ( 35 ). Поступающий воздух был смоделирован как свежий (т.е. без рециркуляции) с относительно высокой скоростью притока 0,08 м ³ / с ( 36 ).

Численное моделирование проводилось с использованием пакета Ansys Fluent, решающего трехмерные стационарные усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса (RANS) с использованием стандартной модели турбулентности k -ε (подробности см. В разделе «Методы»).Подход RANS для турбулентности, несмотря на его известные ограничения ( 37 ), представляет собой широко используемую модель для научных, промышленных и автомобильных приложений ( 38 ). Более точная оценка структуры потока и дисперсии капель возможна с использованием моделирования крупных вихрей или прямого численного моделирования с полным разрешением, что требует значительно более высоких вычислительных затрат. Это выходит за рамки настоящей работы.

Мы смоделировали единственную скорость движения v = 22 м / с [50 миль в час (миль в час)] и плотность воздуха ρ _a = 1.2 кг / м ³ . Это соответствует числу Рейнольдса, равному 2 миллионам (в зависимости от высоты автомобиля), что достаточно велико, чтобы представленные здесь результаты не зависели от скорости автомобиля. Схемы потоков, рассчитанные для каждой конфигурации, использовались для оценки передачи воздуха (и потенциального патогена) от водителя к пассажиру и, наоборот, от пассажира к водителю. Эти оценки были получены путем вычисления поля концентрации пассивного индикатора, «выпущенного» каждым из агентов, и путем оценки количества этого индикатора, достигающего другого агента (см. «Методы»).

Здесь мы сначала опишем распределения давления, устанавливаемые движением автомобиля и потоком, индуцированным внутри салона. После этого мы описываем результаты передачи от пассажира к водителю и от водителя к пассажиру для каждого из вариантов вентиляции и, наконец, в заключение приводим выводы, основанные на наблюдаемых полях концентрации, общих выводах и значениях результатов.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Общие схемы воздушного потока

Внешний воздушный поток создает распределение давления по кабине (рис.2), образуя область застоя высокого давления над решеткой радиатора и на передней части лобового стекла. Пиковое давление здесь (301 Па) порядка динамического давления (0,5 ρ _a v ² = 290 Па при 22 м / с). И наоборот, когда воздушный поток обтекает верх автомобиля и по бокам, высокая скорость воздуха связана с зоной низкого давления, при этом местное давление значительно ниже атмосферного (нулевое манометрическое давление на рис. 2). Эта общая карта давления согласуется с другими расчетами потоков над кузовами автомобилей ( 39 ) и дает физический предварительный просмотр ключевой особенности — то, что области возле передних окон и крыши автомобиля связаны с давлением ниже атмосферного. , в то время как области в задней части пассажирского салона связаны с нейтральным давлением или давлением выше атмосферного.

Рис. 2 Распределение давления вокруг автомобиля, связанное со скоростью автомобиля 22 м / с (50 миль в час).

( A ) Распределение поверхностного давления. ( B ) Распределение давления в воздухе в средней плоскости. Цветная полоса показывает манометрическое давление в паскалях и подчеркивает средний диапазон давлений: [-180, 60] Па. На этой скорости полный диапазон избыточного давления на поверхности составляет [-361, 301] Па.

Типичный Образец линий обтекания (или траектории) в салоне автомобиля показан на рис.3, где открываются окна RL и FR (Конфиг. 3 на рис. 1). Линии тока были инициированы в окне RL, которое является местом сильного притока (рис. 3, внизу справа) из-за зоны высокого давления, создаваемой движением автомобиля (рис. 2). Сильный воздушный поток (~ 10 м / с) проникает в кабину из этой области и проходит вдоль заднего сиденья автомобиля, прежде чем пройти мимо пассажира, сидящего на правой стороне кабины. Воздушный поток поворачивается у закрытого окна RR, движется вперед, и большая часть воздуха выходит из кабины через открытое окно на стороне FR транспортного средства, где внешнее давление ниже атмосферного (рис.2). Имеется гораздо более слабый воздушный поток (~ 2 м / с), который после поворота пассажира продолжает циркулировать в салоне. Видно, что небольшая часть этого потока выходит через окно RL.

