Трансмиссия (от лат. transmissio — передача) — совокупность механизмов автомобиля, осуществляющих передачу мощности (вращения) от двигателя колесам. К агрегатам трансмиссии относятся: коробка передач, карданный вал, раздаточная коробка, главная передача, дифференциал, вискомуфта, шарниры равных угловых скоростей (ШРУСы) и т. д.

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент между передней и задней осями (мостами). В ней может находиться муфта включения второго моста, межосевой дифференциал, а также пара шестерен понижающей передачи.

Дифференциал — механизм, позволяющий колесам вращаться с разной скоростью. Это необходимо для качения шин без пробуксовки на поворотах, при переезде препятствий — во всех случаях, когда колеса проходят разный путь (рис.1). Дифференциалы, устанавливаемые между приводами (полуосями, ШРУСами) колес, называют межколесными, между разными осями — межосевыми.

Вискомуфта (вязкостная муфта) — передает крутящий момент при разных скоростях вращения частей ее корпуса за счет трения кремнийорганической жидкости между дисками. При значительной пробуксовке дисков возможна внезапная полная блокировка муфты из-за механического контакта между ними (хамп-эффект). 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. На современных автомобилях управление такими узлами производится при помощи электроники (например, муфта Haldex).

Заднеприводные автомобили (рис. 2, а) в большинстве своем имеют классическую компоновку — двигатель расположен продольно оси кузова в его передней части. Мощность от силового агрегата (двигатель с коробкой передач) передается карданным валом к главной передаче заднего моста и далее через дифференциал и полуоси на колеса.

Переднеприводные автомобили (рис. 2, б) могут иметь продольно или поперечно расположенный двигатель. В одном корпусе с коробкой передач находится главная передача, которая передает мощность на дифференциал, связанный с колесами через ШРУСы.

Полноприводные автомобили (рис. 3) имеют большое разнообразие схем трансмиссий. Их можно условно разделить на три группы.

1. Полный привод, подключаемый водителем. В такой схеме трансмиссии обязательно есть раздаточная коробка, в которой на большинстве моделей нет межосевого дифференциала.
   
   
2. 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.
   
   
3. 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.

Устойчивость (упрощенно) — способность автомобиля сохранять определенную траекторию движения без управляющих действий водителя (вращение рулевого колеса, изменение положения педали газа, включение тормозов и т. д.).

Поворачиваемость — свойство автомобиля изменять траекторию движения под действием боковых сил (силы ветра и т.п.) при неподвижном рулевом колесе. Если водитель не поворачивает руль, но при этом:

• радиус поворота увеличивается — поворачиваемость недостаточная;
  
  
• радиус поворота уменьшается — поворачиваемость избыточная;
  
  
• радиус поворота не изменяется — поворачиваемость нейтральная.

Автомобиль с недостаточной поворачиваемостью обладает лучшей устойчивостью, так как под воздействием боковых сил он стремится двигаться по кривой большего радиуса. При этом уменьшается центробежная сила и транспортное средство восстанавливает движение в прежнем направлении (см. ниже).

Управляемость — способность автомобиля изменять направление движения в соответствии с управляющим воздействием водителя. Она тесно связана с устойчивостью. Так, при боковом скольжении (заносе) всех колес автомобиль может стать неуправляемым.

Склонность к заносу больше у ведущих колес. Например, при резком трогании с места буксуют только они. Для исключения заноса необходимо, чтобы сила сцепления колеса с дорогой была больше суммы сил, приложенных к нему. Ведущие колеса уже нагружены тяговым усилием или силой торможения двигателем. Поэтому при появлении боковых воздействий они раньше чем ведомые теряют сцепление с дорогой.

У переднеприводного автомобиля, если он движется без багажа и пассажиров, задняя ось также склонна к заносу, так как на нее приходится меньший вес, чем на передние колеса. Соответственно меньше сила сцепления с дорогой.

