Виды коробок передач (КПП) автомобилей

Существующие разновидности коробок переключения передач, по сути, являются ответом на спрос автолюбителей. Коробка совместно с рулевым колесом дает возможность эффективно управлять возможностями современного автомобиля. Кому-то нравится комфорт, кто-то быстро устает от управления, кто-то вообще ничего не умеет и всего боится. В современной классификации различают три основных вида коробок передач и их варианты:

• механическая система, ручного способа переключения передач;
• автоматическая многоступенчатая КПП;
• бесступенчатая система вариатора;
• роботизированная коробка.

Несмотря на то, что последний вид считают вариантом механической коробки передач, существующие отличия от классической схемы позволяют ее выделять в отдельной строке. Можно смело определять ее в отдельный вид коробки передач.

Двигатель внутреннего сгорания не способен эффективно работать в широчайшем диапазоне оборотов вращения, поэтому используют различные виды коробок передач, понижающие скорость вращения рабочих валов трансмиссии. Это происходит либо с помощью набора зубчатых шестерен и колес, как в основных видах коробок передач, либо с помощью толкающих ремней и шкивов – в вариаторной схеме коробки.

Вариаторная КПП более всего отвечает образу жизни современного человека и позволяет вообще отказаться от управления трансмиссией. Первая требует максимального участия водителя в управлении скоростью и крутящим моментом колес. Автомат сильно облегчил жизнь человека за рулем, но требует тщательного отношения к своей работе.

Прежде чем ответить на вопрос – какой вид коробки передач лучше выбрать, следует определить свое отношение к машине и степень своего участия в управлении автомобилем.

Простые и надежные ручные системы

Механическая система переключения, именуемая еще «механикой» или «ручкой» – самый распространенный и простой вид коробки переключения передач. В современных автомобилях она представлена двумя видами:

• многовальной, в которой шестерни находятся на двух или трех параллельных валах и входят в зацепление поочередно в зависимости от требуемого передаточного числа;
• планетарной, в которой шестерни и зубчатые колеса находятся в постоянном зацеплении в нескольких рядах, выбор пары с необходимым передаточным числом выполняется с помощью фрикционов или фрикционных пакетов.

В колесном транспорте планетарный вид механики используется только в автоматических коробках, в горных велосипедах и военной технике. Планетарка компактнее и легче многовального вида механизма, но значительно дороже в производстве.

Современные легковые машины с приводом на передние колеса имеют двухвальную схему и минимум 5 ступеней передач для движения вперед и одну назад. Более дорогие модели авто могут быть оснащены шестиступенчатыми коробками передач. При этом 5-я и 6-я являются повышающими – выходной вал коробки передач вращается с более высокими оборотами коленвала двигателя. Этого более чем достаточно для ручного управления.

Основная проблема механической коробки передач состоит в том, чтобы при переключении по команде ручки плавно и безударно вводить в зацепление пары косозубых шестерней, имеющих разные угловые скорости. Для выравнивания оборотов в коробке каждая пара шестерней оснащена кольцом синхронизации, изготовленным из бронзы.

При переключении передачи водитель выключает сцепление, тем самым дает возможность синхронизаторам выровнять скорости вращения шестерен. После чего ручкой переключения либо напрямую, либо через систему тяг или тросовых приводов, перемещают зубчатую муфту включения внутри корпуса коробки, тем самым введя в зацепление необходимую пару шестерен. Остается только отпустить педаль сцепления и продолжить движение.

Такие механические коробки называются синхронизированными. Управлять ими достаточно просто и удобно при наличии определенного навыка вождения автомобиля. Правда, неполное выключение сцепления, пробуксовка или иные проблемы с отключением трансмиссии приводят к тому, что синхронизаторы механики начинают интенсивно изнашиваться, вплоть до невозможности включения передачи без промежуточной постановки ручки на нейтральное положение. Переход на следующую передачу происходит после повторного выжимания сцепления. Подобный способ переключения широко использовался ранее и используется сейчас на грузовом транспорте с механикой, не оснащенной системой синхронизаторов.

Механическая коробка передач – самая надежная и экономичная, требует от водителя достаточной квалификации и тяжелого труда по постоянному переключению передач в паре с отработкой педалью выключения сцепления. Но, как ни странно, многими водителями сознательно делается выбор в пользу механики. По их мнению, механика, даже при повышенной физической нагрузке, доставляет большее удовольствие от управления авто, чем роботизированные или автоматические коробки.

Секвентальная КПП, как высшая точка развития механики

Точнее будет назвать эту коробку – механической коробкой передач с секвентальным, или рядным способом переключения. Идея пришла из области разработок для спортивных скоростных машин. Современная секвентальная коробка передач построена по схеме обычной механической коробки с электронным управлением привода сцепления и гидравлическим приводом переключения передач. Особенностью секвентальной коробки является соблюдение строгой последовательности передач.

Из преимуществ секвентального механизма можно отметить:

• высочайшая скорость переключения передачи;
• соблюдение последовательности переключения дает возможность «безболезненно» работать с очень большими оборотами двигателя и мощностями;
• способ управления с помощью подрулевых лепестков позволяет достаточно комфортно контролировать движение даже на больших скоростях или в непростых дорожных условиях.

В подобных коробках используют прямозубые шестерни и не применяют синхронизаторы включения. Выравнивание скоростей вращения шестерни и колеса осуществляется компьютером по датчику скорости. Вместо зубчатой муфты стоит кулачковый механизм включения передач. Благодаря этому время включения скорости примерно на 70-80% меньше, чем у обычной механики. Для работы гидроприводов используют отдельный узел – аккумулятор рабочей жидкости высокого давления.

Роботизированные системы коробки передач

В отличие от секвентальных систем, роботизированный вид коробки имеет электромеханический привод включения пары шестерен. Основу схемы составляет механическая коробка передач, построенная на системе двух рабочих валов-рядов передач. Четные номера собраны на одном валу, нечетные – на другом. Каждый из валов имеет собственный диск сцепления и может включаться-выключаться независимо.

Такой вид коробки использует преселективный режим. Хитрость конструкции состоит в том, что компьютер заранее, используя данные о режиме работы трансмиссии, вычисляет наиболее подходящую для включения следующую передачу. С помощью соленоида выполняет ее зацепление на противоположном ряду передач при выключенном сцеплении. В момент переключения останется только включить сцепление и продолжить движение. Благодаря этому переключение происходит с очень высокой скоростью.

В своем роде коробки-роботы занимают промежуточное положение между автоматическими коробками и механикой. При этом по выполняемым функциям и степени компьютеризации этот вид коробки можно назвать более автоматическим, чем существующие гидромеханические системы.

Наиболее известным и разрекламированным роботизированным видом КПП называют семиступенчатые коробки системы DSG, устанавливаемые на модели VW с небольшим объемом двигателя. Отзывы о работе – от рекламно-хвалебных восторгов до открыто негативных.

Если вы надумали купить авто с подобной системой передач, стоит учитывать следующее:

1. Роботизированная коробка – очень сложный механизм, меньше всего этот вид коробки предназначен для скоростного прожига резины в сумасшедших гонках. Коробки сложно управляются, обслуживаются и ремонтируются.
2. К управлению на DSG следует привыкать не менее двух недель. Поклонникам механики этот вид кажется медленным и непредсказуемым, водителям, пересевшим с гидромеханических коробок – дергающим невпопад.
3. Уже сейчас качество роботов позволяет предоставлять 5-ти летнюю гарантию и 150 тыс. пробега.

Самый сложный вид трансмиссии – автоматы и вариаторы

Чем больше функций выполняет коробка передач, тем сложнее ее производство, ниже надежность и выше стоимость. Наиболее дорогими и неэкономичными всегда были и остаются все виды автоматических коробок передач автомобиля. Конструкция этого вида представлена гидромеханическими и адаптивными коробками передач. В основе схемы лежат два основных агрегата – гидротрансформатор и планетарная коробка передач.

В современных автоматических коробках передач гидротрансформатор исполняет роль компенсатора, увеличивающего или уменьшающего на небольшую величину основную передачу планетарного механизма. Таким образом, совместная работа двух агрегатов обеспечивает оптимальное число передачи трансмиссии в конкретных условиях.

Большие потери в гидравлике заставили инженеров несколько усовершенствовать работу этого вида автомата. Теперь работа гидротрансформатора на скоростях более 20 км/ч блокируется муфтой, а передача крутящего момента выполняется напрямую через фрикционы на планетарную коробку.

В ряде случаев, вместо подключения гидротрансформатора, его функции на переходных режимах обеспечиваются пробуксовкой пакетов фрикционных накладок, что проще и эффективнее.

Одной из разновидностей автоматической трансмиссии является адаптивная автоматическая коробка, в которой компьютерным блоком управления осуществляется подбор наиболее подходящего передаточного числа в планетарной коробке.

