Механическая коробка передач: устройство и принцип работы
Любой автомобиль с двигателем внутреннего сгорания имеет в своей конструкции коробку передач. Существует множество разновидностей этого агрегата, но наиболее распространенным типом является механическая коробка передач (МКПП). Ею оснащаются как отечественные, так и зарубежные автомобили.
Содержание
- 1 Назначение МКПП
- 2 Принцип работы и устройство
- 2.1 Сцепление
- 2.2 Шестерни и валы
- 2.3 Синхронизаторы
- 3 Процесс переключения передач
- 4 Преимущества и недостатки механических коробок передач
Назначение МКПП
Коробка передач используется для того чтобы изменять передаточное отношение скорости вращения от двигателя к колесам. Способ переключения между ступенями (передачами) этого редуктора – ручной (механический), что дало название всему узлу. Водитель самостоятельно принимает решение о том, какое из фиксированных значений передаточного числа (шестерни, входящие в зацепление) должно быть включено в текущий момент.
Современная МКПП
Кроме этого, МКПП позволяет переключаться на режим заднего хода, в котором автомобиль движется в обратном направлении. Также есть нейтральный режим, когда отсутствует передача вращения от мотора к колесам.
Принцип работы и устройство
Коробка передач является многоступенчатым закрытым редуктором. Косозубые шестерни имеют возможность поочередно быть в зацеплении и менять частоту оборотов между входным валом и выходным. В этом заключается принцип работы коробки передач.
Сцепление
Механическая коробка работает в паре со сцеплением. Этот узел позволяет временно разъединять мотор от трансмиссии. Такая операция дает возможность безболезненно переключить передачи (ступени) не выключая обороты двигателя.
Блок сцепления необходим, так как через МКПП проходит значительный крутящий момент.
Шестерни и валы
В любой КПП традиционной конструкции располагаются параллельно оси валов, на которых базируются шестерни. Общий корпус принято называть картером.
Наиболее популярными являются трехвальные и двухвальные компанийки.
В трехвальных имеется три вала:
- первый – ведущий;
- второй – промежуточный;
- третий – ведомый.
Первый вал соединен со сцеплением, на его поверхности нарезаны шлицы, по которым перемещается ведомый диск сцепления. С этой оси вращение передается на промежуточную ось, жестко соединенную с шестерней первичного вала.
Ведомый вал МКПП имеет специфическое расположение. Он соосен с ведущим и соединен с ним через подшипник, находящийся внутри первого вала. За счет этого обеспечивается их независимое вращение. Блоки шестеренок с ведомой оси не имеют жесткой фиксации с ним, а также шестерни разграничены специальными муфтами-синхронизаторами. Последние как раз жестко сидят на ведомом валу, но способны перемещаться вдоль оси по шлицам.
Торцы муфт оснащены зубчатыми венцами, способными соединяться с такими же венцами, расположенными на торцах шестерен ведомого вала. Современное устройство коробки передач предполагает наличие таких синхронизаторов на всех передних передачах.
Во время включения нейтрального режима происходит свободное вращение шестерен, а все муфты-синхронизаторы находятся в разомкнутом положении. Когда водитель выжмет сцепление и переключит рычаг на одну из ступеней, то в это время вилка в КПП перемещает муфту в зацепление со своей парой на торце шестерни. Так шестеренка жестко фиксируется с валом и не прокручивается на нем, а обеспечивает передачу вращения и усилия.
От ведомого вала осуществляется передача крутящего момента и оборотов на ведущие колеса через карданный вал (на заднем приводе) или через редуктор и ШРУСы (на переднем приводе). Когда синхронизатор зацепляет напрямую ведущий и ведомый валы без участия шестеренок, то при этом коробка обеспечивает максимальный КПД. Для задней скорости установлена промежуточная «паразитная» шестерня, меняющая вращение на обратное.
В большинстве МКПП применяются шестерни с косым зубом, способные выдерживать большие усилия, чем прямозубые, также они менее шумные. Изготавливаются они из высоколегированной стали, после чего проводится закалка на ТВЧ и нормализация для снятия напряжений.
За счет этого обеспечивается максимальный срок службы.
Для двухвальной коробки также предусмотрено соединение ведущего вала с блоком сцепления. В отличие от трехосной конструкции на ведущей оси располагается блок из шестеренок, а не одна. Промежуточного вала нет, а параллельно ведущему идет ведомый вал. Шестерни на обеих осях свободно вращаются и находятся все время в зацеплении.
Ведомый вал оснащен жестко закрепленной ведущей шестеренкой главной передачи. Между остальными шестеренками располагаются синхронизационные муфты. Такая схема механической коробки передач в плане работы синхронизаторов схожа с трехвальной схемой. Разница заключается в отсутствии прямой передачи, и в том, что каждая ступень имеет лишь одну пару соединенных шестеренок, а не две пары.
Двухвальное устройство механической коробки передач имеет больший КПД, чем трехвальное, однако, имеет ограничение по повышению передаточного числа. За счет такой особенности конструкция применяется лишь в легковых автомобилях.
