Есть ли коробка передач в электромобиле?

Что такое трансмиссия и как она работает — фото, видео

Когда каждый человек еще в детстве начинает интересоваться автомобилями, он изучает не только марки и моделей машин, но и устройство автомобиля. Одним из главных агрегатов автомобиля является трансмиссия, которая состоит из множества более мелких узлов и агрегатов. В данной статье мы расскажем всем интересующимся молодым автомобилистам, что такое трансмиссия в автомобиле.

Определение понятия «трансмиссия»

Согласно научным изданиям машиностроения, трансмиссия – это совокупность механизмов и сборочных единиц, которые соединяют двигатель с ведущими колесами, в данном случае, автомобильного транспорта, а также совокупность системы, которая обеспечивает работу трансмиссии.

Трансмиссия является совокупностью агрегатов и узлов, которые передают крутящий момент от мотора к ведущим колесам, при этом могут изменяться тяговые усилия, скорость и направление движения. Автомобильная трансмиссия включает в себя механизмы, которые в науке относят к составу силового агрегата – это коробка передач и сцепление.

Назначение и схемы трансмиссий

Назначение. Трансмиссия автомобиля служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. При этом передаваемый крутящий момент изменяется по величине и распределяется в определенном соотношении между ведущими колесами.

Крутящий момент на ведущих колесах автомобиля зависит от передаточного числа трансмиссии, которое равно отношению угловой скорости коленчатого вала двигателя к угловой скорости ведущих колес. Передаточное число трансмиссии выбирается в зависимости от назначения автомобиля, параметров его двигателя и требуемых динамических качеств.

В транс­миссию входят:

• сцепление,
• коробка передач,
• карданная передача,
• главная передача, устанавливаямая в картере ведущего моста,
• дифференциал
• полуоси.

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).

Трансмиссии по способу передачи крутящего момента разделяют на механические, гидравлические, электрические и комбинированные (гидромеханические, электромеханические). На отечественных автомобилях наиболее распространены механические трансмиссии, в которых передаточные механизмы состоят из жестких недеформируемых элементов (металлических валов и шестерен). На автобусах Ликинского и Львовского заводов, а также на большегрузных автомобилях БелАЗ применяют гидромеханические трансмиссии с автоматизированным переключением передач. Часть большегрузных автомобилей БелАЗ имеют электромеханическую трансмиссию с моторколесами.

Схема трансмиссии автомобиля. Она определяется его общей компоновкой: размещением двигателя, числом и расположением ведущих мостов, видом трансмиссии.

Схемы трансмиссий:
а — автомобиля 4X2, б — переднеприводного автомобиля 4X2, в — автомобиля 4X4, г — автомобиля 6X4

Автомобили с механической трансмиссией и колесной формулой 4X2 имеют чаще всего переднее расположение двигателя, задние ведущие колеса и центральное размещение агрегатов трансмиссии (автомобили ЗИЛ-130, МАЗ-5335, ГАЗ-24 и др.). Здесь двигатель 1, сцепление 2 и коробка передач 3 (рис. а) объединены в один блок и образуют силовой агрегат. Крутящий момент от коробки передач 3 передается карданной передачей 4 на ведущий задний мост 5.

Существенные отличия имеет трансмиссия переднеприводного автомобиля ВАЗ-2108 с колесной формулой 4X2 (рис. 6). Особенностью этой схемы является выполнение ведущим переднего моста с управляемыми колесами. Это потребовало объединения в единый силовой агрегат двигателя 1, сцепления 2, коробки передач 3, механизмов ведущего моста 5 (главную передачу и дифференциал), карданных шарниров 6 равных угловых скоростей, соединенных с передними управляемыми колесами.

На (рис. в) представлена схема трансмиссии автомобиля с передним и задним ведущими мостами (автомобиль УАЗ-469). Отличительной особенностью этой схемы является применение в трансмиссии раздаточной коробки 7, которая через промежуточные 9 карданные валы передает крутящий момент переднему 8 и заднему 5 ведущим мостам. В раздаточной коробке имеется устройство для включения и выключения переднего моста и дополнительная понижающая передача, позволяющая значительно увеличить крутящий момент на колесах автомобиля в необходимых случаях.

Схема механической трансмиссии трехосных грузовых автомобилей КамАЗ представлена на (рис. г). На этих автомобилях средний 10 и задний 5 мосты являются ведущими. Крутящий момент к ним передается одним карданным валом 4, а в главной передаче среднего моста предусмотрен межосевой дифференциал и проходной вал, передающий крутящий момент на карданный вал 11 привода заднего моста. В других схемах трансмиссий трехосных автомобилей передача крутящего момента к ведущим мостам может производиться раздельно карданными валами от раздаточной коробки (автомобиль Урал-375).

Схемы гидромеханических трансмиссий предусматривают объединение в едином блоке двигателя и гидромеханической коробки передач, крутящий момент от которой передается ведущим колесам через карданный вал и механизмы заднего моста как в обычной механической трансмиссии.

На автомобилях (БелАЗ) с электромеханической трансмиссией дизельный двигатель приводит во вращение генератор постоянного тока, энергия от которого передается по проводам в электродвигатели колес. Колесный электродвигатель монтируют в ободе колеса совместно с понижающим механическим редуктором. Такая конструкция называется электромотор-колесом.