Этот вид автоматической коробки пока остается вне конкуренции в трансмиссии авто повышенной проходимости, внедорожниках и машинах с большим объемом двигателя. В обслуживании и ремонте сложен, требует высокой квалификации и качественных расходных материалов.

Вариаторные системы

В результате 30 лет эволюции первых вариаторов для маломощных мотоколясок и скутеров технологам удалось довести уровень надежности и долговечности толкающего ремня (основного элемента бесступенчатого вариатора) до вполне приемлемой величины пробега в 150 тыс. км. Сам толкающий ремень представляет чудо инженерной мысли. Он изготовлен из большого числа абсолютно одинаковых металлических элементов, благодаря чему ремень может быть гибким и жестким одновременно.

В работе он взаимодействует с двумя шкивами – входным и выходным, обеспечивая практически любое передаточное значение коробки передач. Современные вариаторы получили приемлемо высокий КПД и возможность работать с двигателями мощностью до 100 л.с. Вариатор можно назвать первой из систем, по-настоящему способных непрерывно изменять передаточное число трансмиссии.

Этот вид автоматики не любит пробуксовки, крайне уязвим при низком качестве гидравлической жидкости. В большинстве случаев вариатор комплектуют с гидротрансформатором.

Преимущества – очень точный подбор необходимого передаточного числа трансмиссии. Этот вид коробки капризен, дорог в изготовлении и обслуживании и в ближайшем будущем вряд ли выйдет из ниши малолитражных автомобилей.

Еще информации о различных видах КПП на видео:

Материалы: http://mashintop.ru/articles.php?id=2654

Назначение

Говоря сухим техническим языком, коробка передач служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции (накатом).

А теперь с точки зрения новичка давайте разберемся - зачем вообще нужна коробка передач на автомобиле, и для чего нужно переключать передачи? Переключение передач - необходимость, возникшая в связи с неравномерной характеристикой крутящего момента ДВС. Сравним для примера ДВС и электродвигатель.

Основное различие между автомобильным и электрическим тяговым двигателем с интересующей нас точки зрения заключается в тяговых характеристиках, то есть в том, как меняется в зависимости от числа оборотов мощность и крутящий момент. У электродвигателя крутящий момент при небольших оборотах довольно велик. По мере раскручивания момент падает. Для транспортной машины такая характеристика наиболее благоприятна: при трогании с места и разгоне, когда приходится преодолевать значительные силы инерции, желательно иметь как можно больший крутящий момент. А для поддержания равномерного движения момент нужен уже намного меньше. Заметим, что мощность электродвигателя на любых оборотах может оставаться близкой к максимальной и на всех режимах используется почти полностью, то есть он отлично приспособлен к дорожным условиям работы. У двигателя внутреннего сгорания все обстоит иначе: мощность при низких оборотах у него значительно понижена, а величина крутящего момента в пределах эксплуатационных чисел оборотов вообще мало изменяется. График показывает (рис.А), что если сопротивление движению увеличилось, и обороты двигателя начинают падать, то у электродвигателя это сопровождается значительным (в несколько раз) увеличением крутящего момента; у автомобильного же двигателя момент сначала немного растет, а потом уменьшается - двигатель глохнет. Как видим, тяговая характеристика двигателя внутреннего сгорания совершенно неудовлетворительна. Но силовая установка с таким мотором по своей легкости, экономичности и другим качествам пока превосходит электромотор. Поэтому конструкторам пришлось примириться с недостатками ДВС и для их преодоления поставить на автомобиль коробку передач, которая изменяет передаточное отношение между двигателем и ведущими колесами и соответственно крутящий момент на них. На рисунке Б показано, как с помощью ступенчатой коробки передач тяговая характеристика ДВС пытается приблизиться к идеальной гиперболе.

А что такое передаточное отношение? Немного углубимся в механику. В шестеренчатой передаче, состоящей из двух шестерен, одна из которых является ведущей, а другая ведомой, их относительные размеры определяют скорость вращения и крутящий момент. Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей и называется передаточным числом. Если ведущая шестерня меньше ведомой, то скорость вращения ведомой будет меньше, а крутящий момент – больше, и наоборот. То есть, выигрывая в силе, теряем в скорости, и, напротив - выигрывая в скорости, теряем в силе. Если в передаче участвует несколько пар шестерен, то общее передаточное число получается умножением передаточных чисел всех пар шестерен, участвующих в передаче.

Для получения различного по величине крутящего момента, необходимого для работы автомобиля в разных условиях, в коробке передач имеется несколько пар шестерен с различным передаточным числом. Если между ведущей и ведомой шестернями поместить промежуточную, то ведомая шестерня изменит направление вращения на обратное (получим передачу заднего хода).

Таким образом, любая коробка передач, будь то «механика», «автомат» или вариатор, служит для обеспечения оптимального режима работы двигателя в различных условиях движения путем изменения передаточного отношения.

В любой коробке передач выделяют высшие и низшие ступени (передачи).

При трогании с места, разгоне, движении на небольшой скорости и по бездорожью - необходим высокий крутящий момент, который достигается при средне - высоких оборотах, но отсутствует необходимость развивать высокую скорость. Для движения в этом режиме служат низшие ступени коробки передач (обычно с первой по третью), имеющие наибольшее передаточное отношение; при этом даже при больших оборотах двигателя автомобиль будет ехать медленно.

Для равномерного движения на высокой скорости необходимо обеспечить большую частоту вращения колёс, поддерживая обороты двигателя в оптимальном диапазоне. Для этого служат высшие передачи (от четвертой и выше), имеющие значительно меньшие передаточные числа по сравнению с низшими. При этом автомобиль будет при тех же оборотах двигателя ехать достаточно быстро, пока не будут достигнуты максимальные рабочие обороты двигателя. Однако на высших передачах автомобиль не может двигаться с небольшой скоростью и, тем более, трогаться с места, так как двигатель не сможет развить крутящего момента, необходимого для того, чтобы сдвинуть автомобиль с места, и заглохнет.

Передача с передаточным отношением, равным 1, называется прямой (как правило, четвертая). Если передаточное число меньше единицы, такая передача называется ускоряющей (от пятой и выше). Ускоряющая передача включается при движении автомобиля в хороших дорожных условиях, когда не требуется большой силы тяги на ведущих колесах. Давая возможность двигателю работать с пониженными оборотами, ускоряющая передача способствует уменьшению износа двигателя и экономии топлива

С понятием передаточного числа связано выражение «длинная коробка» и «короткая коробка». Речь идёт о разнице в передаточных числах разных передач – в «длинной» коробке она больше. Рассмотрим два автомобиля, одинаковых во всём, кроме коробок передач. Водитель авто с «короткой» коробкой, поддерживая высокие обороты мотора, разгонится быстрее и быстро наберёт максимальную скорость. Водитель на машине с «длинной» коробкой разгоняться будет дольше, но до более высокой скорости. Таким образом, выбор коробки зависит от темперамента водителя. С «короткой» коробкой автомобиль более динамичен, но чаще приходится переключаться. С «длинной» – не такой резвый, но диапазон скоростей на одной передаче больше, то есть, можно добраться до высшей передачи и кататься на ней со скоростью от пятидесяти до ста с лишним, изменяя её только газом и тормозом. Любители агрессивного «спортивного» стиля предпочтут «короткую» коробку, люди спокойные – длинную.

Типы КПП

Современные автомобили могут оснащаться одним из четырех видов КПП – механической, автоматической, роботизированной или вариаторной.

Механическая коробка передач с ручным переключением состоит из набора шестерен. Изменение передаточного числа осуществляется путем введения их в зацепление в различных сочетаниях. К плюсам данной коробки следует отнести высокий КПД, простоту, низкую цену, высокую динамику и наименьший расход топлива по сравнению с остальными коробками. Из недостатков следует отметить неудобство управления, особенно при движении в городе.

Автоматическая КПП – планетарная коробка передач с автоматическим переключением. Планетарная передача состоит из нескольких шестерен, называемых планетарными или сателлитами, вращающихся вокруг центральной (или солнечной) шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни (как планеты вокруг Солнца), внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Различные передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. В современных коробках используются несколько планетарных передач для получения большого диапазона передаточных чисел.

К преимуществам автоматической коробки следует отнести, прежде всего, удобство управления и комфорт. АКПП способны менять передачи на полной мощности двигателя, что практически неосуществимо в МКПП. В плюсы «автомата» можно добавить плавность хода во время переключения, отсутствие откатывания при трогании с места, защищенность двигателя и деталей трансмиссии от перегрузок и поломок из-за неправильного включения передач, увеличенный ресурс.

