Синхронизаторы коробки передач

Синхронизаторы коробки передач

Вследствие разности передаточных чисел все зубчатые колеса в коробке передач вращаются с разными угловыми скоростями, отличающимися от угловой скорости вторичного вала. При включении передач, когда вводятся в зацепление зубчатые колеса, вращающиеся с разными угловыми скоростями, могут иметь место удары зубьев колес друг о друга, что приводит к их изнашиванию и даже к поломке.

Для исключения этого необходимо выровнять угловые скорости вращения вторичного вала и блокируемого с ним зубчатого колеса.

Вторичный вал вращается с частотой вращения, определяемой скоростью движения автомобиля, поскольку он жестко связан с ведущими колесами через карданную передачу и другие элементы трансмиссии. Значит, увеличивать или уменьшать скорость вращения можно только у зубчатых колес первичного или промежуточного вала, поскольку при выключенном сцеплении они не имеют жесткой связи с вращающимися элементами двигателя или с ведущими колесами.

К тому же эти детали, с учетом вращающихся ведомых элементов сцепления не обладают значительной инерционностью, и, манипулируя педалями сцепления и подачи топлива, можно либо увеличить частоту их вращения, либо уменьшить, подогнав под частоту вращения вала.

При включении повышающих передач блокируемое зубчатое колесо имеет скорость вращения больше, чем вторичный вал, и поэтому его необходимо притормаживать. При переходе на пониженную передачу зубчатые колеса необходимо разгонять. Все это усложняет процесс переключения передач и увеличивает время переключения, что ухудшает разгонную характеристику автомобиля, создает дополнительные нагрузки на двигатель, да и отрицательно влияет на простоту и удобство управления автомобилем.

Для облегчения переключения передач и обеспечения безударного блокирования пар зубчатых колес используют синхронизаторы. Они применяются, как правило, на высших передачах, которые наиболее часто переключаются во время движения автомобиля.

В коробках передач современных легковых автомобилей синхронизируются все передачи переднего хода.

В зависимости от принципа действия и назначения синхронизаторы могут быт одностороннего и двухстороннего действия, простые и инерционные, конусные и дисковые.

Для включения одной передачи устанавливают односторонние синхронизаторы, для включения раздельно двух передач – двухсторонние.

Простые синхронизаторы могут включать передачи при частичном выравнивании скоростей. Обычно такие синхронизаторы применяют на низших передачах.

Инерционные синхронизаторы имеют блокировку, которая не позволяет ввести в зацепление включаемые зубчатые колеса до полного выравнивания их угловых скоростей.

В настоящее время в конструкциях автомобильных коробок передач применяются инерционные синхронизаторы. Принцип их работы основан на выравнивании угловых скоростей за счет сил трения, возникающих между блокируемыми элементами. С этой целью в синхронизаторах имеется конусное кольцо, которое взаимодействует с конусной поверхностью, выполненной на зубчатых колесах вторичного вала. При этом до полного выравнивания угловых скоростей включение передачи блокируется специальным устройством.

Конструкция любого синхронизатора, как правило, включает три элемента:

• выравнивающий угловые скорости (конусные кольца, дисковые фрикционные поверхности, и т. п.);
• блокирующий включение передачи пока скорости не выровняются (блокирующие пальцы, блокирующие окна, блокирующие зубчатые колеса);
• включающий передачи (зубчатая муфта).

В зависимости от типа блокирующего устройства различают синхронизаторы с блокирующими пальцами, блокирующими зубчатыми кольцами и блокирующими окнами (рис. 1).

Синхронизатор с блокирующими пальцами (рис. 1, в) состоит из следующих деталей: муфты синхронизатора 1, двух конусных колец 2, трех блокирующих пальцев 12, трех фиксаторов 10.

Такие синхронизаторы используют в коробках передач грузовых автомобилей.

Муфта синхронизатора стальная, установлена на шлицах вторичного вала коробки передач. Ступица муфты имеет два наружных зубчатых венца 11 для соединения ее с внутренними венцами зубчатых колес включаемых (блокируемых) передач, установленных на вторичном валу свободно.

В диске муфты выполнены три отверстия под блокирующие пальцы и три под фиксаторы. Внутренняя поверхность отверстий имеет специальную форму.

Конусные кольца 2 изготовлены из латуни и связаны между собой с помощью трех блокирующих пальцев 12. Конусные кольца не имеют жесткой связи с муфтой. Они соединены с ней с помощью фиксаторов 10, поджимаемых пружинами в канавки пальцев.