Особенности популярных трансмиссий 4Matic, xDrive, 4Motion, Quattro

• Системы полного привода 4Matic (установлены на многочисленные легковые модели Mercedes-Benz) с постоянным полным приводом включают межколесный и межосевой дифференциалы свободного типа, позволяющих разделить крутящий момент ДВС на две оси. Каждая из осей благодаря свободным дифференциалам может беспрепятственно вращаться с различной скоростью. Кроме того, у 4Matic предусмотрен контроль за движением посредством системы курсовой устойчивости (предусмотрен контроль тягового усилия, антиблокировочная система тормозов и антипробуксовочный механизм).
• Полноприводные трансмиссии xDrive (разработка BMW) отличаются наличием фрикционной многодисковой муфты. Она выполняет роль дифференциала. Также одна из главных особенностей решения состоит в том, что системой обеспечена возможность перераспределения межосевого крутящего момента в максимально широком диапазоне (0 до 100%).
• Система Quattro (Audi). Отличительная особенность – МТ и ДВС расположены продольно. У большинства трансмиссий Quattro присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.
• 4 Motion (популярный МТ Volkswagen). Особенность схемы — крутящий момент ДВС распределяется по осям в зависимости от ситуации на дороге.

У большинства трансмиссий Quattro и 4Motion присутствует свободный дифференциал с электронной блокировкой. Благодаря ней автоматически отпадает проблема пробуксовки ведущих колёс при разгоне на скользком дорожном полотне.

Классификация трансмиссий

Рассмотрим классификацию трансмиссий.

По методам передачи и преобразованию момента трансмиссии подразделяются на электромеханические, механические и гидромеханические.

Механическая трансмиссия

Трансмиссии механического типа (обычные и планетарные) в КПП содержат только фрикционные и шестеренчатые устройства. Преимущества их заключаются в коэффициенте полезного действия, небольшой массе и компактности, простоте в эксплуатации и на­деж­нос­ти в работе. Недостаток трансмиссии такого типа – ступенчатость изменения передаточных чисел, понижающая использование мощности силового агрегата. Длительное время на пе­рек­лю­че­ние рычагом передач усложняет управление автомобилем. Именно поэтому спор­тив­ные автомобили, оснащенные механической трансмиссией, снабжают электронными переключателями передач (кнопками на рулевом колесе, подрулевыми лепестками) и КПП со сверхбыстрыми синхронизирующими сервомеханизмами.

Использование трансмиссий механического типа свойственно советскому трак­то­ро­стро­е­нию.

Гидромеханическая трансмиссия

Трансмиссии гидромеханического типа оснащены гидромеханической КПП, которая состоит из механического редуктора и гидродинамического преобразователя момента. Преимущества таких трансмиссий заключаются в возможности автоматизации смены пе­ре­да­чи и облегчении управления, автоматическом изменении крутящего момента на основе внешних сопротивлений, фильтрации крутильных колебаний и уменьшении пиковых наг­ру­зок, действующих на агрегаты трансмиссии, и увеличении за счет этого долговечности и надежности трансмиссии поршневого мотора.

Главный недостаток таких трансмиссий – достаточно низкий коэффициент полезного действия из-за недостаточно большого КПД гидротрансформатора. Если КПД гид­ро­пе­ре­да­чи не меньше 0.8, диапазон изменения крутящего момента не выше трех, что заставляет иметь механический редуктор на 3-5 передач, включая передачу заднего хода. Необходимо располагать специальной системой охлаждения, а также подпитки гидроагрегата, что увеличивает габаритные размеры моторно-трансмиссионного отдела. Без фрикционов или специальных автологов пуск двигателя с буксира и торможением двигателем не обес­пе­чи­ва­ет­ся.

Трансмиссии гидромеханического типа активно применяются в западном трак­то­ро­стро­е­нии – «Леопард-2» (ФРГ), М1 «Абрамс» (США). В трансмиссиях перечисленных танков в основном приводе, кроме гидромеханических передач, также применяются в до­пол­ни­тель­ном приводе гидростатические передачи для выполнения поворота. Гид­ро­ме­ха­ни­чес­кой передачей оснащен дизель-поезд под названием Д1 венгерского производства, ра­бо­та­ю­щий на постсоветском пространстве ЖД-техники.

Гидравлическая трансмиссия

Трансмиссией гидравлического типа в транспортной технике является такая транс­мис­сия, в которой переключения осуществляются не механическим методом, а гид­рав­ли­чес­ки­ми аппаратами, т.к. чисто гидравлические трансмиссии встречаются довольно редко. Трансмиссия такого типа оборудована КПП с вторичным и первичным валами, а также, как и в обычной КПП, несколькими парами зубчатых колес, но включение необходимой пары в рабочий процесс выполняет не фрикционная или кулачковая муфта, а гидромуфта или же гидротрансформатор, который заполняется для включения передачи.

