Что значит синхронизированная кпп

Синхронизированные и несинхронизированные МКПП

Существуют синхронизированные и несинхронизированные механические коробки передач.

• В несинхронизированной МКПП включение передач осуществляется полностью водителем вручную. Так как при переключении передачи скорость шестерён различна, муфта переключения не может просто перейти с одной из них на другую.

Поэтому водителю приходится ждать момента, когда окружные скорости шестерён сравняются. Для этого служит способ, называемый «двойным выжимом»: для переключения между низшей и высшей передачей сначала нажимают педаль сцепления, выключают передачу (коробка в «нейтрали»), отпускают сцепление, затем снова нажимают на его педаль и включают нужную передачу. При переключении с высшей передачи на низшую применяют «двойной выжим с перегазовкой» — тот же процесс, но когда коробка находится в нейтрали производят «перегазовку» — нажимают на педаль акселератора. Все эти меры нужны для грубого выравнивания окружных скоростей шестерён и облегчения переключения передач. На некоторых спортивных автомобилях и мотоциклах с несинхронизированными МКПП передачи обычно переключают без выжима сцепления, что требует от водителя большого опыта (необходимо на уровне автоматизма достаточно точно «подгадывать» необходимые в момент переключения обороты двигателя).

На легковых автомобилях полностью несинхронизированные МКПП применялись до 1940-х годов (ГАЗ-А, ГАЗ-М-1, ранние серии ГАЗ-М-20).

Однако, например, на тяжёлых грузовиках и тракторах, КПП которых имеют большое количество передач (до 18), установка синхронизаторов технически невозможна. Кроме того, несинхронизированные МКПП иногда используют на современных спортивных автомобилях и мотоциклах по двум причинам: во-первых, опытный водитель переключает не синхронизированные передачи быстрее (с меньшей задержкой), а во-вторых (что более важно), такие коробки более живучи при характерных для спорта высоких нагрузках.

• В синхронизированной МКПП, включение всех передач (или некоторых) в определённом смысле частично автоматизировано. Специальные устройства — синхронизаторы — не дают включающей муфте перейти с одной шестерни на другую, пока их скорость не выравняется (что также выполняется синхронизатором).

У большинства современных легковых автомобилей синхронизированы все имеющиеся передачи, иногда — все передачи переднего хода.

В прошлом синхронизированными были лишь высшие передачи. Например, в коробке передач «Волги» ГАЗ-21 синхронизированы только П и Ш передачи, а I и заднего хода — нет. В этом случае для бесшумного включения несинхронизированных передач (включая заднюю) применяется специальный приём — выжав сцепление, сначала рычаг переключения переда переводят в положение, соответствующее одной из синхронизированных передач, а затем, не отпуская педали сцепления, включают нужную несинхронизированную передачу. При этом просходит выранивание скоростей валов коробки передач, что даёт эффект, аналогичный наличию на этой передаче синхронизаторов. Применение этого приёма позволяет не только избежать неприятного скрежета при включении несинхронизированной передачи, но и значительно увеличить ресурс её шестерней.

У большинства отечественных автомобилей передача заднего хода не имеет синхронизатора.

Велосипедная планетарная коробка передач Rohloff Speedhub 500/14

Некоторые автомобили использовали планетарные механические коробки передач, например, Ford Т. Шестерни в планетарном механизме совершают помимо вращательного ещё и поступательное движение.

Особенность этих коробок в том, что все шестерни в них находятся в постоянном зацеплении, а изменение передаточного числа происходит за счёт торможения и блокирования отдельных вращающихся элементов.

Так как при переключении передач в планетарной коробке не происходит зацепления между двумя зубчатыми венцами, нет необходимости и в разобщении двигателя и трансмиссии для переключения передач. Кроме того, такая трансмиссия получается гораздо компактнее обычной.

Однако управление автомобилем с такой коробкой передач очень специфично, а сама она весьма дорога в производстве. Поэтому механические планетарные КПП получили малое распространение на автомобилях (зато нередко применяются на велосипедах, а также танках и иных гусеничных машинах).

