Синхронизатор шестерни и муфты


Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Синхронизатор КПП — механизм, предназначенный для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни. Сегодня практически все механические и роботизированные коробки передач синхронизированы, т.е. оснащены этим устройством. Этот важный элемент в коробке передач позволяет сделать процесс переключения плавным и быстрым. Из статьи узнаем, что представляет собой синхронизатор, для чего он нужен и каков ресурс его эксплуатации; разберемся также в устройстве механизма и познакомимся с принципом его работы.

Назначение синхронизатора

Общий вид синхронизатора

Синхронизатором оснащаются все передачи современных КПП легковых автомобилей, включая передачу заднего хода. Его назначение в следующем: обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни, что является обязательным условием для безударного включения передач.

Синхронизатор не только обеспечивает плавность переключения передач, но и способствует снижению уровня шума. Благодаря элементу снижается степень физического износа механических деталей коробки, что, в свою очередь, влияет на срок службы всей КПП.

Кроме того, синхронизатор упростил принцип переключения передач, сделав его более удобным для водителя. До появления этого механизма переключение скоростей происходило с помощью двойного выжима сцепления и перевода коробки передач в нейтральную передачу.

Конструкция синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

  • ступица с сухарями;
  • муфта включения;
  • блокировочные кольца;
  • шестерня с фрикционным конусом.
Устройство синхронизатора

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Читайте также:  Устройство и принцип работы вариатора CVT

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Принцип работы синхронизатора КПП

Схема работы синхронизатора

В выключенном состоянии муфта занимает среднее положение, а шестерни свободно вращаются на валу. При этом передачи крутящего момента не происходит. В процессе выбора передачи вилка передвигает муфту к шестерне, а муфта, в свою очередь, пододвигает блокировочное кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным.

Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач. Начинается передача крутящего момента и движение автомобиля на выбранной скорости.

Несмотря на достаточно сложное устройство узла, алгоритм синхронизации длится всего несколько долей секунд.

Ресурс синхронизатора

При любых неисправностях, связанных с переключением скоростей, в первую очередь необходимо исключить проблемы со сцеплением и только потом проверять синхронизатор.

Самостоятельно выявить неисправность узла можно по следующим признакам:

  1. Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен.
  2. Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс.
  3. Затрудненное включение передачи. Это напрямую указывает на то, что синхронизатор пришел в негодность.

Ремонт синхронизатора очень трудоемкий процесс. Лучше просто заменить изношенный механизм на новый.

Продлить срок службы синхронизатора и КПП в целом поможет соблюдение следующих правил:

  1. Избегать агрессивного стиля вождения, резких стартов.
  2. Правильно выбирать скорость движения и нужную передачу.
  3. Своевременно проводить техническое обслуживание КПП.
  4. Своевременно проводить замену масла, предназначенного именно для данного вида КПП.
  5. Полностью выжимать сцепление перед переключением передач.
(3 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...

techautoport.ru

Устройство синхронизаторов

Устройство синхронизатора включения третьей и четвертой передач автомобиля «Москвич-408» показано на рисунке.

Ступица 3 синхронизатора своими внутренними шлицами надета на шлицы вторичного вала и удерживается на нем стопорным кольцом 7. На наружной поверхности ступицы нарезаны низкие прямые шлицы, по которым может перемещаться вдоль ступицы муфта 4 синхронизатора. Кроме шлицев, на ступице вырезаны на равных расстояниях один от другого три продольных паза, в которых помещены три штампованных сухаря 2 с выступами в середине. Сухари прижаты к шлицам муфты 4 двумя пружинными кольцами 5, причем выступы сухарей входят в кольцевую проточку, имеющуюся на шлицах муфты.

Рис. Устройство синхронизатора: 1 — блокирующее кольцо; 2 — сухарь; 3 — ступица; 4 — муфта включении третьей и четвертой передач; 5 — пружинные кольца сухарей

С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца 1. На торцах этих колец, обращенных к ступице, сделано по три паза. В них входят концы сухарей 2.