Главное достоинство трансмиссии такого типа – включение передач совершенно безударное и полное отсутствие механических муфт, стабильно работающих в процессе передачи больших крутящих мо­мен­тов (к примеру, на тепловозах), главный минус – необходимость монтажа отдельной гидромуфты для каждой передачи. Из-за своих особенностей гидропередача применяется в основном на железнодорожной технике. Из отечественных разновидностей техники гид­ро­пе­ре­да­чей оснащены, к примеру, дизель-поезд ДР1, маневровые тепловозы ТГМ6 и ТГМ4.

Гидростатическая трансмиссия

В трансмиссии гидростатического типа для передачи мощности применяется ак­си­аль­но-плунжерные гидромашины. Преимущества данной трансмиссии – небольшая масса и габариты машин, отсутствие механической связи между ведущим и ведомым звеньями трансмиссии, благодаря чему удается разносить их на достаточно значительные расстояния и придавать гораздо большее число степеней свободы. Главный минус гидрообъемной передачи – высокие требования к чистоте жидкости, участвующей в рабочем процессе, а также повышенное давление в гидролинии.

Гидростатическая передача применяется на дорожно-строительных машинах (в основном в катках, так как там необходимо обеспечивать достаточно большое передаточное число, а также очень часто приводить вальцы с торца, затруднено построение механической передачи), как вспомогательная – в авиационной технике, металлорежущих станках, теп­ло­во­зах.

Электромеханическая трансмиссия

Трансмиссии электромеханического типа состоят из тягового электромотора (или нескольких), электрического генератора, электрической системы контроля, а также со­е­ди­ни­тель­ных кабелей. Главным достоинством трансмиссий электромеханического типа яв­ля­ет­ся обеспечение более широкого диапазона автоматического изменения силы тяги и крутящего момента, а также отсутствие кинематической жесткой связи между механизмами электротрансмиссии, что дает возможность создать разные компоновочные схемы.

Главными минусами, которые препятствуют распространению трансмиссий элект­ри­чес­ко­го типа, являются большая масса, габариты и цена (особенно если применяются электромашины постоянного тока), меньший КПД (по сравнению с механической). Но с развитием электротехнической промышленности, широким распространением ин­дук­тор­но­го, вентильного, синхронного, асинхронного и других разновидностей электропривода открывается все больше новых возможностей для электромеханических трансмиссий.

Данные трансмиссии широко используются в тепловозах, тракторах, карьерных самосвалах, морских судах, военной технике, самоходных механизмах, немецких военных машинах «Мышонок» и «Фердинанд», а также автобусах, которые с трансмиссией этой разновидности более правильно называются теплоэлектробусы, к примеру, ЗИС-154.

На современных автомобилях, по большей части, используется трансмиссия ме­ха­ни­чес­ко­го типа. Трансмиссия механического типа, в которой изменение крутящего момента происходит в автоматическом режиме, называется автоматической трансмиссией.

Наиболее частые поломки трансмиссии

• Сильный шум при включении сцепления – «симптом» износа пружин (вилки, демпфера) или возникновение зазора в шлицевом соединении. Чаще всего решение проблемы – замена ведомого диска или пружин, но иногда достаточно просто основательней закрепить пружину вилки.
• Увеличение шума при выключении сцепления – сигнал о износе, повреждении подшипников вала КПП. Как правило, проблема решается заменой подшипника.
• «Смазанное» включение передач. Возникает как ответная реакция на износ многих деталей. Важна детальная диагностика и замена одной или нескольких деталей – пружин фиксаторов, шариков, «сухарей», шестерни, муфты, рычага выбора передач, блокирующих колец синхронизаторов.
• Из коробки передачи течёт масло. Чаще всего проблема – в износе сальников или уплотнительных прокладок, и они нуждаются в замене. Но проблема может быть и в ослаблении крепления картера или его крышек. В этом случае требуется регулировка крепежа (гаек).
• КПП издаёт гул, шум. Такое нередко бывает при недостатке уровня масла в коробке. И здесь важно понять причину утечки масла, устранить ее, а затем восстановить уровень масла до требуемых норм. Кроме того, проблема может быть связана с износом синхронизаторов, подшипников, шестерен. В этом случае требуется их замена.
• При подъёме транспортного средства в гору начинается пробуксовка. Переключение на пониженную передачу начинается раньше времени. Здесь, как и в предыдущем случае, причина чаще всего – падение уровня масла. Но нельзя исключать и одновременный износ манжет поршня и дисков муфты. Это может быть прямым стимулом к их замене.
• Cтук на холостом ходу ДВС. Это свидетельство окончания времени эксплуатации дисков фрикционных муфт. Решить проблему можно только их заменой.

Интерактивное обучение! На базе LCMS ELECTUDE доступен специальный обучающий курс-тренинг и тестовая система проверки знаний «Трансмиссия автомобиля».

29 учебных модулей – это отличные возможности для того, чтобы изучить устройство, принцип работы разных трансмиссий. Огромное внимание уделяется устройству и сервисному обслуживанию.

Зависимость трансмиссии от типа привода

Конструкция трансмиссии отличается от типа привода, которым оснащено ТС. Сегодня существуют следующие вариации:

передний;
задний;
полный.