Кроме того, практически все гидромеханические автоматические трансмиссии используют планетарную механическую часть, которая достаточно легко поддается автоматизации и может работать в паре с

гидротрансформатором без сцепления.

Дата добавления: 2015-04-18 ; просмотров: 23 ; Нарушение авторских прав

Источник

Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Синхронизатор КПП – механизм, предназначенный для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни. Сегодня практически все механические и роботизированные коробки передач синхронизированы, т.е. оснащены этим устройством. Этот важный элемент в коробке передач позволяет сделать процесс переключения плавным и быстрым. Из статьи узнаем, что представляет собой синхронизатор, для чего он нужен и каков ресурс его эксплуатации; разберемся также в устройстве механизма и познакомимся с принципом его работы.

Назначение синхронизатора

Синхронизатором оснащаются все передачи современных КПП легковых автомобилей, включая передачу заднего хода. Его назначение в следующем: обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни, что является обязательным условием для безударного включения передач.

Синхронизатор не только обеспечивает плавность переключения передач, но и способствует снижению уровня шума. Благодаря элементу снижается степень физического износа механических деталей коробки, что, в свою очередь, влияет на срок службы всей КПП.

Кроме того, синхронизатор упростил принцип переключения передач, сделав его более удобным для водителя. До появления этого механизма переключение скоростей происходило с помощью двойного выжима сцепления и перевода коробки передач в нейтральную передачу.

Конструкция синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

• ступица с сухарями;
• муфта включения;
• блокировочные кольца;
• шестерня с фрикционным конусом.

Устройство синхронизатора

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Принцип работы синхронизатора КПП

В выключенном состоянии муфта занимает среднее положение, а шестерни свободно вращаются на валу. При этом передачи крутящего момента не происходит. В процессе выбора передачи вилка передвигает муфту к шестерне, а муфта, в свою очередь, пододвигает блокировочное кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным.

Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач. Начинается передача крутящего момента и движение автомобиля на выбранной скорости.

Несмотря на достаточно сложное устройство узла, алгоритм синхронизации длится всего несколько долей секунд.

Ресурс синхронизатора

При любых неисправностях, связанных с переключением скоростей, в первую очередь необходимо исключить проблемы со сцеплением и только потом проверять синхронизатор.

Самостоятельно выявить неисправность узла можно по следующим признакам:

1. Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен.
2. Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс.
3. Затрудненное включение передачи. Это напрямую указывает на то, что синхронизатор пришел в негодность.

Ремонт синхронизатора очень трудоемкий процесс. Лучше просто заменить изношенный механизм на новый.

Продлить срок службы синхронизатора и КПП в целом поможет соблюдение следующих правил:

1. Избегать агрессивного стиля вождения, резких стартов.
2. Правильно выбирать скорость движения и нужную передачу.
3. Своевременно проводить техническое обслуживание КПП.
4. Своевременно проводить замену масла, предназначенного именно для данного вида КПП.
5. Полностью выжимать сцепление перед переключением передач.

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Синхронизированные коробки передач

Определение «синхронизированная коробка передач» относится ко всем коробкам передач, в которых перед соединением деталей (подвиж­ной шестерни и скользящей муфты включения) с геометрическим замыканием сначала обеспечивается их синхронное вращение с одинаковой частотой.

Кроме синхронизаторов, обеспечение синхронного вращения осуществля­ется в основном с помощью конических блокиру­ющих колец синхронизатора, которые при изме­нении положения рычага переключения передач надвигаются на соответствующий сопряженный конус сцепного элемента подвижной шестерни и за счет трения о подвижную шестерню обеспе­чивают замедление (переключение на более выс­шую передачу) или ускорение (переключение на более низшую передачу). Современные синхро­низированные коробки передач оснащены инер­ционными синхронизаторами (рис. 27 «Инерционный синхронизатор ZF-B«). Это означает, что переключение передач возможно только, если подвижная шестерня соответствую­щей передачи и относящаяся к ней скользящая муфта включения вращаются синхронно.