Рис. 3 Линии тока, рассчитанные для случая, когда окна RL и FR открыты.

Линии тока были инициированы при проеме окна RL. Цвет линии обтекания указывает скорость потока. На вставках показаны окна FR и RL, окрашенные нормальной скоростью. Окно RL имеет сильный приток (положительный) окружающего воздуха, сконцентрированный в его задней части, тогда как окно FR преимущественно показывает направленный наружу (отрицательный) поток в окружающую среду.

Обтекаемые стрелки показывают, что преобладающее направление зоны рециркуляции внутри кабины — против часовой стрелки (если смотреть сверху). Эти обтекаемые формы, конечно, представляют возможные пути передачи, потенциально способные переносить зараженные вирусом капли или аэрозоли по салону и, в частности, от пассажира к водителю.

Как уже указывалось, для конкретного варианта вентиляции, показанного здесь, общая схема распределения воздуха — входящего в RL и выходящего из FR — согласуется с распределениями внешнего давления (рис.2). Повышенное давление в задней части кабины и давление всасывания в передней части кабины приводят в движение поток в кабине. Эта конкретная схема воздушного потока была подтверждена в «полевых испытаниях», в которых окна тестового автомобиля (хэтчбек Kia Forte 2011 года) были расположены с открытыми окнами RL и FR, с двумя пассажирами (водитель на сиденье FL и пассажир на Заднее сиденье) как в конфиг. 3. Автомобиль двигался со скоростью 30 миль в час по прямой дороге, и для визуализации направления и приблизительной силы воздушного потока на всем протяжении использовались палочка (короткая палка с хлопковой нитью, прикрепленной к наконечнику) и генератор дыма. кабина.Перемещая трубку и дымогенератор в разные места внутри кабины, можно получить общую картину потока, полученную в результате моделирования CFD — сильный воздушный поток вдоль задней части кабины, выходящий из окна FR, и очень слабый поток около водителя — были качественно подтверждены (см. Дополнительные материалы). Различные конфигурации вентиляции создают разные схемы обтекания (например, рис. S4 и S5), но большинство из них могут быть связаны с распределениями давления, установленными по кузову автомобиля (рис.2).

Важным фактором при оценке различных вариантов вентиляции в замкнутой кабине автомобиля является скорость, с которой воздух в кабине пополняется свежим воздухом снаружи. Это было измерено Оттом и др. . ( 32 ) для различных автомобилей, движущихся с разными скоростями, и для ограниченного набора параметров вентиляции. В этих измерениях пассивный индикатор (представляющий сигаретный дым) был выпущен внутри кабины, и было измерено экспоненциальное затухание концентрации индикатора.Предполагая, что воздух в кабине хорошо перемешан ( 32 ), они оценили воздухообмен в час (ACH) — широко используемый показатель при проектировании вентиляции помещений.

На основе моделирования мы можем точно вычислить общий поток воздуха, входящего (и выходящего) из кабины, и, зная объем кабины, мы можем напрямую вычислить ACH. Такой расчет дает очень высокую оценку ACH (порядка тысяч; см. Рис. S6), но это вводит в заблуждение, поскольку предположение о хорошо перемешанном воздухе в салоне является чрезмерным упрощением.Вместо этого более релевантная количественная оценка ACH была получена с использованием анализа времени пребывания для пассивного скаляра, выпущенного в нескольких местах в пассажирском салоне. Было вычислено время, необходимое для того, чтобы концентрация на выходах снизилась ниже порогового значения (1% от начального значения), и обратная величина этого времени дает эффективные значения для ACH (рис. 4), которые выгодно отличаются от тех, о которых сообщает Отт и др. . ( 32 ) после корректировки скорости автомобиля ( 40 ).

Рис. 4 Скорость воздухообмена (или ACH), рассчитанная на основе анализа времени пребывания для различных конфигураций.

Здесь скорость воздухообмена определяется как 1 / τ _r , где τ _r — время пребывания в часах. Оценка неопределенности основана на уровне турбулентности.