В переднеприводных машинах применяется классическая цепочка. Вращение от силового агрегата передается только на передний мост через коробку переключения передач. В авто с системой 4WD обязательно присутствует межосевой дифференциал. Крутящий момент передается одновременно на передний и задний мосты, а раздаточная коробка распределяет вращение на полуоси. В заднеприводной коробке присутствуют все те же элементы, что и в переднеприводной. Разница только в ведущей оси. Также крутящий элемент в таких автомобилях передается с помощью карданного вала.

АГРЕГАТЫ ТРАНСМИССИИ АВТОМОБИЛЯ

Независимо от типа трансмиссии, этот механизм состоит из нескольких узлов, которые обеспечивают эффективность и высокий КПД устройства. Вот из каких агрегатов состоит коробка передач.

ДИСК СЦЕПЛЕНИЯ

Этот элемент обеспечивает жесткую сцепку маховика двигателя с ведущим валом главной передачи. Однако при необходимости данный механизм также разъединяет мотор и коробку. Механическая трансмиссия оснащается корзиной сцепления, похожее устройство имеет и робот.

В автоматических модификациях эту функцию выполняет гидротрансформатор. Единственное отличие – диск сцепления может обеспечить прочную связь мотора и механизма трансмиссии даже при заглушенном моторе. Это позволяет использовать передачу в качестве противооткатного механизма в дополнение к слабому ручнику. Сцепление позволяет запустить двигатель с толкача, чего нельзя сделать на автомате.

Механизм сцепления состоит из таких элементов:

• Фрикционные диски;
• Корзина (или корпус, в котором расположены все элементы механизма);
• Вилка (перемещает нажимной диск, когда водитель нажимает на педаль сцепления);
• Ведущий или первичный вал.

Среди разновидностей сцепления бывают:

• Сухие. В таких модификациях используется сила трения, благодаря чему фрикционные поверхности дисков не позволяют им проскальзывать во время передачи крутящего момента;
• Мокрые. Более дорогая модификация, в которой используется гидротрансформаторное масло, продлевающее срок службы механизма, а также делающее его более надежным.

ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА

Основная задача главной передачи – принимать усилия, поступающие от мотора и передавать их на подсоединенные узлы, а именно на ведущий мост. Главная передача увеличивает КМ (крутящий момент) и вместе с тем уменьшает обороты ведущих колес авто.

Машины с передним приводом оснащаются данным механизмом возле дифференциала КПП. Модели с задним приводом имеют этот механизм в картере заднего моста. В устройство ГП входит полуось, ведущая и ведомая шестерни, полуосевые шестерни, а также шестерни-сателлиты.

ДИФФЕРЕНЦИАЛ

Передает крутящий момент, изменяет его и распределяет на несоосные механизмы. Форма и принцип работы дифференциала отличаются в зависимости от привода машины:

• Заднеприводная модель. Дифференциал устанавливается в картере моста;
• Переднеприводная модель. Механизм установлен в коробке передач;
• Полноприводная модель. Дифференциал находится в раздаточной коробке.

В конструкцию дифференциала входит планетарный редуктор. Существует три модификации планетарной передачи:

• Коническая – используется в межколесном дифференциале;
• Цилиндрическая – применяется в межосном дифференциале полноприводного авто;
• Червячная – считается универсальной модификацией, которую можно использовать, как в межколесном, так и межосном дифференциалах.

В устройство дифференциала входят осевые шестерни, закрепленные в корпусе. Они связываются между собой планетарной передачей, которая состоит из шестерен-сателлитов.

КАРДАННАЯ ПЕРЕДАЧА

Карданная передача – это вал, состоящий из двух или больше частей, которые соединены между собой при помощи шарнирного механизма. Она используется в разных частях автомобиля. Основное применение – в заднеприводном транспорте. Коробка передач в таких автомобилях часто находится ниже, чем редуктор заднего моста. Чтобы ни механизм коробки, ни редуктора не испытывал дополнительную нагрузку, вал, расположенный между ними должен разделяться на секции, соединение которых обеспечивало бы плавное вращение при деформации узла.

Если кардан неисправен, то в процессе передачи крутящего момента ощущаются сильные шумы и вибрации. Когда водитель заметил такой эффект, ему следует уделить внимание ремонту, чтобы из-за повышенных вибраций не вышли из строя механизмы трансмиссии.

Чтобы трансмиссия прослужила максимально эффективно и долго без ремонтов, каждую коробку необходимо обслуживать. Производитель устанавливает свой срок планового ТО, о чем автовладелец информируется в технической документации. Чаще всего этот период находится в районе 60 тысяч километров пробега авто. В техническое обслуживание входит замена масла и фильтра, а также сброс ошибок, если такие имеются в электронном блоке управления.

Устройство механической трансмиссии

Механическая трансмиссия — автомобильная трансмиссия, предназначенная для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания к колесам, в которой выбор передачи осуществляется водителем в ручном режиме. Функции механической трансмиссии осуществляются за счет механических устройств, поэтому она и получила такое название.

Принцип работы механической трансмиссии следующий: крутящий момент от силового агрегата через сцепление передается на первичный вал КПП. Сцепление обеспечивает разъединение мотора и трансмиссии для переключения передач без выключения оборотов двигателя. В механической трансмиссии сцепление выжимается водителем путем нажатия на педаль в салоне автомобиля. В момент, когда сцепление выжато, водителем осуществляется выбор передачи и вручную переключается рычаг КПП.