На внутренней конусной поверхности колец выполнены канавки для разрыва масляной пленки и удаления масла с поверхности трения. Блокирующие пальцы изготовлены из стали, в средней части они имеют конические поверхности, являющиеся блокирующими.

Отверстия в диске муфты, через которые проходят блокирующие пальцы, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с двух сторон отверстия. Фиксаторы предназначены для фиксации конусных колец в нейтральном положении. При этом блокирующие пальцы в отверстиях муфты расположены центрально (блокировочные поверхности их не соприкасаются).

Синхронизаторы с блокирующими зубчатыми кольцами (рис. 1, а) используются в коробках передач легковых автомобилей и на автомобилях марки «ГАЗ».

Основными элементами такого синхронизатора являются: скользящая муфта синхронизатора 1, ступица 4, два блокирующих зубчатых кольца 2. Ступица жестко соединена с вторичным валом коробки передач, а муфта расположена на шлицах ступицы.

Синхронизатор с блокирующими окнами (рис. 1, б) состоит из цилиндрического корпуса 8, в который с двух сторон запрессованы бронзовые кольца 2. Внутри корпуса установлена муфта 1 синхронизатора, имеющая специальные выступы, которые входят в блокирующие окна 7 корпуса.

Муфта 1 связана с обоймой 6 штифтами 9. Шариковые фиксаторы 10 удерживают муфту в среднем положении.

Принцип работы синхронизаторов

Работа всех синхронизаторов состоит из трех этапов (рис. 2):

• перемещение муфты синхронизатора и конусных колец (или фрикционных дисков);
• блокирование перемещения и синхронизация (выравнивание угловых скоростей);
• включение передачи.

Рассмотрим работу на примере синхронизатора с блокирующими пальцами и блокирующими зубчатыми кольцами.

При воздействии на рычаг переключения передач муфта 3 синхронизатора перемещается, и, с помощью фиксаторов 5 перемещаются конусные кольца 2 (рис. 2, а, б). Как только одно из конусных колец 2 войдет в соприкосновение с конусной поверхностью зубчатых колес 1, произойдет смещение конусных колец в тангенциальном направлении (по касательной) относительно муфты.

Это, в свою очередь, приведет к тому, что дальнейшее перемещение муфты станет невозможным из-за срабатывания блокирующего элемента (рис. 2, в, г).

Усилие, передаваемое водителем через рычаг и вилку, будет использоваться для лучшего соприкосновения конических поверхностей конусного кольца и зубчатого колеса.

Когда скорости зубчатого колеса и синхронизатора выровняются, конусные кольца возвратятся в среднее положение, произойдет перемещение муфты 3 усилием со стороны водителя и зубчатый венец муфты синхронизатора соединится с зубчатым венцом зубчатого колеса 7 передачи. Произойдет включение передачи (рис. 2, д, е).

В синхронизаторе с блокирующими окнами блокировка перемещения и синхронизация осуществляются путем смещения в результате трения корпуса относительно муфты 1 (рис. 1, б). при этом выступы муфты синхронизатора упираются в края блокирующих окон корпуса.

Продольное перемещение муфты в таком положении невозможно до момента выравнивания частоты вращения синхронизатора и зубчатого колеса включаемой передачи.

На некоторых коробках передач с большой массой деталей применяются дисковые синхронизаторы, у которых повышена поверхность трения фрикционного элемента, что позволяет ускорить выравнивание угловых скоростей и соответственно включение передач.

Управление такими синхронизаторами требует значительных усилий для сжимания дисков, поэтому для создания этих усилий применяется энергия сжатого воздуха (пневматические усилители).

Главная страница

Устройство автомобилей

• Экзаменационные билеты

для группы Т-21 (IV семестр)

для группы Т-31 (V семестр)

для группы Т-31 (VI семестр)

КГБПОУ «Каменский агротехнический техникум»

Источники: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/kpp_5/index.shtml

Вопрос от читателя:

«Здравствуйте, я начинающий водитель и мне очень важен ваш ответ. Недавно купил подержанную ВАЗ 2110. Через какое-то время передачи у нее начали плохо включаться (или вообще не включаться), был слышен хруст при переключении. Поехал на СТО там коробку разобрали и сказали — что нужно менять синхронизаторы! Без этого никак! Да еще, мастер посоветовал (если уж разобрали коробку передач), менять сразу и подшипники и даже один ведущий вал, но это может подождать. В общем вопрос такой – что такое эти синхронизаторы, и нужно ли менять все эти элементы которые он назвал, или можно ездить еще на них? Сколько они могут еще проходить? Спасибо вам Сергей, жду от вас совета, Максим»

Максим мне понятен ваш, вопрос, вообще коробка передач на наших ВАЗ один из надежных агрегатов всего автомобиля. Давайте все по полочкам …

Если у вас появились какие-то поломки, значит скорее всего пробег уже очень большой, либо уход за этой МКПП был не правильный, например не поменяли вовремя масло, или оно ушло. В общем если есть такое – что передачи не переключаются, значит тут работники СТО — правы, однако начнем с определения.