Блокирующие кольца имеют внутреннюю коническую поверхность, которая соответствует конусам на первичном валу и на шестерне третьей передачи. На этой конической поверхности нарезана мелкая резьба, которая разрывает масляную пленку между блокирующим кольцом и конусом включаемой передачи при их соприкосновении. Благодаря этому между кольцом и конусом возникает повышенное трение. Снаружи на кольцах имеются короткие прямые зубья, такие же как и на соседних с ними венцах первичного вала и шестерни третьей передачи. Эти зубья соответствуют впадинам между шлицами муфты синхронизатора, вследствие чего муфта может входить в зацепление своими шлицами с кольцами и с зубчатыми венцами первичного вала и шестерни третьей передачи.

Муфту и ступицу синхронизатора подбирают друг к другу так, чтобы было обеспечено плавное и легкое скольжение муфты по шлицам ступицы с минимальным зазором.

В цилиндрическую проточку на внешней поверхности муфты синхронизатора входит вилка включения передач. На рисунке показаны детали синхронизатора в нейтральном положении. При этом между блокирующим кольцом и конусом первичного вала имеется достаточный слой масла, и кольцо может свободно проворачиваться на конусе. На рисунке ниже показано начало включения прямой, четвертой передачи.

Рис. Схема работы синхронизатора: а — Нейтральное положение; б — начало синхронизации; в — передача включена; 1 — венец первичного вала; 2 — блокирующее кольцо; 3 — муфта синхронизатора; 4 — сухарь; 5 — ступица синхронизатора

Вилка включения передач (не показанная на рисунке), перемещаясь влево (вперед по ходу автомобиля), передвигает муфту синхронизатора по шлицам ступицы. Вместе с муфтой передвигаются и сухари, так как выступами они входят в проточку на внутренней поверхности муфты и прижаты к ней пружинными кольцами. Переместившись, торцы сухарей прижимают блокирующее кольцо к конусу первичного вала. Острая мелкая резьба на конусе кольца при этом быстро удаляет масло с поверхности конуса вала, и между конусом вала и кольцом появляется повышенное трение. Вследствие этого первичный вал, который в этот момент вращается быстрее, чем синхронизатор, связанный с вторичным валом, увлекает за собой блокирующее кольцо и поворачивает его относительно муфты синхронизатора. Кольцо поворачивается до тех пор, пока позволяет боковой зазор между сухарями и краями пазов кольца. При таком положении кольца относительно сухарей и муфты синхронизатора зубья кольца располагаются напротив выступов шлицев муфты и упираются своими скошенными концами в скошенные торцы выступов шлицев муфты. Вследствие этого муфта не может передвигаться дальше в осевом направлении. Но водитель, желая включить передачу, продолжает давить вилкой на муфту и далее, через сухари, на блокирующее кольцо, прижимая его к конусу первичного вала, и тем все больше и больше тормозит первичный вал. Наконец, наступает момент, когда скорости вращения первичного и вторичного валов сравняются. Инерционный момент первичного вала (и вращающегося вместе с ним блока шестерен промежуточного вала) относительно вторичного вала исчезает, и муфта 3, которая продолжает нажимать шлицами на скошенные выступы блокирующего кольца, легко поворачивает это кольцо, а затем и первичный вал на небольшой угол, достаточный для того, чтобы шлицы муфты смогли свободно пойти сначала в промежутки между зубьями кольца, а потом в шлицы первичного вала. В результате вторичный вал будет жестко связан с первичным, и четвертая передача окажется включенной.

Для включении третьей передачи муфту 3 нужно сместить вправо (т. е. назад). Синхронизатор при этом будет работать аналогичным образом. Разница в этом случае будет лишь в том, что синхронизатор будет уравнивать скорость вращения вторичного вала и ведомой шестерни третьей передачи.

При переходе с высшей передачи на низшую, например, с четвертой на третью, чтобы сравнить скорость первичного вала со скоростью вторичного, необходимо с помощью синхронизатора ускорить вращение первичного вала. В остальном скорости включаются так же, как описано выше.

Скорости вращения валов уравниваются, и передачи включаются с помощью синхронизатора плавно (без удара) и бесшумно.

Благодаря пружинным кольцам 5 усилие, прилагаемое к блокирующему кольцу, не может быть больше определенной величины, так как если слишком сильно и резко нажать вилкой включения передач на муфту, выступы сухарей при сжатии колец 5 выйдут из канавки на муфте, и муфта не сможет более давить на сухари и на блокирующее кольцо. Этим исключается слишком резкое включение синхронизатора при неосторожном или неумелом включении передач.

