Синхронизатор КПП, устройство и принцип работы. Как устроен и как работает синхронизатор коробки передач. Устройство и принцип действия синхронизатора коробки передач.
Выпускаемые на сегодняшний день транспортные средства становятся все более замысловатыми в техническом плане. Это хорошо сказывается на управлении автомобилем, которое становится все более комфортным. Сложно представить, однако в автомобильных КПП не всегда присутствовало такое устройство, как синхронизатор. Ранее для переключения передач приходилось применять двойное выжимание сцепления. Сначала сцепление выжималось для рассоединения коробки передач с коленвалом, а затем, напротив, для их соединения. Однако время идет. Механика и машиностроение шагнули в будущее. Появление синхронизатора КПП значительно увеличило срок эксплуатации КПП в целом, а также отдельных ее составляющих. Удобнее управлять транспортным средством стало и водителю. Об этом далее в статье.
Содержание
- Синхронизированные КПП, что это означает
- Принцип действия синхронизатора
- Синхронизатор КПП, устройство, конструктивные особенности
- Многоконусные синхронизаторы, для чего их устанавливают в КПП
- Неисправности синхронизатора и способы их устранения
Синхронизированные КПП, что это означает
В наше время фактически все механические и роботизированные коробки являются синхронизированными. Для включения скорости в коробках данного типа необходимым условием является выравнивание частоты вращения шестерни и вала. Синхронизацию обеспечивает такое устройство, как синхронизатор. Помимо плавного переключения скоростей он способен снижать шум при переключении скоростей, уменьшать износ механического соединения и, тем самым, повышать срок эксплуатации коробки передач. Синхронизаторами оснащаются все передачи КПП легкового транспортного средства, включая и передачу заднего хода.
Принцип действия синхронизатора
Когда рычаг коробки находится в нейтральном положении, муфты синхронизаторов занимают среднюю позицию, шестеренки на ведомом валу беспрепятственно вращаются, передача усилия не производится. Когда водитель выбирает нужную передачу, вилка перемещает муфту в направлении шестерни. Совместно с муфтой происходит сдвиг сухарей, влияющих на блокирующее кольцо, которое прижимается к конусу шестеренки.
На поверхности создается сила трения, поворачивающая кольцо до упора сухарей в пазах кольца (от проворачивания кольцо стопорится). В этой позиции блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора перемещаться по оси вала, поскольку торцы шлицев муфты находятся напротив торцов шлицев блокирующего кольца.
Затем под воздействием сил трения скорости ведомого вала и шестерни синхронизируются. Когда скорости выравнены, блокирующее кольцо под влиянием шлицев муфты поворачивается в другую сторону, снимается блокировка муфты, шлицы муфты беспрепятственно проходят, чтобы зацепиться с венцом шестерни. Вторичный вал КП жестко соединяется с шестерней. Несмотря на массу операций, весь процесс включения передачи и синхронизации занимает доли секунды.
Синхронизатор КПП, устройство, конструктивные особенности
Неотъемлемая часть любого синхронизатора — ступица, которая имеет специальные шлицы, находящиеся внутри, с помощью которых она соединяется со вторичным валом КП, позволяя перемещаться в осевом направлении. Внешние же шлицы предназначены для соединения ступицы с муфтой включения. Непосредственно на ступице есть три дополнительных паза, которые расположены под углом в 120 градусов — в них находятся сухари. Они подпружинены и предназначены для более эффективного стопорения муфты в процессе синхронизации.
Муфта синхронизатора КП предназначена для надежного сопряжения шестерни и вала в КПП. Она находится на ступице и снабжена внутренними пазами. С помощью сухарей и кольцевой проточки оба данных элемента надежно соединены между собой. С наружной стороны муфта сопряжена уже прямо с вилкой коробки передач.
Блокирующее кольцо предназначено для сопряжения и не дает муфте возможности оказаться замкнутой до того момента, пока скорости вала и шестерни не будут идентичными. Внутренняя часть кольца производится в виде конуса и взаимодействует с фрикционным конусом, который находится прямо на шестерне.