Синхронизаторы (применительно к трансмиссии) – это устройство, которое синхронизирует частоты вращения вала и шестерен. Таким образом, переключение становится быстрым и плавным, без лишних шумов и «хруста», также эти устройства снижают поломки, вызванные не правильными переключениями и износ деталей.

Если выразиться простым языком, становится понятно – что синхронизатор просто как бы выравнивает шестерню и вал в нужный момент, таким образом они заходят в зацепление и дальше уже продолжается нужное вращение. Раньше были трансмиссии и без них, однако включение передачи было делом не простым, сопровождалось хрустом, и не всегда можно было включить с первого раза. Нужно отметить что устанавливаются такие устройства не только на передние передачи, но и на заднюю тоже.

В современном мире, синхронизируемыми являются практически все механические трансмиссии, а также некоторые «роботы», ведь у них «ядро» практически одно и тоже с МКПП.

Оно действительно не простое, но я постараюсь объяснить все предельно просто. Синхронизаторы устанавливаются на основные шестерни, именно они позволяют плавно включать передачи. Делаются они, как правило из нержавеющих металлов, таких как – латунь и его сплавы. К выбору материала нужно подходить внимательно, нужно брать с собой знающего человека. Посмотрите вот это видео.

Этот элемент состоит из нескольких частей.

1) Основное блокирующее кольцо

2) Корпус ступицы

3) Шестерня так называемого «сухаря»

4) Кольцевая пружина

5) Конус фрикционный шестерни

6) Основная шестерня передачи

7) Еще одно кольцо блокировки

8) Муфта самого синхронизатора

9) Еще один «сухарь»

10) Шестерня, еще одной передачи

Нужно отметить, что в коробке передач один синхронизатор обслуживает сразу две передачи, то есть работает на две шестерни, что и видно из схемы.

Основной рабочий элемент, это бесспорно ступица, как видно она имеет внутреннее и наружное зацепление, с помощью нижних «зубьев» она может соединяться с вторичным валом и перемещается вдоль него в разные стороны. А вот наружные «зубья» ступицы соединяют ее с муфтой включения.

По окружности у ступицы, под углами в 120 градусов, расположены три основных пара, в которые помещены подпружиненные сухари. Именно они нажимают на блокирующие кольца при включении передачи и способствуют короткой блокировке муфты нужной именно для синхронизации включения.

Муфта включения (именно она переводит шестерни), обеспечивает жесткое соединение валов и шестерен передач. Она «сидит» на ступице и соединяется с ней при помощи внутренних шлицов. На корпусе муфты есть проточка, именно через эту проточку и происходит ее перевод в нужную сторону, как вы наверное уже догадались — делается это при помощи рычага КПП, которой соединен со специальной вилкой, которая в свою очередь и ходит в этой «проточке».

Блокирующие кольца выполняют функцию синхронизации, именно ни препятствуют полной остановке муфты, а только производят выравнивание скоростей вала и шестерни. Корпус таких колец, имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с конусом шестерни. Внешняя часть имеет шлицы, с их помощью производится блокировка муфты. На торце, кольца, выполнено три паза, в которые заходят «сухари». При помощи такой конструкции кольцо не прокручивает и не проскальзывает при соприкосновении с фрикционным конусом.

Для увеличения надежности, а также для более плавного переключения, применяются многоконусные синхронизаторы, например двух или трехконусные.

Варианты с тремя конусами являются наиболее сложными, но и более прочными, они применяются в основном в автоматических коробках – роботах, а также стоят в конструкции у некоторых иномарок.

Работа происходит за доли секунд, но процесс действительно сложный, чтобы описать его несколькими словами.

Нейтральная передача – муфты находятся не в зацеплении и шестерни свободно вращаются.