К недостаткам АКПП обычно относят более низкий КПД, более высокую цену, а также стоимость ремонта и обслуживания, повышенный расход топлива, ухудшение динамических качеств автомобиля, задержки в переключении передач. Однако с каждым годом эксплуатационные свойства автоматических коробок улучшаются, а число поклонников АКПП уверенно растет.

Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Его главные детали - два раздвижных шкива и соединяющий их ремень, в сечении имеющий трапециедальную форму. Если половинки ведущего шкива сдвинуть, они вытолкнут ремень наружу - радиус шкива, по которому работает ремень увеличится, следовательно, увеличится и передаточное отношение. А если половинки ведомого шкива, наоборот, раздвинуть, то ремень провалится внутрь и будет работать по меньшему радиусу - передаточное отношение уменьшится. Если оба шкива будут в промежуточном положении, то передача станет прямой. Вместо ремня может применяться цепь, набранный из металлических пластин ремень, но принцип от этого не меняется. Для трогания автомобиля с места используется обычное сцепление или небольшой гидротрансформатор, который вскоре после начала движения блокируется. Управление дисками шкивов осуществляет электронная система из сервоприводов, блока управления и датчиков.

Главным преимуществом вариатора является то, что двигатель постоянно работает в оптимальном режиме. Как бесспорные плюсы вариатора (по сравнению с АКПП) выступают: экономичность, более плавный ход и динамичный разгон. Вариатор проще по конструкции, чем обычный «автомат». Однако по сравнению с МКПП вариаторы имеют меньшую экономичность и динамику.

Основным минусом вариатора является его несовместимость с мощными моторами из-за слабости и недолговечности ремней. Также ограничивают применение бесступенчатой трансмиссии потребность в дополнительных механизмах для режимов трогания и заднего хода,высокая стоимость, дорогое обслуживание и ремонт.

Роботизированная коробка – это обычная механическая коробка передач. Для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии также используется стандартное «сухое» однодисковое сцепление. Отличие состоит в том, что процессы включения-выключения сцепления и переключения передач автоматизированы. Такая коробка облегчает процесс управления автомобилем, освобождая от необходимости переключать передачи вручную и задумываться о том, какую именно передачу включить в данный момент. К преимуществам коробки-робота можно отнести небольшой вес, невысокую стоимость и экономичность.

Этот тип коробки имеет и несколько существенных недостатков. В первую очередь это касается плавности его работы, которая оставляет желать лучшего. Передачи переключаются с заметной задержкой, а в режиме «газ в пол» появляются толчки и рывки при переключениях. Не спасает и ручной режим, сцеплением ведь все равно управляет электроника. В четкости переключений «робот» уступает даже простому «автомату». К тому же, «роботу» свойственен небольшой откат при начале движения. Такой тип коробки обычно ставят на недорогие модели.

Более совершенной является роботизированная коробка с двойным сцеплением. В такой коробке одно сцепление включает нечетные передачи, а другое - четные. Во время езды крутящий момент передается по одному сцеплению, то есть диск сомкнут. В то же время диск второго сцепления разомкнут, но в самой коробке следующая передача уже включена. Когда электроника «чувствует», что надо переключаться на другую передачу, то первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Это позволяет избавиться от рывков при переключениях и обеспечивает непрерывный поток мощности от двигателя к колёсам, что недостижимо для обычной механической коробки с одним сцеплением. Режим переключения – как ручной, так и автоматический. Технически это довольно сложный вид коробки (а значит, и недешевый), но по динамике и экономии топлива он превосходит даже простую механику.

Материалы: http://autogive.ru/magazine/korobka-peredach-627/

Коробка передач служит для изменения по величине и направлению передаваемого крутящего момента, длительного разъединения двигателя и трансмиссии по время стоянки или при движении автомобиля по инерции, а также для движения автомобиля задним ходом. В зависимости от условий эксплуатации сопротивление движению автомобиля может изменяться в сравнительно широком диапазоне, что вызывает необходимость увеличеия или уменьшения силы тяги на ведущих колесах.

Различная сила тяги на ведущих колесах при работе двигателя на режиме заданной мощности может быть получена изменением соотношения между частотами вращения коленчатого вала и ведущих колес с помощью коробки передач.

По принципу действия коробки передач разделяют на бесступенчатые (гидромеханические, фрикционные и т. д.) и ступенчатые (механические).

Рис. 1. Пневматический усилитель привода сцепления

Бесступенчатые коробки передач позволяют, не меняя положения дроссельной заслонки, автоматически изменять в заданном диапазоне силу тяги на ведущих колесах автомобиля, Такие коробки передач имеют сложную конструкцию и повышенную трудоемкость технического обслуживания. Наибольшее распространение среди них получили гидромеханические коробки передач, устанавливаемые преимущественно на отдельных легковых автомобилях и автобусах.

Гидромеханические коробки передач состоят из гидродинамической бесступенчатой передачи (гидротрансформатора) и последовательно присоединенной к ней механической ступенчатой коробки передач.

На автомобилях устанавливают главным образом ступенчатые, т. е. механические, коробки передач, представляющие собой зубчатый редуктор, в котором зубчатые колеса могут соединяться в различных сочетаниях, образуя ряд передач с разными передаточными числами. Два сопряженных зубчатых колеса передачи составляют зубчатую пару. Меньшее из пары зубчатых колес называется шестерней, большее— колесом. Термин «зубчатое колесо» («зубчатые колеса») является общим. Передаточным числом зубчатой передачи называется отношение числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни или обратное отношение их частот вращения. Если в передаче участвует несколько пар зубчатых колес, то общее передаточное число равно произведению передаточных чисел этих пар,

Автомобильные механические коробки передач изготовляются в основном по двух- или трехвальной схеме с параллельным расположением валов. Они имеют набор передач из косозубых и прямозубых колес. Отдельные передачи снабжаются синхронизаторами, т. е. механизмами, не допускающими зацепления зубчатых колес включаемой передачи до тех пор, пока они не будут вращаться с одинаковой частотой,

В зависимости от числа передач (ступеней) переднего хода ступенчатые коробки передач могут быть трех-, четырех-, пяти- и многоступенчатые, а в зависимости от числа передвижных зубчатых колес (шестерен) — двух-, трех- и четырех-ходовые, Многоступенчатые коробки передач имеют приставной редук-тор-делитель, служащий для разбивки ступеней передаточных чисел. Например, применение делителя на автомобилях семейства КамАЗ позволяет получить в сочетании с основной пятиступенчатой коробкой передач 10 передач переднего хода и две заднего, По числу подвижных элементов, при помощи которых осуществляется включение передач, различают одно-, двух- и трехходовые коробки передач.

Четырехступенчатая коробка передач. Широкое распространение на автомобилях ГАЗ -53-04, ГАЗ -53-12, ГАЗ -66-11 и автобусах ПАЗ -672 получили четырехступенчатые трехходовые коробки передач. По своему устройству они одинаковы, за исключением того, что в коробке передач автомобиля ГАЗ -66-ll отсутствует привод спидометра (он установлен в раздаточной коробке), а у автобуса ПАЗ -672 установлен дистанционный привод механизма переключения передач. Коробка передач автомобиля ГАЗ -52-04 такая же, как и у автомобиля ГАЗ -53-12, но две передачи (первая и задний ход) имеют другие передаточные числа.

Коробка передач состоит из картера, крышки с рычагом и механизмом переключения передач, ведущего вала, изготовленного за одно целое с шестерней, ведомого вала, расположенного на одной оси с ведущим валом, синхронизатора, промежуточного вала и блока губчатых колес заднего хода.

Ведущий вал с шестерней установлен на двух подшипниках. Передний подшипник вала расположен в гнезде фланца коленчатого вала, а задний — в передней стенке картера. От осевого перемещения задний подшипник удерживается упорным кольцом, установленным в канавке его наружной обоймы, и крышкой, хвостовик которой служит для центрирования коробки передач со сцеплением, Ведомый вал передним концом опирается на роликоподшипник, расположенный в выточке ведущего вала, а задним — на шарикоподшипник, закрепленный в картере крышкой, внутри которой смонтирована червячная пара привода спидометра. На шлицах ведомого вала установлено колесо первой передачи и заднего хода. Колесо второй и шестерня третьей передач этого вала установлены свободно на бронзовых втулках. Колесо второй передачи имеет на ступице зубчатый венец, а шестерня третьей передачи, кроме того, имеет конус со стороны синхронизатора.

