Синхронизаторы коробки передач
Синхронизаторы коробки передач
Одним из наиболее важных усовершенствований шестеренчатых коробок передач является синхронизатор, применяющийся только в конструкциях с постоянно сцепленными шестернями. В
коробках передач такого типа шестерни ведомого вала могут свободно вращаться на этом валу, и при включении какой-либо передачи соответствующая шестерня соединяется с валом посредством муфты. Подобным же образом для получения прямой передачи ведущий вал соединяется муфтой с ведомым валом. Муфты, состоящие из деталей с наружными и соответственно с внутренними зубьями эвольвентного (или какого-либо другого) профиля, служат для соединения вала с включаемой шестерней. Собственно муфта вращается вместе с валом, но может скользить вдоль его оси. В конструкцию синхронизатора входят два фрикционных конуса — внутренний и наружный, связанные соответственно с включаемой шестерней и со скользящей муфтой. Скользящая муфта перемещается посредством вилки переключения.
Первая часть.хода скользящей муфты по направлению к включаемой шестерне приводит в соприкосновение указанную пару фрикционных конусов. Трение между наружным и внутренним конусами быстро уравнивает угловые скорости шестерни и вала, и когда это будет достигнуто, детали -муфты с внешними и внутренними зубьями, заостренными соответствующим образом, могут быть сцеплены, в результате чего шестерня окажется жестко связанной с валом. После того как конусы синхронизатора вошли в соприкосновение, должно произойти дальнейшее осевое перемещение скользящей муфты, необходимое для включения зубьев муфты. Для этой цели фрикционный конус должен иметь со скользящей муфтой подвижное соединение, позволяющее последней под действием определенной силы двигаться в осевом направлении после того как конус остановится в результате контакта с сопряженным конусом.
Приведенное описание показывает общий принцип работы всех типов синхронизаторов.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
Недостатком ранних конструкций являлось то, что фрикционные конусы требовали приложения слишком большой силы, чтобы быстро уравнивать скорости вращения шестерни и вала.
Если пружины фиксаторов синхронизатора для обеспечения бесшумности при быстром включении делались достаточно сильными, то включение передач при неподвижном автомобиле становилось затруднительным, так как в том случае, когда торцы зубьев муфты упирались друг в друга и не попадали во впадины, большое трение между конусами препятствовало угловому смещению их, необходимому для сцепления зубьев муфты.
В случае компромиссного решения вопроса путем установки более слабых пружин, при быстром переключении передач действие синхронизатора оказывалось недостаточным и зубья муфты включения издавали скрежет, как в обычных коробках передач со скользящими шестернями
Рис. 1. Коробка передач «Синхро-мэш» объединения Дженерал Моторс:
1 — стальная обойма; 2 — бронзовое кольцо; 3 — плоская пружина.
Коробка передач «Синхро-мэш». Коробки передач с синхронизаторами впервые были применены объединением Дженерал Моторс и получили название «Синхро-мэш»
Было разработано несколько конструкций подобных коробок передач, которые применялись на легковых автомобилях различных марок, выпускавшихся объединением. Одна из первых конструкций показана на рис. 1. Это трехступенчатая коробка передач легкового автомобиля, в которой в отличие от обычного принятого расположения шестерен, пара шестерен второй передачи помещена в задней, а не средней части коробки. Синхронизаторы применены только на третьей и второй передачах. Оба синхронизатора идентичны по конструкции. Ниже дается описание только одного из них.
Шестерня, включаемая с помощью синхронизатора, имеет выступ с конической поверхностью снаружи и зубьями муфтового соединения внутри.
Конический выступ шестерни входит в стальную обойму (сделанную из листового материала), внутри которой имеется бронзовое кольцо с конической поверхностью, соответствующей конусу шестерни. Вместо сплошной ступицы обойма имеет три спицы, оканчивающиеся выступами, входящими в канавки ведомого вала. Ширина выступов, однако, меньше ширины канавок вала, в результате чего обойма может несколько поворачиваться относительно вала. Скользящая муфта на обоих торцах имеет выступы в виде секторов, входящие в промежутки между спицами обоймы синхронизатора. Боковые поверхности секторов так же, как и соприкасающиеся с ними боковые поверхности спиц обоймы, скошены. Скользящая муфта и обойма вращаются вместе с ведомым валом, но поскольку обойма может несколько поворачиваться относительно вала, она имеет возможность поворачиваться также и относительно скользящей муфты. Когда скользящая муфта находится в нейтральном положении, ни одна из обойм синхронизаторов не касается фрикционного конуса. Как можно видеть на рис.
Когда автомобиль двигается на прямой передаче, шестерня второй передачи вращается со значительно меньшей угловой скоростью, чем ведомый вал, и поэтому для бесшумного включения второй передачи необходимо после выключения сцепления уравнять угловые скорости шестерни и вала.