Многоконусные синхронизаторы, для чего их устанавливают в КПП
Чтобы передачи переключались более плавно, а также для увеличения надежности, используются многоконусные синхронизаторы, к примеру, двух либо трехконусные. Вариации с тремя конусами — наиболее сложные, однако и наиболее прочные. В основном они используются в автоматических коробках-роботах. Также их устанавливают на некоторые иномарки.
Неисправности синхронизатора и способы их устранения
При появлении каких-либо затруднений с переключением передач, большинство автовладельцев, которые имеют хотя бы базовые знания об устройстве и принципе работы коробки передач считают, что виной всему именно синхронизатор. Зачастую это оказывается правдой, хотя предварительно все же следует исключить неисправности сцепления, которые тоже довольно часто вызывают проблемы в работе механической коробки передач, когда система функционирует с заеданием, определенным запозданием и так далее.
Если проверка не обнаружила нарушений, самостоятельно заподозрить проблемы с синхронизатором можно по таким симптомам:
- При самопроизвольном выключении передач, в первую очередь, необходимо обратить внимание на выключающую муфту и шестерни, которые могут быть изношены.
- Если при переключении скоростей появился шум, идентификация которого невозможна и который раньше был нехарактерен, это может свидетельствовать о искривлении блокирующего кольца либо о том, что его коническая часть изношена.
- Сложное переключение передач, когда необходимо прилагать большие усилия и совершать несколько попыток, фактически гарантированно говорит о вышедшем из строя синхронизаторе.
Сразу следует сказать, что ремонт данного устройства крайне трудоемкий и фактически нереально выполнить его самостоятельно. Для этого потребуется профессиональное оборудование и много времени, поэтому желательно доверить это дело специалистам. Помимо этого, стоит знать, что довольно часто может наблюдаться такое явление, как выкрашивание зубьев шестерни — такой опасности наиболее подвержены владельцы грузового транспорта и любители резких стартов с места. Эксплуатация такой коробки недопустима.
Разборка и сборка коробки передач ВАЗ-2107
При разборке коробки желательно пометить любым способом, или запомнить где какая деталь была, т.к. многие детали похожи.
При установке новых деталей необходимо учитывать зазоры и притирки соседних деталей.
Разборка и ремонт коробки передач требуется при следующих неисправностях:
Повышенный шум в коробке передач:
- — износ подшипников;
- — износ зубьев шестерен и синхронизаторов;
- — осевое перемещение валов.
Трудное переключение:
- — износ шарового шарнира рычага переключения передач, отсутствие смазки в узле;
- — деформация рычага переключения передач;
- — заусенцы, кривизна, загрязнение гнезд тяг, заедание стопорных сухарей;
- — загрязнение шлицов втулки скольжения и ступицы;
- — деформация вилок переключения передач.
Самопроизвольное выключение или нечеткое зацепление шестерен:
- — износ отверстий под шарики на тягах, поломка стопорных пружин;
- — износ стопорного кольца синхронизатора;
- — выход из строя пружины синхронизатора;
- — износ зубьев муфты синхронизатора или зубчатого венца синхронизатора.
Низкое или подтекающее масло:
- — износ сальников первичного и вторичного валов;
- — ослабление крышек картера коробки передач, повреждение прокладок;
- — ослабление крепления картера сцепления к картеру коробки передач.
Рассмотрим ремонт четырехступенчатой коробки передач.
Ремонт пятиступенчатой коробки передач в принципе такой же, за исключением некоторых деталей.
Ремонт пятиступенчатой коробки передач будет рассмотрен в следующей статье — Ремонт пятиступенчатой коробки передач ВАЗ-2107
Тщательно очищаем от грязи, моем корпус коробки передач щеткой и горячей водой с моющим средством снаружи и положите его на верстак картером сцепления вниз.
С помощью двух отверток разъедините сектора проставки
Снять эластичную муфту и фланец со вторичного вала редуктора
Головкой на «13» отвернуть две гайки крепления опоры, снять опору
головки, отверните гайку крепления привода спидометра и снимите его.
Ключом «на 22» выключите выключатель фонарей заднего хода и снимите его.