Рис. 2. Коробка передач автомобиля ГАЗ -53-12:

а — устройство; б — схема переключения передач; I, II, III — положение рычага, соответствующее включению первой, второй, третьей, четвертой передач и передачи заднего хода; Н. п.— нейтральное положение рычага

Промежуточный вал, изготовленный за одной целое с зубчатыми колесами, вращается в роли-ко- и шарикоподшипниках. От осевого перемещения вал фиксируется крышкой заднего шарикоподшипника и его упорным кольцом. Зубчатые колеса и шестерня этого вала находятся в постоянном зацеплении соответственно с шестернями и колесом, расположенными на ведущем и ведомом валах. Прямозубая шестерня входит в зацепление с колесом первой передачи или с блоком зубчатых колес заднего хода, который вращается на оси, запрессованной в отверстиях задней стенки и внутреннего прилива картера.

Механизм переключения передач обеспечивает включение зубчатых колес на полную длину зуба, четкую фиксацию их положения во включенном или выключенном положении, а также не допускает одновременного включения двух передач. Механизм переключения передач состоит из рычага, трех ползунов с вилками, соединяющимися соответственно с муфтой синхронизатора, колесом первой передачи и блоком зубчатых колес заднего хода, трех фиксаторов и штифта. Водитель действует на механизм переключения рычагом, который при соответствующих передачах должен занимать определенное положение.

Точность установки зубчатых колес при включении и выключении передач обеспечивается фиксаторами, состоящими из шариков и пружин, расположенных в отверстиях приливов крышки картера коробки передач. Шарики входят в имеющиеся на ползунах углубления.

Предотвращение возможности одновременного включения двух передач достигается установкой замка, состоящего из двух плунжеров, расположенных между ползунами, и штифта, установленного в отверстии среднего ползуна. Когда один из ползунов перемещается, два других блокируются плунжерами, входящими в боковые выемки ползунов.

Для предотвращения случайного включения заднего хода применяется специальный предохранитель, состоящий из штифта и пружины, расположенных в переводной головке ползуна. При включении передачи заднего хода необходимо приложить дополнительное усилие, что предотвращает возможность случайного включения заднего хода при движении автомобиля вперед.

Синхронизаторы служат для облегчения переключения передач. Синхронизатор инерционного типа уравнивает частоты вращения включаемых зубчатых колес, обеспечивая тем самым их меньшее изнашивание, а также безударное и бесшумное переключение. Синхронизаторы устаналивают на тех передачах, которыми наиболее часто пользуются при эксплуатации автомобилей.

В коробках передач автомобилей ЗИЛ -130, MA3-5335 и КамАЭ-5320 синхронизаторами снабжают вторую и третью, четвертую и пятую передачи. Коробки передач легковых автомобилей имеют синхронизаторы на всех передачах переднего хода.

Устройство синхронизатора третьей и четвертой передач коробок передач грузовых автомобилей ГАЗ -53-12 и ГАЗ -66-11 показано на рис. 14.12, а. Он состоит из ступицы, муфты, двух блокирующих колец, трех сухарей и двух проволочных колец. Ступица установлена на шлицах ведомого вала и закреплена гайкой. На наружной поверхности ступицы нарезаны зубья и сделаны пазы для сухарей. На внутренней поверхности муфты также нарезаны зубья, которые сопрягаются с зубьями ступицы. В среднем положении муфта удерживается выступами сухарей, прижимаемых к ней упругими проволочными кольцами.

На торцах блокирующих колец вырезано три паза, в которые входят концы сухарей. Ширина этих пазов на 4 мм больше ширины сухаря. Зазор между сухарем и пазом, а также скосы на зубьях муфты, блокирующих колец и включаемых зубчатых колес облегчают включение передач.

Работа синхронизатора заключается в следующем. При включении третьей передачи муфту с помощью вилки передвигают из нейтрального положения назад. В начале своего перемещения муфта увлекает за собой три сухаря, которые, нажимая своими торцами на блокирующее кольцо, прижимают его к конической поверхности шестерни третьей передачи. Из-за разности частот вращения шестерни и муфты синхронизатора на конических поверхностях возникает сила трения, под действием которой блокирующее кольцо поворачивается до упора в сухари. При этом зубья блокирующего кольца устанавливаются напротив зубьев муфты и дальнейшее перемещение ее становится невозможным. При выравнивании частот вращения шестерни и ведомого вала сила, сместившая блокирующее кольцо, исчезает, и муфта под действием усилия водителя, передаваемого от вилки, безударно входит в зацепление с зубчатым венцом включаемой шестерни. Работа синхронизатора при включении четвертой передачи происходит аналогично. При этом муфта 4 перемещается вперед до зацепления ее с зубчатым венцом шестерни ведущего вала.

Работа коробки передач происходит следующим образом. Изменяя положение зубчатого колеса, муфты синхронизатора и блока 15 зубчатых колес заднего хода в рассматриваемой коробке передач можно получить пять передач с различными передаточными числами, из них четыре передачи — для движения автомобиля вперед и одну — для движения задним ходом. Передаточные числа каждой передачи составляют: на первой передаче —6,55, на второй —3,09, на третьей—1,71, на четвертой—2,0, на передаче заднего хода —7,77.

Переключение передач осуществляется посредством рычага, нижний конец которого вводят в пазы вилок и переводных головок, установленных на ползунах. На рис. 14.11, показаны положения рычага при включении различных передач.

Рис. 3. Синхронизатор коробок передач автомобилей ГАЗ -53-12 и ГАЗ -66-11: а — детали; б — продольный разрез по муфте

При включении первой передачи вилка перемещает зубчатое колесо, которое, двигаясь по шлицам ведомого вала, входит в зацепление с шестерней промежуточного вала, Крутящий момент через шестерню и колесо постоянного зацеплении передается иа промежуточный вал и через шестерню и колесо первой передачи — на ведомый вал.

Включение второй передачи происходит в результате перемещения по шлицам ведомого вале колеса до зацепления его зубьев с наружным зубчатым венцом колеса второй передачи, вследствие чего колесо жестко соединяется с ведомым вялом и ему передается крутящий момент от шестерни.

Для включения третьей передачи необходима муфту синхронизатора переместить до зацепления ее с зубчатым венцом шестерни третьей передачи. При этом крутящий момент будет передаваться через шестерню, колеса, шестерню и синхронизатор на ведомый вал.

Для включения четвертой передачи следует передвинуть муфту синхронизатора до зацепления ее с зубчатым венцом шестерни ведущего вала. В этом случае ведущий и ведомый валы жестко соединяются между собой при помощи синхронизатора, Крутящий момент передается с одного вала на другой без изменений.

Рис. 4. Схема включения передач и направлений крутящего момента на различных передачах в четырехступенчатых коробках передач

Для движения автомобиля задним ходом надо переместить вперед блок зубчатых колес заднего хода. При этом колесо входит в зацепление с шестерней промежуточного вала, а шестерня — с колесом ведомого вала. Крутящий момент передается через шестерню и колесо постоянного зацепления на промежуточный вал, затем через шестерню на колесо блока зубчатых колес заднего хода, а от него через шестерню на колесо ведомого вала. В результате того что в зацепление дополнительно азеден блок зубчатых колес заднего хода, ведущий и ведомый валы вращаются в разные стороны, что обеспечивает движение автомобиля задним ходом.

Включение передач и передачу крутящего момента на разных передачах в четырехступенчатых коробках передач рассмотренного типа можно проследить по схемам, приведенным на рис. 4.

На легковых автомобилях семейства ВАЗ и «Москвич» (с приводом на задние колеса) установлены трех-вальные четырехступенчатые коробки передач с четырьмя передачами для движения вперед и одной передачей заднего хода. Картер такой коробки передач отлит из алюминиевого сплава и шпильками крепится к картеру сцепления. К задней стенке картера коробки передач крепится крышка с механизмом переключения передач. Все четыре передачи переднего хода включаются при помощи синхронизаторов.

В картере коробки передач на подшипниках установлено три вала: ведущий, промежуточный и ведомый. В этой коробке передач в отличие от ранее рассмотренной ведомый вал установлен на трех опорах: передний конец вала — в игольчатом подшипнике, расположенном в выточке ведущего вала; средняя часть — на шарикоподшипнике, установленном в стенке картера; задний конец вала — на шарикоподшипнике, помещенном в крышке коробки передач. На заднем конце вала установлена червячная пара И привода спидометра. Колеса и шестерня соответственно первой, второй и третьей передач свободно вращаются на ведомом валу, находясь в постоянном зацеплении с шестернями и колесом промежуточного вала. Шестерни и колесо выполнены в виде блока зубчатых колес. Промежуточный вал соединен с ведущим валом через зубчатую пару постоянного зацепления.