У коробки передач, изображенной на рис. 1, при скорости автомобиля 56,3 км/час ведомый вал вращается со скоростью 1875 об/мин, а шестерня второй передачи делает только 1150 об/мин. Поэтому за период времени, в течение которого совершается включение (обычно около 1,5 сек.), шестерня второй передачи должна увеличить скорость вращения на 725 об/мин, что соответствует ускорению около 8 об/сек2, или около 50 рад/сек2. Но шестерня второй передачи находится в зацеплении с шестерней промежуточного вала, а через него связана и с ведущим валом, и оба эти вала вместе с находящимися на них деталями должны также получить соответствующее ускорение. Инерция этих частей, и особенно ведомого диска сцепления, представляет значительное сопротивление ускорению, к которому дополнительно прибавляется сопротивление от перемешивания масла в картере коробки передач. Прикладывая через рычаг переключения передач силу к скользящей муфте, которая своими скосами упирается в скосы на гпицах обоймы, водитель сжимает конические поверхности обоймы и выступа включаемой шестерни, при этом под действием трения на конических поверхностях скорость вращения шестерни и связанных с ней частей возрастает.
Рис. 2. Детали устройства механизма синхронизатора.
Рис. 2 дает наглядное представление о взаимодействии между скошенными поверхностями выступов на торце скользящей муфты и спиц обоймы. Показанная там конструкция несколько отличается от конструкции, изображенной на рис. 1, формой спиц обоймы. Фигура слева представляет собой перспективное изображение обоймы синхронизатора и скользящей муфты с зубьями на внешней поверхности и выступами на торцах. На двух фигурах справа трапециевидные заштрихованные площадки представляют собой сечения спиц обоймы.
Различные этапы включения шестерни второй передачи в коробке «Синхро-мэш» показаны на рис. 3. Схема на рис. 3, а соответствует нейтральному положению: плоская пружина не касается спиц обоймы, и ее коническая поверхность не касается конуса шестерни. На рис. 3,б пружина прижата к спице обоймы, и коническая поверхность обоймы вошла в соприкосновение с конусом Шестерни. На рис. 3, в скользящая муфта уже надвинулась на выступ пружины, а скошенная поверхность выступа скользящей муфты вошла в контакт со скошенной поверхностью спины обоймы. На этой стадии процесса (включения осевая сила, прилагаемая водителем к скользящей муфте через рычаг переключения, уравновешивается противодействием инерционных сил ускоряющихся частей.
Рис. 3. Различные стадии включения синхронизатора коробки передач «Синхро-мэш».
Синхронизатор Уорнер. Фирма Уорнер-Гир, входящая в объединение Борг-Уорнер, длительное время занимается созданием синхронизаторов для коробок передач. Первоначальная конструкция синхронизатора Уорнер показ.ана на рис. 4. Ведущая шестерня постоянного зацепления и шестерня второй передачи ведомого вала трехступенчатой коробки передач выполнены заодно с наружными фрикционными конусами и зубьями муфтового соединения. Каретка синхронизатора, сидящая на шлицевом ведомом валу, имеет внутренние фрикционные конусы, а на наружной поверхности ее нарезаны зубья такие же, как зубья муфтового соединения на шестернях. В средней плоскости каретки имеются шесть радиальных углублений, в которые заложены цилиндрические витые пружины и стальные шарики. На зубья каретки надета скользящая муфта с внутренними зубьями, которая может сцепляться с наружными зубьями муфтового соединения на шестернях.
Рис. 4. Первоначальная конструкция синхронизатора коробки передач Уорнер.
В нейтральном положении фиксирующие шарики входят во внутреннюю канавку муфты, и когда водитель начинает включение, например второй передачи, муфта и каретка синхронизатора двигаются вместе, пока внутренний конус синхронизатора не придет в соприкосновение с наружным конусом шестерни второй передачи. Дальнейшее перемещение каретки невозможно, но если к муфте будет приложена достаточная сила, шарики фиксаторов выжимаются из муфты и она сдвигается, при этом ее зубья входят в зацепление с зубьями на шестерне второй передачи и, таким образом, жестко связывают последнюю с ведомым валом. Недостаток этой конструкции состоит в том, что для достаточно быстрого уравнивания скоростей пружины фиксаторов должны были выполняться весьма сильными и для сдвига муфты из ее среднего положения на каретке требовалась осевая сила от 35 до 45 кг.