Ключом «на 13» откручиваем упор перемещения рычага переключения передач
Ключом «на 13» откручиваем две гайки крепления скобы
Снимаем скобу и снимаем угольник болт с головкой
Ключом «на 13» отвернуть остальные гайки крепления задней крышки коробки передач
Снимите заднюю крышку, сдвинув рычаг переключения передач вправо, чтобы освободить ее от тяг
Осторожно, стараясь не повредить, снимите прокладку задней крышки
Снимите задний подшипник
Снимите шестерню привода спидометра и его фиксатор — стальной шарик , откручиваем болт крепления вилки заднего хода
Снимаем вилку заднего хода и промежуточную шестерню заднего хода
Снимаем распорную втулку с шестерни заднего хода
Снимаем стопорное кольцо с промежуточного вала съемником
Снимаем ведущую шестерню заднего хода и пружинную шайбу
Снимаем стопорное кольцо со вторичного вала съемником
Снимаем ведомую шестерню заднего хода и пружинную шайбу
, откручиваем ударной отверткой четыре винта крепления стопорной пластины подшипника и оси промежуточной шестерни заднего хода.
Снимите стопорную пластину.
Снять вал промежуточной шестерни заднего хода
Головкой «на 10» отвернуть десять гаек крепления нижней крышки
Снять крышку с прокладкой.
Положить коробку передач на бок.
Головкой «на 13» откручиваем одну гайку, а головкой «на 17» шесть гаек крепления картера сцепления к коробке передач
Отсоединяем картеры и снимаем прокладку.
Ключом «на 13» откручиваем два болта крепления крышки фиксаторов штока
Снимите крышку и извлеките из отверстий три пружины и три шарика
Снимите шток вилки заднего хода.
Головкой «на 10» откручиваем болт крепления вилки включения III и IV передач Стержень вилки 4 передачи
Головкой «на 10» откручиваем болт крепления вилки включения I и II передач.
Снимите шток вилки 1-й и 2-й передач.
Нажатием фрикционов включаем сразу две передачи и ключом «на 19» откручиваем болт крепления переднего подшипника промежуточного вала.
Поддев двумя отвертками стопорное кольцо, вынимаем передний подшипник промежуточного вала
Выталкиваем задний подшипник промежуточного вала
Наклоняя, извлекаем промежуточный вал из коробки передач Корпус.
Снимите две вилки переключения.
Поддев отверткой, вынимаем первичный вал в сборе с подшипником и кольцом синхронизатора.
Снимите игольчатый подшипник с вторичного вала.
Поддев отверткой, снимите шпонку с обратной стороны вторичного вала.
Поддев двумя отвертками, снимите задний подшипник вторичного вала
Снимите вторичный вал с картера коробки передач.
Вторичный вал устанавливаем вертикально, зажав в тисках через картонные прокладки
Снимаем муфту синхронизатора III и IV передач.
С помощью съемника снимите стопорное кольцо и снимите ступицу синхронизатора и пружинную шайбу
Поддев отверткой, снимите стопорное кольцо, а также стопорное кольцо синхронизатора и пружину синхронизатора.
Снимаем 3-ю передачу
Упершись шестерней 1-й передачи на жесткое основание, молотком через прокладку из мягкого металла выбиваем вторичный вал и снимаем шестерню 2-й передачи в сборе, муфту синхронизатора 1-й и 2-й передач, ступицу синхронизатора, шестерню 1-й передачи и втулку шестерни 1-й передачи от нее. к синхронизатору III передачи.
Для снятия подшипника первичного вала съёмником вскрываем стопорное кольцо и снимаем его вместе с пружинной шайбой дрейф из мягкого металла.
Для снятия рычага переключения передач с задней крышки картера коробки передач отсоедините возвратную пружину от рычага снять рычаг со шпилек.
Для замены манжеты первичного (ведущего) вала выбиваем манжету перфоратором через отверстие в передней крышке редуктора и снимаем ее
Детали редуктора тщательно очищаем перед осмотром.