В синхронизаторе второй передачи муфта составляет одно целое с ведомой шестерней первой передачи. Синхронизатор действует только при включении второй передачи, для чего шестерню первой передачи сдвигают влево (вперед по ходу автомобиля).

Включая первую передачу, перемещают шестерню вправо (т. е. назад) и сцепляют ее с зубчатым венцом первой передачи на блоке шестерен промежуточного вала.

Блокирующие кольца должны плотно садиться на конусы шестерен. Для проверки посадки кольца нужно на конус шестерни нанести мягким карандашом несколько рисок по образующим конуса, расположив их равномерно по окружности. Затем надеть на конус блокирующее кольцо и, прижимая его рукой, повернуть на конусе несколько раз. Бели после этого риски окажутся стертыми не менее чем на 60% своей длины, посадку кольца можно считать удовлетворительной.

Зазор между торцом каждого блокирующего кольца, надетым на конус, и соответствующим зубчатым венцом (z = 27) шестерни для новых деталей должен быть равен 1,15—1,73 мм. Для колец, бывших в употреблении, этот зазор должен быть не менее 0,5 мм. Если зазор меньше, следовательно, конус блокирующего кольца очень сильно изношен. При износе притупляется резьба на внутренней конической поверхности, удельное давление на резьбе уменьшается и масляная пленка перестает срезаться. Трение между кольцом и конусом шестерни будет недостаточно велико, чтобы эффективно уравнивать угловые скорости валов. У нового блокирующего кольца толщина резьбы на ее вершине равна 0,08—0,15 мм. Если толщина резьбы на ее вершине вследствие износа доходит до 0,8 мм, кольцо перестает синхронизировать.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Принцип работы синхронизатора коробки передач и неисправности

После появления первых автомобилей последующая эволюция затронула практически все узлы и агрегаты. Трансмиссия также не стала исключением. Для упрощения взаимодействия с КПП и повышения комфорта при переключении передач механические коробки стали синхронизированными. Далее мы рассмотрим, как работает синхронизатор коробки, а также какие неисправности связаны с указанным элементом в устройстве трансмиссии автомобиля.  

Синхронизатор КПП: назначение и устройство

Чтобы понимать, что такое синхронизатор в коробке и для чего он нужен, необходимо в общих чертах знать общий принцип работы МКПП. В двух словах, коробка передач нужна для того, чтобы не просто передавать вращение от коленчатого вала на колеса, но и менять передаточное отношение.

Простыми словами, КПП изменяет крутящий момент, что, в свою очередь, позволяет автомобилю двигаться с разной скоростью в условиях постоянно изменяющихся нагрузок. Сама коробка состоит из первичного, вторичного и промежуточного вала, а также шестеренок разных размеров, которые закреплены на валах. Именно посредством шестерней происходит взаимодействие валов.

В общих чертах, вся суть работы двигателя сводится к тому, чтобы вращался его коленвал. Пока мотор работает, коленчатый вал вращается. Вместе с валом вращается и подсоединенный к нему через маховик первичный вал коробки. Вторичный вал остается неподвижным, когда машина стоит на  нейтральной передаче.

Однако как только водитель переставляет рычаг переключения передач в нужное положение, шестеренки вторичного вала входят в зацепление с шестернями первичного. Усилие от КПП через дополнительные элементы трансмиссии начинает передаваться на ведущие колеса.

Само собой, из-за разницы в скоростях вращения валов стыковка шестеренок будет проходить не совсем гладко. Передачу трудно включить, в момент зацепления может ощущаться жесткий удар, скрежет коробки и т.д.

По этой причине при езде на автомобилях с механической коробкой для переключения передач без синхронизаторов  требовались определенные навыки. Например, водителю нужно было дважды выжимать сцепление, чтобы включить скорость. Выглядело это примерно так: сцепление – нейтраль – газ – снова сцепление и только потом включается нужная  передача.

Для того чтобы данный процесс облегчить и сделать максимально комфортным, сегодня активно применяется синхронизатор в коробке передач. Указанная деталь нужна для синхронизации вращения валов, что четко отображено в самом названии элемента.

Если говорить о синхронизаторах  коробки более подробно, устройство синхронизатора КПП достаточно сложное. Конструкция этой детали включает в себя почти десяток элементов:

  • ступица (стоит на вторичном валу и может продольно перемещаться по нему);
  • кольца блокирующие, не позволяют замыкаться муфте раньше, чем выровняются скорости вала и шестерни;
  • муфта включения (скользящая) 2 и 3 передачи, которая обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни (надета на ступицу при помощи шлицевого соединения);
  • шестерни 2 и 3 передач, стопорное кольцо синхронизатора, сухари, пружины.