Включение передачи – мы переводим рычаг в нужную нам «скорость», соответственно он «ведет» через вилку и «прорезь» муфту зацепления в нужное положение. Сухари начинают сдвигаться, которые затем действуют на блокирующие кольца, а оно в свою очередь идет на конус шестерни. Как вы понимаете, начинается трение между конусами, которое поворачивает кольцо до момента, пока оно практически не остановится. После этого шестерня одевается на вал, то есть происходит синхронизация.

Двигатель перестраивается к новым оборотам, а мы получаем — либо ускорение, либо тягу.

Может быть немного запутанно, тогда смотрим вот этот ролик.

Основные неисправности МКПП, происходят из-за высокого износа или неправильной эксплуатации. Как правило, валы и шестерни являются достаточно прочными изделиями, поэтому их сломать крайне сложно, и они практически не страдают. Однако слабое звено именно синхронизаторы, потому как они имеют наибольшее количество мелких, легко «стираемых» элементов. Если масло в трансмиссии плохое, оно не может гарантированно смазывать все детали, поэтому появляется повышенный износ. Таким образом, первыми страдают кольца синхронизаторов. Проявляется это:

— Повышенным хрустом при переключении

— Сложно переключаются передачи, или вообще не включаются

— Самопроизвольное выключение передачи, например — при сбросе скорости, тут уже может быть повреждена сама муфта

В любом из этих случаев, накрылся синхронизатор, либо его кольца (что чаще всего бывает), либо нужно полностью проверять муфту на износ.

Ремонт сложный и требует достаточно высокой квалификации мастера, я бы не дозволил делать мою МКПП абы кому, потому как неправильные действия влеку за собой повторный ремонт, а это снятие коробки и т.д.

В вашем случае, мастер обрисовывает замену других трущихся элементов, например подшипников. Это справедливо, ведь у вас вышли из строя синхронизаторы, а это говорит о высоком износе всего механизма. Так что мой вам совет – если планируете ездить на этой машине долго, то меняйте все, как говорит вам мастер!

Источники: http://avto-blogger.ru/chto-takoe-v-avtomobile/chto-takoe-sinxronizatory-v-korobke.html

Выпускаемые в настоящее время автомобили становятся все более сложными в техническом плане, что положительно сказывается на управлении, которое все более упрощается. Любая современная механическая или роботизированная КПП является синхронизированной. Это означает, что перед тем, как происходит непосредственно смена текущей передачи, выравнивается скорость шестерни и вала. Для этого коробка оснащается специальным приспособлением – синхронизатором.

Он не только позволяет осуществлять переключение намного мягче, но и существенно снижает степень физического износа, уменьшает шум при работе, а в итоге – существенно продлевает срок безаварийной службы КПП. Синхронизатор КПП используется даже на задней передаче, а его принцип функционирования основывается на задействовании естественных сил трения при балансировке числа оборотов вала и самой шестерни. Чтобы выровнять большую разницу в значении вращения требуется и достаточная сила трения, для чего задействуется нескольких фрикционных колец.

Конструкция синхронизатора КПП

Неотъемлемой частью любого синхронизатора служит ступица, имеющая специальные шлицы, расположенные внутри, при помощи которых она сопрягается со вторичным валом КПП, позволяя передвигаться в осевом направлении. Наружные же шлицы предназначаются для сопряжения ступицы с муфтой включения. На самой ступице имеются три дополнительных паза, расположенных под углом 120 градусов по отношению друг к другу – в них располагаются «сухари». Они подпружинены, а установлены для эффективного стопорения муфты во время синхронизации.

Муфта синхронизатора КПП служит для надежного сопряжения вала и шестерни в КПП. Она расположена на ступице, и также снабжена внутренними пазами. Благодаря кольцевой проточке и сухарям, оба этих элемента надежно соединяются между собой. С внешней стороны муфта соединена уже непосредственно с вилкой КПП.

Блокирующее кольцо служит для сопряжения, и не позволяет муфте оказаться замкнутой до того времени, пока скорости шестерни и вала не станут идентичны. Внутренняя часть кольца изготавливается в форме конуса, и она вступает в "контакт" с фрикционным конусом, расположенным непосредственно на шестеренке.

Принцип работы синхронизатора КПП

Когда рычаг КПП располагается в нейтральной позиции, муфта синхронизатора занимает среднюю позицию, все шестеренки беспрепятственно проворачиваются на валу, а передача усилия не осуществляется. Когда происходит выбор необходимой передачи, имеющаяся в КПП, вилка передвигает муфту к шестерне. Кольцо соединяется с конусом шестерни, проворачивается и стопорится за счет сухарей, делая дальнейшее осевое смещение муфты невозможным.