В механической трансмиссии оси валов расположены параллельно, на них расположены шестерни. Пары взаимодействующих шестерен образуют ступени, каждая из них имеет определенное передаточное число, определяемое отношением количества зубьев у выходной и входной шестерен в паре. Количество зубьев зависит от размера самой шестерни: чем больше зубьев — тем больше диаметр шестерни. Первая передача имеет самое большое передаточное число и, соответственно, входная шестерня имеет минимальный размер, а выходная — максимальный.

Передаточное число определяет скорость вращения и крутящий момент, передаваемый от коленчатого вала двигателя. Если передача увеличивает крутящий момент, то она является понижающей, если уменьшает — повышающей. У понижающей передачи скорость вращения шестерен снижается, у повышающей — повышается.

Существуют две основных разновидности механической трансмиссии: двухвальные и трехвальные КПП. У двухвальных крутящий момент передается непосредственно от ведущего вала к ведомому, у трехвальных между ними расположен промежуточный вал, повышающий общий КПД механической трансмиссии и позволяющий реализовать прямую передачу. Также механическая трансмиссия классифицируется по количеству ступеней: 4, 5, 6 и даже 7 на самых продвинутых автомобилях. Наибольшее распространение сейчас имеют 5- и 6-скоростные МКПП.

Механическая трансмиссия довольна проста, надежна и недорога в реализации. Однако ее основной недостаток — усложнение процесса управления автомобилем. Водитель должен полностью контролировать процесс переключения передач, что является достаточно утомительным занятием, особенно в режиме городской езды. Ошибки в переключении грозят перегрузкой двигателя или повреждением сцепления. Поэтому автопроизводители предлагают альтернативный варианты, в которых переключение передач осуществляется без участия водителя.

Устройство автоматической трансмиссии

Автоматическая трансмиссия обеспечивает переключение передач в автоматическом режиме. Это означает, что человеку, управляющему автомобилем, не нужно выжимать сцепление и переключать рычаг КПП. Коробка-автомат была разработана еще в начале XX века, основные принципы ее работы сохранились с того времени.

Классическим вариантом автоматической трансмиссии является гидротрансформаторная КПП, состоящая из следующих узлов:

• гидротрансформатора;
• планетарного механизма.

Последний включает в себя следующие детали

• гидравлический или электронный блок управления АКПП;
• фрикционную муфту;
• обгонную муфту;
• ленточный тормоз;
• масляный насос.

Гидротрансформатор обеспечивает передачу крутящего момента от силового агрегата и по своей сути заменяет сцепление. Передача крутящего момента осуществляется за счет накопления и использования кинетической энергии жидкости, находящейся внутри корпуса гидротрансформатора. Также он обеспечивает гашение толчков, возникающих при переключении передач, из-за отсутствия жесткой кинематической связи между своими элементами.

Планетарный механизм обеспечивает выбор скорости и передачу крутящего момента от гидротрансформатора к приводам колес. В планетарном механизме осуществляется блокировка одних шестерней и разблокировка других, что определяет выбор передаточного числа. Управление коробкой осуществляет гидравлический или электронный блок управления, собирающий сведения от различных датчиков и определяющий необходимый режим работы.

Классическая автоматизированная трансмиссия имеет множество достоинств: она обеспечивает комфортность управления автомобилем, имеет большой ресурс, зачастую превосходящий механическую трансмиссию, предотвращает банальные ошибки водителя при переключении передач. Разумеется, имеются и минусы: автомат достаточно дорог, поэтому им редко оснащаются автомобили эконом-класса. Также трансмиссия подобного типа увеличивает вес авто, снижает динамику и максимальную скорость, повышает расход топлива и требует тщательного ухода. В случае поломки ремонт автоматической трансмиссии обойдется владельцу авто в немаленькую сумму.

Устройство трансмиссии типа вариатор

Вариатор, или CVT (Continuously Variable Transmission), это разновидность бесступенчатой автомобильной трансмиссии. Вариатор способен плавно изменять коэффициент передачи во всем диапазоне скоростей и тяговых усилий, поэтому в процессе работы такой трансмиссии не наблюдается характерных толчков при переключении передач, свойственных другим видам трансмиссии.

На современных автомобилях самым распространенным видом является вариатор, основанный на работе клиноременной передачи. В нем передаточное число передается от ведущего шкива, соединенного с мотором, к ведомому, связанного с приводами колес. Между собой валы соединяются ремнем.

Принцип работы вариатора основан на изменении диаметра ведомого и ведущего шкивов при уменьшении или увеличении частоты оборотов двигателя. При трогании автомобиля, когда необходимо максимальное тяговое усилие, диаметр ведущего шкива минимален, ведомого максимален, что повышает коэффициент передачи. С набором скорости и увеличением оборотов силового агрегата диаметр ведущего шкива возрастает, а ведомого — падает, что уменьшает коэффициент передачи. Таким образом регулируется тяговое усилие, передаваемое на приводы колес. Как и на любых современных автомобилях, за регуляцию диаметра шкивов отвечает электроника, получающая команды из электронного блока управления.