Как и следовало ожидать, конфигурация-all-windows-open-configuration (Config. 6) имеет самый высокий ACH — приблизительно 250, в то время как среди остальных конфигураций конфигурация-all-windows-closed-configuration (Config.1) имеет самый низкий ACH — 62. Однако несколько неожиданно то, что ACH для конфигурации с окнами, смежными с водителем и пассажиром (FL и RR, соответственно; Конфиг. 2), составляет всего 89 — чуть выше. чем конфигурация с закрытыми окнами. Остальные три конфигурации (конфигурации с 3 по 5) с двумя или тремя открытыми окнами показывают относительно высокую эффективность около 150 ACH. Причину этих различий можно проследить до общих схем обтекания и распределения давления, которые управляют потоком воздуха в кабине (рис.2). Хорошо вентилируемое пространство требует наличия входа и выхода и благоприятного перепада давления между ними ( 41 , 42 ). После того, как установлен перекрестный путь вентиляции (как в конфигурации 3 или на рис. 3), открытие третьего окна мало влияет на ACH.

Важно отметить, что ACH для Config. 3 выше, чем у Config. 2, несмотря на кажущуюся зеркальную симметрию открытых окон. Это происходит из-за двух эффектов. Во-первых, расположение людей относительно открытых окон влияет на время пребывания высвобожденного скаляра, который используется при оценке ACH ( 32 ).Во-вторых, цилиндры, представляющие водителя и пассажира, также вызывают уменьшение воздушного потока в Config. 2, где пассажиры сидят рядом с открытыми окнами. Позже мы покажем, что ACH дает только частичную картину и что распространение пассивного скаляра может показывать заметные различия между конфигурациями. 3 и 5, несмотря на их почти постоянный ACH.

Передача от водителя к пассажиру

Потоки, проходящие через кабину, обеспечивают путь для передачи воздуха между двумя пассажирами и, следовательно, возможный путь заражения.Мы сосредоточены здесь на передаче через аэрозоли, которые достаточно малы (и неинерционны), чтобы их можно было рассматривать как точные индикаторы потока жидкости ( 43 , 44 ).

Мы начинаем с рассмотрения проблемы с точки зрения зараженного водителя, который выпускает аэрозоли, содержащие патогены, и потенциально может заразить пассажира. На рисунке 5 показано сравнение схем распространения пассивного скаляра, выпущенного рядом с водителем и достигающего пассажира (подробности см. В разделе «Методы»).Чтобы получить объемную количественную оценку, также вычисляется средняя скалярная концентрация в сферической области диаметром 0,1 м, окружающей лицо пассажира, как показано на рис. 5В.

Рис. 5 Передача от водителя к пассажиру.

( A ) Схема транспортного средства с плоскостью сечения, проходящей через центр внутреннего отсека, на которой показаны последующие поля концентрации. ( B ) Гистограмма показывает массовую долю воздуха, достигающего пассажира и исходящего от водителя.( C ) Тепловые карты, показывающие поле концентрации видов, происходящих от драйвера, для различных случаев окна. Обратите внимание, что отрезок A – D находится в передней части кабины автомобиля, а направление потока в C — слева направо. Пунктирными линиями обозначены открытые окна, а сплошными линиями — закрытые окна. Здесь C ₀ — начальная массовая доля пассивного скаляра в месте закачки, где C / C ₀ = 1. Столбики ошибок в (B) представляют собой 1 SD поля концентрации вокруг пассажир.

Конфигурация «все окна с закрытыми окнами» (конфигурация 1), полагающаяся только на кондиционирование воздуха, дает наихудшие результаты и приводит к более 10% скаляра, который оставляет водитель до пассажира. В отличие от этого, настройка «все окна открыты» (конфигурация 6) представляется наилучшим случаем, при этом введенный скаляр почти не достигает пассажира. Общая тенденция уменьшения передачи наблюдается при увеличении количества открытых окон. Однако между различными конфигурациями существует некоторая вариативность, причины которой могут быть не ясны, пока не будут рассмотрены общие схемы потока (например,г., рис. 3).

