Контрольно-измерительные приборы

Контрольно-измерительные приборы информируют водителя об исправности (или неисправности) основных систем автомобиля и параметрах работы двигателя. Как правило, приборы объединены на панели, которая расположена перед глазами водителя.

Основными приборами являются:

• спидометр (указатель скорости автомобиля);

• тахометр (указатель частоты вращения коленчатого вала двигателя);

• указатель температуры охлаждающей жидкости (может быть дополнен лампой-сигнализатором перегрева);

• контрольная лампа недостаточного уровня тормозной жидкости;

• контрольная лампа включения стояночного тормоза;

• указатель уровня топлива (с контрольной лампой резерва топлива).

Иногда на панели приборов некоторых моделей автомобилей установлены также вольтметр (указатель величины зарядного на­пряжения, вырабатываемого генератором) и манометр (указатель величины давления масла в смазочной системе двигателя). Если этих приборов нет, исправность соответствующих систем водитель кон­тролирует по загоранию красным цветом контрольных ламп заря­да аккумуляторной батареи и аварийного давления масла в смазоч­ной системе двигателя. Датчики температуры охлаждающей жид­кости, давления масла в смазочной системе и уровня топлива рас­положены в зоне измеряемых параметров и включены в электри­ческие цепи соответствующих указателей.

Гл а в а 4

 

Трансмиссия

Общее устройство

Трансмиссия состоит из ряда взаимодействующих между собой агрегатов, которые передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя на ведущие колеса, изменяя частоту и направление их вращения.

Схема трансмиссии зависит от числа и расположения ведущих колес автомобиля. У легкового автомобиля «классической» схемы (рис. 20) ведущими являются задние колеса. Такой автомобиль на­зывают заднеприводным. При его работе вращение коленчатого вала последовательно передается через сцепление 2, коробку передач 3, карданный вал 4, ведущий мост 9 и полуоси 10 на задние ко­леса 11. Главная передача (включая две конические шестерни) и дифференциал 8 расположены в картере ведущего моста 9.

 

 

 

 

В автомобиле с приводом на передние колеса (рис. 21) все агре­гаты трансмиссии находятся под капотом автомобиля. Коробка пе­редач 1, главная передача 6 и дифференциал 5 имеют общий кор­пус. Валы привода 4 и 7 передних колес получают вращение от ве­домой шестерни главной передачи и передают крутящий момент к передним ведущим колесам 8.

Передне- и заднеприводные автомобили имеют колесную форму­лу 4x2, где первая цифра означает число колес, а вторая — число ве­дущих колес. У полноприводных легковых автомобилей колесная формула 4x4. Привод на все четыре колеса может быть как постоян­ным (неотключаемым), так и включаемым принудительно (с места водителя) или автоматически. Наиболее распространенная в России конструкция полноприводного автомобиля (см. рис. 1) — с раздаточ­ной коробкой 8, связанной специальным валом с коробкой передач 3. Карданные валы 9 и 6 передают крутящий момент от раздаточной коробки к переднему и заднему ведущим мостам автомобиля.

 

 

4.2 Сцепление

Сцепление предназначено для разъединения коленчатого вала двигателя и ведущего вала трансмиссии автомобиля при переклю­чении передач и плавного их соединения после включения нужной передачи и при трогании с места. На легковых автомобилях приме­няется сухое однодисковое сцепление.

 

 

Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу.

  Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединенного к валу двигателя, относительно ведомого диска, соединенного через шлиц с коробкой передач.

   Усилие от педали сцепления передается на механизм путем гидравлического привода или троса. Выжимание педали сцепления разжимает диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков. Почти все стандартные типы сцепления содержат пружины демпфера крутильных колебаний (видны на рисунке 1), служащие для выравнивания небольших постоянных колебаний момента, неизбежно возникающих при передаче его шестернями коробки передач.

  По виду энергии различают механические, гидравлические и электромагнитные сцепления. Наиболее распространённые механические сцепления подразделяют:

• по виду трения – на сухие и работающие в масле (мокрые)

• по режиму включения – постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые

• по числу ведомых дисков – одно - двух и многодисковые

• по типу и расположению нажимных пружин – с расположением пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной

• по способу управления – с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом выключения (например, гидромеханическим).