Щеткой или скребком удалить все отложения и очистить отверстия и щели от возможных загрязнений; затем промойте, чтобы удалить и растворить остатки масла.
Продуйте детали сжатым воздухом и осторожно протрите их.
Особенно осторожно продуйте подшипники, направляя струю сжатого воздуха так, чтобы кольца не вращались быстро.
Зубья шестерен и муфт не должны иметь сколов, задиров, усталостных выкрашиваний и заметного износа.
Поверхности валов, осей и тяг переключения передач должны быть идеально гладкими, без задиров, точечной коррозии или сильного износа.
На картере не должно быть трещин и забоин, износа и следов токарной обработки отверстий под подшипники.
На шлицах валов недопустимы коррозия и следы раздавливания и заедания.
Мелкие повреждения можно отремонтировать мелкой наждачной бумагой с последующей полировкой, но поврежденные детали лучше заменить новыми.
Все подшипники качения, как шариковые, так и роликовые, должны быть в идеальном состоянии, их радиальный люфт не должен превышать 0,05 мм, дефекты на дорожках и телах качения недопустимы.
Сепараторы не должны иметь изломов, соприкасающихся колец и оплавлений (для пластиковых).
В общем случае, если «пробег» коробки превышает 120 тыс. км и агрегат находится в ремонте с разборкой, лучше заменить все подшипники на новые вне зависимости от их состояния, особенно при сильных повреждениях шестерен и было замечено зубчатое сцепление.
Манжеты меняем на новые в любом случае.
При сборке смазываем все детали коробки, в т.ч. посадочные места подшипников и сами подшипники покрываем трансмиссионным маслом, стыки картера и крышек покрываем тонким слоем маслостойкого герметика, а детали механизма переключения покрываем смазкой ШРУС-4.
Редуктор собираем в порядке, обратном разборке.
Пружина фиксатора штока вилки заднего хода отличается от других жесткостью, имеет черное покрытие.
Перед установкой рабочую поверхность манжет покрываем тонким слоем смазки Литол-24.
Затягиваем болт прижимной шайбы подшипника промежуточного вала моментом 8,1–10,0 кгс∙м.
Затягиваем гайку заднего конца вторичного вала моментом 6,8–8,4 кгс∙м.
Особенности конструкции коробки передач ВАЗ-2123
Коробка передач — механическая с ручным переключением, имеет пять передач переднего хода и одну передачу заднего хода, все передачи переднего хода синхронизированы
Корпусные детали коробки — картер сцепления, собственно корпус коробки передач и задняя крышка — отлиты из алюминиевого сплава и скреплены шпильками с гайками.
Стыки уплотнены картонными прокладками (для ремонта можно использовать герметик).
Для улучшения отвода тепла поверхность корпуса редуктора ребристая.
Дно картера закрыто штампованной стальной крышкой с прокладкой (крепится на шпильках).
Картер сцепления крепится болтами к блоку цилиндров.
Коробка передач: 1 — вал первичный; 2 — сальник первичного вала; 3 — картер сцепления; 4 — пружинная шайба; 5 — сапун; 6 — игольчатый подшипник вторичного вала; 7 — зубчатый венец синхронизатора IV передачи; 8 — вилка переключения III и IV передач; 9 — скользящая муфта синхронизатора III и IV передач; 10 — ступица муфты синхронизатора III и IV передач; 11 — шестерня и зубчатый венец синхронизатора III передачи; 12 — шестерня и венец синхронизатора II передачи; 13 — вилка переключения I и II передач; 14 — муфта синхронизатора I и II передач; 15 — шестерня и зубчатый венец синхронизатора 1-й передачи; 16 — промежуточный подшипник вторичного вала; 17- ведомая шестерня заднего хода; 18 — пружинная шайба; 19- стопорное кольцо; 20 — муфта синхронизатора 5-й передачи; 21 — тяга привода управления коробкой передач; 22- корпус рычага переключения передач; 23 — рычаг переключения передач; 24 — ведомая шестерня V-образной шестерни; 25 — маслоотражатель; 26 — распорная втулка; 21 — фланец упругой муфты; 28 — вторичный вал; 29 — сальник выходного вала; 30 — задний подшипник вторичного вала; 31 — подшипник блока шестерен; 32 — блок шестерен V передачи и заднего хода; 33 — болт крепления блока шестерен; 34 — упорная шайба; 35 — ступица муфты синхронизатора V-образной передачи; 36 — промежуточная шестерня заднего хода; 37- задняя крышка; 38 — задний подшипник промежуточного вала; 39- нижняя крышка; 40 — заливная пробка; 41 — промежуточный вал; 42 — передний подшипник промежуточного вала; 43 — картер коробки передач; 44 — задний подшипник первичного вала; 45 — направляющая подшипника выключения сцепления
Для обеспечения соосности коленчатого вала двигателя и первичного вала коробки передач картер центрируется по двум втулкам (под них в крепежных отверстиях блока и картера выполнены канавки).