При этом различают следующие варианты:

• Инерционная синхронизация с помощью бло­кирующего зубчатого кольца;
• Двойная синхронизация;
• Внешняя синхронизация;
• Инерционная синхронизация с сервоуправ­лением прижимного усилия (у автомобилей Porsche).

В коробках передач легковых автомобилей в качестве элементов переключения используются только синхронизаторы, частично даже для пере­дачи заднего хода.

На рисунках 27 и 28 «Инерционный синхронизатор ZF-B (конструкция Borg-Warner) на деталировочном чертеже» изображен широко распространенный и прекрасно зарекомендо­вавший себя инерционный синхронизатор ZF-B (конструкция Borg-Warner). В этом синхрониза­торе синхронное вращение соединяемых деталей обеспечивается за счет поверхностей трения. Сам процесс синхронизации подробно показан на ри­сунке 29 «Обеспечение синхронизации подвижных элементов на разных режимах«.

Скользящая муфта (5) находится в среднем положении. Фиксаторы (2) отжимаются с по­мощью пружин (6) в отверстия в скользящей муфте. Подвижные шестерни (8) могут свободно вращаться на валу. Разница частоты вращения между блокирующим кольцом синхронизатора

(1) и сцепным элементом (3), а также момент проскальзывания между поверхностями трения вызывают прилегание блокирующего кольца синхронизатора к упору синхронизирующего элемента (синхронизатора) (4). Скошенные тор­цевые поверхности зубьев скользящей муфты и блокирующего кольца синхронизатора распола­гаются друг напротив друга.

Сначала скользящая муфта придвигает бло­кирующее кольцо синхронизатора к сцепному элементу с помощью фиксаторов (2) и упоров (7). При этом торцевые поверхности зубьев обе­спечивают передачу усилия переключения от скользящей муфты непосредственно на блоки­рующее кольцо синхронизатора. До тех пор, пока сохраняется разница частоты вращения между блокирующим кольцом синхронизатора и сцеп­ным элементом, момент трения на поверхностях трения блокирующего кольца и сцепного элемен­та будет выше, нем восстанавливающий момент, создаваемый торцевыми поверхностями зубьев. Это позволяет предотвратить прямое соединение скользящей муфты со сцепным элементом.

Только после того, как нивелируется разница частоты вращения между блокирующим кольцом синхронизатора и сцепным элементом и, соответ­ственно, увеличивается момент трения, скольз­ящая муфта передвигает блокирующее кольцо синхронизатора обратно в положение «зуб на­против впадины».

После этого скользящая муфта (5) задвигает­ся в зубчатый венец сцепного элемента (3) (также со скошенным торцом) через храповой зубчатый венец блокирующего кольца синхронизатора.

На низших передачах синхронизаторам прихо­дится преодолевать более значительные момен­ты трения, чем на высших. Это особенно сильно заметно при быстром переключении с высшей передачи на вторую или первую, и выражается, прежде всего, в увеличении необходимого уси­лия переключения. Однако, эту проблему можно решить только путем увеличения размеров по­верхностей трения в синхронизаторе, что не со­гласуется с современными требованиями к ком­пактности коробок передач.

В связи с этим были разработаны синхрони­заторы с несколькими поверхностями трения. На рисунке 30 изображен двухконусный синхронизатор производства ZF. Он включает в свою конструкцию, помимо блокирующего коль­ца синхронизатора (S) и сцепного элемента на подвижной шестерне (К), также промежуточное кольцо (R). Благодаря этому удваивается коли­чество поверхностей трения и, как следствие, обеспечивается синхронное вращение всех эле­ментов.

Другой вариант — это трехконусный синхрони­затор производства Фольксваген (рис. 31), где допол­нительно к промежуточному кольцу (R) имеется также второе блокирующее кольцо синхрониза­тора (S). В результате в процессе синхронизации участвуют в общей сложности три поверхности трения.

Преимущества этих многоконусных синхро­низаторов состоят в облегчении переключения передач, снижении степени износа и уменьшении нагрузки на все детали механизма переключения передач.