Сцепление в масляной ванне, погружено в охлаждающую смазывающую жидкость, которая также сохраняет поверхности чистыми, улучшает производительность и увеличивает срок службы.

Для высоких нагрузок, таких как грузовые и спортивные автомобили, применяется также керамическое сцепление с высоким коэффициентом трения, однако оно «схватывает» резко, поэтому непригодно для использования в стандартных автомобилях.

 

Принцип действия сцепления показан на рис. 22. Первичный (ведущий) вал 4 (рис. 22, а) коробки передач выполнен соосно с коленчатым валом 1 двигателя, а его передний конец опи­рается на подшипник, запрессованный в торце коленчатого вала. На шлицах первичного вала помещен подвижный ведомый диск сцепления 3. Если прижать диск сцепления к маховику 2, то в ре­зультате трения, возникающего между маховиком 2 и ведомым диском 3, крутящий момент передается от двигателя на первичный вал коробки передач 4. При выключении сцепления (рис. 22, б) ве­домый диск отводится от маховика и передача крутящего момен­та прекращается.

Ведомый диск 2 (рис. 23) сцепления прижат к маховику двигате­ля нажимным диском 1 под воздействием пружин 7, расположен­ных в кожухе («корзине») 6 сцепления.

Привод выключения сцепления может быть механическим или гидравлическим. На переднеприводных автомобилях чаще приме­няется механический (тросовый) привод, на заднеприводных — гидравлический. На автомобилях с тросовым приводом усилие на вилку и муфту выключения сцепления передается от педали, на­жимаемой водителем, через прочный гибкий трос. На автомоби­лях с гидравлическим приводом на рычаг 12 и выжимную муфту 9 воздействует давление жидкости, передающееся по трубке от глав­ного цилиндра А, расположенного в моторном отсеке, к рабочему цилиндру Б, закрепленному на корпусе 5 сцепления. При выклю­чении сцепления (нажатии на педаль) гидропривод обеспечивает более плавное нарастание силы трения между нажимным 1 и ве­домым 2 дисками при включении сцепления. Нажимать на педаль для выключения сцепления следует быстро и до упора и только после этого включать или выключать нужную передачу. Отпускать педаль сцепления необходимо плавно, но тоже быстро. Кратко­временная пробуксовка сцепления допускается только при

 

трогании с места.

 

 

 

 

Независимо от типа привода сцепления, применяемого на авто­мобиле, водитель должен регулярно проверять и при необходимос­ти регулировать свободный ход педали сцепления. Наличие опре­деленного свободного хода педали свидетельствует о полном вклю­чении сцепления. При увеличенном свободном ходе ведомый диск не полностью отводится от маховика, что может вызвать затрудне­ния при переключении передач. При отсутствии свободного хода сцепление работает в полувыключенном состоянии, и крутящий момент передается от коленчатого вала двигателя к ведущему валу коробки передач не полностью, с пробуксовкой. В результате изна­шивание ведомого диска нарастает интенсивно, с течением време­ни передача крутящего момента прекращается, и автомобиль в кон­це концов останавливается.

Срок службы механизма сцепления, помимо регулировки свобод­ного хода педали, зависит также от стиля и условий вождения автомобиля. Резкие старты с «бросанием» педали сцепления, переклю­чение передач при нажатой не до упора педали, удерживание (иног­да непроизвольное) ноги на педали сцепления во время движения автомобиля сокращают срок службы ведомого диска, а несвоевре­менная замена изношенных деталей приводит к нарушению работы и поломкам механизма переключения передач. Для ремонта механиз­ма сцепления или замены его деталей лучше обратиться на СТО.

 

 

Коробка передач

При трогании автомобиля с места, разгоне и установившемся движении крутящий момент или сила тяги на ведущих колесах, с которой колесо «отталкивается» от дороги, разные.

Чтобы изменить силу тяги на колесах, применяют ступенчатые коробки передач. Коробка передач служит также для изменения скорости, направления движения автомобиля (вперед или назад) и разъединения двигателя и трансмиссии на длительное время.