Синхронизатор с блокирующим кольцом. Позднейшая конструкция синхронизатора Уорнер показана на рис. 5. Здесь каретка синхронизатора, сидящая на шлицах ведомого вала, не имеет осевого перемещения. На наружной поверхности каретки имеются три продольных паза, расположенных на равных расстояниях один от другого. В каждом пазу помещается небольшой ползун, сделанный из листового материала. Кроме того, на наружной поверхности каретки нарезаны зубья, которыми она сцепляется с внутренними зубьями скользящей муфты. Торцы зубьев на обоих концах муфты заострены для облегчения включения. Торцы зубьев муфтового соединения шестерни постоянного зацепления и шестерни второй передачи 8 также заострены. Бронзовые блокирующие кольца представляют собой отдельные детали, выполненные ковкой или отливкой под давлением. Кольца делаются из твердой бронзы высокой прочности; применение подшипниковой бронзы здесь недопустимо. Зубья на наружной поверхности кольца такие же, как и зубья муфтового соединения на шестернях.
Внутренние поверхности блокирующих колец образуют конусы, соответствующие коническим выступам шестерен. Коническая поверхность колец имеет очень мелкую винтовую нарезку, предназначенную для того, чтобы разрезать масляную пленку и обеспечивать лучшее сцепление со стальными конусами. Утверждают, что действие блокирующего кольца должно быть практически мгновенным. При значительном скольжении колец по конусам шестерен, они были бы не пригодными для синхронизатора, так как были бы подвержены быстрому износу.
Рис. 5. Позднейшая конструкция синхронизатора коробки передач Уорнер:
1 — шестерня постоянного зацепления; 2 и 7 — блокирующие кольца; 3 — скользящая муфта; 4 — ползун; 5 — каретка синхронизатора; 6 — пружинное кольцо; 8 — шестерня второй передачи; 9 — ведомый вал.
На рис. 5 можно видеть, что ползун имеет небольшой выступ по середине, который входит в кольцевую канавку, сделанную на внутренних зубьях скользящей муфты. Три таких ползуна прижимаются к внутренней поверхности муфты посредством.
двух разжимных пружинных колец. Концы ползунов входят в пазы, сделанные в торцах блокирующих колец, чтобы препятствовать вращению колец относительно каретки синхронизатора. Ползуны служат.также для того, чтобы прижимать блокирующие кольца к коническим выступам шестерен. Когда муфта перемещается в осевом направлении, она ведет с собой три ползуна частично за счет трения, вызываемого давлением разжимных колец, частично вследствие того, что выступы ползунов входят в канавку скользящей муфты. Осевая сила, прикладываемая к блокирующему кольцу со стороны ползунов, достигает максимума в момент, когда выступы ползунов выталкиваются из канавки. Требующаяся для этого осевая сила составляет в описываемой конструкции 2,7—4,5 кг.
Ширина ползунов меньше ширины пазов в блокирующих кольцах, в которые они входят, и поэтому кольца могут иметь некоторое угловое перемещение относительно каретки. Это перемещение лежит в основе блокирующего действия колец. За время первой части хода скользящей муфты блокирующее кольцо посредством трех ползунов перемещается до контакта с конусом шестерни.
Затем трение между коническими поверхностями заставляет кольцо провернуться вместе с конусом шестерни на угол, величина которого определяется зазором между ползунами и пазами в кольцах. Это вызывает смещение зубьев блокирующего кольца и скользящей муфты и приводит к соприкосновению скошенных поверхностей на торцах зубьев, препятствующему дальнейшему перемещению муфты. Однако, как только скорость вращения шестерни станет равной скорости вращения ведомого вала, кольцо перестает блокировать скользящую муфту, и она при дальнейшем движении входит в зацепление с зубьями шестерни.
Сила, потребная для уравнивания скоростей вращения. Чтобы дать представление о силах, необходимых для уравнивания скоростей вращения шестерен, можно указать, что у среднего легкового автомобиля момент инерции частей, вращающихся вместе с шестерней второй передачи, приведенной к ведомому валу коробки передач, составляет около 0,3 кг-см-сек2*. Сумма фактических моментов инерции отдельных деталей относительно их собственных осей много меньше, однако при приведении момента инерции какой-нибудь детали к другой оси он изменяется обратно пропорционально квадрату отношения скоростей вращения.
Средний радиус поверхности трения составляет около 4,1 см отсюда окружная сила трения будет равна 15 : 4,1 = 3,65 кг. При угле конуса 10° (sin 10° = 0,174) и коэффициенте трения 0,04 между сталью и бронзой при наличии смазки для обеспечения такой окружной силы потребуется осевая сила около 16 кг.
При учете дополнительных сопротивлений на перемешивание смазки и на трение осевая сила, которая должна быть приложена к скользящей муфте при включении передачи, оказывается значительно большей.
3)Устройство коробки передач автомобиля камаз -5220. Как работает синхронизатор? Ответ иллюстрировать схемой.
Коробка
передач КАМАЗ —
трехходовая, пятиступенчатая (с пятой
повышающей передачей), с синхронизаторами
на II, III и IV, V передачах.Картер 18 коробки
передач прикреплен к картеру 4 сцепления,
и таким образом двигатель,
сцепление и коробка передач составляют
единый силовой агрегат.Ведущий вал 2
установлен на двух подшипниках: впереди
— в расточке торца коленчатого вала
двигателя и сзади — в передней стенке
картера коробки передач и крышке 3
подшипника.