Риc. 5. Коробка передач автомобиля BA3-21QS

В задней крышке на ведомом и промежуточном валах установлены соответственно ведомое колесо и ведущая шестерня заднего хода. Зубчатые колеса всех передач, за исключением передачи заднего хода, косозубые. Для включения заднего хода в крышке на оси установлено подвижное колесо (на рисунке оно не показано), входящее при перемещении в зацепление с шестерней и колесом и обеспечивающее вращение ведомого вала в обратную сторону,

Коробка передач имеет два однотипных инерционных синхронизатора, с помощью которых включаются первая, вторая, третья и четвертая передачи. Синхронизаторы по принципу действия аналогичны описанному выше синхронизатору и лишь несколько отличаются от него по устройству. Управление коробкой передач осуществляется рычагом, установленным на шаровой опоре в кронштейне, прикрепленном к задней крышке коробки передач.

На легковых автомобилях ВАЗ -2108 «Спутник», АЗЛК -2141 «Москвич» и их модификациях устанавливают также трехходовые четырех-или пятиступенчатые коробки передач. Основными особенностями их устройства является то, что для уменьшения размеров и массы они выполнены по двухвальной схеме, в которой отсутствует прямая передача. Кроме того, в картере коробки передач с размещенными в нем валами и зубчатыми колесами монтируется главная передача ведущих колес.

Рис. 6. Коробка передач передне приводных легковых автомобилей

Ведущий вал изготовлен за одно целое с ведущими зубчатыми колесами: первой, заднего хода, второй, третьей и четвертой передач.

Ведомый вал изготовлен вместе с шестерней. На игольчатых подшипниках этого вала установлены ведомые зубчатые колеса всех четырех (первой — четвертой) передач, находящиеся в постоянном зацеплении с колесами ведущего вала. Шестерня находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом, установленным на коробке дифференциала главной передачи.

Все передачи переднего хода включаются при помощи синхронизаторов, принцип действия которых существенно не отличается от вышеописанного. Муфта синхронизатора первой и второй передач является одновременно зубчатым колесом передачи заднего хода. Последняя включается введением в зацепление с зубчатым колесом и муфтой промежуточного зубчатого колеса заднего хода.

Пятиступенчатая коробка передач переднеприводных легковых автомобилей ВАЗ изготовляется на базе четырехступенчатой коробки передач. Для этой цели задние концы ведущего и ведомого валов удлинены для расположения на них зубчатых колес и синхронизатора пятой передачи.

Пятиступенчатая коробка передач. На грузовых автомобилях ЗИЛ -130, -131 и автобусах семейства ЛАЗ устанавливают трехходовые коробки передач с пятью передачами вперед и одной назад. Передаточные числа первой передачи 7,44, второй — 4,10, третьей—2,29, четвертой — 1,47, пятой—1,00, передачи заднего хода —7,09.

Коробки передач указанных автомобилей и автобусов одинаковы по устройству, только в крышке заднего подшипника ведомого вала у автомобиля ЗИЛ -131 отсутствует привод спидометра, а аналогичная крышка у автомобиля ЗИЛ -130 служит кронштейном стояночного тормоза. Коробка передач у автобусов ЛАЗ -695Н, -695НГ такая же, как у автомобиля ЗИЛ -130, но привод механизма переключения передач из-за расположения двигателя сзади дистанционный через систему рычагов и тяг, а коробка передач автобуса ЛАЗ -699Р аналогична коробкам передач автобусов ЛАЗ -695Н и -695НГ но имеет другие передаточные числа.

Коробка передач включает в себя картер, крышку с рычагом и механизмом переключения передач, ведущий вал, ведомый вал, расположенный на одной оси с ведущим валом, синхронизаторы, промежуточный вал и блок зубчатых колес заднего хода, установленный на оси. С обеих сторон в картере имеются люки с фланцами для крепления коробок отбора мощности, а также пробки, первая из которых служит для заливки и контроля уровня масла, а вторая—для его слива.

Коробки передач герметична, что необходимо для преодоления автомобилем бродов. К крышке заднего подшипника ведомого вала присоединена трубка вентиляции картера, выведенная на заднюю стенку кабины.

Ведущий вал, изготовленный за одно целое с шестерней установлен на двух шарикоподшипниках. Передний шарикоподшипник расположен в гнезде фланца коленчатого вала, а задний— в передней стенке картера.

Ведомый вал передним концом опирается на роликовый подшипник, расположенный в выточке ведущего вала, а задним — на шарикоподшипник, закрепленный в картере крышкой, внутри которой установлен маслоотражатель. На шлицах этого вала установлено зубчатое колесо первой передачи и передача заднего хода, которое перемещается посредством вилки.

Промежуточный вал передним концом опирается на роликовый подшипник, расположенный в передней стенке картера, а задним — на шарикоподшипник. Шестерня изготовлена за одно целое с промежуточным валом, а шестерни и зубчатые колеса установлены на нем на шпонках.

Шестерня и зубчатое колесо, шестерня и зубчатое колесо четвертой передачи, зубчатое колесо и шестерня третьей передачи, зубчатое колесо и шестерня второй передачи находятся в постоянном зацеплении.

Рис. 8. Коробка передач автомобиля ЗИЛ -131:

а —общий вид; б — включение заднего хода; в — механизм переключения передач; г — блокирующее устройство; д — схема переключения передач; Н — нейтральное положение рычага 5; 1—5— положения рычага, соответствующие передачам переднего хода; 3. X.— положение рычага при передаче заднего хода

Шестерни, зубчатые колеса свободно вращаются на ведомом валу. Они имеют выступающие конические поверхности (конусы) и внутренние зубчатые венцы для соединения с синхронизаторами.

Синхронизаторы служат для безударного включения зубчатых колес в коробке передач. Синхронизатор инерционного типа включает вторую и третью передачи, сихронизатор — четвертую и пятую передачи. Оба синхронизатора по устройству одинаковы, отличаются только размерами.

Синхронизатор представляет собой передвижную муфту с зубчатыми венцами, и диском, на который воздействует вилка механизма переключения передач. Диск имеет по три отверстия для блокирующих пальцев, жестко связывающих бронзовые конусные кольца, и по три отверстия для пальцев фиксаторов, которые состоят из двух полуцилиндров и двух пружин.

Рассмотрим работу синхронизатора на примере включения пятой передачи. В нейтральном положении муфта синхронизатора расположена посередине между шестернями. При включении передачи она, перемещая пальцы фиксаторов, прижимает конусное кольцо к конусу шестерни ведущего вала. Муфта, соединенная с ведомым валом, и шестерня ведущего вала имеют разные частоты вращения.

Из-за трения между коническими поверхностями кольцо поворачивается относительно диска муфты до соприкосновения конусных фасок отверстий диска с блокирующими пальцами. При этом происходит блокировка конусных колец и муфты. При выравнивании частот вращения шестерни и ведомого вала муфта перемещается дальше по полуцилиндрам фиксаторов, сжимая их пружины. При этом зубчатый венец муфты бесшумно входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни пятой передачи.

Механизм переключения передачсостоит из рычага и трех ползунов. На ползуне установлена вилка включения первой передачи и заднего хода, на ползуне— вилка включения четвертой и пятой передач, на ползуне — вилка второй и третьей передач.

Рис. 9. Синхронизатор (а) коробки передач автомобилей семейства ЗИЛ и схемы (б — г) его включения

Для предотвращения возможности включения двух передач одновременно между ползунами установлено блокирующее устройство, состоящее из четырех шариков, штифта и фиксаторов. На схеме показано положение рычага переключения передач на различные передачи.

Работа коробки передач. При включении первой передачи и заднего хода нижний конец рычага соединяется с промежуточным рычагом, при этом утапливается упор и сжимается пружина предохранителя, что не допускает случайного включения этих передач.

Рис. 10. Схема включения передач и направления крутящего момента (показаны стрелками) на различных передачах в пятиступенчатых коробках передач: о — первая передача; б — вторая; в — третья; г — четвёртая; д — пятая; е — задний ход

В передачу заднего хода входит шестерня, установленная на промежуточном валу. При перемещении зубчатого колеса назад до его зацепления с малой шестерней блока включается задний ход. В этом случае крутящий момент через шестерню, зубчатое колесо, шестерню, блок шестерен и зубчатое колесо передается ведомому валу, который начинает вращаться в обратную сторону по сравнению с направлением его вращения при включении других передач.

На всех передачах крутящий момент передается через шестерню ведущего вала и зубчатое колесо ведомого вала и далее через синхронизаторы и зубчатые колеса включенной передачи на ведомый вал.

Многоступенчатая коробка передач. На грузовых автомобилях (КамАЭ-5320, ЗИЛ -4331, КАЗ -4540 и др.), предназначенных для работы с прицепами, применяют восьми — десятиступенчатые коробки передач. Такая коробка состоит из двух основных частей: четырех-пятиступенча-той коробки передач и зубчатого редуктора, называемого делителем передач. Например, на автомобиле КамАЭ-5320 установлена механическая десятиступенчатая коробка передач, которая объединяет трех-вальную пятиступенчатую коробку передач и двухвальный делитель. Такой коробкой оборудуются все автомобили КамАЗ, предназначенные для постоянной работы в составе автопоезда.