Второй вариант бесступенчатой трансмиссии — тороидальный вариатор, встречающийся гораздо реже клиноременной схемы. При таком варианте передача крутящего момента регулируется роликами тороидальной формы, зажатыми между валами. Изменение передаточного числа осуществляется за счет увеличения или уменьшения площади контактных поверхностей соприкосновения роликов и валов. Для максимальной тяги роликовые зажимы поворачиваются в сторону ведомого вала, что увеличивает площадь соприкосновения и трение между ведомым валом и роликом. При увеличении скорости ролики поворачиваются в обратную сторону. Тороидные вариаторы более надежны и износостойки, однако дороже в производстве.

Плюсы бесступенчатой трансмиссии типа вариатор очевидны: она более динамична и эффективна, чем автомат, полностью отсутствуют рывки, выигрывает она и в экономичности по сравнению с автоматом. Однако и минусы вариатора также ярко выражены: ненадежность, относительно малый ресурс, дорогостоящий ремонт и необходимость дополнительного обслуживания (нужно покупать специальное трансмиссионное масло).

Есть ли коробка передач в электромобиле?

Когда впервые садитесь за руль электромобиля, то можете заметить, что рядом с вами нет коробки передач. А когда разгоняете и замедляете электрический автомобиль, он не переключает передачи, как это сделано в обычных бензиновых или дизельных автомобилях. Это из-за того, что у них отсутствуют шестерни.

В электромобилях нет коробки передач, а вместо этого у них только одна передача. Впечатляет то, как некоторые из них могут разгоняться. Например, Тесла Модель S может разогнаться 0-100 км/ч менее чем за 2,5 секунды, что делает его быстрее, чем большинство суперкаров.

Почему у электромобилей только одна передача?

Есть много причин, по которым у электромобилей только одна передача. Во-первых, электродвигатели вращаются со значительно большей скоростью, чем двигатели внутреннего сгорания. Типичный электродвигатель может развивать скорость до 20 000 об/мин, что намного выше предела 4 000–6 000 об/мин для обычных автомобилей.

Они не только обеспечивают оптимальную производительность в узком диапазоне оборотов, а остаются энергоэффективными во всем этом диапазоне. Электромобили почти мгновенно развивают максимальный крутящий момент с нулевых оборотов, поэтому у них нет определенного диапазона, подходящего для движения на низкой скорости или ускорения.

Причина, по которой обычные дизельные и бензиновые автомобили нуждаются в коробке передач, заключается в том, что эти двигатели способны генерировать полезный крутящий момент и мощность только в узком диапазоне оборотов двигателя.

Различные передаточные числа помогают обычным двигателям оставаться в этом «диапазоне мощности» на разных скоростях движения. Вот почему бензиновый автомобиль легко разгоняется до 33 км/час на первой передаче, но не будет двигаться быстрее, не достигнув предела оборотов двигателя или «красной черты». По той же логике вам будет сложно ускориться на шестой передаче, так как это передаточное число рассчитано на круиз на более высоких скоростях.

Электромобили могут развивать максимальную скорость на одной передаче. Инженеры выбирают передаточное число, обеспечивающее хороший баланс между ускорением и максимальной скоростью. Выберите слишком низкое передаточное число, и двигатель будет разгоняться очень быстро, но может быть ограничен низкой максимальной скоростью. И наоборот, если инженеры выберут чрезвычайно высокое передаточное число, передача может быть оптимальной для работы на максимальной скорости, но при этом пострадает ускорение.

Могут ли электромобили иметь более одной передачи?

Несмотря на все вышесказанное, у некоторых электромобилей есть многоскоростная коробка передач. Некоторые команды, участвующие в серии электрических гонок Formula E, использовали свои автомобили с трехступенчатой ​​коробкой передач.

Хотя максимальная выходная мощность автомобилей ограничена 170 кВт, скорость, с которой они достигают этого уровня, имеет решающее значение. Некоторые команды, например Audi, использовали автомобиль 2017 года с трехступенчатой ​​коробкой передач. Установка коробки передач помогла электромобилю немного быстрее достичь максимальной мощности. Однако в сезоне 2022 года команда решила использовать высокоэффективную трансмиссию с одной передачей.

Для дорожных автомобилей инженерная компания GKN Driveline представила двухскоростной электрический привод eTwisterX. Проще говоря, добавление второй передачи обеспечивает лучшее ускорение и максимальную скорость, чем односкоростные электрические приводы.

Для ускорения на малых скоростях электромобиль переключается на первую передачу, что помогает ему быстрее стартовать. При движении по автомагистрали электромобиль автоматически переключается на вторую передачу для лучшего движения на высокой скорости и более высокой максимальной скорости. Подобная установка используется в высокопроизводительном электромобиле Porsche Taycan .

Означает ли это, что у гибридных автомобилей есть электродвигатель с более чем одной передачей?

Большинство гибридов имеют стандартный электродвигатель с одной передачей, так как он дешевле и менее сложен в производстве. И агрегаты с одной ​​передачей очень мало уступают с точки зрения производительности или эффективности, что снижает потребность в двух- или трехступенчатой ​​коробке передач. Двигатель внутреннего сгорания в этих автомобилях обычно передает свою мощность через обычную автоматическую коробку передач или коробку передач CVT.