На переднем конце ведущего
вала нарезаны шлицы для установки
ведомого диска сцепления. На задней
части конца вала, входящей в картер
коробки передач, нарезан зубчатый венец
шестерни постоянного зацепления. Вал
зафиксирован от осевого перемещения в
подшипнике, который относительно картера
закреплен стопорным кольцом, входящим
в выточку наружного кольца подшипника,
и, кроме того, внутреннее кольцо подшипника
поджато шлицевой гайкой. Внутренняя
расточка зубчатого венца ведущего вала
является передней опорой для ведомого
вала 14, установленного в ней на
цилиндрическом роликовом подшипнике,
задний конец ведомого вала опирается
на шариковый подшипник, закрепленный
стопорным кольцом в стенке картера и
крышке 15. Внутреннее кольцо этого
подшипника зажато между буртом ведомого
вала и шестерней привода спидометра,
поджимаемой фланцем 16 карданного вала.
Фланец насажен на шлицы и закреплен на
конце ведомого вала гайкой с шайбой.
Ведомый
вал является шлицованным валом переменного
сечения. На нем установлены последовательно
(начиная с переднего конца) синхронизатор
5 IV и V передач, шестерня 8 V передачи,
шестерня 9 III передачи, синхронизатор
10 II и III передач, шестерня 11 II передачи
и шестерня 12 I передачи и заднего хода.
Каретка синхронизатора IV и V передач насажена на шлицы вала, а II и III передач — на втулку со шлицевой наружной поверхностью, зафиксированную относительно вала шпонками. Шестерни II, III и V передач ведомого вала установлены на подшипниках скольжения, выполненных в виде стальных втулок, имеющих специальное покрытие и пропитку. Шестерня I передачи и заднего хода может перемещаться по шлицованной части ведомого вала. Осевое перемещение остальных шестерен ограничено упорными шайбами и распорными втулками.
Рисунок 3.1. Коробка передач КАМАЗ 5320
1 — муфта выключения сцепления; 2 — ведущий вал; 3 — крышка подшипника ведущего вала; 4 — картер сцепления; 5 — синхронизатор IV и V передач; 6 — рычаг переключения передач; 7 — шарик фиксатора с пружиной; 8 — шестерня V передачи ведомого вала; 9 — шестерня III передачи ведомого вала; 10 — синхронизатор II и III передач; 11 — шестерня II передачи ведомого вала; 12 — шестерня I передачи и заднего хода ведомого вала; 13 — верхняя крышка коробки передач со штоком и вилками; 14 — ведомый вал; 15 — крышка подшипника ведомого вала; 16 — фланец крепления карданного вала к коробке передач; 17 — промежуточный вал с шестерней I передачи; 18 — картер коробки передач; 19 — шестерня II передачи промежуточного вала; 20 — заборник масляного насоса с магнитом; 21 — шестерня III передачи промежуточного вала; 22 — шестерня V передачи промежуточного вала; 23 — шестерня отбора мощности; 24 — шестерня привода промежуточного вала; 25 — масляный насос; 26 — ось блока шестерен заднего хода; 27 — блок шестерен заднего хода; 28 — шток вилки продольной тяги; 29 — промежуточный рычаг переключения передач; 30 — картер механизма дистанционного переключения передач; 31 — поводок переключения I передачи и заднего хода; 32 — предохранитель включения заднего хода с пружиной; 33 — штифт фиксатора выбора передач с пружиной; 34 — вал переключения передач; 35 — червяк шестерни привода спидометра
Передний
конец промежуточного вала 17 опирается
на роликовый подшипник, смонтированный
в передней стенке картера коробки
передач, а задний — на шариковый
подшипник, закрепленный стопорным
кольцом в стенке картера и крышке.
Кроме
того, задний конец промежуточного вала
притянут к внутреннему кольцу подшипника
шайбой и двумя болтами, ввернутыми в
торец вала.
Промежуточный вал, кроме задней шлицевой части, представляющей собой зубчатый венец шестерни I передачи и заднего хода, имеет гладкую ступенчатую поверхность с рядом пазов под шпонки для фиксации шестерен. На промежуточном валу расположены последовательно: шестерня 24 постоянного зацепления, шестерня 23 отбора мощности через боковой люк, шестерня 22 V передачи и шестерня 21 III передачи, распорная втулка и шестерня 19 II передачи.
В переднем торце промежуточного вала сделан паз для привода валика масляного насоса
В
приливах картера коробки передач
установлена дополнительная ось 26, на
которой на двух роликовых подшипниках
установлен блок 27 промежуточных шестерен
заднего хода. Одна из шестерен блока
находится в постоянном зацеплении с
зубчатым венцом I передачи, имеющимся
на промежуточном валу; другая шестерня
входит в зацепление с шестерней I
передачи, скользящей по шлицам ведомого
вала при перемещении ее назад, когда
включается задний ход.