Как работает синхронизатор коробки

Рассмотрев устройство синхронизатора КПП и его составные элементы, теперь можно изучить принцип работы указанной детали в коробке передач. Если машина стоит или движется на какой-то одной передаче, синхронизатор находится в нейтральном положении.

Когда водитель переключает скорость, муфта синхронизатора под воздействием вилки сдвигается по шлицам по направлению к шестеренке первичного вала. Сухари муфты также смещаются и воздействуют на блокировочное кольцо, прижимая его к конусу шестерни, чтобы между ними возникло трение.

Благодаря трению кольцо немного проворачивается, упирается в сухари и блокирует дальнейшее движение муфты по шлицам. После этого, под воздействием все той же силы трения, скорости первичного вала и шестерни выравниваются, то есть, синхронизируются.

После этого кольцо проворачивается в противоположную сторону и шлицы муфты, двигаясь вперед, сцепляются с венцом шестерни, благодаря чему первичный и вторичный валы жестко соединяются между собой. Как видно, во время включения передачи в синхронизаторе происходит целая последовательность действий, но на практике все это происходит за доли секунды.  

Признаки поломки/износа синхронизатора или отдельных его частей

Проблемы с коробкой передач зачастую выглядят одинаково, хотя и имеют разные причины. Обратите внимание, если владелец не знаком с устройством отдельных узлов автомобиля, этим могут воспользоваться недобросовестные мастера. Например, вместо того, чтобы отремонтировать или заменить синхронизатор КПП, могут предложить заменить или капитально отремонтировать всю коробку.

Чтобы избежать необоснованных расходов, стоит знать, какие признаки указывают на возможные неисправности синхронизаторов коробки передач.  На неполадки синхронизатора могут указывать:

При этом чтобы проверить синхронизаторы, КПП придется разбирать и пробовать сдвигать их рукой. Муфта по шлицам должна двигаться легко. Если же приходится прилагаться усилия или сдвинуть ее никак не получается, тогда нужно снимать синхронизатор и разбирать его, чтобы осмотреть поверхности деталей на предмет повреждений. При необходимости изношенные или поврежденные элементы требуется заменить. Также сразу может быть проведена и полная замена синхронизатора.

Что в итоге

С учетом вышесказанного становится понятно, что синхронизатор – не просто деталь, а сложный механизм. Его работа не только облегчает процесс переключения передач и делает его комфортным, но и позволяет шестеренкам валов сцепляться без ударов.

Это существенно продлевает срок службы всех элементов коробки. Если сравнить, сколько стоит синхронизатор коробки передач и сама коробка, то становится понятно, что лучше своевременно провести проверку и ремонт, чем менять КПП.

Другими словами, в случае появления проблем с синхронизаторами не стоит затягивать с ремонтом, так как активный износ шестерен коробки  в дальнейшем может привести к значительному удорожанию ремонта или необходимости полностью менять коробку передач на новую или контрактную.

krutimotor.ru

Синхронизаторы

Как видно из приведенных примеров конструкций современных автомобильных коробок передач (рис. 3.7—3.11), переключение с помощью синхронизаторов применяется наиболее широко. Синхронизатор обеспечивает принудительное выравнивание угловых скоростей шестерни и соединяемого с ней вала, что упрощает, облегчает и ускоряет процесс переключения, способствует увеличению долговечности зубчатой муфты переключения и зубьев шестерен. В настоящее время в автомобильных коробках передач используются несколько вариантов конструкций синхронизаторов. Достаточно распространенным типом являются синхронизаторы с толкающими сухарями (рис. 3.13).

В такой конструкции на шлицах вторичного вала 12 закреплена ступица 8 синхронизатора, на поверхности которой имеются свои продольные шлицы и сделаны три продольных паза 9. В эти продольные пазы устанавливаются сухари 7, имеющие в средней части выступы. На шлицы ступицы надета муфта 3, при этом выступы сухарей 7 входят в кольцевую выточку, которая сделана в средней части ее внутренних зубьев 14. Сухари поджаты к внутренним зубьям двумя пружинами 5.