Поля концентрации скаляра (рис. 5C) исследуются в горизонтальной плоскости A-B-C-D внутри кабины автомобиля примерно на уровне головы пассажиров (рис. 5A). Концентрация скалярного поля максимальна, когда все четыре окна закрыты (Конфигурация 1). Мы отмечаем, что эта конфигурация вождения также может быть наиболее предпочтительной в Соединенных Штатах (с некоторыми сезонными колебаниями). Ситуация с двумя открытыми окнами, когда водитель и пассажир открывают свои окна (Конфиг.2), можно было бы предположить, что это логичный способ избежать заражения от другого жильца. Хотя эта конфигурация действительно улучшается по сравнению с ситуацией, когда все окна закрыты, показанной на рис. 5B, из поля концентрации видно, что Config. 2 не эффективно разбавляет частицы индикатора, и что пассажир получает довольно большую нагрузку загрязняющих веществ от водителя. Чтобы объяснить этот результат, мы более внимательно рассмотрели схемы воздушного потока. По аналогии с потоками, связанными с Config.3 (рис. 3), конфиг. 2 создает сильный воздушный поток из открытого окна RR (RR) в открытое окно FL вместе с рециркуляционным потоком по часовой стрелке внутри кабины, если смотреть сверху. Хотя эта схема потока является слабой, она увеличивает транспортировку трассирующего вещества от водителя к пассажиру. Более того, входящий воздушный поток в Config. 2 проникает за пассажиром и неэффективно смывает потенциальные загрязнения, исходящие от водителя.

Улучшение этой конфигурации может быть достигнуто, если возможны две модификации: (i) изменение направления внутренней циркуляции и (ii) измененный входящий воздушный поток, который сталкивается с пассажиром перед тем, как покинуть его через открытое окно спереди.Это было реализовано, когда RL и FR открыты (конфигурация 3) (фиг. 5C), так же, как конфигурация, показанная на фиг. 3). Теперь входящий поток чистого воздуха из окна RL частично попадает на пассажира (сидящего на сиденье RR), когда он поворачивает за угол. Этот поток воздуха может также действовать как «воздушная завеса» ( 45 ), и, следовательно, концентрация потенциально загрязненного воздуха, достигающего пассажира, снижается.

Остальные конфигурации (конфигурации с 4 по 6) будут рассматриваться как изменения, внесенные в конфигурацию.3, открыв больше окон. Конфигурация 4 имеет три открытых окна (рис. 5C). Поскольку это представляет собой открытие дополнительного (RR) окна, может оказаться неожиданным обнаружение отрицательного воздействия на поле концентрации и ACH (сравнение конфигураций 3 и 4 на рис. 5, B и C). Увеличение концентрации может быть связано с измененными схемами воздушного потока, возникающими в результате открытия третьего (RR) окна. Во-первых, открытие окна RR приводит к уменьшению потока, вращающегося в конце RR кабины, поскольку часть поступающего воздуха выбрасывается из этого окна (рис.S4). Из-за этого отклонения воздушного потока область, окружающая пассажира, менее эффективна в качестве барьера для скаляра, выпущенного водителем. Во-вторых, модифицированный поток также создает ток увлечения от водителя к пассажиру, что еще больше увеличивает скалярный транспорт.

Когда третьим открытым окном является FL (конфигурация 5), это приводит к улучшению, почти вдвое уменьшая среднюю концентрацию по сравнению с тем, когда дополнительным окном является RR (конфигурация 3). Причина этого видна из поля концентрации (рис.5C), поскольку при открытом окне FL рядом с водителем относительно низкое давление в передней части автомобиля создает поток наружу, который вымывает большую часть выпущенных частиц. При существенно уменьшенном поле начальной концентрации около водителя пропорционально уменьшается доля, достигающая пассажира. Таким образом, среди конфигураций с тремя открытыми окнами Config. 5 может обеспечить максимальную пользу с точки зрения передачи данных от водителя к пассажиру.