Все шестерни коробки передач, кроме шестерен I передачи, заднего хода и отбора мощности, находятся в постоянном зацеплении с соответствующими шестернями ведущего и ведомого валов, имеют спиральные зубья для уменьшения шума при работе шестерен и увеличения их долговечности.
Зубья шестерен коробки передач смазываются со дна картера. Втулка, выполняющая роль подшипников скольжения шестерен ведомого вала, смазывается маслом под давлением, поступающим от масляного насоса 25, смонтированного на передней стенке картера. Насос приводится в действие от торца промежуточного вала коробки передач.
Выступающий
конец ведущего валика масляного насоса
имеет две лыски, которые входят в
соответствующий паз в торце промежуточного
вала коробки передач. На валике неподвижно
с помощью шпонки закреплена ведущая
шестерня масляного насоса; его ведомая
шестерня на оси сидит свободно. Масло
из канала, имеющегося в стенке картера
и сообщающегося с поддоном, защищенным
фильтрующей сеткой, поступает в насос.
При вращении шестерен всасывание происходит там, где зубья выходят из зацепления, а нагнетание — с той стороны, где они входят в зацепление. По каналу масло выходит из насоса в нагнетательную магистраль.
Для устранения перенапряжения деталей у насоса имеется перепускной шариковый клапан, который при чрезмерном повышении давления масла соединяет нагнетательный канал насоса со всасывающим.
По каналу в передней стенке картера и каналу в крышке ведущего вала масло поступает к радиальным каналам ведущего вала. Из них через осевой канал ведущего вала и переходную втулку масло подводится к осевому каналу ведомого вала и далее по радиальным отверстиям — к втулкам шестерен V, III и II передач.
Для очистки масла в нижней части поддона имеется масло-приемник с магнитной пробкой.
Описываемая
коробка передач выполнена по схеме, в
которой соответствующие шестерни всех
передач, кроме I и заднего хода, находятся
в постоянном зацеплении. При такой
кинематической схеме наиболее удобно
и легко переключаются передачи с помощью
синхронизаторов, которые обеспечивают
безударное и бесшумное включение
шестерен, что повышает долговечность
деталей коробки.
Синхронизатор состоит из следующих основных частей: муфты 5, каретки 6 и обоймы 7.Обойма синхронизатора представляет собой полый цилиндр с четырьмя равномерно расположенными продольными сквозными прорезями на поверхности. Прорези имеют специальную конфигурацию — в средней части они сделаны на некоторой длине более широкими и имеют скошенный выход. По краям прорези сделаны еще более широкими, но с плавными закруглениями, чтобы исключить концентрацию напряжений по краям обоймы. Обойма является весьма ответственной и нагруженной деталью, поэтому она изготовлена из качественной стали и подвергается термической обработке в зоне прорезей.
В прорези обоймы входят четыре отростка каретки синхронизатора, на которых закреплена муфта. Каретка синхронизатора имеет также четыре равно расположенных по окружности отверстия, в которые вставлены шарики 12 с пружинными фиксаторами.
В
среднем нейтральном положении обойма
соединяется с кареткой посредством
пружинных фиксаторов, шарики которых
под действием пружин входят в
соответствующие канавки, имеющиеся в
обойме.
К обоим торцам обоймы синхронизатора
приклепаны бронзовые конусные кольца
3 и 8. Каретка синхронизатора имеет
шлицевое отверстие. У синхронизатора
V и IV передач каретка скользит по шлицам
ведомого вала 1, а у синхронизатора III и
II передач — по шлицам распорной втулки
шестерен III и II передач. С обоих торцов
ступицы каретки синхронизатора нарезаны
зубчатые муфты 10 и 13, которыми каретка
может соединяться с соответствующими
зубчатыми муфтами 11 и 14 внутреннего
зацепления V и IV или III и II передач.
Рисунок 3.2 Синхронизатор:
а — в разрезе; б — схема работы; 1 — ведомый вал коробки передач; 2 — шестерня V передачи; 3 — конусное кольцо синхронизатора для включения V передачи; 4 — конусное кольцо шестерни V передачи; 5 — муфта включения IV и V передач; 6 — каретка синхронизатора; 7 — обойма конусных колец; 8 — конусное кольцо для включения IV передачи; 9 — ведущий вал коробки передач; 10 — зубчатая муфта каретки синхронизатора включения IV передачи; 11 и 14 — зубчатые муфты; 12 — шарик фиксатора каретки; 13 — зубчатая муфта каретки синхронизатора включения V передачи
При
включении передачи вилка штока перемещает
в соответствующую сторону муфту 5
включения IV и V передач, которая передвигает
вдоль вала связанную с ней каретку и
обойму синхронизатора.