Усилие переключения передач можно также уменьшить путем смешанного расположения элементов переключения. На рисунке 32 изо­бражена синхронизированная пятиступенчатая коробка передач ZF S 5-31 (прямая высшая пере­дача, i = 1,0). В данном случае синхронизаторы передач 1/2 (1) и 5/R (2) расположены на вторич­ном валу (двойной конус для 1/2), а синхрониза­тор для передач 3/4 (3) — на промежуточном валу, то есть имеет место смешанное расположение элементов переключения.

Благодаря этому синхронизируемый момент инерции масс уменьшается на передачах 3/4 на коэффициент i соответствующей зубчатой пере­дачи, в результате чего становится меньше также усилие переключения.

Процесс передачи крутящего момента при смешанном расположении элементов переклю­чения показан на примере коробки передач ZF S 5-31 на рисунке 33 «Схема передачи крутящего момента в пятиступенчатой коробке передач«.

Внедорожник VW Touareg оснащен шестисту­пенчатой механической коробкой передач (рис. 34 «Схема передачи крутящего момента в шестиступенчатой коробке передач автомобиля фольксваген Touareg«), обеспечивающей оптимальную передачу крутящего момента двигателя на ведущие колеса в любом режиме движения. Для этой разработан­ной специально для внедорожников категории SUV коробки передач характерны сближенные передачи в сочетании с максимальной передачей крутящего момента на плохих дорогах и отличной динамикой на автомагистралях. Шестиступенча­тая коробка передач представляет собой коробку передач с продольным расположением деталей и синхронизированными передачами. Она осна­щена промежуточным и вторичным валами, на которых равномерно распределены подвижные шестерни, установленные на игольчатых подшип­никах.

Передача крутящего момента двигателя на коробку передач осуществляется через первич­ный вал и пару шестерен постоянной ступени, находящихся в постоянном зацеплении, на про­межуточный вал, а затем через соответствующую пару шестерен на вторичный вал, в зависимости от включаемой передачи. Пятая передача являет­ся прямой, то есть крутящий момент передается не через промежуточный вал, а напрямую за счет непосредственного соединения первичного и вто­ричного валов скользящей муфтой.

Механизм переключения передач

В настоящее время существует множество раз­личных типов механизмов переключения пере­дач. Одним из самых старых вариантов являет­ся штоковый механизм, показанный на рисунке 35 «Штоковый механизм переключения передач» на примере коробки передач ZF S 5-20. В этом механизме скользящие муфты приводятся в движение с помощью вилок переключения пере­дач (1), каждая из которых жестко соединена с круглым штоком (2). Сами штоки находятся вну­три картера коробки передач.

На рисунке 36 изображена коробка передач ZF S 5-24/3 с механизмом переключения передач с соединительной тягой. В этом механизме вилки переключения передач заменены на коромысла переключения передач (1), которые установлены на опорных шейках (см. также рисунок 37). Вместо штоков вилок переключения передач ис­пользуются более компактные соединительные тяги (2), изготовленные из полосовой стали.

Современные коробки передач — такие как S 5-31 на рисунке 32 — оснащены механизмом переключения передач с коромыслами или цен­тральным валом (рис. 37 «Механизм переключения передач с коромыслами и центральным валом«). В этих простых ме­ханизмах используются коромысла переключе­ния передач, изготовленные литьем из алюминия. Это способствует уменьшению их массы, а также снижению коэффициента трения между деталя­ми механизма. Кроме этого, благодаря удачному расположению центров вращения коромысел этот механизм имеет внутреннее передаточное отношение 3:2, что заметно снижает усилия пере­ключения на центральном валу управления пере­ключением передач.