Последний раз, когда открываются все четыре окна (Конфиг.6), мы снова можем использовать распределение внешнего давления для прогнозирования направлений потока. Линии обтекания проходят через задние окна и уходят через передние окна. Однако, в отличие от конфигурации с открытыми только двумя окнами (рис. 3), общая картина потока существенно изменена (рис. S5), а линии тока подчиняются симметрии слева направо и по большей части не пересекают вертикальную среднюю плоскость. из машины. В этой конфигурации поток в значительной степени разделен на две зоны, образуя два перекрестных вентиляционных пути, в которых общий расход воздуха почти удваивается по сравнению с конфигурациями с двумя и тремя открытыми окнами (рис.S6).

Трансмиссия от пассажира к водителю

В этом разделе мы рассмотрим передачу частиц (и потенциальных патогенов) от пассажира к водителю. Сравнивая схемы распространения пассивного скаляра в салоне автомобиля (рис. 6), общая тенденция предполагает снижение уровня передачи по мере увеличения количества открытых окон, аналогично результатам, полученным для передачи от водителя к пассажиру. Конфигурация с закрытыми окнами (Конфигурация 1) показывает самый высокий уровень концентрации у драйвера (~ 8%).Это значение, однако, ниже, чем 11%, о которых сообщается для обратного транспорта, т. Е. От водителя к пассажиру (рис. 5B), разница, которую можно отнести к тому факту, что кондиционер создает фронтальную -баз средний расход.

Рис. 6 Передача от пассажира к водителю.

( A ) Схема транспортного средства с плоскостью сечения, проходящей через центр внутреннего отсека, на которой показаны последующие поля концентрации. ( B ) Гистограмма показывает массовую долю воздуха, достигающего водителя, который исходит от пассажира.( C ) Тепловые карты, показывающие поле концентрации видов, исходящих от пассажира, для различных конфигураций окон. Пунктирными линиями обозначены открытые окна, а сплошными линиями — закрытые окна. Здесь C ₀ — начальная массовая доля пассивного скаляра в месте закачки, где C / C ₀ = 1. Столбики ошибок в (B) — это 1 SD поля концентрации вокруг Водитель.

Как и раньше, самый низкий уровень скалярного транспорта соответствует сценарию с открытыми окнами (Config.6), хотя отметим, что концентрация нагрузки здесь (около 2%) заметно выше, чем у трансмиссии водитель-пассажир (около 0,2%). Узоры обтекаемой формы для этой конфигурации (рис. S5) показывают, что воздух входит через оба задних окна и выходит через соответствующие передние окна. Таким образом, как в левой, так и в правой половине кабины имеется средний поток от задней части к передней, что улучшает передачу от пассажира к водителю.

Среди остальных конфигураций (Конфиг.2-5), Конфиг. 3 показывает слегка повышенный уровень средней концентрации. Схема внутренней циркуляции против часовой стрелки лежит в основе этой схемы передачи. Существенного снижения средней концентрации можно добиться, дополнительно открыв заднее окно рядом с пассажиром (Конфиг. 4). Это позволяет немедленно вымыть большую часть скаляра, выпущенного пассажиром, через заднее окно, аналогично тому, как открытие окна рядом с водителем (FL) помогает вымыть высококонцентрированные загрязняющие вещества из водителя, прежде чем они может циркулировать к пассажиру (рис.5C, конфиг. 5).

Заключительные замечания

Таким образом, картины потока и поля скалярной концентрации, полученные из моделирования CFD, демонстрируют, что установление доминирующего перекрестного вентиляционного потока в салоне автомобиля имеет решающее значение для минимизации потенциально инфекционного переноса частиц между пассажирами автомобиля. При установленной схеме потока относительное положение водителя и пассажира определяет количество воздуха, передаваемого между пассажирами.

Возможно, неудивительно, что наиболее эффективный способ минимизировать перекрестное загрязнение между жильцами — это открыть все окна (Конфиг.6). Это устанавливает два различных пути воздушного потока в салоне автомобиля, которые помогают изолировать левую и правую стороны и максимизируют ACH в пассажирском салоне. Тем не менее вождение со всеми открытыми окнами не всегда может быть жизнеспособным или желательным вариантом, и в таких ситуациях есть некоторые неинтуитивные результаты, которые выявляются расчетами.