Опора третьего силового агрегата устанавливается на заднюю крышку коробки передач.
Крепится к поперечине, а последняя — к полу кузова (на приваренных болтах).
Передаточные числа:
- — первая передача 3,67
- — вторая передача 2.10
- — третья передача 1.36
- — четвертая передача 1.00
- — пятая передача 0,82
- -реверс 3.53
В картере коробки передач с левой стороны имеется заливное (контрольное) отверстие, а в нижней крышке картера — сливное отверстие.
Отверстия закрыты коническими заглушками.
В сливной пробке есть магнит.
Задерживает частицы стали, попадающие в масло при износе деталей.
В верхнюю часть картера сцепления ввернут сапун.
Предотвращает повышение давления в редукторе при его нагреве.
При неисправности сапуна (заклинивание крышки) возможна сильная утечка масла через уплотнения.
Внешний вид коробки передач в сборе с механизмом выключения сцепления: 1 — картер сцепления; 2 — картер коробки передач; 3 — сапун; 4 — корпус рычага переключения передач; 5 — фланец; 6 — крышка тяги; 7 — приводная тяга; 8 — тяговый зажим; 9- выключатель света заднего хода; 10 — кронштейн крепления приемной трубы; 11 — центрирующая втулка; 12 — уплотнение центрирующей втулки; 13 — фланец упругой муфты; 14 — задняя крышка; 15 — нижняя крышка; 16 — заливная пробка; 17 — крышка вилки выключения сцепления; 18 — вилка выключения сцепления
В редукторе три вала: первичный, вторичный и промежуточный.
Первичный вал поддерживается двумя шарикоподшипниками, расположенными в заднем конце коленчатого вала и в передней стенке картера коробки передач (последняя принимает на себя основную нагрузку).
На заднем конце первичного вала установлен игольчатый подшипник, который является опорой вторичного вала и обеспечивает соосность валов.
Вторичный вал также опирается на шариковый подшипник в задней стенке картера коробки передач и роликовый подшипник в его задней крышке.
Вал промежуточный вращается в двух подшипниках:
передний — двухрядный шариковый расположен в передней стенке корпуса редуктора, задний — роликовый расположен в его задней стенке.
Первичный вал имеет две шестерни.
Косозубое кольцо, расположенное ближе к передней стенке картера, находится в постоянном зацеплении с передней шестерней промежуточного вала (таким образом эти валы всегда вращаются вместе).
Цилиндрическая шестерня первичного вала — венец синхронизатора IV передачи (при его включении крутящий момент передается непосредственно с первичного вала на вторичный, минуя промежуточный, поэтому эту шестерню часто называют «прямой «).
Промежуточный вал представляет собой блок из четырех косозубых шестерен.
При включении любой передачи, кроме IV, крутящий момент передается на вторичный вал через промежуточный.
Шестерни промежуточного вала расположены в следующем порядке (от его переднего конца): шестерня постоянного зацепления с первичным валом, шестерни III, II и I передач.
К заднему концу вала болтами крепится блок двух шестерен: заднего хода (цилиндрическая) и пятой передачи (винтовая).
Дополнительно опирается на роликовый подшипник в задней крышке коробки передач.