Синхронизаторы
Все современные механические коробки переключения передач оснащены синхронизаторами. Без них на машинах приходилось делать двойной выжим, чтобы окружные скорости шестерен сравнялись, и обеспечилась возможность переключения ступеней. Также синхронизаторы не ставятся на КПП с большим числом передач, иногда до 18 ступеней, характерным для спецтехники, так как это технически невозможно. Для быстроты переключения скоростей спортивные авто могут в МКПП не иметь синхронизаторов.
Синхронизатор МКПП
Легковые автомобили, используемые большинством водителей, оснащены синхронизаторами, так как работает коробка передач автомобиля без них менее дружелюбно. Эти элементы обеспечивают бесшумность эксплуатации и выравнивание скоростей шестеренок.
Внутренний диаметр ступицы имеет шлицевые пазы, благодаря которым осуществляется перемещение вдоль оси вторичного вала. При этом такая жесткость обеспечивает передачу больших усилий.
Работает синхронизатор таким способом.
Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.
Работа синхронизаторов
Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.
Процесс переключения передач
За процедуру переключения отвечает соответствующий механизм. Для автомобилей, имеющих задний привод, рычаг устанавливается непосредственно на корпусе МКПП. Весь механизм прячется внутри корпуса агрегата, а ручка переключения непосредственно управляет им.
Плюсы:
- простое в конструкционном плане решение;
- обеспечение четкости переключения;
- более долговечная конструкция для эксплуатации.
Минусы:
- нет возможности для применения конструкции с задним расположением мотора;
- не используется на переднеприводных автомобилях.
Машины с передним ведущим мостом оборудуются рычагом переключения передач в таких местах:
- напольно между водительским и передним пассажирским креслом;
- на рулевой колонке;
- в районе панели приборов.
Дистанционное управление коробкой для переднеприводных авто осуществляется при помощи тяг или кулис. У такой конструкции также есть свои особенности.
Плюсы:
- комфортное более независимое расположение рычага для переключения передач;
- вибрация от коробки не передается на рычаг МКПП;
- обеспечивается большая свобода для дизайна и инженерной компоновки.
Минусы:
- меньшая долговечность;
- со временем могут появляться люфты;
- требуется периодическая квалифицированная регулировка тяг;
- четкость менее точная, в отличие от расположения непосредственно на корпусе.
Хотя существуют различные приводы для механизма включения/выключения передач, но сам механизм в большинстве КПП имеет схожую конструкцию. В его основе подвижные штоки, которые находятся в крышке корпуса, а также вилки, жестко зафиксированные на штоках.
Механизм переключения передач Лада Гранта
Вилки полукругом входят в проточку муфты синхронизатора. Дополнительно в МКПП располагаются приспособления, которые уберегут механизм от недовключения либо от самовольного выхода из зацепления шестерен, а также от одновременной активации двух ступеней.
Преимущества и недостатки механических коробок передач
Все типы механизмов обладают своими достоинствами и недостатками. Рассмотрим их у МКПП.
Достоинства:
- конструкция обладает наименьшей стоимостью при сравнении с аналогами;
- в отличие от гидромеханической имеет меньшую массу и более высокий КПД;
- не нуждается в особых условиях охлаждения по сравнению с автоматическими КПП;
- среднестатистическое авто с МКПП обладает более экономичными параметрами и динамикой разгона в отличие от среднего автомобиля с АКПП;
- простота и инженерная отработанность конструкции;
- высокая степень надежности и большой эксплуатационный ресурс;
- не нуждается в специфическом обслуживании и дефицитных расходных либо ремонтных материалах;
- водитель имеет более широкий диапазон использования техник вождения в экстремальных условиях гололедицы, бездорожья и т.
- авто легко заводится толканием и может буксироваться с любой скоростью и на любое расстояние;
- есть техническая возможность полного разобщения мотора и трансмиссии в отличие от гидромеханической АКПП.
Недостатки:
- для переключения передачи используется полное разобщение силовой установки и трансмиссии, что сказывается на времени операции;
- необходимы специфические навыки вождения для обеспечения плавности переключения передач;
- неспособность плавного переключения передаточного отношения, так как количество ступеней ограничено обычно числом от 4 до 7;
- невысокий ресурс узла сцепления;
- у водителя при длительном управлении автомобилем с МКПП появляется большая утомляемость, чем при езде на «автоматической» трансмиссии.
В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%.
Интересное по теме:
загрузка.
..
Как работает механическая коробка передач
Двигатели внутреннего сгорания работают на высоких скоростях, поэтому им требуется понижающая передача, чтобы передавать энергию колесам, которые вращаются гораздо медленнее.
Коробка передач позволяет выбрать передачу для различных условий — старта с нулевой скорости, подъема в гору или перемещения по горизонтальной поверхности. Чем ниже передача, тем медленнее вращаются колеса по отношению к частоте вращения двигателя.
Коробка с постоянным зацеплением и четырьмя скоростями
Передачи выбираются с помощью рычагов управления коробкой передач. Энергия передается от ведущего вала к промежуточному валу, а затем — к ведомому валу, за исключением прямой передачи, когда ведущий и ведомый вал сцепляются.
Коробка с постоянным зацеплением
Наряду со сцеплением, коробка передач является одним из компонентов трансмиссии. Как правило, она располагается позади двигателя. Между коробкой и двигателем находится сцепление.
В современных автомобилях с механической коробкой передач предусмотрено четыре или пять скоростей, а также нейтральное положение рычага.