При движении по прямой в случае бокового воздействия ветра на автомобиль ведущая задняя ось, более склонная к заносу, начинает смещаться в сторону действия возмущающей силы (рис. 4, а). Автомобиль поворачивается вокруг точки, лежащей на продолжении передней оси (полюс поворота). При этом возникает центробежная сила, которая действует в одном направлении с боковым воздействием ветра и стремится увеличить занос.

В повороте на транспортное средство действует центробежная сила, а при возникновении заноса задней оси она увеличивается, следовательно, "стремится" еще больше повернуть автомобиль в сторону заноса. Соответственно заднеприводные транспортные средства в большинстве своем обладают избыточной поворачиваемостью.

В случае воздействия бокового ветра на движущийся по прямой переднеприводный автомобиль начинается занос передней оси. Возникающая при этом центробежная сила (рис. 4, б) действует в направлении противоположном заносу и препятствует ему.

В повороте, при заносе колес передней оси, увеличившаяся центробежная сила "стремится" вернуть автомобиль к прежней траектории. Следовательно, переднеприводные транспортные средства в большинстве своем обладают недостаточной поворачиваемостью, поэтому они ведут себя более устойчиво, чем заднеприводные автомобили такого же класса, особенно на мокрой и обледенелой дороге.

В трансмиссиях такого типа обязательно есть раздаточная коробка. В ней может быть понижающая передача, но на большинстве моделей нет межосевого дифференциала. В этом случае второй мост (как правило, передний) подключается только для движения по бездорожью. На сухом асфальте это приведет к ухудшению устойчивости и управляемости из-за неизбежной пробуксовки колес, так как они не смогут вращаться с разными скоростями. При отключенном переднем мосте такой автомобиль ведет себя практически как заднеприводный.

На автомобилях, имеющих межосевой дифференциал, включение полного привода допустимо и на твердой сухой дороге. Это повышает устойчивость движения за счет перераспределения тяговых усилий на четыре колеса. Поворачиваемость при этом изменяется, например переходит от избыточной к нейтральной или недостаточной, поскольку все колеса становятся ведущими. Однако движение с полным приводом повышает расход топлива из-за потерь мощности в дополнительно включенных агрегатах трансмиссии.

В этих трансмиссиях крутящий момент начинает передаваться ко второй оси только при пробуксовке ведущих колес. За счет перераспределения тяговых усилий пробуксовка может прекратиться, а устойчивость повыситься.

Если в трансмиссии установлена вискомуфта, то при значительном проскальзывании ведущих колес возможна ее внезапная полная блокировка (хамп-эффект). При криволинейном движении (в повороте) это вызывает непредсказуемое поведение автомобиля. Водитель может не успеть адекватно среагировать и предпринять необходимые действия для сохранения контроля над ситуацией.

Автомобили, имеющие фрикционную муфту с электронным управлением, не подвержены такому эффекту, так как блокировка осуществляется автоматически по специально подобранной зависимости.

При отсутствии пробуксовки колес эти автомобили на твердой и сухой дороге обладают устойчивостью и управляемостью практически такой же, как переднеприводные.

В таких трансмиссиях обязательно есть межосевой дифференциал, который может блокироваться следующим образом:

• самостоятельно силами внутреннего трения ("Торсен", "Квайф");
  
  
• при помощи электроники;
  
  
• принудительно водителем (жесткая блокировка).

На некоторых автомобилях блокировки дифференциала нет, а пробуксовка прекращается электронной противобуксовочной системой, которая подтормаживает колеса штатными тормозными механизмами.

Поведение автомобиля с постоянным полным приводом зависит от распределения крутящего момента между мостами. Если на переднюю ось передается больший крутящий момент, характеристики автомобиля будут ближе к переднеприводному. Когда мощность распределяется по осям 50/50, показатели устойчивости и управляемости будут представлять собой что-то среднее между передним и задним приводами. Например, поворачиваемость может быть близка к нейтральной.