Сценарий «все окна-закрытые» (конфигурация 1), когда только кондиционер, обеспечивающий замену, кажется наименее эффективным вариантом.Возможно, наиболее неожиданным является то, что интуитивно понятный вариант — открытие окон, прилегающих к каждому жителю (конфигурация 2) — эффективен, но не всегда лучший среди вариантов частичной вентиляции. Конфигурация 3, в которой два окна, наиболее удаленные от пассажиров (передние и правые, соответственно) открыты, по-видимому, обеспечивает лучшую защиту пассажира. Особые схемы воздушного потока, которые устанавливаются при распределении давления — направление свежего воздуха через заднее сиденье и через переднее окно — помогают свести к минимуму взаимодействие с водителем в положении FL.

Нельзя игнорировать роль скорости автомобиля при обращении к транспортному средству между людьми, находящимися в транспортном средстве. Поскольку число Рейнольдса потока велико, схемы воздушного потока будут в значительной степени нечувствительны к тому, насколько быстро движется автомобиль. Однако ожидается, что ACH будет линейно зависеть от скорости автомобиля ( 40 ) и, следовательно, чем ниже скорость автомобиля, тем ниже ACH, тем больше время пребывания в кабине и, следовательно, выше вероятность патогенных инфекция (см. рис.S7). Мы ожидаем, что полностью открытые окна будут наиболее эффективными в снижении загрязнения окружающей среды кабины. Модели потока, возникающие в результате частично открытых окон, которые могут быть обычным явлением вождения, будут в центре внимания будущих исследований.

Результаты, представленные здесь, могут быть применены к автомобилям с правым рулем, что актуально для таких стран, как Великобритания и Индия. В таких ситуациях можно ожидать аналогичных, но зеркальных схем потока. Кроме того, хотя расчеты проводились для конкретной конструкции автомобиля (смоделированной на основе Toyota Prius), мы ожидаем, что общие выводы будут справедливыми для большинства пассажирских автомобилей с четырьмя окнами.Однако грузовики, минивэны и автомобили с открытым люком на крыше могут демонстрировать разные схемы воздушного потока и, следовательно, разные скалярные транспортные тенденции.

Безусловно, в нашем подходе к анализу есть неопределенности и ограничения. Устойчивое моделирование RANS решает для усредненного по времени турбулентного потока, в то время как на передачу скалярных частиц, которые могут представлять патогенные аэрозоли, будут влиять крупномасштабные, нестационарные и турбулентные колебания, которые не полностью отражены в настоящей работе.Эти эффекты могут изменить количество трассера, испускаемого одним агентом и достигающего другого ( 46 ). Кроме того, плавучесть выброшенного многофазного облака и изменения температуры в зависимости от окружающей среды могут привести к увеличению срока службы дыхательных микрокапель ( 21 ), что не учитывается в настоящей работе. Тем не менее, несмотря на эти предостережения, эти результаты будут иметь сильное влияние на меры по смягчению инфекции для сотен миллионов людей, управляющих легковыми автомобилями и такси по всему миру, и потенциально обеспечат более безопасные и менее рискованные подходы к личному транспорту.

МЕТОДЫ

Геометрия автомобиля была выбрана исходя из базового экстерьера Toyota Prius. Интерьер был минималистичным и состоял из двух цилиндрических корпусов, представляющих водителя и пассажира. Модель автоматизированного проектирования для геометрии автомобиля была подготовлена ​​с помощью SOLIDWORKS, а последующие операции, включая дискретизацию областей (построение сетки) и настройку корпуса, были выполнены с помощью модуля Ansys Fluent.