Каковы преимущества использования только одной передачи?

С точки зрения производства, самые большие преимущества использования всего одной шестерни для работы электродвигателя — это стоимость и простота. Установка системы трансмиссии с несколькими передачами увеличивает стоимость и сложность, что увеличивает общую цену автомобиля.

Учитывая, что электромобили уже стоят больше, чем дизельные и бензиновые аналоги , маловероятно, что производители захотят повышать цену. Это верно, так как одна передача уже оптимальна для большинства электромобилей и обеспечивает такую ​​же или даже лучшую производительность, чем могут предложить обычные силовые агрегаты.

Зачем электромобилю коробка передач?

Образ американского ревущего мускулкара уже давно оброс ореолом романтики и приятной ностальгии по золотой эре моторов даже у тех, кто в 70-е годы прошлого века еще не родился. Детройт, компрессия, Дайтона и многие другие слова будоражат умы любителей автомобилей со всего мира. Даже если эти слова вам ни о чем не говорят, то про Ford Mustang вы точно слышали и наверняка сразу представляете себе автомобиль, готовый с утробным рыком сорваться с места. Вот только в наше время все меняется и его тоже укусил вампир электромобильной промышленности. Хотя, один элемент этой легенды все равно вечен!

Наверное это самый брутальный электромобиль

Один наш бывший коллега часто рассказывал шутливые истории, начинающиеся со слов ”Мало кто знает…”. Они были чем-то вроде анекдотов собственного сочинения и звучали очень забавно. Сегодняшнюю историю я тоже хочу начать с этих слов, вот только шуток в ней нет и действительно далеко не всем известен следующий факт.

Первый электромобиль

Мало кто знает, что первый электромобиль появился еще в 1828 году, то есть задолго до появления первого полноценного автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Правда, назвать этот электромобиль близким к современному, язык не поворачивается. Он представлял из себя просто тележку, приводимую в движение электрическим двигателем.

Зато, в то время сформировалось определение транспортного средства, которое является электромобилем. Именно оно позволяет отделить их от других транспортных средств.

Под термином электромобиль имеется в виду автомобиль, использующий для передвижения по земле и для привода ведущих колес электрическую энергию, получаемую от химического источника тока.

Первым автономным транспортным средством на электрической тяге, которое можно назвать похожим на современное, был аппарат построенный в 1899 году русским дворянином и инженер-изобретателем Ипполитом Романовым. Это был омнибус на 17 пассажиров, с одним ”извозчиком”, построенным по схеме традиционного кэба. Новинка могла двигаться с одним из девяти вариантов скорости от 1,6 до 37,4 км/ч, а зарядка требовалась каждые 65 километров. Неплохие показатели для позапрошлого века. Вот только перспектива этого транспорта, как и в наши дни, разбилась о нежелание инвесторов вкладываться в слишком инновационный проект.

Еще не было Советского Союза, но уже был электромобиль. Тот самый, созданный Ипполитом Романовым

Еще одно достижение в этой отрасли датировано тем же годом. Именно тогда электромобиль в кузове пулевидной формы поставил рекорд скорости, первым преодолев на суше рубеж в 100 км/ч. Он достиг неслыханных по меркам того времени 106 км/ч. Обратный рекорд, на дальность пробега, почти одновременно с ним поставил электромобиль фирмы «Борланд Электрик», проехавший 103,8 мили (167 км) от Чикаго до Милуоки. При этом, на следующий день после полной зарядки автомобиль проделал обратный путь, а средняя скорость на маршруте составила 55 км/ч. Напомню, это был 1889 год, то есть более ста лет назад.

Эта штука неслась со скоростью 106 км/ч. Даже смотреть страшно

В двадцатом веке тоже были крутые разработки, большая часть из которых, правда, была нацелена на коммерческую сферу. Это были всякие грузовички, кары и прочая специальная техника. Зачатки движения в направлении современных электромобилей были заложены в начале 80-х годов, когда нефть начала сильно дорожать и люди поняли, что когда-то она закончится.

В двадцать первом веке все пришло к тому, что каждый крупный производитель последовал путем создания электромобилей. Пока эти шаги осторожные, но можно достаточно четко заметить, что новые двигатели внутреннего сгорания почти не разрабатываются. Производители не хотят вкладываться в устаревающие технологии и балансируют на этой грани. Не стоит говорить о том, что большой толчок в новом направлении всей индустрии задала Tesla, которая показала, что электрическим транспортом может быть не только туристическая лодка в заповеднике или складской погрузчик, но и комфортный современный автомобиль.

Электрический Мустанг

На днях было объявлено о планах компании Ford в сотрудничестве с Webasto выпустить прототип легендарного Mustang, но на электрической тяге. Автомобиль должен использоваться, как полигон, для исследования дальнейших наработок в этой области.

У меня есть только два объяснения того, почему именно этот автомобиль был выбран для такой задачи. Первое сводится к тому, что Мустанг, как я уже говорил, является легендарным автомобилем и, занявшись установкой его на ”электрические рельсы”, компания привлечет куда больше внимания к себе, чем если начнет экспериментировать с тем же Фокусом или Мондео. Внимание нужно с имиджевой точки зрения и для демонстрации того, что Ford, у которого дела сейчас идут не так хорошо, как раньше, тоже находится на острие прогресса и скоро будет в топе электромобилестроения.

