1 Глава 35. Тип привода Приводной механизм автомобиля

Глава 35. Тип привода
Приводной механизм автомобиля передает вращательное движение, формируемое двигателем конструктивными узлами, входящими в состав трансмиссии. Элементами трансмиссии являются:
 сцепление;
 коробка передач;
 карданные валы;
 главные передачи;
 дифференциальные механизмы;
 колесные передачи
Задачей конструктивных узлов трансмиссии является преобразовывать вращение и крутящий момент, формируемый двигателем, в соответствии с потребностями движения, и передавать его на ведущие колеса автомобиля.
Автомобили различаются по расположению двигателя:
• двигатель, установленный в передней части автомобиля;
• двигатель, расположенный перед задней осью автомобиля
• двигатель, установленный за задней осью автомобиля
• двигатель, установленный под полом кузова
По расположению привода к ведущим колесам автомобили различаются:
• привод к задним колесам;
• привод к передним колесам;
• привод на все колеса.
35.1 Привод к задним колесам
Конструкция трансмиссии для транспортных средства с приводом на задние колеса может
различаться по расположению двигателя:
• трансмиссия для переднего расположения двигателя (Классическая компоновка автомобиля);
• трансмиссия для заднего расположения двигателя;
• трансмиссия для двигателя, расположенного перед задней осью (в базе);
• трансмиссия для двигателя, расположенного за задней осью автомобиля;
35.1.1 Традиционный (классический) тип конструкции
Рис. 35.01: Классическая компоновка автомобиля; источник Westermann
M: Мотор; K: Сцепление; S: Коробка передач; G: Карданный вал; A: Ось и дифференциальный механизм; R: Ведущее колесо
Двигатель, сцепление и коробка передач расположены в области передней оси (см. рис
35.01). Колесные передаточные устройства, главная (финальная) передача, дифференциальный механизм расположен в заднем ведущем мосту (задней оси) автомобиля.
1
Преимущества:
• равномерное распределение масс при максимальной загрузке транспортного средства,
то есть равномерная нагрузка па переднюю и заднюю ось;
• простота конструкции передней управляемой оси;
• хорошее охлаждение двигателя, так как двигатель и радиатор системы охлаждения двигателя расположены во встречном потоке воздуха;
• эффективный обогрев кузова, так как необходимы короткие воздуховоды и трубопроводы подачи охлаждающей жидкости в салон (кабину) автомобиля.
Недостатки:
• снижение комфорта для пассажиров на задних сиденьях, так как тоннель, в котором располагается карданный вал, является значительной помехой в основании кузова
• сложность расположения рулевого управления, так как над передней осью располагаются массивные агрегаты;
• при малой загрузке возможно буксование задних колес на скользких участках проезжей
части, и при движении в горах.
Благоприятное расположение центра масс и равномерность распределения нагрузки на
оси достигается применением конструкции, именуемой Transaxel (Трансаксель). Двигатель
и сцепление лежат над передней осью, коробка передач, дифференциальный механизм и
главная (финальная) передача – над задней осью. Двигатель и коробка передач связаны
трубчатым (хордовым) устройством, внутри которого расположен промежуточный приводной вал.
35.1.2 Трансмиссия автомобилей с задним расположением двигателя
Двигатель, сцепление, коробка передач, главная (финальная) передача, дифференциальный механизм и привод к ведущим колесам лежат в области расположения заднего ведущего моста.
Рис. 35.02: Расположение конструктивных углов трансмиссии на автомобиле с задним расположением двигателя; источник Westermann
Преимущества:
• короткие пути передачи крутящего момента;
• возможность применения простой конструкции передней ведущей оси;
• хорошие ходовые качества при движении по равнинам и в горах.
Недостатки:
• ухудшение управляемости автомобиля на скользких участках проезжих частей;
• ограниченный размер багажного отделения при его расположении сзади;
• длинные тяги для переключений передач и включения сцепления;
2
• длинные воздуховоды или жидкостные трубопроводы при расположении радиатора
спереди в потоке набегающего воздуха;
• более высокие затраты в конструировании системы охлаждения двигателя.
35.1.3 Трансмиссия автомобиля с расположением двигателя в базе
Двигатель расположен перед ведущей задней осью. Сцепление, коробка передач, главная
(финальная) передача и дифференциальный механизм расположен над задней ведущей
осью (см. рис 35.03).
Рис. 35.03: Трансмиссия автомобиля с двигателем, расположенным в базе (перед задней осью); источник Westermann
Решающим преимущество по сравнению с двигателем, установленным в задней части автомобиля, является благоприятное расположение центра масс автомобиля.
Этот род привода применяется исключительно в спортивном автомобилестроении и на
гоночных автомобилях.
35.1.4 Трансмиссия автомобиля с двигателем, расположенным под полом автомобиля
Подобная конструкция автомобиля применяется исключительно на грузовых автомобилях
и автобусах. Двигатель, сцепление, коробка передач расположена в базе (между осями
автомобиля). Главная (финальная) передача, дифференциальный механизм и колесный
привод расположен в ведущем мосту автомобиля.