На автомобилях, работающих без прицепа, устанавливают только пятиступенчатые коробки передач.

Пятиступенчатая коробка передач состоит из картера, ведущего, ведомого и промежуточного валов с зубчатыми колесами, а также механизма переключения передач.

Ведущий вал, изготовленный заодно с шестерней, установлен на двух подшипниках. Передний роликовый подшипник расположен в гнезде ведущего вала делителя, а задний шариковый — в передней стенке картера коробки передач.

Шестерня ведущего вала находится в постоянном зацеплении с зубчатым колесом промежуточного вала. Она имеет конусную поверхность и внутренний зубчатый венец для соединения с синхронизатором четвертой и пятой передач.

Ведомый вал передним концом опирается на роликоподшипник, установленный в гнезде ведущего вала, а задним — на шарикоподшипник, закрепленный в стенке картера крышкой, внутри которой смонтирован узел привода спидометра. На передней части вала нарезаны шлицы, предназначенные для установки муфты синхронизатора. На шейках вала при помощи роликоподшипников и втулок установлены шестерня и зубчатые колеса соответственно четвертой, третьей и второй передач. Между зубчатыми колесами на шлицах вала установлен синхронизатор второй и третьей передач.

Зубчатое колесо установлено на подшипнике, расположенном на промежуточной втулке, соединяющейся шлицами с валом. На выступающей части втулки нарезаны наружные шлицы, по которым перемещается муфта включения первой передачи и заднего хода. Все шестерни и зубчатые колеса передач переднего хода ведомого вала находятся в постояном зацеплении с соответствующими зубчатыми колесами и шестернями промежуточного вала, а зубчатое колесо— с блоком зубчатых колес передачи заднего хода. Большая шестерня этого блока находится в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

Промежуточный вал передним концом опирается на роликоподшипник, установленный в передней стенке картера, а задним — на сферический роликоподшипник, размещенный в задней стенке картера. Передний конец промежуточного вала коробки передач имеет шлицы для соединения с промежуточным валом делителя. Шестерни передачи заднего хода, первой второй передач изготовлены заодно с промежуточным валом, а шестерня третьей передачи и зубчатые колеса соответственно четвертой передачи и привода промежуточного вала напрессованы на вал и зафиксированы сегментными шпонками.

Смазывание деталей коробки передач осуществляется в основном разбрызгиванием масла. Однако смазывание роликовых подшипников зубчатых колес ведомого вала происходит через его центральный канал. Для этой цели на ведущем валу делителя установлено маслонагне-тающее кольцо для принудительной подачи смазочного материала в осевые каналы валов коробки передач, откуда он через радиальные сверления поступает к подшипникам шестерни и зубчатых колес.

Рис. 11. Пятиступенчатая коробка передач с делителем

Делитель позволяет работать на автомобиле с использованием повышенных передаточных чисел в коробке передач, что весьма важно при движении автомобиля без прицепа н в ненагруженном состоянии, обеспечивая существенную экономию топлива. Он состоит из ведущего и промежуточного валов, одной пары зубчатых колес, синхронизатора и механизма переключения передач. Передний шарикоподшипник ведущего вала делителя установлен а гнезде коленчатого вала, а задний — в перегородке картера делителя, являющегося общим с картером сцепления. Передний конец промежуточного вала делителя установлен в шарикоподшипнике, расположенном в перегородке картера делителя, а задний — в роликоподшипнике, укрепленном в задней стенке его картера. Промежуточные валы коробки передач и делителя соединены между собой шлицами. Косозубое колесо делителя закреплено на промежуточном валу при помощи шпонки. Зубчатое колесо, находящееся в постоянном зацеплении с косозубым колесом привода, свободно вращается на ведущем валу на роликоподшипнике. Оно имеет коническую поверхность и зубчатый венец для соединения с синхронизатором делителя.

Делитель обеспечивает включение двух передач. Одна из них является прямой и не изменяет крутящего момента, передаваемого от двигателя. При ее включении крутящий момент, передаваемый к ведущим колесам, изменяется только пропорционально передаточному числу включенной передачи в коробке.

Другая передача является повышающей (с передаточным числом 0,815) и,следовательно, при ее включении передаваемый крутящий момент изменяется пропорционально общему передаточному отношению той передачи, которая в данный момент включена в коробке передач.

При включении прямой передачи синхронизатор делителя перемещается вправо и соединяет между собой ведущий вал делителя и ведущий вал коробки передач. При включении повышающей передачи синхронизатор перемещается влево и соединяет ведущий вал делителя с зубчатым колесом, от которого крутящий момент через зубчатое колесо передается на промежуточный вал делителя, а от него через шлицевое соединение — на промежуточный вал коробки передач.

Работа многоступенчатой коробки передач (с делителем) заключается в следующем. При включенной прямой передаче делителя работа коробки не имеет существенных отличий от работы вышеописанных пятиступенчатых коробок передач,

Первая передача и задний ход включаются перемещением муфты соответственно назад или вперед.

При первой передаче крутящий момент с ведущего вала делителя через зубчатое колесо передается на промежуточный вал делителя, а от него через шлицы — на промежуточный вал коробки передач. Затем крутящий момент от шестерни промежуточного вала передается на зубчатое колесо, а от него через муфту — на ведомый вал коробки передач.

При заднем ходе крутящий момент с промежуточного вала передается на ведомый вал через шестерню, большую шестерню блока зубчатых колес, малую шестерню этого блока, зубчатое колесо и муфту.

Вторая передача включается перемещением назад синхронизатора второй и третьей передач. При этом внутренние зубья муфты синхронизатора входят в зацепление с венцом зубчатого колеса второй передачи, жестко закрепляя ее на ведомом валу.

Третья передача включается перемещением вперед синхронизатора. При этом ведомый вал соединяется с зубчатым колесом третьей передачи, находящимися в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

Четвертая передача включается перемещением назад синхронизатора четвертой и пятой передач. При этом ведомый вал жестко соединяется с шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с зубчатым колесом четвертой передачи промежуточного вала.

Пятая передача включается перемещением вперед синхронизатора. При этом наружные зубья муфФы синхронизатора входят в зацепление с внутренними зубьями шестерни ведущего вала, тем самым соединяя его непосредственно с ведомым валом (прямая передача).

Повышающие передачи включаются перемещением синхронизатора делителя вперед. При этом промежуточный вал коробки передач получает вращение через зубчатые колеса. Дальнейшее включение четырех повышающих передач происходит аналогично включению четырех понижающих передач.

На автомобилях с откидывающимися вперед кабинами (автомобили семейства КамАЗ, МАЗ ) применяют дистанционное механическое управление многоступенчатой коробкой передач. Дистанционный привод многоступенчатой коробки передач состоит из системы тяг, связанных с рычагом управления, находящимся в кабине водителя, и механизма, непосредственно расположенного на коробке передач, в который также входит пневматический привод переключения передач в делителе.

Дистанционный механический привод механизма переключения передач автомобилей семейства КамАЗ состоит из качающегося рычага со сферической головкой, смонтированной на кронштейне, передней опоры, укрепленной на переднем торце блока цилиндров, передней тяги, расположенной в развале блока цилиндров, задней опоры, установленной на задней крышке блока цилиндров, рычагов 6 передней тяги и промежуточной тяги, соединенной с рычагом механизма переключения передач, расположенного в отдельном корпусе на крышке коробки передач.

Рис. 12. Дистанционный механический привод механизма управления коробкой передач: а — КамАЗ-5320; б— MA3-5335; в — положения рычага переключения передач

На автомобилях МАЗ -500А, -5335 (рис. 12) качающийся рычаг шарнирно связан с рычагом поперечного вала, соединенного с промежуточным механизмом привода. Корпус этого механизма закреплен на раме автомобиля. Промежуточный механизм шарнирно связан с тягой, которая через рычаг соединена с валом переключения передач,установленным в корпусе. На валу установлен рычаг, взаимодействующий с механизмом переключения передач, расположенном на крышке коробки передач.

Наличие шарнирных соединений в дистанционном приводе управления коробкой передач обеспечивает легкое переключение передач, а также позволяет опрокидывать кабину автомобиля без нарушения нейтрального Н положения рычага управления коробкой передач.

Пневматический привод механизма переключения передач в делителе имеет включатель, расположенный в верхней головке рычага переключения передач. Нижнее положение включателя соответствует включению низшей Н, а верхнее — высшей В передачи в делителе.