С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца 2. На их внутренней конической поверхности имеется мелкая резьба для увеличения трения в момент соприкосновения с коническими поверхностями Юн 11 шестерен / и 6 при переключениях. На наружной поверхности каждого блокирующего кольца имеется блокирующий зубчатый венец 15 (см. рис. 3.13, б), а на каждой шестерне имеется переключающий зубчатый венец 13. Эти венцы выполнены с

Рис. 3.13. Синхронизатор с толкающими сухарями:

/ — шестерня первичного вала; 2 — блокирующее кольцо; 3 — муфта; 4 — вилка; 5 — пружина; 6 — свободно сидящая шестерня вторичного вала; 7 — сухарь; 8 — ступица; 9 — пазы; 10, II — конические поверхности; 12 — вторичный вал; 13 — переключающий зубчатый венец; 14 — внутренний зуб муфты; 15 — блокирующий венец

треугольным заострением зубьев в сторону муфты 3, внутренние зубья 14 которой имеют аналогично оформленные концевые участки. Величина угла заострения зубьев венцов 15 определяется необходимостью обеспечения (на начальном этапе процесса) блокировки включения и выравнивания угловых скоростей переключаемой шестерни и сидящей на шлицах вала муфты. Угол заострения венцов 13 определяется исходя из облегчения (на конечном этапе процесса) их зацепления с внутренними зубьями 14 муфты 3 (рис. 3.13, б и в).

При включении передачи муфта 3 перемешается вилкой переключения 4 в сторону включаемой шестерни и увлекает за собой зафиксированные в выточках внутренних зубьев 14 сухари 7, которые прижимают соответствующее блокирующее кольцо к конусу 10 или 11 шестерни. Возникающие при этом силы трения увлекают во вращательное движение блокирующее кольцо 2 и повертывают его относительно муфты 3 на некоторый угол в пределах имевшегося между сухарем 7 и пазом в торце блокирующего кольца 2 зазора, равного половине ширины зуба блокирующего венца 15 (см. рис. 3.13, б и в). Торцевые скосы внутренних зубьев 14 муфты 3 в этой ситуации оказываются прижатыми к торцевым скосам зубьев блокирующего венца /5 (см. рис. 3.13, в), что не позволяет произвести включение передачи. Чем сильнее водитель давит на рычаг, тем с большим усилием внутренние зубья 14 муфты 3 давят на скосы зубьев венца 15 блокирующего кольца 2, создавая все больший тормозящий момент на конусной поверхности шестерни, противодействующий ее инерционному моменту. В конечном итоге, угловые скорости шестерни и муфты 3 выравниваются, противодействие инерционных моментов исчезает, а воздействие внутренних зубьев 14 муфты 3 вынуждает блокирующее кольцо 2 занять свое первоначальное положение, после чего происходит беспрепятственное зацепление зубьев муфты и зубьев переключающего венца шестерни 13 (рис. 3.13, в и г). На конечном этапе процесса включения передачи выступы прижатых пружинами 5 сухарей 7 выходят из кольцевой выточки внутренних зубьев 14.

Рассмотренная конструкция синхронизатора с толкающими сухарями обычно используется в ступенчатых коробках передач легковых автомобилей и легких грузовиков. В коробках передач грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, имеющих массивные валы и шестерни с большим инерционным моментом, синхронизирующему устройству может не хватить эффективности одного блокирующего кольца. На таких автомобилях все популярнее становятся многоконусные синхронизаторы (например, показанный на рис. 3.14), у которых эффективность и надежность существенно повышены за счет увеличения числа блокирующих колец и соответствующего возрастания общей площади поверхностей трения. Примечательно, что в этих конструкциях увеличение момента трения на режиме блокировки включения и выравнивания угловых скоростей не требует увеличения усилия на рычаге переключения.