Рис. 35.04: Трансмиссия автомобиля, расположенная в базе автомобиля; источник Westermann
35.2 Трансмиссия автомобиля с приводом на передние колеса
Мотор, сцепление, коробка передач, главная (финальная) передача, дифференциальный
механизм и привод на ведущие колеса находятся в едином конструктивном узле, расположенным вблизи ведущей оси автомобиля (см. рис. 35.05).
Рис. 35.05: Трансмиссия автомобиля с приводом на передние колеса; источник Westermann
3
Двигатель может располагаться продольно, поперечно относительно продольной оси автомобиля, или располагаться под наклоном.
Преимущества:
• равномерное распределение нагрузок на дорогу через оси транспортного средства при
максимальной загрузке транспортного средства;
• короткие пути для передачи крутящего момента;
• высокая безопасность движения, обеспечиваемая приложением тяговой силы к передней части автомобиля;
• возможность применения задней оси простой конструкции;
• большой объем багажника;
• отсутствие помех для пассажиров, расположенных на задних сиденьях, так как можно
избежать устройства тоннеля на полу транспортного средства;
• хорошее охлаждение двигателя;
• удобство прокладки трубопроводов системы отопления салона (кабины).
Недостатки:
• сложность конструкции и дорогостоящий передний мост;
• тяжелое управление передними колесами из-за большого веса агрегатов, расположенных над осью, и как следствие – потребность в применении усилителя рулевого управления;
• влияние движущих сил на управляемые колеса автомобиля;
• повышенный износ протектора передних колес автомобиля;
• плохие ходовые качества автомобиля при движении в горной местности.
35.3 Трансмиссия автомобиля с приводом на все колеса
Для обеспечения большой силы тяги или улучшения проходимости автомобиля у транспортного средства организуют привод на все колеса.
Вначале полный привод применяли на грузовых автомобилях, работающих в карьерах, на
строительстве и военном транспорте, позже полный привод стали применять на легковых
автомобилях (см. рис. 35.06)
Рис. 35.06: Трансмиссия автомобиля с приводом на все колеса; источник: Westermann
Если автомобиль концептуально предназначен для привода на передние колеса, не возникает сложности в применения постоянного привода на все колеса транспортного средства.
При классической компоновке автомобиля привод на передние колеса делают отключаемым.
Крутящий момент двигателя и частота вращения двигателя после необходимого преобразования в коробке передач переносятся в раздаточную коробку, откуда посредством карданных валов переносятся к главным (финальным) передачам переднего и заднего ведущего моста. Дифференциальные механизмы могут оснащаться механизмами блокировки
(см. главу 39.2.4)
4
35.4 Влияние типов привода на управляемость автомобиля
Расположение коробки передач по существу определяет положение центра масс автомобиля, что коренным образом влияет на управляемость транспортного средства, особенно
при движении на повороте. Управляемость автомобиля может быть нейтральной, недостаточной или избыточной.
Рис. 35.07: Нейтральная поворачиваемость; источник: Westermann
У транспортного средства с нейтральной поворачиваемостью центр тяжести лежит в центре транспортного средства. Равномерное распределение вертикальных нагрузок на колеса транспортного средства благоприятно влияет на соответствия радиуса поворота управляемых колес автомобиля и радиуса поворота самого автомобиля (см. рис 35.07). Колеса
сохраняют достаточное сцепление с опорной поверхностью и при более высоких скоростях
движения. Транспортное средство с нейтральной поворачиваемостью проезжает поворот
по радиусу, который соответствует углу поворота управляемых колес.
Если центр масс автомобиля смещен вперед, передние колеса транспортного средства при
высоких скоростях прохождения поворотов подвержены сносу траектории качения на
больший радиус, чем это заявлено поворотом управляемых колес (см. рис. 35.08).
Рис. 35.08: Недостаточная поворачиваемость; источник: Westermann
Если у транспортного средства центр масс значительно смещен к задней части автомобиля
возникает явление избыточной поворачивоемости (см. рис. 35.09).
5
Рис. 35.09: Избыточная поворачиваемость; источник: Westermann
При высокой скорости прохождения поворотов транспортное средство со смещенным к
задней части транспортного средства центром масс может произойти срыв задних колес в
боковое скольжение. Вследствие этого задняя часть кузова будет уходить от центра поворота, а траектория движения передних колес будет смещаться к центру поворота. Транспортное средство с избыточной поворачиваемостью проезжает по более малому радиусу
кривой, чем это обеспечивается поворотом управляемых колес.
Транспортное средство с традиционной конструкцией и с приводом на передние колеса
склонны к недостаточной поворачиваемости, а транспортные средства с расположение
двигателя в задней части автомобиля и с приводом на задние колеса обладает избыточной
поворачиваемостью.
Транспортные средства с расположением двигателя в базе склонны к нейтральной поворачиваемости.
Контроль усвоение материалов темы
1. Перечислите задачи, решаемые трансмиссией;
2. Назовите три основных преимущества классической (традиционной) компоновки транспортного средства
3. Назовите минимум 4 основных преимущества привода на передние колеса;
4. Объясните поведение транспортного средства, обладающего избыточной поворачиваемостью, и движущегося с высокой скоростью на повороте.
6