В передаче из двух шестерен, в которой меньшая является веду­щей 1, а большая — ведомой 2 (рис. 24, а), крутящий момент на ве­домой шестерне будет большим во столько раз, во сколько раз чис­ло ее зубьев будет больше числа зубьев ведущей шестерни. При этом частота вращения (или скорость) ведомой шестерни будет соответ­ственно меньше, чем ведущей. Отношение чисел зубьев ведомой и ведущей шестерен называется передаточным числом.

При передаточном числе, равном двум, за два оборота рукоятки шестерня 2 повернется на один оборот. При этом, нажимая на рукоятку с силой 5 кгс, можно поднять 10-килограммовый груз, при­крепленный на конце такой же рукоятки, сидящей на валу ведомой шестерни. Таким образом при передаче вращения с меньшей шестерни на большую уменьшается частота вращения и увеличивается вращающее усилие.

 

 

 

Если вращение от ведущей шестерни 1 (рис. 24, б) передается на ведомую через промежуточную шестерню 3, то ведомая шестерня будет вращаться в обратную сторону относительно ведущей.

На легковых автомобилях применяются коробки передач двух основных типов: механические и автоматические (гидромеханичес­кие).

Механической коробкой передач управляет водитель, вклю­чая нужную передачу по своему выбору (в зависимости от режима движения автомобиля). В гидромеханической коробке передачи переключаются автоматически в зависимости от нагрузки на дви­гатель (частоты вращения коленчатого вала).

Принцип действия любой коробки передач основан на изменении частоты вращения ведомой шестерни при изменении числа зубьев ведущей шестерни. При уменьшении числа зубьев ведущей шестер­ни ведомая будет вращаться с меньшей частотой, при увеличении — с большей. Одновременно при уменьшении числа зубьев ведущей шестерни на ведомой шестерне повышается крутящий момент.

Обычно в коробках передач легковых автомобилей «работают» четыре или пять пар шестерен с разными передаточными числами. В зависимости от их числа коробка передач называется четырех-или пятиступенчатой. (Передача заднего хода в это число не входит, хотя в любой коробке передач присутствует обязательно.) Переда­точное число от низшей (первой) передачи к высшей (четвертой или пятой) постепенно снижается. Передаточное число четвертой пе­редачи во всех коробках, как правило, равно единице. Такая пере­дача называется прямой.

Первая передача предназначена для трогания с места и движе­ния автомобиля с самой низкой скоростью. При разгоне до 10... 15 км/ч можно перейти на вторую передачу, затем при скорос­ти 30... 40 км/ч — на третью и, наконец, при скорости 60... 70 км/ч — на четвертую передачу. В Руководстве по эксплуатации конкретного автомобиля обязательно указана максимальная скорость движения на каждой передаче.

Переключать передачи «вверх» (от низшей к высшей) следует только последовательно. При замедлении и переключении передач «вниз» некоторые ступени можно пропускать, если позволяет ско­рость движения автомобиля. Например, после движения по прямой со скоростью 60 км/ч и замедления перед поворотом до 20 км/ч можно переключиться с четвертой на вторую передачу.

В последнее время все большее распространение получают пятиступенчатые коробки передач. Пятая передача в них — повыша­ющая (передаточное отношение меньше единицы, например, 0,8, т. е. число зубьев ведомой шестерни незначительно меньше числа зубьев ведущей). Такая передача позволяет вести автомобиль с ус­тановившейся скоростью свыше 80 км/ч при пониженной частоте вращения коленчатого вала, например по ровному прямому шоссе, и двигатель расходует меньше топлива.

 

У коробок передач современных легковых ав­томобилей все пары шестерен находятся в постоянном зацеп­лении (рис. 25, а), а для долговечной и бесшумной работы зубья шестерен выполнены косозубыми. Синхронизатор Б позволяет при этом водителю бесшумно включать необходимую передачу.