Широко применяемой конструкцией синхронизирующего устройства в коробках передач грузовых автомобилей является также синхронизатор пальцевого типа (рис. 3.15). Синхронизатор представляет собой дисковую муфту /, которая установлена на шлицах вторичного вала. Непосредственно на диск воздействует вилка переклю-

Рис. 3.14. Многоконусный синхронизатор:

/ — шестерня; 2 — переключающий венец; 3 — блок блокирующих колец; 4 — муфта; 5 — сухарь; 6 — конические поверхности шестерни; 7 — ступица;

чения, с обеих сторон диска имеются переключающие зубчатые венцы 6. В диске имеются три отверстия для фиксирующих пальцев 5, соединяющих с ним два блокирующих кольца 2 с коническими поверхностями, и три отверстия для блокирующих пальцев 3, жестко соединяющих блокирующие кольца между собой. Половинки фиксирующего пальца 5 разжимаются пружинами 4, средние части блокирующих пальцев имеют утонение с развитым коническим переходом и находятся в отверстиях диска с зазором, равным половине ширины зуба переключающего венца 6. Эти отверстия также имеют конусные фаски.

При включении передачи муфта 7 вместе с закрепленными на ней с помощью фиксирующих пальцев 5блокируюшими кольцами 2 перемещается вилкой переключения в сторону включаемой шестерни 7 и прижимает конические поверхности шестерни и левого блокирующего кольца между собой (рис. 3.15, б и в). Поскольку угловая скорость шестерни, связанной с промежуточным валом, отличается от угловой скорости муфты, связанной со вторичным валом, между указанными коническими поверхностями возникает момент трения. Блок блокирующих колец 2 поворачивается относительно диска муфты 7 вплоть до соприкосновения конусных фасок блокирующих пальцев 3 с конусными кромками их отверстий (см. рис. 3.15, д), в результате чего дальнейшее движение муфты 7 к шестерне /прекращается. Угол этих фасок выбирается таким, чтобы увеличение усилия водителя на рычаге переключения вызывало только дальнейшее увеличение прижатия

Рис. 3.15. Синхронизатор пальцевого типа: а — пространственный вид на синхронизатор в разрезе; б — синхронизатор в нерабочем состоянии; в — начало включения передачи; г — передача включена; д — положение блокирующего пальца при синхронизации скоростей вращения шестерни и муфты; 1 — муфта синхронизатора; 2 — блокирующее кольцо; 3 — блокирующий палец; 4 — пружина фиксирующего пальца; 5 — фиксирующий палец; 6 — зубчатый венец; 7— шестерня; 8— внутренний зубчатый венец шестерни

блокирующего кольца 2 к конической поверхности шестерни, т. е. процесс выравнивания угловых скоростей интенсифицировался. Лишь после выравнивания скоростей вращения и исчезновения противодействующего инерционного момента диск муфты / сможет вернуть блокирующие пальцы 3 и скрепляемые ими блокирующие кольца 2 в нейтральное положение, в котором ничто не будет препятствовать дальнейшему движению муфты в сторону подключаемой шестерни и зацеплению между собой зубчатых венцов 6 муфты / и внутренних зубчатых венцов 8шестерни 7(см. рис. 3.15, г). Во включенном состоянии передачи половинки фиксирующих пальцев 5 окажутся максимально сжатыми. Описанный процесс синхронизации и переключения занимает не более 1—2 с.

Синхронизаторы пальцевого типа используются в коробках передач автомобилей КамАЗ, ЗИЛ, МАЗ и др.

Page 2

Самым простым по конструкции механизм управления ступенчатой коробкой передач получается при ее расположении в непосредственной близости от рабочего места водителя. Такое расположение коробки передач типично для легковых автомобилей классической компоновки, для переднеприводных легковых автомобилей с продольным расположением двигателя перед передней осью, для грузовых автомобилей и автобусов капотной и полукапотной компоновки и задними ведущими колесами, для джипов 4 х 4. В указанных случаях рычаг управления 1 устанавливается на шаровой опоре 2 непосредственно в верхней крышке 3 картера коробки передач (рис. 3.16) и снабжается

Рис. 3.16. Механизм переключения ступенчатой коробки передач:

1 — рычаг переключения: 2 — шаровая опора; 3 — верхняя крышка картера; 4 — фиксатор; 5 — плунжеры; 6 — разжимной штифт; 7,8— вильчатые втулки; 9— переключающие вилки; 10 — лунка замка; 11 — ползуны; 12 — упор нижнего конца рычага переключения (подпружиненный) удобной рукояткой, расположение которой по отношению к телу водителя выбирается в соответствии с требованиями эргономики [5].