При надвигании
корпусного кольца обоймы на конус
шестерни изменяется скорость, в результате
чего прямоугольные отростки каретки,
входящие в ее прорези, смещаются и входят
в средние боковые углубления прорезей
обоймы.
Пока не прекратится взаимное скольжение конических поверхностей и не уравняются скорости обоймы и шестерни, дальнейшее продвижение каретки вдоль оси вала невозможно.
После выравнивания скоростей вращения обоймы и шестерни отростки каретки перестанут прижиматься к средним боковым углублениям прорезей и муфта будет иметь возможность переместиться вдоль оси вала. При перемещении муфты под воздействием вилки переключения передач шарики, соединяющие каретку с обоймой, выйдут из углубления последней, каретка продвинется вдоль оси вала и, так как она вращается с той же скоростью, что и включаемая шестерня, зубчатая муфта каретки без удара и шума войдет в зацепление с зубчатой муфтой шестерни (произойдет блокировка).
Рисунок
3.
3 Привод коробки передач КАМАЗ:
1 — рычаг переключения передач; 2 — рычаг механизма переключения; 3 — валик переключения передач; 4 — картер механизма дистанционного переключения передач; 5 — промежуточный рычаг переключения передач; 6 — палец; 7 — серьга шарнира; 8 — наконечник тяги; 9 — стяжные болты; 10 — тяга; 11 — промежуточный механизм; 12 — стопорный болт; 13 — поперечный валик
При
включенной передаче крутящий момент
двигателя через маховик,
нажимный и ведомый диски сцепления
передается на ведущий вал коробки
передач, а с его зубчатого венца на
сопряженную шестерню промежуточного
вала и далее от соответствующей пары
шестерен включенной передачи на каретку
синхронизатора и ведомый вал коробки
передач. Только к шестерне I передачи и
заднего хода крутящий момент передается
непосредственно от промежуточного вала
коробки передач. Учитывая отсутствие
синхронизатора у шестерен I передачи,
во избежание поломки шестерен переключение
на I передачу выполнять только после
значительного уменьшения скорости
движения.
Рисунок 3.4 Крышка коробки передач КАМАЗ:
1 — верхняя крышка; 2 — пробка; 3 — вилка переключения I передачи и заднего хода; 4 — вилка переключения II и III передач; 5 — шток вилки переключения IV и V передач; в и 10 — заглушки; 7 — шарики замка штока; 8 — вилка переключения IV и V передач; 9 — стопорный болт; 11 — головка штока вилки переключения I передачи и заднего хода; 12 — пружина предохранителя; 13 — стакан пружины; 14 — ось поводка; 15 — поводок переключения I передачи и заднего хода; 16 — предохранители включения заднего хода; 17 — головка штока вилки переключения II и III передач; 18 — шарик фиксатора; 19 — пружина фиксатора; 20 — шток вилки переключения II и III передач; 21 — шток вилки переключения I передачи и заднего хода; 22 — рычаг дистанционного механизма переключения передач; 23 — штифт замка штока.
Достаточно
удаленное от водителя расположение
коробки передач привело к необходимости
осуществления дистанционного привода
управления коробкой.
Дистанционный
привод (рис. 68) состоит из механизма
переключения передач, расположенного
непосредственно на коробке передач, и
системы тяг и рычагов, связанных с
рычагом 1 переключения передач,
смонтированным в кабине.
В приливах верхней крышки 1 коробки передач смонтированы три штока.
На каждом штоке неподвижно закреплены вилки переключения передач. На крайнем правом (по ходу автомобиля) штоке закреплена вилка 3 переключения I передачи и заднего хода, на среднем штоке — вилка 4 переключения II и III передач и на третьем штоке — вилка 8 переключения IV и V передач.
Для обеспечения строгого положения на штоке каждая вилка прикреплена к нему установочным стопорным винтом, который конусным концом входит в такое же отверстие штока. Чтобы винт не отвертывался, он привязан шплинт-проволокой к вилке. Кованые стальные вилки имеют тщательно изготовленные и термически обработанные губки, входящие в кольцевую проточку муфты переключения передач.
Штоки
5, 20 и 21 передвигаются в направляющих
опорах верхней крышки с помощью рычага
22 дистанционного механизма переключения
передач..jpg)
На штоке I передачи и заднего
хода, а также на штоке переключения II и
III передач имеются головки (соответственно
11 и 17).
В головку 17 рычаг 22 входит непосредственно, а в головку 11 — через поводок 15 переключения I передачи и заднего хода.