Синхронизатор коробки передач отключен
Передачи свободно вращаются под действием сцепленных шестерней на промежуточном вале. Синхронизатор соединяется с валом при помощи внутренних шлицев.
Синхронизатор коробки передач отключен
Вилка передвигает синхронизатор к выбранной передаче. Трение поверхностей синхронизирует скорости вращения валов.
Рычаг переключения передач подключен к набору штоков, расположенных в верхней или боковой части коробки. Штоки размещаются параллельно валам с шестернями.
В современных моделях чаще всего используются коробки с постоянным зацеплением. В такой коробке находятся три вала (ведущий, ведомый и вспомогательный), которые управляют подшипниками в корпусе.
Кроме того, в ней есть вал, на котором вращается шестерня заднего хода.
Двигатель вращает ведущий вал, который, в свою очередь, вращает промежуточный вал.
Промежуточный вал перемещает шестерни на ведомом вале. В отсутствие синхронизатора, прикрепленного к валу с помощью шлицев, шестерни вращаются свободно.
Фактически, синхронизатором управляет водитель, который посредством штока с вилкой двигает синхронизатор к нужной шестерне.
Последним компонентом современных синхронизаторов является блокирующее кольцо. Оно препятствует движению шестерен до тех пор, пока скорости вращения валов не синхронизируются.
В некоторых автомобилях присутствует дополнительная (повышающая) передача. Она обеспечивает более быстрое движение, чем верхняя передача, и уменьшает нагрузку на двигатель.
Что такое передаточное отношение
Нейтральное положение (нейтраль)
Все шестерни, кроме тех, что требуются для заднего хода, постоянно сцеплены. Шестерни на ведомом вале свободно вращаются вокруг него, шестерни на промежуточном вале блокируются. Энергия не передается.
Первая передача
На первой передаче шестерня с наименьшим количеством зубьев, расположенная на промежуточном вале, блокируется, передавая энергию большой шестерне на ведомом вале, обеспечивая крутящий момент и низкую скорость для старта с места.
Вторая передача
На второй передаче разница в диаметрах шестерен, расположенных на двух валах, уменьшается, а скорость увеличивается. Эта передача подходит для подъема по наклонной поверхности.
Третья передача
На третьей передаче неподвижная большая шестерня на промежуточном вале дает еще больший прирост к скорости, уменьшая крутящий момент. Третья передача подходит для небольших подъемов и маневренной езды по городским улицам.
Четвертая передача
В этом случае ведущий и ведомый валы сцеплены и обеспечивают т.н. «прямую передачу», т.е. карданный и коленчатый валы вращаются с одинаковой скоростью. Усиление крутящего момента отсутствует.
Задний ход
Промежуточная шестерня располагается между шестернями двух валов, в результате чего ведомый вал вращается в обратном направлении. Как правило, обратная передача не синхронизируется.
Синхронизация передач
Синхронизатор представляет собой кольцо с зубьями по внутреннему краю, которое крепится к зубчатой втулке со шлицами.
Когда водитель выбирает передачу, конусная поверхность на кольце совмещается с нужной шестерней. Втулка передает энергию от вращающейся шестерни на вал, выравнивая скорость вращения.
При последующем движении рычага передачи кольцо продвигается вперед до тех пор, пока его зубья не сцепятся с зубьями шестерни, образуя неподвижную конструкцию.
В современных синхронизаторах присутствуют блокировочные кольца, расположенные между поверхностями трения. Блокировочное кольцо также снабжено скошенными зубьями, однако его изготавливают из более мягкого металла и крепят к валу свободнее, чем сам синхронизатор.
Блокировочное кольцо удерживается в нужном положении лепестками до тех пор, пока его зубья не сцепятся с зубьями синхронизатора.
К тому времени валы синхронизируются, исключая грубое зацепление. Именно поэтому синхронизатор считается крайне надежным устройством.
В современных автомобилях синхронизаторы устанавливаются на всех передних передачах. В более старых моделях синхронизаторы первой передачи отсутствуют.
Что такое синхронизированная передача? — Выбор инженеров
Одним из наиболее впечатляющих компонентов любого автомобиля является коробка передач или «коробка передач». Хотя большинство автомобилей не получают преимуществ от этой технологии, синхронизатор — это то, к чему стремится механическая коробка передач с одним сцеплением. По крайней мере на данный момент.
Синхронизатор почти похож на небольшую муфту, которая находится на выходном валу между шестернями, замедляя или увеличивая требуемую относительную скорость шестерни для обеспечения идеального зацепления зубьев в трансмиссии.
Что такое синхронизированная передача?Синхронизированные трансмиссии представляют собой усовершенствованную версию системы с постоянным зацеплением, хотя и менее распространенную. Способ улучшения системы заключается в добавлении еще одного этапа в процесс соединения шестерен с приводным валом через кулачковую муфту.
Он делит кулачковую муфту на две части: шестерню, прикрепленную к ведущему валу, называемую ступицей синхронизатора, и кольцо вокруг внешней стороны, которое может скользить вперед и назад и называется муфтой переключения передач.
К самим шестерням был добавлен новый компонент, конус синхронизатора, и была введена другая движущаяся часть, называемая кольцом синхронизатора, окружающим конус.