Классический внешний вид Мустанга последних лет

Во-вторых, как мне кажется, выбор именно этого автомобиля обусловлен тем, что он находится примерно посередине между внедорожниками компании, легковушками и не менее легендарным Ford GT. Вот только сходу сделать электрическим именно GT будет ох какой непростой задачей, но попробовать точно стоит. Тем более, примеры электрических суперкаров есть даже у китайцев.

Компания не раскрывает почти никакие характеристики нового электромобиля, кроме того, что в нем установлен 800-вольтовый аккумулятор, как и в представленном в сентябре этого года Porsche Taycan. Еще одной характеристикой является мощность двигателя в районе 900 л.с., что сделало электрическую версию даже мощнее базовой бензиновой.

Судя по всему, компания не стала переделывать основную концепцию автомобиля и решила не перекраивать его для размещения батарей под днищем, а просто уместила все в свободных полостях автомобиля. Например, под могучим капотом, где установлен блок с надписью Webasto. Возможно так компания хочет постараться максимально сохранить классическую компоновку модели. Правда, если разместить, пусть и не все, но большую часть батарей под капотом, непонятно, как поведет себя автомобиль, с точки зрения развесовки. Ведь батареи весят очень много. Даже больше, чем двигатель внутреннего сгорания с коробкой передач. Кстати, о коробке… Она тут тоже есть. Вот только непонятно, зачем.

Коробка передач в электромобиле

Если объяснить наличие батарей под капотом, да и вообще производство электрического Мустанга, еще можно, хотя звучит это, как ”самолет на паровой тяге”, то к КПП вопросов существенно больше. Без дополнительных пояснений обосновать ее установку очень сложно.

Под этой крышкой явно что-то есть

Дело в том, что электродвигатели славятся именно своей возможностью работы в любом диапазоне оборотов. То есть для них почти отсутствует такое понятие, как увеличение мощности и крутящего момента в зависимости от оборотов коленвала. Кроме этого, электродвигатель может крутиться с любой скоростью. Он способен перемещать автомобиль даже со скоростью 1 км/ч и менее. В автомобилях с ДВС такой возможности нет, так как двигатель имеет минимальные обороты, при которых он может нормально работать. Если передаточное число не позволяет ему поддерживать их при уменьшении скорости, приходится травить сцепление. Для этого, в том числе, и нужна КПП.

В итоге электродвигателю не нужна коробка передач ни для достижения максимальной мощности, ни для трогания с места. Тогда зачем она нужна? Как обычно, есть два варианта.

Первый сводится к тому, что компания просто решила сделать, что называется, ”по фану”. То есть такие олдскульщики и фанаты бензиновых моторов и механики, как я, получат свою дозу удовольствия. Непонятно как, но получат. Второй вариант является более реалистичным и перспективным.

Не исключено, что компания хочет поэкспериментировать с новым вариантом электромобиля, в котором привод будет осуществляться не непосредственно на колеса двигателями, установленными в них же, а через трансмиссию, как это происходит сейчас с ДВС. То есть двигатель будет один, а передача будет осуществляться через приводы. В этом случае можно найти объяснения блоку под капотом и наличию КПП.

Салон как бы говорит нам: «Смотрите! Я электрический автомобиль!»

Блок под крышкой с надписью Webasto при такой компоновке является двигателем, а коробка позволит увеличить его ресурс, так как не придется раскручивать его слишком сильно. Соответственно, на единицу расстояния он совершит меньше оборотов и лучше сохранится. КПП при такой схеме позволит переключать передачи по мере набора скорости и снизить обороты двигателя, опять же, как в случае с ДВС.

Новый тип электромобиля

Если все обстоит именно так, то Ford стоит на пороге новых открытий. Как в свое время основатель компании Генри Форд сделал революцию со своим Ford T, так сейчас его последователи могут перекроить еще только зарождающуюся концепцию современного электромобиля.

Хотя, если честно, выглядит это все сомнительно. Любой электромобиль должен быть экономичным и экологичным. Для этого как нельзя лучше подходит компоновка с двигателями на колесах, так как именно в этом случае существенно сокращаются потери на валах и агрегатах. При использовании ДВС это неизбежно, но для электрической эры это является атавизмом.

Хотя, возможно, компания просто пиарится или готовит себе базу для моментального входа на рынок электромобилей. Ведь, если дело выстрелит, они смогут все свои машины сделать электрическими, не переделывая их концепцию, а просто разместив под капотом новый блок. Если дело обстоит так, то это действительно хитро. Так это или нет, мы узнаем не сейчас, но уже достаточно скоро.

Источник https://seite1.ru/zapchasti/chto-takoe-transmissiya-i-kak-ona-rabotaet-foto-video/.html

Источник https://1electrocar.ru/princip/est-li-korobka-peredach-v-elektromobile.html

Источник https://newsland.com/user/4297805012/content/zachem-elektromobiliu-korobka-peredach/6937681