Кран управления имеет золотник, соединенный тросом с включателем. При включении низшей передачи сжатый воздух из пневмо-системы А поступает к редукционному клапану, проходя через кран управления, поступает в полость Б воздухораспределителя. При этом золотник воздухораспределителя смещается влево и полость Г под поршнем силового цилиндра соединяется с клапаном включения делителя. При нажатии на педаль сцепления упор нажимает на шток клапана включения делителя. Клапан открывается, и сжатый воздух от редукционного клапана через клапан поступает в полость Г под поршнем силового цилиндра. Поршень и соединенный с ним рычаг включения передач в делителе перемещаются вправо, и включается низшая передача в делителе.

Рис. 13. Схема пневматического привода механизма переключения передач в делителе

При установке включателя в верхнее положение В и нажатии на педаль сцепления в делителе включается высшая передача. При заранее включенном включателе переключение передач в делителе произойдет только лишь при нажатии на педаль сцепления.

Коробка передач позволяет изменять величину тяговой силы на ведущих колесах, разъединять двигатель и трансмиссию на стоянке и получать задний ход.

Коробка передач представляет собой механизм, в котором шестерни (зубчатые колеса) можно сцеплять в различных комбинациях, получая разные передаточные числа — ступени. Для движения вперед коробки передач автомобилей ГАЭ -53А и ГАЗ -24 имеют четыре ступени, автомобиля ЗИЛ -130 пять ступеней, а для движения назад — одну ступень.

Устройство коробки передач. Ведущий вал коробки передач автомобиля ГАЭ -53А установлен передним концом в торце коленчатого вала, а задним — в чугунном картере коробки передач. Шестерня ведущего вала постоянно сцеплена с шестерней промежуточного вала, вращающегося на роликовом и шариковом подшипниках.

Ведомый вал передним концом опирается на роликовый подшипник, установленный в торце ведущего вала, а задним концом — на шариковый подшипник. На ведомом валу расположены синхронизатор и шестерни третьей, второй и первой передач.

Для включения заднего хода служит блок шестерен, который можно перемещать по отдельной оси. Все шестерни и валы с подшипниками располагают в литом чугунном картере.

Для безударного (бесшумного) включения передач переднего хода в коробке передач установлен синхронизатор.

Рассмотрим устройство и действие синхронизатора (рис. 59), используемого при включении третьей и четвертой передач.

Ступица установлена на шлицах ведомого вала коробки передач. В пазах ступицы расположены три сухаря, входящие своими выступами в кольцевую канавку на внутренней поверхности муфты включения третьей и четвертой передач.

При включении третьей передачи муфту передвигают из нейтрального положения назад, и ее шлицы входят в зацепление с зубчатым венцом шестерни, после чего эта шестерня может вращаться только вместе с ведомым валом. В начале своего перемещения муфта увлекает за собой три сухаря, которые, нажимая своими торцами на блокирующее кольцо, перемещают его в сторону включаемой шестерни и заставляют внутреннюю конусную поверхность кольца прижиматься к конусной поверхности шестерни. В результате трения между соприкасающимися поверхностями этих деталей частоты вращения шестерни и муфты уравниваются, после чего муфта под действием силы, передаваемой от вилки включения, безударно сцепляется с венцом шестерни. Так же включается четвертая передача при перемещении муфты вперед до зацепления ее шлицев с зубчатым венцом шестерни ведущего вала.

Вторую передачу включают зацеплением шлицев шестерни с зубцами шестерни, первую передачу включают перемещением шестерни до зацепления с шестерней, а задний ход — перемещением вперед блока шестерен; при этом меньшая шестерня блока зацепляется с шестерней, а большая — с шестерней.

Рис. 14. Синхронизатор: а — разрез; б — детали; 1 — вилка; 2 — муфта; 3 — шестерня третьей передачи; 4 — шестерня ведущего вала; 5 — ступица; 6 — пружина; 7 — сухарь; 8 — блокирующее кольцо.

Сверху картер закрывают крышкой, в которой установлен механизм переключения, состоящий из ползунов, замков, фиксаторов и рычага переключения передач.

Фиксаторы в крышке коробки передач удерживают в определенном положении шестерни при включении передач. Фиксатор состоит из пружины и шарика. Шарик входит в специальный вырез на ползуне и силой упругости пружины удерживает ползун от самопроизвольного передвижения. Замки, расположенные между ползунами, предотвращают одновременное перемещение двух ползунов, т. е. одновременное включение двух передач. Замок состоит из сухаря, который при передвижении одного из ползунов входит в вырез другого, препятствуя перемещению последнего.

Коробка передач автомобиля ЗИЛ -130. В чугунном картере коробки передач на передней стенке установлен ведущий вал, изготовленный как одно целое с косозубой шестерней постоянного зацепления и внутренним зубчатым венцом. Он вращается в двух подшипниках. Передний конец вала опирается на шариковый подшипник, установленный во фланце коленчатого вала, и задний — на шариковый подшипник. В торец ведущего вала на роликовый подшипник установлен передний конец ведомого вала. Задний конец вала вращается в шариковом подшипнике, запрессованном в заднюю стенку картера.

Для безударного включения передач между шестернями второй и третьей, четвертой и пятой передач расположены синхронизаторы.

На ведомом валу расположены каретки синхронизаторов, которые могут перемещаться по шлицам вала, косозубые шестерни и прямозубая шестерня.

В нижней части картера на подшипниках в его стенках установлен промежуточный вал. На валу на шпонках установлены косозубые шестерни и прямозубая шестерня. Шестерня первой передачи изготовлена как одно целое с валом.

Косозубые шестерни, установленные на ведомом валу, находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала и имеют внутренние зубчатые венцы. Блок шестерен заднего хода вращается в двух роликовых подшипниках на оси. Шестерня блока находится в постоянном зацеплении с шестерней промежуточного вала.

Первую передачу включают перемещением вперед шестерни до зацепления с шестерней, задний ход — перемещением шестерни назад до ее зацепления с шестерней; при этом крутящий момент передается через шестерню, промежуточный вал, блок шестерен.

Рис. 15. Положения рычага переключения коробки передач автомобиля ГАЗ -53А.

Рис. 16. Коробка передач автомобиля ЗИЛ -130:

1 — чугунный картер; 2, 48, 49, 52 — косозубые шестерни промежуточного вала; 3 — промежуточный вал; 4 — роликовый подшипник; 5 — каретка синхронизаторов; 6 — блокирующие пальцы; 7 — кольцо; 8 — внутренний зубчатый венец; 9 — ведомый вал; 10 — роликовый подшипник; 11 — ведущий вал; 12 — крышка подшипника; 13 — шариковый подшипник; 14 — корпус фиксатора; 15, 26 и 27 — ползуны; 16 — крышка картера; 17 — штифтовый предохранитель; 18 — промежуточный рычаг; 19 — ось; 20 — рычаг переключения передач; 21 — фиксирующий палец; 22 и 23 — вилки; 24 — пружина фиксатора; 25 — шарик; 28 — прямозубая шестерня; 29 — болт; 30 — штифт; 31 — шарик; 32 — шариковый подшипник; 33 — шестерня привода спидометра; 34 — опорный палец; 35 — шарик; 36 — пружина; 37 — пробка; 38 я 41 — шестерни блока; 39— прямозубая шестерня промежуточного вала; 40, 50 к 51 — косозубые шестерни ведомого вала; 42 — ось блока шестерен; 43 — стопорная пластина; 44 — барабан; 45 — шариковый подшипник; 46 — шестерня; 47 — сливная пробка; 53 — распорная втулка.

Рис. 17. Коробка передач автомобиля ГАЗ -24 «Волга»:

1 — ведущий вал; 2 — картер; 3 — шестерня; 4 — передняя крышка; 5 — муфта включения первой и второй передач; 6 — шестерня третьей передачи; 7 — шестерня второй передачи; 8 — шестерня заднего хода; 9 — муфта включения третьей и четвертой передач; 10 — шестерня первой передачи; 11 — регулировочная шайба; 12 — шестерня привода спидометра; 13 — рычаг; 14 — шаровая опора рычага; 15 — ведомый вал; 16 — корпус удлинителя; 17 — сталебаббитовая втулка; 18 —- сальник; 19 — грязезащитный кожух; 20 — скользящая вилка; 21 — передвижная шестерня; 22 — ось шестерни заднего хода; 23 — пробка; 24 — ось блока промежуточных шестерен; 25 — шестерня первой передачи промежуточного вала; 26 — шестерня заднего хода промежуточного вала; 27 — шестерня второй передачи промежуточного вала; 28 — шестерня третьей передачи промежуточного вала; 29 — приводная шестерня.