Здесь все становится немного сложнее. Муфты или втулки переключения теперь являются компонентами, управляемыми рычагом переключения передач, и они могут скользить наполовину по кольцам синхронизатора в любом направлении.
Это прижимает кольца к конусам синхронизатора, прикрепленным к шестерням, и из-за повышенного трения, вызванного расширяющимся конусом, может ускорять или замедлять шестерню в соответствии со скоростью втулки переключения и втулки синхронизатора.
Как только скорости будут достаточно точно согласованы, втулка может скользить дальше по стопорному кольцу и вступать в прямое зацепление с конусом и зубчатым колесом, благодаря чему все соединяется и мощность передается на приводной вал.
Невероятно, но все это происходит за долю секунды, необходимую для переключения передач, что обеспечивает еще более плавное переключение передач.
Зачем нужна синхронизированная передача?
С момента внедрения системы трансмиссии со скользящей сеткой на постоянную в обе системы были внесены различные модификации, чтобы сделать их плавными, менее шумными и сделать переключение быстрым, хотя постоянная сетка преодолела важные ограничения скользящей сетки Коробка передач похожа на двойное сцепление, износ, но все же имеет свои ограничения, давайте обсудим их:
- Реакция на переключение передач в коробке передач с постоянным зацеплением небыстрая, поскольку кулачковые муфты, используемые в коробке передач с постоянным зацеплением, должны зацепляться с вращающейся парой шестерен, что не является быстрой задачей.
- В редукторе с постоянным зацеплением отсутствует механизм, который мог бы привести все вращающиеся валы, такие как вал сцепления, главный вал и промежуточный вал, на одну и ту же скорость вращения, которая отвечает за жесткое переключение передач.
- Зубья кулачковых муфт изнашиваются, что, в свою очередь, увеличивает необходимость обслуживания системы.
- Переключение передач в редукторе с постоянным зацеплением является шумным процессом, так как кулачковые муфты должны соприкасаться с вращающейся зубчатой парой.
- Коробка передач с постоянным зацеплением не компактна по сравнению с коробкой передач с синхронизатором.
Эти проблемы привели к тому, что General Motors разработала синхронизированную коробку передач, которая до сих пор используется почти в 52% автомобилей на дорогах.
Как работают синхронизированные передачи?
Работа синхронизатора заключается в синхронизации скоростей вращения шестерни и главного вала перед их блокировкой. Трение от контакта конусов синхронизирует их скорость, а собачьи зубья входят в зацепление, блокируя шестерню и вал.
Действие синхронизации состоит из трех основных частей: группового кольца и блока синхронизации. Объемное кольцо имеет внешние зубья, которые входят в зацепление с зубьями синхронизатора, но оно также имеет внутреннюю канавку, которая входит в зацепление с зубчатым колесом, которое необходимо зацепить.
Синхронизатор имеет внутреннюю шпонку, которая совпадает с выходным валом, а затем внешний шлиц, который позволяет внутреннему кольцу двигаться внутри шестерни. Это внешнее кольцо сконструировано таким образом, что оно не будет зацепляться с объемным кольцом до тех пор, пока его скорости не будут отрегулированы и зубья не зацепятся друг с другом.
Итак, когда вы начинаете выбирать передачу с помощью рычажного механизма, вилки переключения оказывают давление на объемное кольцо, которое затем начинает приближаться к выбранной главной передаче.
К счастью, зубчатое колесо имеет конический заплечик, который создает трение с объемным кольцом, которое также содержит втулку, форма которой идеально подходит для заплечика, замедляющего передачу. Вскоре объемное кольцо и шестерня движутся с одинаковой скоростью и в полной гармонии.
При приложении дополнительной силы, когда физическое смещение осуществляется рычажным механизмом, блок синхронизации проталкивается через объемное кольцо, оба вращаются с одинаковой скоростью.
Внутреннее кольцо синхронизатора позволяет внешнему радиусу синхронизатора полностью совпадать с главной шестерней, синхронизируя их движение друг с другом и плавно завершая переключение передач.
Синхронизация эффективно позволяет выполнять переключение передач с включением сцепления с помощью педали сцепления, в результате чего адаптация скорости осуществляется в основном за счет эффективного зацепления зубьев.
Вместо того, чтобы регулировать скорость диска сцепления и маховика, синхронизация выполняет всю работу немного ниже и делает ручное переключение передач намного проще, чем раньше.
Мы считаем само собой разумеющимся, насколько хорошо в наши дни автоматические трансмиссии справляются со своей работой, особенно учитывая мощность двигателя, которая в настоящее время обеспечивается современными трансмиссиями. Но синхросетки подобны связкам автомобиля, органично соединяя передачу мощности от одной мышцы к остальной части тела.
Преимущества коробки передач с синхронизатором
- Плавное и бесшумное переключение передач, наиболее подходящее для автомобилей.
- Отсутствие потери передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам при переключении передач.
- Двойное сцепление не требуется.
- Меньшая вибрация
Недостатки синхронизатора
- Выгодна из-за высокой стоимости изготовления и количества движущихся частей.
- Когда зубья соприкасаются с шестерней, зубья не входят в зацепление, поскольку они вращаются с разной скоростью, что вызывает громкий скрежещущий звук, когда они стучат друг о друга.