Основными деталями механизма переключения передач являются ползуны //, на которых жестко закреплены переключающие вилки 9 и вильчатые втулки 7 и 8. При переключении нижний конец рычага 1 входит в паз втулки 7 или 8 (или одной из вилок 9, имеющей такой паз) и перемещает соответствующий ползун вместе с закрепленной на ней вилкой 9 вперед или назад в соответствии с перемещением рукоятки рычага. Это перемещение обеспечивает необходимый для осуществления включения выбранной передачи ход муфты синхронизатора, зубчатой переключающей муфты или самой переключаемой шестерни в зависимости оттого, каким способом осуществляется процесс переключения в данной коробке (см. пп. 3.3.1—3.3.3).

Использование в одной конструкции разных способов осуществления процесса переключения передач требует существенно разных ходов рукоятки рычага переключения. Особенно большие различия этих ходов получаются при использовании для низших передач переключения посредством перемещения сидящих на шлицах вторичного вала шестерен, а для высших передач — путем использования синхронизаторов или зубчатых муфт. Чтобы уменьшить эти различия и сделать процесс переключения более удобным для водителя, в механизме привода ползуна включения 1-й передачи и заднего хода в таких коробках (рис. 3.17) между рычагом переключения 3 и вильчатой втулкой 7 устанавливают промежуточный рычаг 8, способствующий уменьшению практически вдвое необходимого хода рукоятки рычага переключения, но при одновременном увеличении требуемого для переключения усилия.

Для передачи управляющего воздействия на ползун 4 необходимо ввести нижний конец рычага переключения 3 в паз промежуточного рычага 8, воздействующего на вильчатую вилку 7 ползуна. Так как этому противодействуют упор 2 и подпружиненный штифт 9, потребуется дополнительное боковое усилие на рукоятке рычага 3. Более того, упор 2 должен быть поджат до полного выхода штифта 9 из промежуточного рычага 8, иначе этот штифт, находящийся в неподвижной втулке, не позволит промежуточному рычагу 8 повернуться на оси /. Нестандартный алгоритм управления применен для исключения случайного включения передачи заднего хода при движении автомобиля вперед. Иногда с этой целью рычаг переключения снабжается стопором, который перед включением передачи заднего хода необходимо предварительно выключить, например, приподняв дополни-

Рис. 3.17. Механизм управления коробкой передач с переключениями перемещением шестерен и синхронизаторами:

I — ось промежуточного рычага; 2 — упор нижнего конца рычага переключения; 3 — нижний конец рычага переключения; 4 — ползун 1-й передачи и заднего хода; 5— ползун 4-й и 5-й передач; 6 — ползун 2-й и 3-й передач; 7 — вильчатая вилка;

8— промежуточный рычаг ползуна 1-й передачи и заднего хода; 9— штифт

тельный рычажок на рукоятке рычага или, нажав на рычаг вниз, опустить сам рычаг и находящийся на нем специальный выступ ниже стопорящего упора.

Для обеспечения устойчивого нейтрального положения рычага переключения (что облегчает водителю процесс выбора и зацепления нижним концом рычага нужной вильчатой втулки) используются различные приемы. Самый простой и распространенный прием — создание специального подпружиненного упора, конструктивные варианты которого 12 и 2 показаны на рис. 3.16 и 3.17. Для исключения самопроизвольного перемещения ползунов и обеспечения их четкого состояния «включено» или «выключено» применяются фиксаторы 4 в виде подпружиненных шариков, прижимаемых к лункам ползунов, причем число лунок соответствует числу фиксированных положений каждого ползуна (см. рис. 3.16).

Одним из требований к ступенчатым коробкам является недопустимость одновременного включения двух передач, поскольку это грозит возникновением двух несогласованных по кинематике потоков мощности и, как следствие, поломкой зубчатых зацеплений. Поэтому в механизме переключения обязательно имеются замковые устройства, исключающие ситуацию одновременного движения двух соседних ползунов из-за неудачного перемещения водителем рычага переключения передач. На рис. 3.16 и 3.18 показаны конструктивные варианты одного из самых распространенных на трехвальных коробках замков, причем рис. 3.18 позволяет ознакомиться с его устройством и работой более детально. Все элементы замка располагаются в крышке коробки передач (см. рис. 3.16).