Синхронизатор включает в себя ступицу 3, жестко посаженную на вторичный вал 9, на поверхности которой выполнены зубья. На зубьях ступицы помещена скользящая по ней зубчатая муфта 4. Устройство муфты позволяет при ее включении плавно уравнять частоту включаемой шестерни с частотой вращения ведомого вала. Кольцевая выточка на поверхности муфты служит для вилки, кото­рая соединена с деталями механизма переключения передач. Шес­терни 5, б и 7 свободно помещены на вторичном (ведомом) валу. Все они изготовлены как единое целое с венцами шестерен А, имеющи­ми прямые зубья.

Для включения I передачи перемещают заднюю муфту 4 назад до соединения ее с зубчатым венцом А самой большой шестерни 7 на ведомом валу. При этом вращающее усилие от двигателя пере­дается на вторичный вал через шестерни 2, 14, 11 и 7.

 

 

Для включения заднего хода используют промежуточную шес­терню 16 (рис. 25, б). При движении задним ходом вращение от пер­вичного вала на вторичный передается через шестерню 10 проме­жуточного вала и шестерню 16 на передвижную шестерню 8, кото­рую перемещают до отказа назад по шлицам вала. При этом вторич­ный вал меняет направление вращения на обратное.

Механизм переключения передач размещен на крышке корпу­са коробки передач. Этот механизм включает в себя рычаг переклю­чения передач и ползуны с закрепленными на них вилками. Вилки служат для передвижения муфт синхронизаторов и шестерни 8 зад­него хода.

Автоматические коробки передач (АКП) встречают­ся в основном на зарубежных (в особенности американских) авто­мобилях, а из отечественных — на некоторых автомобилях «Волга». Основное отличие автоматической коробки передач от механичес­кой — в передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством давления потока жидкости в гидротрансформаторе (механизм сцепления отсутствует).

Гидротрансформатор (рис. 26) — одна из разновидностей гидродинамической передачи. Он состоит из насосного 5 (Н) и турбин­ного 4 (Т) колес и размещенного между ними реактора 3 (Р), заполненных жидкостью. Насосное колесо жестко связано с маховиком 8 и ведущим валом / и при работе двигателя создает мощный поток жидкости, который вращает турбинное колесо. С лопаток турбин­ного колеса жидкость попадает на лопатки реактора, в результате чего возникает реактивная сила, направленная в сторону вращения турбинного колеса. В зависимости от частоты вращения коленча­того вала двигателя реактивная сила увеличивается или уменьша­ется, и в ступенчатом механизме (коробке передач), связанном с гидротрансформатором ведомым валом 7, осуществляется автома­тическое переключение передач — соответственно, «вверх» или «вниз» (повышенное или пониженное).

Применение гидротрансформатора позволяет плавно трогаться с места и плавно разгоняться под нагрузкой, бесступенчато изме­няя скорость движения автомобиля.

Автомобилем с автоматической коробкой передач управлять, безусловно, легче, чем автомобилем с механической коробкой. Однако такие автомобили, как правило, более дорогие, а ремонт АКП при поломке сложнее.

Для смазывания деталей механической коробки передач служит трансмиссионное масло, определенный объем которого за­ливается в картер коробки передач и главной передачи. Транс­миссионное масло снижает затраты энергии на преодоление тре­ния, уменьшает износ деталей, предотвращает их перегрев и кор­розию. На легковых автомобилях применяют трансмиссионные масла групп GL-4 и GL-5 (по международной классификации API).

 

 

Им соответствуют отечественные масла групп ТМ-4 и ТМ-5. Трансмиссионные масла подразделяются по классам вязкости: 75W, 85W, 90 и 140 (по классификации SAE в зависимости от се­зона) или 9; 12; 18 и 34 (согласно отечественной классификации). Чем больше число, тем больше вязкость. Указанные цифры вхо­дят в обозначение марки масла. Импортному всесезонному мас­лу 85W-90 группы GL-5 соответствует всесезонное масло ТМ-5-18. Для некоторых автомобилей завод-изготовитель рекомендует применять в агрегатах трансмиссии моторное масло определен­ной вязкости.

В гидротрансформаторах автоматических коробок передач применяется специальная жидкость. Помимо ее количества (уровня) и качества (соответствия данной модели АКП) водителю при эксплуатации необходимо следить также за ее температурой. Система охлаждения жидкости для АКП конструктивно объединена с сис­темой охлаждения двигателя, поэтому автомобиль с АКП нельзя буксировать с неработающим двигателем дольше определенного времени: жидкость, не получая достаточного охлаждения, перегре­ется, и детали АКП могут выйти из строя.