- Неправильное обращение с механизмом может привести к его повреждению.
- Не выдерживает более высоких нагрузок.
Часто задаваемые вопросы.
Что такое синхронизатор коробки передач?
Коробка передач с синхронизатором обычно представляет собой трансмиссию с ручным управлением, в которой переключение передач происходит между шестернями, которые уже вращаются с одинаковой скоростью. Часто утверждают, что коробка передач с синхронизатором требует меньше усилий для переключения передач.
В чем преимущество коробки передач с синхронизатором?
Преимущества коробки передач с синхронизатором: Плавное и бесшумное переключение передач, оптимально подходящее для легковых автомобилей, отсутствие потери передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам при переключении передач. Двойное сцепление не требуется. Низкая вибрация. Быстрое переключение передач без риска повреждения шестерни.
Что такое синхронизатор и как он работает?
Синхронизатор почти похож на маленькую муфту, которая находится на выходном валу между шестернями, замедляя или увеличивая требуемую относительную скорость шестерни для обеспечения идеального зацепления зубьев в трансмиссии.
Как работают синхронизаторы?
Синхронизатор предназначен для синхронизации скоростей вращения шестерни и главного вала перед их блокировкой. Трение от контакта конусов синхронизирует их скорость, а собачьи зубья входят в зацепление, блокируя шестерню и вал.
В чем разница между коробкой передач с постоянным зацеплением и коробкой передач с синхронизатором?
Коробка передач с синхронизатором используется для включения и выключения передач, но при постоянном зацеплении коробка передач используется для включения и выключения передач.
Что делает жидкость для синхронизаторов?
Трансмиссионная жидкость для синхронизаторов разработана для обеспечения оптимальной защиты умеренно нагруженных передач в механических коробках передач. Содержит систему присадок с высоким содержанием моющих средств, которая помогает справиться с водой, пылью, грязью и любыми другими небольшими отложениями, с которыми вы можете столкнуться на дороге или бездорожье.
Что такое масло для синхронизаторов?
Synchromesh Manual Transmission Fluid — это высокоэффективное масло для механических коробок передач, предназначенное для удовлетворения экстремальных требований механических коробок передач легковых автомобилей в некоторых автомобилях General Motors и Chrysler с синхронизаторами.
Что такое синхронизатор в коробке передач?
Современные автомобили используют синхронизаторы, чтобы избежать необходимости двойного сцепления. Синхронизатор, или «синхронизатор», позволяет ошейнику и шестерне синхронизировать свои скорости, когда они уже находятся в контакте, но до того, как зацепятся собачьи зубья..jpg)
Что такое синхронизатор?
Синхронизатор предназначен для синхронизации скоростей вращения шестерни и главного вала перед их блокировкой. Трение от контакта конусов синхронизирует их скорость, а собачьи зубья входят в зацепление, блокируя шестерню и вал.
В чем разница между синхронизатором и без синхронизатора?
Коробка передач с синхронизатором не требует от водителя включения двойного сцепления, поскольку коробка передач имеет кольца синхронизатора, которые соответствуют скорости движения и оборотам двигателя, что позволяет выбирать передачу.
Что такое синхронизатор в коробке передач?
Синхронизатор почти похож на маленькую муфту, которая находится на выходном валу между шестернями, замедляя или увеличивая требуемую относительную скорость шестерни для обеспечения идеального зацепления зубьев в трансмиссии.
Что такое несинхронизированная коробка передач?
Асинхронная трансмиссия, также называемая аварийной коробкой передач, представляет собой форму механической трансмиссии, основанную на зубчатых передачах, в которых не используются синхронизирующие механизмы.
Они требуют, чтобы водитель вручную синхронизировал входную скорость трансмиссии (обороты двигателя) и выходную скорость (частоту вращения карданного вала).
Кто изобрел синхронизатор?
Эрл Томпсон. Эрл А. Томпсон, который в юности изобрел синхронизированную трансмиссию в Портленде, а затем руководил разработкой трансмиссии Hydra-Matic, будет отмечен в среду в Детройте премией Элмера А. Сперри.
Какая передача используется в коробке передач с синхронизатором?
В редукторах с синхронизаторами чаще всего используются две шестерни:
- Косозубые шестерни- Эти шестерни имеют угловые зубья на цилиндрической металлической боковой поверхности.
- Конические зубчатые колеса – Эти зубчатые колеса имеют косые зубья на конической металлической боковой поверхности.
Когда автомобили получили синхронизаторы?
Первым автомобилем, в котором использовалась механическая коробка передач с синхронизатором, был Cadillac 1929 года, однако большинство автомобилей продолжали использовать несинхронные коробки передач, по крайней мере, до 1950-х годов.
В 1947 году компания Porsche запатентовала систему синхронизатора с разрезным кольцом, которая впоследствии стала наиболее распространенной конструкцией для легковых автомобилей.
Как ездить без синхронизатора?
С помощью педали акселератора вы можете переключаться на более высокую или более низкую передачу, не используя… При переключении на более высокую передачу все происходит так же, как и на обычной коробке передач, но при переключении на более высокую передачу вам придется немного подождать на нейтральной передаче. Вы отключаете сцепление, переключаетесь с передачи на нейтраль, ждете там секунду, затем переключаетесь на следующую передачу.