Для включения IV и V передач рычаг 22 может входить непосредственно в паз вилки 8 переключения этих передач. Положение штока I передачи и заднего хода зафиксировано в крышке с помощью предохранителей 16, входящих в поводок 15 под действием пружины 12, помещенной в стакане 13. Только преодолев усилие пружины этого предохранителя, можно включить перс-дачу или задний ход. Кроме того, имеются фиксаторы штоков, выполненные в виде шариков 18 с пружинами.
На
штоках имеется по три канавки под шарик.
Шарики фиксаторов под действием пружин
входят в эти канавки и фиксируют штоки
в положении, соответствующем включению
определенной передачи, а также в
нейтральном положении. Чтобы исключить
возможность одновременного включения
двух различных передач из-за совместного
передвижения двух штоков, имеется замок,
который при передвижении одного из
штоков запирает два других в нейтральном
положении.
Для этого в перегородке
верхней крышки коробки передач просверлен
канал, в котором между штоками вложено
по два шарика 7. В штоках сделаны выемки
под шарики; кроме того, в среднем штоке
имеется отверстие, в которое вставлен
штифт 23 замка штоков. При перемещении
среднего штока шарики выходят из его
углублений и входят в углубления крайних
штоков, запирая последние.
Если перемещается один из крайних штоков, то шарик выходит из имеющегося в нем углубления и, нажимая на смежный шарик, передвигает штифт среднего штока таким образом, что он нажимает на два других шарика, один из которых входит в углубление второго крайнего штока, запирая его и средний шток.
На верхней крышке коробки передач смонтирован картер дистанционного механизма управления коробкой передач, в котором располагается вал 34 переключения передач с неподвижно закрепленным на нем рычагом 6, управляющим штоком переключения передач, и промежуточным рычагом 29, связанным с продольной тягой дистанционного привода.
В
картере дистанционного механизма
располагается также штифт 33 фиксатора
выбора передач, который пружиной,
расположенной в отверстии картера,
прижимается к рычагу 6 и удерживает его
в нейтральном положении.
На внешнем
конце консольной части картера в приливах
сделаны опоры для штока 28 вилки продольной
тяги. На штоке 28 неподвижно закреплена
головка, в которую входит головка рычага
29.
Шток 28 вилки продольной тяги в своих опорах может совершать как продольное, так и угловое перемещение. Угловое перемещение штока 28 вызывает продольное перемещение вала 34, что приводит к соединению сидящего на нем рычага 6 с определенным ползуном в верхней крышке коробки передач. Продольное перемещение штока 28 вилки продольной тяги вызывает поворот вала 34 переключения передач и сидящего на нем рычага 6. При этом шток вилки переключения передач вместе с вилкой перемещается до включения соответствующей передачи.
Наличие шарнирных соединений и шаровой опоры обеспечивает возможность опрокидывания кабины без нарушения нейтрального положения рычага управления коробки передач. В этом случае шаровая опора рычага, связанная с основанием кабины, скользит по стержню рычага.
При
опущенной кабине во всем дистанционном
приводе обусловливается четкая
кинематическая связь между каждым
элементом механизма управления передачами
коробки передач.
Синхронизатор коробки передач
« Вернуться к Глоссарию Индекс
МКПП (механические коробки) и МКПП (АМТ, роботизированные коробки) синхронизированы КПП. Поставил, для достижения максимально плавного и «мягкого» переключения передач выравнивают скорость вала и соответствующей шестерни в коробке передач.
Принцип работы синхронизатора коробки передач
Начнем с того, что синхронизаторы часто устанавливаются на всех передачах современных легковых автомобилей. Задняя передача также синхронизирована.
Исключением можно считать только бюджетные автомобили, у которых первая передача может быть без синхронизатора, а также некоторые грузовые автомобили, старые модели автомобилей и т.д.
Сам синхронизатор коробки передач работает за счет использования силы трения в момент уравнивания скоростей, в зависимости от разности частот вращения вала и шестерни изменяется сила трения для синхронизации.
Другими словами, эффективная синхронизация достигается за счет увеличения площади контактной поверхности.
Для решения проблемы в конструкцию редуктора интегрированы специальные фрикционные кольца.
Устройство синхронизатора предполагает наличие следующих элементов:
- ступица и «сухари».
- обжимные муфты
- стопорные кольца
- Шестерни, имеющие фрикционный конус
Как правило, один синхронизатор в коробке передач синхронизирует 2 передачи; работает с двумя передачами. Основой синхронизатора является ступица, имеющая шлицы (внутренние и внешние).
С помощью внутренних шлицев реализовано соединение с вторичным валом коробки, а также имеется возможность осевого перемещения по валу. Внешние шлицы отвечают за достижение соединения ступицы с зацепляющей муфтой.
Также по окружности ступицы выполнены канавки (три канавки). В эти пазы помещаются «сухари», которые дополнительно подпружинены. Указанные сухари синхронизатора нажимают на стопорное кольцо при включении передачи и блокируют сцепление при синхронизации.