Благодаря силе трения достигается "подравнивание" скоростей, и после этого кольцо-блокиратор начинает обратное движение, разблокируя муфту. В это время вторичный вал жестко фиксируется с шестерней, после чего начинается передача мощности и, соответственно, движение ТС на выбранной скорости. Все синхронизаторы КПП устроены достаточно сложно, но алгоритм синхронизации длится милисекунды, поэтому многие неопытные водители даже не догадываются, какие сложные процессы происходят в коробке при каждой смене передачи. Детально разобраться в принципе работы КПП поможет видео:

Устранять или менять на новый

При возникновении любых затруднений со сменой передач, основная часть автолюбителей, которые немного знакомы с устройством и принципом работы КПП грешат именно на синхронизатор. Как правило, это оказывается верно, хотя предварительно следует все же исключить проблемы со сцеплением, которые так же часто вызывают перебои в работе МКПП, когда система начинает функционировать с определенным запозданием, заеданием и т. д.

Если проверка нарушений не выявила, самостоятельно заподозрить неисправность синхронизатора можно по следующим признакам:

• шум, возникающий при смене скоростей, который ранее был нехарактерен, а идентификация невозможна, может говорить о искривлении блокирующего кольца или об изношенной его конической части;
• при непроизвольном выключении передач, первое, о чем следует подумать, является износ шестерни либо проблемы с выключающей муфтой;
• трудное включение любой передачи, для которого требуется совершать несколько попыток, прилагая большие усилия, практически гарантированно свидетельствует о пришедшем в негодность синхронизаторе.

Следует сразу оговориться, что ремонт синхронизатора КПП очень трудоемкий, и выполнить его самостоятельно практически нереально. Для этого требуется профессиональное оборудование, да и времени на ее придется потратить предостаточно. Куда более разумным шагом станет заменить износившийся узел на новый. Кроме того, стоит знать, что достаточно часто может наблюдаться выкрашивание зубьев шестерни – этой опасности подвержены приверженцы резких стартов с места, а также владельцы грузовых авто. Эксплуатация такой КПП недопустима.

Замена синхронизатора – разумно ли проводить ее самостоятельно

Любой автовладелец знает, что для того, чтобы провести какие-либо ремонтные работы с коробкой передач, ее необходимо предварительно демонтировать с автомобиля. Таким образом следует заранее быть готовым к тому, что придется потратить значительное количество времени и сил, а автомобиль окажется в это время в нерабочем состоянии. После успешного снятия коробки, она тщательно очищается от грязи.

Потом снимается кронштейн троса сцепления, откручиваются четыре болта, фиксирующие заднюю крышку, и она убирается. Все работы следует проводить в чистом месте, что позволит избежать случайного попадания во внутренние полости коробки грязи. В дальнейшем следует освободить фиксирующий болт вилки, расположенный у пятой передачи, и сдвинуть муфту с самой вилкой. Следует обратить внимание на то, чтобы в это время зацеп муфты с шестерней не прекращался.

Затем потребуется задействовать 3-ю передачу, и убрать гайку, фиксирующую сам вал. Необходимо приготовится к тому, что усилий придется приложить много. Таким же образом освобождается от гайки и вторичный вал. Ведомая шестеренка 5-й передачи приподнимается, и снимается с самим синхронизатором. Процесс монтажа нового узла осуществляется в противоположной последовательности, но несмотря на кажущуюся простоту, расслабляться не следует, поскольку ошибки при замене могут обернуться большими трудностями и дорогостоящим ремонтом всей коробки.

Как продлить срок службы коробки и синхронизатора

Поскольку самостоятельная замена синхронизатора в КПП весьма трудоемка, а профессиональная достаточно дорогая, во время эксплуатации автомобиля следует приложить все усилия, чтобы продлить срок службы коробки, и в частности избежать необходимости замены синхронизатора в КПП. Для этого совершенно не нужно выполнять особо сложные манипуляции, а достаточно следовать простым рекомендациям профессионалов:

• избегать чрезмерно агрессивного стиля вождения, особенно резких стартов с места;
• использовать исключительно качественные трансмиссионные масла, специально предназначенные для данного вида КПП и климатических условий;
• своевременно проводить замену масла;
• перед переключением передачи всегда полностью выжимать сцепление.

Стоит обратить внимание и на срок службы синхронизатора КПП, который установлен производителем – если он на исходе, лучше заблаговременно выбрать подходящее время и провести спокойную замену этого узла.

Источники: http://mashintop.ru/articles.php?id=2581