Как называется переключение без сцепления?
Плавающее переключение или плавающие передачи, также называемые «переключением с проскальзыванием», «залипанием» или «переключением ударов», представляет собой процесс переключения передач, обычно в асинхронной трансмиссии, без нажатия на сцепление.
В чем недостаток синхронизатора коробки передач?
Недостатки коробки передач с синхронизатором: Она дорогая по сравнению с другой коробкой передач из-за использования синхронизаторов.
Там, где важна стоимость, синхронизаторы можно использовать только для более высоких передач, тогда как кулачковые муфты используются для более низких передач и передач заднего хода.
В чем разница между коробкой передач с постоянным зацеплением и коробкой передач с синхронизатором?
Коробка передач с синхронизатором используется для включения и выключения передач, но при постоянном зацеплении коробка передач используется для включения и выключения передач.
Шесть шагов для максимального увеличения возможностей механической коробки передач | Артикул
Механические коробки передач являются грубыми, простыми устройствами. Большинство внутренних деталей большие, тяжелые и изготовлены из стального сплава, что делает их прочными. Базовая технология — косозубые шестерни и синхронизаторы — существует уже более 100 лет. Это хорошо, потому что мы, энтузиасты, склонны игнорировать наши коробки передач до тех пор, пока что-то не пойдет не так, например, когда появятся неприятные звуки или переключение передач станет тяжелым.
Некоторые трансмиссии, конечно, лучше других, но очень немногие стандартные механические коробки передач действительно имеют недостатки. Большинство из них достаточно прочны для трека выходного дня и использования в автокроссе. Полноценные гонки возможны даже с немодифицированной коробкой в легком маломощном автомобиле.
Хотя интенсивная эксплуатация вряд ли приведет к катастрофическим отказам, она создает большую нагрузку и изнашивает важнейшую коробку передач, чем езда по городу. Однако это не означает, что вы обречены на проблемы с переключением передач и отказы трансмиссии, поскольку есть несколько простых вещей, которые вы можете сделать, чтобы ваша трансмиссия менял шестерни как новая. На самом деле, вот шесть советов, которые должны вознаградить вас безотказной передачей.
Шаг 1. Научитесь переключать передачи
Первое, что вы можете сделать, чтобы ваша коробка передач оставалась в рабочем состоянии, и что люди обычно игнорируют, — это уважительно относиться к своей коробке передач. Научитесь переключаться с некоторой механической симпатией, едете ли вы по улице или по трассе.
Чем проще работа синхронизаторов в современной серийной автомобильной коробке передач, тем лучше. Чтобы продлить срок службы синхронизаторов, выжимайте сцепление до упора при каждом переключении передач и переключайте передачи твердо, но осторожно — не стучите по упорам. Процесс синхронизации занимает доли секунды, и принудительное переключение до того, как синхронизаторы закончат работу, — это рецепт жесткого переключения в дальнейшем.
Нет необходимости выжимать двойное сцепление при каждом переключении на пониженную передачу, но быстрое нажатие на педаль газа при включенном сцеплении может иметь большое значение для уменьшения разницы скоростей между передачами. Это согласование оборотов требует некоторой практики, но отдача от срока службы трансмиссии того стоит.
Вопрос о переключении на пониженную передачу для использования торможения двигателем на улице несколько спорен: современные автомобили обладают достаточной тормозной силой, поэтому в ней нет особой необходимости. Кроме того, вы бы предпочли износ сцепления или тормозных колодок?
Дрэг-рейсинг и старт с места, конечно же, тяжело сказываются на трансмиссии. Особенно это касается заднеприводных автомобилей, оснащенных облегченными трансмиссиями. Ударные нагрузки от сброшенного сцепления могут быть достаточно высокими, чтобы сорвать зубья с шестерен. Даже трансмиссия, достаточно мощная, чтобы выдержать тысячи миль шоссейных гонок (при условии старта в полете), будет слишком легкой для дрэг-рейсинга с любой надежностью.
В некоторых современных автомобилях — на ум приходит Lancer Evo — защита трансмиссии встроена в гидравлическую систему сцепления. Ограничитель небольшого диаметра в линии сцепления замедляет скорость возврата гидравлической жидкости к главному цилиндру, задерживая освобождение рабочего цилиндра и вилки сцепления.
Поскольку сцепление не может быстро высвободиться, оно слегка проскальзывает и действует как предохранитель, рассеивая часть мощности, которая в противном случае могла бы привести к удару трансмиссии.
Конечно, это несколько снижает срок службы сцепления, но диски сцепления дешевле, чем шестерни трансмиссии и карданные валы. Возьмите урок у инженеров Mitsubishi: запуск с пробуксовкой сцепления менее драматичен, но он продлит срок службы вашей трансмиссии.
Шаг 2. Используйте правильную смазку
Самая важная внутренняя часть механической коробки передач — смазочное масло — вероятно, наименее изученный и, безусловно, наименее понятный компонент. Смазка не только предохраняет шестерни от износа и охлаждения, но также влияет на шум, температуру, срок службы трансмиссии, работу синхронизатора и мощность.