Устойчивые уравнения RANS со стандартной моделью турбулентности k -ε решались на неструктурированной сетке, состоящей из примерно 1 миллиона тетраэдрических ячеек сетки.Размер области составил 6 h × 5 h × 3 h в продольном, нормальном и размахе соответственно, где h — высота кабины. Скорость транспортного средства v = 22 м / с (50 миль в час) была установлена ​​как условие притока перед передней частью кузова автомобиля. На выходе применялось условие выхода давления. Моделирование повторялось до тех пор, пока не была достигнута сходимость для уравнений неразрывности и импульса, а также скорости диссипации турбулентности E .Каждый запуск моделирования занимал примерно 1,5 часа вычислительного времени на стандартной рабочей станции. Было проведено исследование независимости сети, которое установило, что принятое решение было достаточным для количеств, указанных в настоящей работе.

Смешивание и перенос пассивного скаляра моделировались путем решения уравнений переноса частиц, описывающих уравнение адвекции-диффузии. Отдельное моделирование было выполнено для скаляра, выпущенного рядом с водителем, а затем для его выпуска рядом с лицом пассажира.Скаляр был настроен как невзаимодействующий материал, то есть с чрезвычайно низким коэффициентом диффузии массы, что означало, что только адвекция и турбулентная диффузия вносили вклад в динамику его переноса. Этот подход имитирует смешивание материала с высоким числом Шмидта, такого как краситель или дым, которые обычно используются в качестве индикаторов в турбулентных потоках жидкости ( 47 ). Скорость закачки разновидностей была очень низкой, так что это не влияло на воздушный поток. Это было подтверждено сравнением полей концентраций для различных скоростей закачки, которые показали незначительные изменения.Эта стратегия использовалась для того, чтобы эффекты турбулентной диффузии также были учтены в анализах.

Благодарности: Мы благодарим S. Hao и Y. Zhu за полезные обсуждения. Мы подтверждаем использование изображений и материалов, любезно предоставленных Ansys Inc. Финансирование: V.M. выражает признательность за финансирование из стартовых фондов Массачусетского университета в Амхерсте. В.М. и A.D. выражают признательность за финансирование Центру систем армии США Natick Soldier. J.A.B. и К. подтверждаем получение финансирования из институциональных фондов Университета Брауна. Вклад авторов: K.B., J.A.B. и V.M. задумал проект. В.М. и К. разработал численное моделирование. А.Д. и В.М. провели численное моделирование и анализ данных. В.М. и К. провели полевые эксперименты. Все авторы обсудили результаты и написали статью. Конкурирующие интересы: Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах.Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

Обычная автоматическая трансмиссия против вариатора

Коробка передач

CVT против стандартной автоматической:

Если я просто хочу сесть в машину и поехать, почему я должен оценить разницу между стандартной автоматической коробкой передач и вариатором ? Хотя в настоящее время вариаторы доступны не для всех автомобилей и внедорожников, они работают таким образом, чтобы максимально снизить топливную эффективность вашего автомобиля.

1. Что такое трансмиссии CVT?

2. Преимущества / недостатки трансмиссии CVT

3. Сервис вариаторов

Что такое бесступенчатая трансмиссия (CVT)?

Бесступенчатая трансмиссия (CVT) не использует передачи, как базовая автоматическая трансмиссия.Скорее, он использует 2 шкива, соединенных ремнем. Это немного похоже на трансмиссию снегохода: один шкив соединяется с двигателем, а другой — с трансмиссией. Ремень передает мощность между ними. Как следует из названия, эта трансмиссия постоянно изменяет настройки. Это позволяет двигателю автомобиля работать более эффективно.

В то время как вы управляете автомобилем с вариатором так же, как и традиционной автоматической коробкой передач, система, однако, значительно отличается. Стандартная трансмиссия имеет заданную конфигурацию в зависимости от предполагаемого использования автомобиля.Экономичный легковой или грузовой автомобиль оснащен трансмиссией, которая будет использовать максимальную производительность двигателя за счет мощности в лошадиных силах. Автомобиль будет оснащен трансмиссией, которая будет максимально использовать мощность, а характеристики газа отойдут на второй план. CVT может максимально использовать оба сценария в результате своей конфигурации.

Трансмиссия CVT: преимущества и недостатки

Трансмиссия CVT: преимущества и недостатки

Есть несколько практических причин для покупки автомобиля с вариатором, но одна из наиболее частых причин — это сэкономить деньги.