Во многих коробках передач автомобилей Volkswagen использован тросовый механизм переключения передач. Два троса — трос выбора и трос переключения передачи — обеспечивают связь между коробкой передач и рычагом пере­ключения передач в салоне автомобиля. К внеш­ним деталям тросового механизма переключения передач, расположенным вне картера коробки, относятся рычаг переключения передач с корпу­сом механизма переключения, тросы, опорный кронштейн, а также рычаги выбора и переклю­чения передач на картере коробки. Перемеще­ния рычага переключения передач в салоне при переключении передачи преобразуются внутри корпуса механизма переключения в осевые пере­мещения тросов. Во внешнем модуле переключе­ния передач большая часть перемещений тросов преобразуется во вращательные движения валов выбора и переключения передач (рис. 38 «Внешние детали тросового механизма переключения передач«).

Ограничители переключения передач

Чтобы избежать одновременного включения двух передач или случайного переключение с пятой передачи на передачу заднего хода (если эти пе­редачи находятся в одном канале, см. рис. 15), механические коробки передач оснащены специ­альными ограничителями переключения передач (блокираторами).

В механизме переключения передач с цен­тральным валом, изображенном на рисунке 37, ограничение переключения передач осу­ществляется с помощью системы рычагов (8). При движении одного из трех коромысел пере­ключения передач (5, 6, 7) с помощью централь­ного вала (1) рычаги перемещаются и блокируют два других коромысла.

На рисунке 39 «Внутренний механизм переключения передач пятиступенчатой механической коробки передач VW 012» изображены детали внутрен­него устройства механизма переключения пере­дач пятиступенчатой коробки передач модели 012 производства VW. В этом механизме переключе­ния передач вращательные и осевые движения внутреннего вала управления переключением передач (1) передаются на направляющий вал (2). Это вызывает смещение соответствующего штока вилки переключения передач (3) для выбранной передачи. При этом двойные переключающие кулачки (4) на направляющем валу препятствуют одновременному включению двух передач.

Блокиратор передачи заднего хода (5) препят­ствует переключению с пятой передачи на пере­дачу заднего хода. Центральный блокиратор передач (6) обе­спечивает точную фиксацию каждой выбранной передачи.

На рисунке 40 «Внутренний механизм переключения передач пятиступенчатой коробки передач Ford МТХ 75» в качестве примера изобра­жены внутренние детали другого механизма пе­реключения передач — пятиступенчатой коробки передач Ford МТХ 75 (см. рис. 44).

В этой коробке передач для ограничения пере­ключения передач используется специальная ку­лиса переключения передач (1). Вращательное и осевое движение переключающего пальца (2) на валу управления переключением передач (3) бло­кируется в этой кулисе, в результате чего одно­временная активизация двух вилок переключения передач (4) становится невозможной.

Включение передачи заднего хода возможно только, если блокиратор передачи заднего хода (5) во внешнем механизме переключения передач разблокирован. А это можно сделать только из нейтрального положения канала пятой передачи/ передачи заднего хода.

Более простой способ блокировки штоков ви­лок переключения передач показан на рисунке 41 «Фиксатор штока вилки переключения передач в пятиступенчатой коробке передач Porsche 944 Turbo«. В этой схеме одновременное включение двух передач блокируется с помощью фиксато­ров (4, 5), расположенных между штоками вилок переключения передач (1, 2 и 3).

Это происходит следующим образом:

• при активизации штока вилки переключения передач (2) штоки вилок (1 и 3) блокируются с помощью фиксаторов (4 и 5);
• при активизации штока вилки переключения передач (1) или (3) с помощью маленько­го фиксатора (6), расположенного в штоке вилки (2), блокируется также находящийся на некотором расстоянии шток вилки (3) или (1).
• Различная глубина канавок в штоках вилок переключения передач гарантирует, что шток вилки начнет двигаться только после того, как два других штока вилок окажутся в нейтральном положении.

Ограничители переключения передач (7) удерживают невключенные штоки вилок пере­ключения передач в нейтральном положении. Они препятствуют самопроизвольному «выска­киванию» включенной передачи при случайном изменении положения рычага переключения передач. Кроме этого, «выскакивания» передачи позволяет избежать так называемое затыловочное шлифование. Благодаря тому, что зубья ше­стерен сужаются кверху, включенная передача не «выскакивает», так как зубья шестерен оста­ются сцеплены друг с другом во включенном со­стоянии при изменении нагрузки.

Источник