Хотя в свое время оно было почти универсальным, в наши дни не все МКПП заливаются трансмиссионным маслом. Заливать в современную коробку передач на заводе можно что угодно, от жидкости для АКПП до трансмиссионного масла, моторного масла или смазочного материала специального состава. Если у вас нет веской причины для этого, не отклоняйтесь от рекомендуемого производителем типа смазки.
Потребность в смазке зависит от внутренней конструкции устройства, материала синхронизатора и предполагаемого использования — например, для трансмиссий грузовиков требуется более смазка, чем для трансмиссий автомобилей.
Выбрать масло для уличного применения достаточно просто. OEM-шестерни имеют тонкие маленькие зубья, которые имеют большое распределение нагрузки и низкое контактное давление, и в большинстве случаев дорожного движения трансмиссия никогда не нагревается настолько, чтобы вызвать значительное напряжение масла. Для большинства стандартных применений лучшим смазочным материалом будет высококачественное синтетическое масло с рекомендуемой производителем вязкостью и рейтингом API (Американский институт нефти).
Толщина пленки EHL (эластогидродинамическая смазка) синтетического масла имеет тенденцию быть более стабильной, чем у минерального масла. Это делает синтетическое масло очень хорошим выбором для любого высокопроизводительного применения. Можно использовать более жидкое масло с меньшими потерями мощности и меньшим вредным воздействием на шестерни, или можно использовать более густое масло, чтобы обеспечить толстую пленку EHL даже при высоких температурах в сильно нагруженной трансмиссии.
Если вы хотите поэкспериментировать с различными маслами в стандартной трансмиссии, убедитесь, что вы понимаете альтернативы и выбираете, исходя из правильных принципов. Однако, если возникнут какие-либо проблемы, будьте готовы вернуться к рекомендованному наполнению как можно скорее.
Если в трансмиссии указана жидкость для автоматических трансмиссий, придерживайтесь ее, так как блокирующие кольца синхронизатора могут быть повреждены чем-либо еще. Если для трансмиссии не указаны только смазочные материалы API GL-5, масло GL-4, скорее всего, будет лучшим выбором, поскольку оно имеет более низкий процент противозадирных присадок, которые снижают эффективность синхронизатора.
Шаг 3. Регулировка сцепления
Сцепление, которое не выжимается полностью, является одной из наиболее частых причин чрезмерного износа и плохой работы трансмиссии. Если сцепление не отпускает, синхронизаторам приходится бороться с торможением, и они изнашиваются гораздо быстрее, если вообще могут работать.
Поэтому всегда проверяйте регулировку сцепления, когда коробка передач снята с автомобиля, или когда вы подозреваете проблему.
Если все в порядке, вы можете выполнить простой тест, чтобы проверить сцепление. При работающем двигателе и включенном стояночном тормозе выключите сцепление и включите любую передачу. Удерживая педаль сцепления нажатой, вытяните рычаг из положения, а затем сразу же верните его на ту же передачу. Если он скрежещет при второй попытке включить передачу, вероятно, сцепление выжимается не полностью.
Этот тест подходит для коробок передач как с синхронизаторами, так и без них. Сцепление, не прошедшее испытание на сопротивление, может иметь одну из нескольких проблем, но наиболее вероятными являются изношенный или плохо отрегулированный рычажный механизм, заедание шлицов входного вала или неисправный направляющий подшипник.
Кстати, осматривайте опоры двигателя одновременно с проверкой сцепления. Сломанное или провисшее крепление иногда может привести к заеданию рычажного механизма переключения передач или сцепления.
Шаг 4. Затяните рычаг переключения передач
Если в вашем автомобиле нечеткое, прерывистое переключение передач даже после того, как сцепление, жидкость и привод находятся в идеальном состоянии, сначала убедитесь, что заводская тяга имеет новые, тугие втулки и правильно отрегулирована.
Если это не помогает, попробуйте использовать утяжеленную ручку переключения передач. Утяжеленные ручки улучшают ощущение переключения, потому что они добавляют инерцию к рычагу переключения передач — начальный толчок для включения передачи требует немного большего усилия, а инерция ручки помогает более точно переключать рычаг на передачу при каждом переключении. Из-за различий между рычажными механизмами переключения передач и конструкциями фиксаторов трансмиссии не существует одной ручки, которая будет работать для всех трансмиссий. Запланируйте попробовать несколько, прежде чем найдете тот, который даст нужные вам результаты.
Короткоходные переключатели передач не являются «обязательными», но они возглавляют список модификаций трансмиссии на вторичном рынке. Переключатель с коротким ходом, часто называемый просто коротким переключателем, представляет собой модификацию рычажного механизма, которая уменьшает расстояние, которое должна пройти ручка переключения передач для включения каждой передачи, что позволяет переключать передачи быстрее (по крайней мере, теоретически). Они недороги, обычно просты в установке и могут быть эффективными.
К сожалению, укороченный ход вторичного переключателя на синхронизированной трансмиссии на самом деле не сокращает время, необходимое для переключения. Узлы синхронизатора определяют задержку, так как им нужно время, чтобы ускорить следующую передачу при переключении на повышенную передачу и замедлить ее при переключении на пониженную передачу. Фактически, принудительное переключение до того, как это позволит синхронизатор, может привести к искривлению вилки переключения или повреждению синхронизаторов.