6

Рис. 3.18. Работа замка механизма переключения: а, б, в — схемы работы замка при перемещениях различных ползунов; 1,5 — крайние ползуны; 2, 4 — плунжеры; 3 — средний ползун; 6 — разжимной штифт

На рис. 3.18, а показано положение деталей замка в случае продольного перемещения среднего ползуна 3. Видно, что при этом происходит выдвижение запирающих плунжеров 2 и 4 из боковых лунок среднего ползуна и запирание ими крайних ползунов 1 и 5 механизма переключения. На рис. 3.18, б замок показан в положении, когда перемещается крайний ползун 7. Видно, что при этом из его боковой лунки выдвигается плунжер 2 и запирает своим телом средний ползун 3. Кроме того, через находящийся в отверстии среднего ползуна разжимной штифт 6 он передает воздействие на плунжер 4, который запирает своим телом крайний ползун 5. Аналогично на рис. 3.18, в показана ситуация перемещения крайнего ползуна 5. Здесь выдвигается из его боковой лунки плунжер 4 и запирает средний ползун 3, а благодаря его воздействию на штифт 6 и далее на плунжер 2 происходит запирание крайнего ползуна /.

Таким образом, выведение водителем при переключениях передач любого ползуна из нейтрального положения приводит к запиранию в таком же нейтральном положении всех остальных ползунов управляющего устройства, из которого любой один из них можно будет вывести только после возвращения в нейтральную позицию первого ползуна. Это и гарантирует невозможность одновременного включения двух передач. В некоторых конструкциях (рис. 3.19) запирание других передач (ползуны / и 2) при включении одной из них (ползун 3) производится специальной блокирующей скобой 7, входящей во впадину вильчатой втулки ползуна всегда, когда ее покидает конец управляющего переключением рычага 4.

У переднеприводных легковых автомобилей с поперечным расположением двигателя коробка передач расположена на достаточном

Рис. 3.19. Вариант конструкции замка механизма переключения:

  • 1,2 — заблокированные ползуны; 3 — перемещаемый ползун; 4 — рычаг управляющий; 5 — ось управляющего рычага; 6 — фиксатор; 7 — скоба блокирующая;
  • 8 — вилка муфты

Рис. 3.20. Схемы (а, б, в) различных конструкций дистанционных приводов коробок передач:

1 — рычаг переключения; 2— ползуны механизма переключения

удалении от водителя. Еще больше расстояние между водителем и коробкой передач на легковых автомобилях с центральным расположением двигателя, на грузовиках с компоновкой «кабина над двигателем», на заднемоторных автомобилях, и особенно велико оно на автобусах с задним расположением двигателя. Во всех этих случаях конструкция самого механизма переключения, как правило, во многом подобна рассмотренным на рис. 3.16—3.19 схемам, но к нему приходится делать дистанционный привод.

На рис. 3.20, а, б, в показаны некоторые используемые в реальных конструкциях автомобилей схемы дистанционных приводов управления коробкой передач. Наличие большого количества подвижных скользящих соединений в подобных приводах приводит к заметному увеличению усилия на рычаге переключения /. Кроме того, из-за возрастания суммарных зазоров в приводе и упругих деформации его деталей существенно возрастает требуемый для переключения передач ход рычага /. При большой длине тяг привода дополнительные неприятности создает их повышенная склонность к вибрациям. Все это является серьезным недостатком механического дистанционного привода, поэтому все шире начинают использовать электронное управление механизмами переключения.

Page 3

В отличие от ступенчатых коробок передач, обеспечивающих изменение передаточных чисел в трансмиссии автомобиля в виде последовательности дискретных чисел, в бесступенчатых передачах изменение передаточных чисел происходит в заданном диапазоне плавно и непрерывно. Это позволяет существенно упростить процесс управления транспортным средством и даже улучшить некоторые его эксплуатационно-технические характеристики. Именно упрощение и облегчение процесса управления автомобилем является главным назначением бесступенчатых передач. При этом, как и к ступенчатым коробкам передач, к ним предъявляются требования по обеспечению необходимого диапазона изменения передаточного числа и приемлемого КПД узла в максимально широком диапазоне рабочих режимов.

По принципу работы применяемые на колесных транспортных средствах бесступенчатые передачи можно подразделить на следующие основные виды:

  • а) гидродинамические бесступенчатые передачи и гидромеханические передачи (ступенчатые или бесступенчатые);
  • б) гидростатические (гидрообъемные) передачи (см. гл. I);
  • в) электрические передачи (см. гл. 1);
  • г) фрикционные передачи (вариаторы).

studref.com


Смотрите также