Распределение крутящего момента зависит от коэффициента (степени) блокировки межосевого дифференциала. Чем больше этот показатель, тем интенсивней происходит перераспределение тяговых усилий и, соответственно, изменение поведения автомобиля.

У самоблокирующегося дифференциала коэффициент блокировки является величиной постоянной, не зависимой от условий движения. Электронное управление оптимальнее перераспределяет силы и соответственно изменяет поведение автомобиля.

Полная блокировка водителем межосевого дифференциала допустима только при движении в плохих дорожных условиях и обеспечивает максимальную проходимость. Проходимость при частичной блокировке ниже, так как для нее требуется пробуксовка колес.

При устранении пробуксовки подтормаживанием колес увеличивается нагрузка на трансмиссию, тормоза и двигатель, что ведет к некоторому увеличению износа деталей и расхода топлива.

Чтобы ответить на вопрос, автомобилю с какой трансмиссией отдать предпочтение, необходимо точно представлять основные условия его эксплуатации.

Для бездорожья лучше всего подойдет постоянный полный привод с полной блокировкой межосевого дифференциала и понижающей передачей. Неплох для таких целей подключаемый водителем полный привод. Повышают проходимость и самоблокирующиеся межколесные дифференциалы.

Любителям скоростной езды по автомагистралям предпочтительнее передний или постоянный полный привод без раздаточной коробки, так как автомобили с такой трансмиссией в большинстве своем разрабатывались для этой цели.

Подключаемый автоматически полный привод вполне подойдет тем, кто вынужден довольно часто съезжать на плохие дороги. Такие машины неплохо ведут себя на шоссе, а проходимость по бездорожью у них выше, чем у переднего и заднего приводов.

Сторонникам спокойного передвижения по асфальту вполне достаточно заднеприводного автомобиля.

У каждого автомобиля существует своя критическая скорость прохождения поворотов, при которой начинается занос. И хотя у полноприводных устойчивость и управляемость в некоторых случаях выше, преувеличивать их возможности не стоит, так как они тоже могут оказаться в кювете.

Прекратить занос автомобиля можно различными способами, простейшие из них зависят от типа трансмиссии и приведены ниже.

При заносе заднеприводного автомобиля нельзя тормозить. Следует повернуть руль в сторону заноса и одновременно немного сбросить газ. Не надо отпускать акселератор совсем, иначе начнется торможение двигателем. Когда сила тяги уменьшится, занос может прекратиться. Только после этого поворачивают рулевое колесо в нужном направлении.

На переднеприводном автомобиле необходимо предпринимать несколько иные действия, которые зависят от того, на какой оси начался занос. Если он появился на задней — необходимо добавить газа, направить передние колеса в сторону выбранной траектории движения и они "вытянут" автомобиль из заноса. При скольжении передней ведущей оси надо несколько сбросить газ, до прекращения пробуксовки колес, и только после этого, при необходимости, повернуть руль в сторону выбранной траектории.

Полноприводные автомобили из-за большого разнообразия особенностей трансмиссий имеют довольно различающиеся характеристики. Поэтому трудно определить общий для всех порядок действий для выхода из заноса.

Несмотря на общие черты в поведении автомобилей в пределах своего типа привода, каждая модель транспортного средства ведет себя по-разному, особенно на больших скоростях движения. Связано это со множеством конструктивных особенностей — кинематикой подвески, распределением весовой нагрузки по осям, применением различных электронных систем (противобуксовочной, стабилизации движения и т. п.), характеристиками используемых шин и т.д.

При пересаживании на незнакомый автомобиль, особенно с другим типом привода, необходимо время для привыкания, соблюдение максимальной осторожности при выборе скорости движения, особенно на скользком дорожном покрытии.

Благодарим за помощь в подготовке материала специалистов кафедры тягачей и амфибийных машин МАДИ (ГТУ).