Это не значит, что короткие оборотни бесполезны. На несинхронизированной трансмиссии точные и быстрые переключения являются абсолютной необходимостью, и следует использовать самый короткий и самый тугой рычаг переключения передач. Любая небрежность или задержка в процессе переключения может серьезно повредить собак и ползунков.
Для синхронизированных трансмиссий самым большим преимуществом короткого переключателя является улучшение ощущения при переключении, которое достигается за счет замены заводских резиновых втулок и уменьшения люфта в рычажном механизме. Это может увеличить срок службы трансмиссии, обеспечивая более точное и точное переключение передач. Некоторые переключатели с коротким ходом (например, многие из переключателей для Tremec T-5) являются улучшением, поскольку они включают регулируемые упоры в механизм переключения передач, предотвращая чрезмерное перемещение и повреждение рычага переключения передач.
Короткоходные переключатели сильно различаются по качеству, и некоторые из более дешевых не выдерживают даже нормального использования.
Сломанный переключатель может привести к искривлению рычажного механизма, деформации вилок переключения передач и повреждению синхронизатора, поэтому стоит тщательно изучить возможные варианты.
Шаг 5: Время перестроить
Если у вас все еще есть проблемы с трансмиссией, несмотря на тщательный уход, вы можете либо заменить ее другой трансмиссией, либо перестроить существующую коробку передач, чтобы выдерживать большую мощность. Первый вариант различается по сложности, но он может дать вам более мощную коробку передач с меньшими денежными затратами.
Второй вариант обычно единственный, и это неплохой вариант, если ваша текущая коробка передач не сильно слаба. Первый этап модификации трансмиссии прост: тщательная переборка с использованием качественных подшипников и новых колец синхронизатора. Это устранит неисправности, вызванные работой изношенных деталей, но не сильно укрепит трансмиссию.
Если вы потратите немного больше времени и денег на восстановление, вы можете получить гораздо более прочную коробку передач.
Начните с удаления заусенцев и дробеструйной обработки всех внутренних деталей. Затем сделайте домашнее задание, чтобы узнать, какие варианты обновления и задним числом доступны. Например, производители часто обновляют синхронизаторы и подшипники по мере увеличения срока службы трансмиссии.
Во время ремонта выбирайте только самые лучшие детали, которые сможете найти, включая подшипники и уплотнения от известных производителей. Когда вы собираете валы, устанавливайте их в соответствии со спецификациями производителя. Большинство подшипников должны быть собраны «натянуто» с предварительным натягом немного больше рекомендуемого. Внешние кольца подшипников удерживаются в алюминиевом корпусе и поэтому раздвигаются дальше друг от друга, в то время как внутренние кольца (установленные на стальном валу) остаются относительно стабильными. Это приводит к тому, что начальная предварительная нагрузка становится более слабой по мере нагрева трансмиссии.
Шаг 6. Сбросьте синхронизаторы
Если вы строите настоящий гоночный автомобиль, не беспокойтесь о синхронизированной трансмиссии, если вы можете этого избежать.
Если вы застряли с трансмиссией, основанной на производстве, и это разрешено вашими правилами и бюджетом, уберите синхронизаторы и превратите ее в коробку для собак.
Преобразование может быть выполнено одним из трех способов: Существующие шестерни и синхронизаторы могут быть заменены шестернями и ползунами, изготовленными как единое целое с собачкой; существующие шестерни могут быть модифицированы с помощью сварки и машинной обработки и соединены с новыми ползунами; или существующие шестерни и ползунки могут быть модифицированы для создания своего рода псевдо-кольцевой передачи с некоторыми преимуществами полного преобразования.
Самый простой и лучший способ перевести трансмиссию на переключение с собачьим кольцом — это заменить всю шестерню и блок синхронизатора. Если у вас есть одна из десятков трансмиссий с надежной послепродажной поддержкой, это должно быть не сложнее, чем позвонить в ваш любимый магазин скоростей и заказать комплект передач. Шестерни в этих комплектах для переоборудования обычно шире и прочнее, чем оригинальные детали, чтобы использовать пространство, полученное за счет удаления конусов синхронизатора и блокирующих колец.
Сменные комплекты зубчатых колес с собачьими кольцами с самого начала разрабатывались с расчетом на участие в гонках, поэтому они также имеют преимущество более близких, более высоких передаточных чисел и улучшенной конструкции зубчатых колес для высокопроизводительного использования. Большинство из них нарезаны с более низкими углами спиральных зубьев (или даже с прямыми зубьями), чтобы уменьшить накопление тепла и трения, что также увеличивает срок службы подшипников и корпуса.
Если в вашей трансмиссии нет хорошего выбора альтернативных наборов передач с переключением с собачьим кольцом, существующие передачи можно изменить, чтобы обеспечить те же преимущества. Чтобы превратить их в зубчатые венцы, несколько компаний могут выточить оригинальные конусы синхронизатора и кулачковые кольца. Затем они будут приваривать новые собачьи кольца. Затем ступицы зубчатых колес хонингуют до нужного размера, а ползунки модифицируют путем удаления зубьев до тех пор, пока промежутки между внутренними шлицами не станут такой же ширины, как собачки зубчатого колеса.