Вид на коробку передач со стороны первичного вала: 1 — картер сцепления, 2 — первичный вал; 3 — направляющая втулка подшипника выключения сцепления; 4 — выжимной подшипник сцепления; 5 — вилка выключения сцепления
Ведомые шестерни III, II, I передач, задней и пятой передач (по порядку, считая от переднего конца вала) и синхронизаторы расположены на вторичном валу.
Ведомые шестерни передних шестерен находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями промежуточного вала.
Шестерни 5-й, 3-й и 2-й передач вращаются на закаленных шейках вторичного вала, шестерня первой передачи — на втулке.
Эвольвентные шлицы служат для крепления ведомой шестерни заднего хода и ступиц муфты синхронизатора пятой передачи.
На вторичном валу установлено стопорное кольцо, расположенное между ступицей синхронизатора и ведомой шестерней пятой передачи.
Одновременно с косозубыми шестернями переднего хода выполнены зубчатые венцы их синхронизаторов — прямозубые шестерни меньшего диаметра.
Направлены в сторону соответствующего синхронизатора (III, I, V — вперед, II — назад).
На заднем конце вторичного вала фланец гибкой муфты закреплен гайкой.
Синхронизатор состоит из ступицы, жестко закрепленной на вторичном валу, скользящей втулки, стопорного кольца, стопорного кольца и пружины с шайбой.
Ступицы синхронизаторов III-IV и I-II передач входят в пазы на вторичном валу с внутренними выступами, причем ступица синхронизатора на шестерне удерживается той же шпонкой, что и ведомая шестерня заднего хода.
На внешней поверхности втулок имеются прорези, по которым перемещаются скользящие втулки. Муфты имеют канавки, в которые входят вилки штоков переключения передач.
Стопорные кольца соединены своими внутренними венцами с венцами синхронизаторов соответствующих шестерен и поджаты пружинами к скользящим муфтам.
Привод управления механизмом переключения передач: 1 — гайка крепления опорной плиты; 2 — тяга привода управления коробкой передач; 3 — прокладка крышки люка; 4 — крышка люка рычага переключения передач; 5 — рукоятка рычага переключения передач; 6 — рычаг переключения передач; 7 — крышка рычага переключения передач; 8 — корпус уплотнительный; 9- винт крепления крышки люка; 10 — верхний корпус рычага переключения передач; 11 — задняя опора; 12 — нижний корпус рычага переключения передач; 13 — гайка крепления задней опоры; 14 — задняя опорная шайба; 15 — гайка; 16 — распорное кольцо; 17- стопорное кольцо; 18 — корпус шаровой опоры; 19 — пружина рычага переключения передач; 20 — шарикоподшипник ползунка; 21 — гайка крепления корпуса шаровой опоры; 22 — защитный кожух; 23 — наконечник тяги; 24 — опорная плита; 25 — коробка передач; 26 — винт крепления блокирующего упора; 27 — накладка блокировки заднего хода; 28 — гайка болта крепления наконечника тяги; 29- блокирующий упор; 30 — болт крепления наконечника тяги; 31 — втулка; 32 — дистанционная втулка; 33 — зажим тяги привода управления; 34 — болт хомута
Пружины опираются на боковую поверхность ведомых шестерен через шайбы.
Задняя передача не имеет синхронизатора.
Для включения необходимо зацепить промежуточную шестерню заднего хода с ведомой шестерней вторичного вала и ведущей шестерней коробки передач.
Вал промежуточной шестерни заднего хода крепится к задней стенке картера коробки передач.
Механизм переключения состоит из направляющей пластины с восемью прямоугольными вырезами в центре, верхней и нижней шайб, рычага переключения передач и его корпуса.
Эти детали скрепляются тремя болтами.
Селектор передач крепится тремя шпильками к задней крышке коробки.
Нейтральное положение рычага между III и IV передачами задается двумя парами подпружиненных направляющих, установленных в пазах направляющей пластины и воздействующих на нижний конец рычага.
Привод переключения передач состоит из трех тяг, соединенных с вилками. Вилки переднего хода входят в пазы скользящих втулок синхронизатора, а вилка заднего хода — в паз на промежуточной шестерне.