Рис. 18. Механизм переключения передач автомобиля ГАЗ -24 «Волга»:

1 — картер; 2 — сухарик; 3 — рычаг; 4 — ось рычага; 5 — стопорный винт; 6— штифт; 7 — колпак; 8 — пружина; 9 — рычаг переключения; 10 — уплотнитель; И — седло пружины; 12 — заглушка; 13 — пружина предохранителя; 14 — предохранитель; 15 — пробка; 16 — вилка включения третьей и четвертой передач; 17 — шток; 18 — шарик фиксатора; 19 — пружина фиксатора; 20 — коническая пробка; 21 — вилка включения первой и второй передач; 22 — стопорный плунжер; 23 — палец; 24 — головка включения третьей и четвертой передач; 25 — головка включения первой и второй передач; 26 — головка включения заднего хода; 27 — включатель света заднего хода; 28 — вилка включения заднего хода; 29 — верхняя крышка коробки передач.

От коробки передач движение при помощи карданной передачи передается через фланец на ведущий вал раздаточной коробки. На ведущем валу на шлицах установлена шестерня прямой и понижающей передач. На промежуточном валу жестко закреплена шестерня понижающей передачи и на шлицах установлена передвижная шестерня включения переднего моста. На валу привода переднего моста на шлицах неподвижно закреплена шестерня.

Передний мост включается перемещением передвижной шестерни промежуточного вала назад. При прямой передаче шестерня ведущего вала по шлицам перемещается назад, и ее зубья входят в зацепление с внутренними зубьями шестерни ведомого вала. Понижающая передача включается перемещением шестерни ведущего вала вперед, при этом зубья входят в зацепление с шестерней промежуточного вала.

Механизм переключения передач размещен на крышке и состоит из двух ползунов и вилок, которые приводятся в действие от двух дополнительных рычагов в кабине водителя. Перед включением понижающей передачи в раздаточной коробке необходимо включить передний мост, иначе передача не включится.

Для того чтобы не включить низшую передачу раздаточной коробки, когда выключен передний мост, в отверстии корпуса установлено блокирующее устройство с двумя штифтами и пружиной. Это устраняет возможность перегрузки заднего ведущего моста большим крутящим моментом при включении понижающей передачи раздаточной коробки.

Передний мост может быть включен без понижающей передачи. Для удержания шестерен во включенном или выключенном положении применяются шариковые фиксаторы.

Для смазки коробки передач и раздаточной коробки применяют специальные трансмиссионные масла, рекомендуемые в заводских инструкциях (например, TA-15, ТА-10 и др.). Эти масла обладают повышенной вязкостью и низкой температурой застывания.

Неисправности коробки передач и раздаточной коробки. В процессе эксплуатации автомобиля детали, особенно шестерни и детали механизма переключения, интенсивно изнашиваются. Вследствие этого могут возникнуть такие неисправности, как самопроизвольное выключение передач, затрудненное включение и выключение, повышенный шум при движении автомобиля.

Рис. 19. Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ -66:

1 — ведущий вал; 2 — шестерня включения прямой и понижающей передач; 3—вал привода заднего моста; 4 — промежуточный вал; 5 — шестерня включения переднего моста; 6 — картер; 7 — вал привода переднего моста; 8 — шестерня понижающей передачи.

Самопроизвольно передачи выключаются при сильном износе зубьев шестерен и деталей фиксирующего устройства коробки передач и раздаточной коробки. Неисправность устраняют заменой деталей.

Затруднения при включении и выключении передач возникают вследствие износа подшипников и шлицевых соединений, вызывающих перекосы шестерен, или нарушения регулировки механизма управления коробкой передач и раздаточной коробки.

Повышенный шум в коробке передач и раздаточной коробке может возникнуть из-за недостатка масла в картере, износа подшипников, зубьев и посадочных мест шестерен.

Состояние основных деталей коробки передач ЗИЛ -130, поступающей на сборку, должно отвечать следующим требованиям. Овальность и конусообразность отверстий под подшипники в картере — не более 0,02 мм. Непараллельность общей оси отверстий под подшипники первичного и вторичного 16 валов относительно общей оси под подшипники промежуточного вала — не более 0,07 мм на длине 400 мм. Непараллельность общей оси отверстий под ось блока шестерен заднего хода относительно общей оси отверстий под подшипники первичного и вторичного валов — не более 0,04 мм на длине 200 мм.

Расстояние от оси отверстий под подшипники первичного и вторичного валов до оси отверстий под ось блока шестерен заднего хода должно быть 127,45—127,55 мм. Расстояние от оси отверстий под подшипники промежуточного вала до оси отверстий под ось блока шестерен заднего хода должно быть 89,20—89,30 мм.

Овальность и конусообразность шейки первичного вала под передний подшипник — не более 0,01 мм, шейки под задний подшипник — не более 0,02 мм. Нецилиндричность отверстия под роликовый подшипник — не более 0,01 мм. Радиальное биение отверстия под роликовый подшипник относительно шейки под передний и задний подшипники — не более 0,03 мм. Радиальное биение шейки под сальник относительно шеек под подшипники — не более 0,05 мм.

Овальность и конусообразность шеек под подшипники не более 0,01 мм. Радиальное биение шеек под шестерни относительно шеек под подшипники вала не более 0,04 мм.

Некруглость шейки под передний подшипник не более 0,01 мм. Радиальное биение шейки под втулку шестерни IV передачи относительно шеек под подшипники не более 0,03 мм.

Сборка коробки передач производится на стенде Р-201 «Авто-спецоборудование». При сборке коробки передач должны быть выполнены следующие технические требования.

Шестерни промежуточного вала должны быть напрессованы до упора в торцы. Между шестерней передачи и шестерней постоянного зацепления должна быть установлена распорная втулка. Шестерня постоянного зацепления после напрессовки должна быть застопорена кольцом. Шариковый подшипник должен быть напрессован на заднюю шейку промежуточного вала до упора в торец. Гайка заднего подшипника должна быть затянута моментом 25 кгс-м и застопорена путем вдавливания пояска гайки в паз вала.

Между роликовыми подшипниками блока шестерен должна быть установлена распорная втулка (пружина). Ось блока шестерен заднего хода должна быть предохранена от осевого перемещения стопором.

Задний подшипник должен быть напрессован на шейку вторичного вала до упора в торец. Задний подшипник первичного вала должен быть напрессован на шейку первичного вала также до упора в торец. Фланец вторичного вала должен быть установлен на вал до упора в шестерню привода спидометра. Гайка фланца должна быть затянута моментом 30 кгс-м и застопорена путем вдавливания пояска гайки в паз вала.

Уплотнительные прокладки и болты крепления крышек подшипников (на переднем и заднем торцах картера коробки передач) и крышек боковых люков должны быть установлены на пасте УН-25. Допускается применение других марок герметиков.

Пружина рычага переключения передач отогнутым концом должна быть зафиксирована за выступ картера рычага переключения передач. После установки рычаг переключения передач должен перемещаться в шаровой опоре свободно, без заеданий. Промежуточный рычаг включения I передачи и заднего хода должен свободно вращаться на оси при затянутой гайке крепления оси.

Стопорные болты вилок и головки переключения передач должны быть завернуты до упора и зашплинтованы проволокой.

Штоки переключения передач должны свободно перемещаться в отверстиях крышки коробки передач. При перемещении одного из стержней два других должны быть зафиксированы замком 8 в нейтральном положении. Предохранитель включения I передачи и заднего хода должен быть затянут моментом 15 кгс-м.

В собранной коробке передач первичный вал должен свободно вращаться от руки при включении любой передачи.

При испытании коробки передач должны быть выполнены следующие технические требования.

После сборки каждая коробка передач должна быть испытана на стенде, позволяющем создавать нагрузку на вторичном валу.

Перед испытанием коробка передач должна быть заправлена трансмиссионным маслом ТАп-15В. Рекомендуется заправлять коробку передач маслом, подогретым до температуры 60—70 °С.

Коробка передач служит для изменения крутящего момента по величине и направлению и длительного отсоединения двигателя от трансмиссии.

Необходимость изменения крутящего момента возникает в связи с изменениями условий движения. При трогании с места или при движении на подъем к ведущим колесам должен быть подведен больший крутящий момент, чем при равномерном движении по горизонтальному участку дороги. Изменение крутящего момента достигается при помощи зацепления пар шестерен с различным числом зубьев. Отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни называется передаточным числом пары шестерен. Если в передаче участвуют несколько пар шестерен, то передаточное число такой передачи определяется как произведение передаточных чисел каждой пары шестерен.

Для получения заднего хода между ведущей и ведомой шестернями вводится промежуточная шестерня, изменяющая направление вращения ведомой шестерни. Разъединение двух участвующих в передаче шестерен ведет к выключению передачи и отсоединению двигателя от трансмиссии.

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Остались вопросы по теме:

© 2007-2017 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

Материалы: http://stroy-technics.ru/article/korobka-peredach-avtomobilya