Плюсы бесступенчатой ​​трансмиссии (CVT)

1. Эффективность использования топлива:

В отличие от типичной автоматики, вариатор может изменять передаточное число навсегда, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью. В целом, чем больше передач предлагается в типичной автоматической коробке передач, тем лучше оптимизируется мощность двигателя. Даже самые передовые традиционные трансмиссии работают на 10 передачах, в то время как вариатор имеет бесконечное количество комбинаций, ведущих к гораздо большей экономии газа.

2. Намного меньше Вес:

Хотя это не универсальная правда, обычно трансмиссии CVT обычно легче и меньше по размеру, чем обычная автоматическая трансмиссия. Бесступенчатые трансмиссии занимают гораздо меньше места и при этом весят меньше, чем их традиционные аналоги.

3. Дизайн проще, но не дороже:

Обычные автоматические трансмиссии чрезвычайно сложны и также могут иметь сотни движущихся частей. CVT имеют гораздо более простую конструкцию, что означает, что они менее сложны, намного быстрее собираются и требуют гораздо меньше ресурсов для изготовления.

4. Бархатистая производительность:

Учитывая, что они не связаны статической установкой, вариатор может адаптироваться к вашим требованиям вождения, а также к дорожным условиям. В вариаторе нет «охоты за шестернями», бортовая компьютерная система остается в идеальном / точном месте с точки зрения эффективности и мощности. Независимо от обстоятельств, вождение плавное и постоянное, потому что на самом деле оно не «переключается».

Минусы вариатора АКПП

1. Еще не созданы для энергетики:

CVT в настоящее время строятся, чтобы максимально эффективно использовать газ, поэтому они привлекают гибридные автомобили.

2. Он кажется другим:

Если вы старый водитель транспортного средства с многолетним стажем вождения, вариатор определенно покажется вам действительно странным. Движение дроссельной заслонки будет немного откладываться по сравнению с другими трансмиссиями. В зависимости от ситуации (например, при подъеме в гору) автомобиль с вариатором может оставаться на высоких оборотах без чрезмерного износа двигателя. Для любого, кто на самом деле управлял трансмиссиями без вариатора, оставаться на более высоких оборотах всегда было запретом, и было предпочтительнее вернуться к более низким оборотам.

3. Счета за более высокий текущий ремонт:

При быстром взгляде на предлагаемые периоды технического обслуживания, продолжительность замены трансмиссионной жидкости на вариаторах составляла каждые 60 000 миль по сравнению с каждыми 72 000 миль на «нормальной» автоматической коробке передач. Бесступенчатые трансмиссии также относительно новы в автомобильной сфере, и количество сертифицированных специалистов по вариаторам меньше, чем профессионалов в области автоматических трансмиссий. Отсутствие аккредитованных технических специалистов по вариаторам может привести к тому, что независимые магазины будут взимать более высокую цену.Обязательно проконсультируйтесь с вашим консультантом по обслуживанию для получения индивидуального предложения по трансмиссии вашего автомобиля.

Обслуживание бесступенчатой ​​трансмиссии

Я считаю, что моему автомобилю с вариатором требуется ремонт трансмиссии

Итак, ваша машина не ускоряется так, как должна, и вы начинаете думать: «О нет. Мое будущее — ремонт трансмиссии ». Хотя необходимость замены трансмиссии никогда не доставляет удовольствия, хорошая новость заключается в том, что сервисный отдел вашего автомобильного дилера обладает уникальной квалификацией, позволяющей выполнять самую лучшую работу по хорошей цене).Как мы указывали ранее, вариаторы относительно новы, и не так много лицензированных специалистов, которые занимались бы ими. Вы знаете, кто лицензировал техников CVT? Автосалон. Кто, скорее всего, знает какой-либо тип трансмиссии лучше, чем компания, которая ее произвела?

Магазины передач поблизости: стоит ли их изучать?

Несмотря на то, что все обстоятельства индивидуальны, лучший выбор в отношении услуг по передаче данных — это сервисный центр у ближайшего дилера.