Муфта синхронизатора (включающая муфта) позволяет добиться жесткого соединения шестерни с валом.
Эта муфта закреплена на ступице и имеет внутренние шлицы, при этом шлицы получают кольцевую канавку. В этой канавке находятся выступы сухариков. Также к муфте синхронизатора крепится вилка коробки передач.
Стопорное кольцо (стопорное кольцо синхронизатора) отвечает за синхронизацию, препятствуя включению сцепления до момента выравнивания скорости вала и шестерни.
Такое кольцо имеет коническую поверхность внутри. Эта поверхность соприкасается с фрикционным конусом шестерни. На внешней стороне кольца также имеются шлицы, которые блокируют муфту сцепления.
Торцевая поверхность кольца (со стороны ступицы) имеет 3 канавки. В эти канавки входят сухари ступицы. Сами канавки не позволяют кольцу вращаться за счет контакта с фрикционным конусом, так как канавки фактически являются упором для сухарей.
Также некоторые коробки передач могут иметь синхронизаторы, когда выступы выполнены на стопорном кольце, а канавки выполнены в самой ступице. Для увеличения контактной поверхности используются синхронизаторы с несколькими конусами: 2 или 3 конуса (двухконусный и трехконусный синхронизаторы).
Например, 3-конусный синхронизатор, помимо наружного стопорного кольца, имеет также внутреннее кольцо и промежуточное кольцо. Чтобы эти кольца не проворачивались, на самих кольцах есть выступы. Такие выступы позволяют фиксировать кольцо в соответствующих пазах шестерни и стопорного кольца.
Получается, что 3-конусный синхронизатор имеет целых три поверхности трения. Первый — между конусом шестерни и внутренним кольцом, второй — между внутренним и промежуточным кольцом, а третий — между промежуточным и стопорным кольцом. Также добавим, что в КПП одновременно могут быть установлены как двухконусные, так и трехконусные синхронизаторы.
Принцип работы синхронизатора коробки передач
При нейтральном положении рычага переключения передач мощность от ДВС не передается на коробку передач. При этом муфты синхронизатора занимают среднее положение, а шестерни, закрепленные на ведомом валу, вращаются свободно.
Однако при включенной передаче вилка перемещает муфту синхронизатора, перемещая муфту из среднего положения в сторону передачи.:quality(80)/images.vogel.de/vogelonline/bdb/959800/959842/original.jpg)
Вместе с самим сцеплением смещаются и сухарики, воздействующие на стопорное кольцо.
Указанное стопорное кольцо прижимается к конусу шестерни, в результате чего возникает сила трения. Под действием этой силы кольцо поворачивается до тех пор, пока сухарики не остановятся в канавках кольца. Кольцо запирается. То есть дальше не крутится.
Также стопорное кольцо препятствует перемещению втулки синхронизатора вдоль оси вала. Это становится возможным благодаря тому, что концы шлицов стопорного кольца расположены как раз напротив концов шлицов самой муфты.
Затем под действием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. После выравнивания скоростей стопорное кольцо вращается от нажатия на шлицы муфты в обратном направлении.
Это означает, что муфта перестает блокироваться, и ее шлицы беспрепятственно входят в зацепление с зубчатым венцом. В результате обеспечивается жесткое соединение вторичного вала коробки передач и шестерни.
Как видите, синхронизация передач в КПП включает в себя несколько процессов, хотя на практике механизм работает достаточно быстро.
В результате водитель получает возможность практически мгновенно включить нужную передачу.
При этом зацепление происходит плавно; нет необходимости выполнять двойное выжимание сцепления на МКПП, что значительно облегчает управление автомобилем с синхронизированной коробкой передач и увеличивает ресурс коробки передач.
« Назад к Глоссарию Указатель
7. Трансмиссия — 7.2 Разборка и сборка зубчатой передачи
7. Трансмиссия — 7.2 Разборка и сборка зубчатой передачи трансмиссии — Синхронизаторы и кольца синхронизатора Предыдущий, Следующий, Содержание, Главная. Все компоненты синхронизатора доступны в качестве запасных частей. Все синхронизаторы, кроме синхронизатора 3-й/4-й передачи, снимаются и устанавливаются в процессе разборки коробки передач. Снимите и установите 3-ю передачу и синхронизатор 3-й/4-й передачи, как показано на Рис. 7-20 и Рис. 7-21.
Проверьте износ колец синхронизатора и их шестерен, как показано на рис. 7-22. В таблице d приведены характеристики износа.
Таблица d. Характеристики износа кольца синхронизатора
При сборке синхронизаторов установите стопорные пружины, как показано на рис. 7-23, рис. 7-24, рис. 7-25 и рис. 7-26, где показаны идентификация и сборка различных синхронизаторов.
|
В таблице d приведены технические характеристики и пределы износа.
Установите так, чтобы пружины были смещены на 120°.