4.4 Ведущий мост

У автомобилей с классическим приводом вращение передается от ведомого вала коробки передач на ведущие колеса через кардан­ный вал 4 (см. рис. 20) и ведущий мост 9.

Карданная передача предназначена для передачи вращения от вала коробки передач к валу ведущего моста, оси которых могут смещаться при движении. Карданные шарниры, расположенные по краям вала, позволяют передавать вращение от вала коробки пере­дач на ведущий вал 6 главной передачи под некоторым углом.

Ведущий мост заднеприводного автомобиля со­стоит из главной передачи и полуосей 10 задних колес. Главная пе­редача включает в себя пару конических шестерен: малую веду­щую 7 и ведомую 8 большего размера.

Конические шестерни позволяют передать вращение на ведущие колеса под прямым углом и увеличить крутящий момент или силу тяги на колесах.

На переднеприводных автомобилях главная переда­ча 6 (см. рис. 21) устанавливается в едином корпусе (картере) с ме­ханизмом коробки передач 1. От полуосевых шестерен дифферен­циала 5 получают вращение приводные валы 4 и 7, которые, в свою очередь, вращают колеса 8 автомобиля. На большинстве передне­приводных автомобилей валы коробки передач перпендикулярны направлению движения автомобиля, а шестерни главной передачи выполняются цилиндрическими с косыми зубьями.

На автомобилях с различным типом привода, с главной переда­чей конструктивно объединен дифференциал. Дифференци­ал — это устройство, позволяющее ведущим колесам вращаться с разной скоростью и проходить различный путь при движении по не­ровной дороге или в поворотах.

Коробка (корпус) дифференциала закреплена на ведомой шестерне 2 (рис. 27) главной передачи. В коробке установлены две полуосевых шестерни 3, в которые входят концы полуосей 6 заднеприводного автомобиля или концы приводных валов переднеприводного автомобиля. На противоположных концах полуосей и валов закреплены ведущие колеса. Таким образом, ведущая ось авто­мобиля, независимо от типа его привода, оказывается как бы «раз­резанной» на две части.

Полуосевые шестерни «связаны» между собой двумя или четырь­мя сателлитами 4 — шестернями меньшего размера. Ось 1 (или оси) сателлитов закреплена в коробке дифференциала. Когда автомо­биль движется по прямой (рис. 27, а), вместе с ведомой шестерней вращается коробка дифференциала, при этом сателлиты неподвиж­ны относительно полуосевых шестерен, и полуоси, а следователь­но, и ведущие колеса автомобиля вращаются с одинаковой часто­той. При повороте автомобиля (рис. 27, б) сателлиты 4 поворачива­ются на своей оси и полуосевые шестерни получают возможность вращаться с различной частотой. Соответственно, наружное (по отношению к центру поворота) колесо 7 проходит больший путь, чем внутреннее, и наружная полуось вращается с большей скоростью.

 

 

 

На отдельных моделях автомобилей предусмотрены дифферен­циалы с принудительной или автоматической блокировкой. В тяже­лых условиях движения (на песчаных, заснеженных дорогах или бездорожье) такой дифференциал блокируется, «связывая» полу­оси. Это позволяет обеспечить тягу на обоих ведущих колесах и успешнее преодолевать трудные участки. На полноприводных ав­томобилях дифференциалами оборудуются оба ведущих моста. Некоторые полноприводные автомобили оснащаются межосевым дифференциалом, «разрывающим» жесткую связь переднего и зад­него мостов и позволяющим передним и задним ведущим колесам вращаться с «индивидуальной» частотой.

Для смазывания шестерен главной передачи и дифференциала, как и для смазывания деталей коробки передач, на автомобилях всех типов применяется трансмиссионное масло. Следует помнить, что главные передачи гипоидного типа (с особым расположением зубь­ев шестерен — гипоидным) наиболее «требовательны» к уровню качества, чистоте и регулярности замены масла.

Гл а в а 5

Несущая система