Синхронизатор КПП

Устройство МКПП

Механическая трансмиссия состоит из корзины сцепления и собственно из самой коробки.

В силовой агрегат входят:

• картер (корпус);
• первичный, вторичный и промежуточные валы;
• устройство выбора ступеней;
• ведомые и ведущие наборы шестеренок;
• синхронизаторы;
• подшипники, муфты и сальники.

Все эти компоненты находятся в корпусе и взаимодействуя друг с другом передают вращательный момент.

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Если утрировать — сцепление отключает крутящий момент, при этом и мотор, и колеса машины крутятся в холостую.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с мотором машины, второй — с колесами транспорта. Передача вращательного момента осуществляется через первичный вал трансмиссии.

Синхронизатор

Для обеспечения безударного и бесшумного включения передач обычно применяют синхронизаторы инерционного типа, которые выравнивают угловые скорости соединяемых зубьев до их введения в зацепление. Рассмотрим работу синхронизатора коробки передач с блокирующими пальцами.

В КП автомобилей КамАЗ используют одинаковые по принципу действия синхронизаторы, отличающиеся друг от друга только размерами и некоторыми деталями устройства. Каретка 1 синхронизатора, имеющая два зубчатых венца А, установлена на шлицах ведомого вала. Два конусных кольца 2 жестко связаны между собой пальцами 3. В средней части пальцев имеются проточки с коническими боковыми поверхностями, а в отверстиях фланца каретки — конические фаски, являющиеся блокирующими поверхностями каретки. Конусные кольца жестко с кареткой не связаны и могут перемещаться относительно нее в осевом направлении. В среднем положении кольца удерживаются фиксаторами 4, которые прижимаются к полукруглым проточкам в пальцах пружинами 5.

При перемещении каретки для включения передачи конусные кольца передвигаются вместе с кареткой до соприкосновения поверхности одного из них с конической поверхностью шестерни включаемой передачи. Возникающей при этом силой трения кольца поворачиваются относительно каретки до упора коническими поверхностями проточек пальцев в блокирующие поверхности конических фасок фланца каретки. Дальнейшее продольное продвижение каретки становится невозможным до момента выравнивания частот вращения каретки (ведомого вала) и шестерни включаемой передачи, которое обеспечивается трением между коническими поверхностями кольца и шестерни включаемой передачи.

Когда частоты вращения будут выравнены, от усилия, прикладываемого к каретке через вилку выключения, пальцы занимают среднее положение в отверстиях фланца каретки, и блокирующие поверхности не будут препятствовать ее перемещению. Фиксаторы, выходя из полукруглых выточек, сжимают пружины, каретка освобождается и, перемещаясь далее, соединяется своим зубчатым венцом с зубчатым венцом шестерни включаемой передачи.

На изучаемых ТС кроме рассмотренного синхронизатора применяются также инерционные синхронизаторы с блокировочными окнами.

Материалы, из которых изготавливают синхронизирующее устройство

Сталь или латунь — два самых распространённых материала, которые используют для изготовления синхронизаторов на ВАЗ. Иногда, чаще всего в высоко бюджетных иномарках или спортивных трансмиссиях, встречаются синхронизирующие устройства, покрытые напылением карбона. Это позволяет выдерживать более высокие температуры и снизить уровень шума, при контакте с шестерней, которые являются следствием работы высокооборотистых двигателей спортивных моделей.

Фрикционные кольца также изготавливают из стали методом штамповки, например, для ВАЗ, или на более дорогих КПП, выковывая их. Как и в случае с синхронизатором, фрикционные кольца покрываются защитным слоем из цветных металлов. Например, меди или молибдена.

Зачем нужна МКПП?

Первая причина ясна – надо как-то подключить вращающийся вал двигателя к приводам колес, чтобы тронуться с места. Есть и вторая: силовой агрегат развивает рабочую мощность (иначе – максимальный крутящий момент) при достижении определенного числа оборотов коленчатого вала. Для большинства бензиновых двигателей этот порог составляет 3000 об/мин, для дизельных – 2000 об/мин.

Для чайников, то бишь, новичков, желающих разобраться в работе автомобильных узлов, предлагается такое пояснение:

1. Во время работы на месте (холостой ход) количество оборотов коленвала составляет 800-900 об/мин. Чтобы начать движение, развиваемой мощности недостаточно и нужно поднять ее за счет нажатия на газ и повышения оборотов до 2-3 тыс. в минуту. В этот момент и нужно подключить привод колес, что выполняется с помощью коробки передач.
2. Без МКПП разгон автомобиля выйдет плавным и невероятно долгим, а если попадется подъем, то машина не разгонится никогда. Причина та же – нехватка мощности. Для повышения динамики нужен преобразователь усилия, способный замедлить вращение, но увеличить крутящий момент.
3. Для разворота и парковки машине нужен задний ход, его также обеспечивает механическая коробка передач.

Если между колесным приводом и коленчатым валом поставить зубчатую передачу с шестеренками разного размера, то колеса станут вращаться медленнее. Но при этом на каждом колесе возрастет усилие (на жаргоне – тяга) и разгон автомобиля ускорится. А плавное подключение вращающихся элементов обеспечит другой узел МКПП – сцепление.

Классификация синхронизаторов

Синхронизаторы классифицируются: по принципу действия – на простые и инерционные; по конструктивному исполнению – на конусные и дисковые; по принципу обслуживания передач – на индивидуальные и центральные.

Простые синхронизаторы.Они наименее сложны по конструк­ции и допускают включение передачи еще до того, как произошла полная синхронизация угловых скоростей. Простые синхрониза­торы устанавливаются, как правило, на низших передачах – чаще всего на второй. На первой передаче и заднем ходу синхро­низаторы не ставятся, так как на этих режимах машина работает очень редко, да и включаются они в основном при останове ма­шины. Применение простого синхронизатора на низших переда­чах вызвано еще и тем, что именно на этих передачах реализуются большие передаточные числа. При этом приведенные к фрик­ционным конусам синхронизатора инерционный момент, а также крутящий момент от главного фрикциона в случае его неполного выключения достигают относительно больших величин. Эти мо­менты препятствуют выравниванию угловых скоростей включае­мых деталей и тем самым значительно удлиняют процесс переклю­чения передач. В этих условиях простой синхронизатор позволяет включить передачу с неполным выравниванием. Переключение становится непродолжительным, но сопровождается появлением ударных нагрузок.

Инерционные синхронизаторы.В отличие от простого инер­ционный синхронизатор имеет специальное блокирующее устрой­ство, не позволяющее включить передачу до полного выравнива­ния угловых скоростей шестерни и вала. Инерционные синхро­низаторы устанавливаются на всех высших передачах.

Конусные и дисковые синхронизаторы.Они отличаются друг от друга исполнением фрикционного элемента. Широкое распро­странение получили конусные синхронизаторы с одной парой трения. Иногда используются многоконусные синхронизаторы, в которых синхронизирующий момент возрастает, однако их кон­струкция становится более сложной.

Дисковые синхронизаторы выполняются, как правило, много­дисковыми. Увеличение поверхностей трения используется как один из способов повышения эффективности синхронизаторов. Однако, как показывают эксперименты, синхронизирующий мо­мент не возрастает прямо пропорционально числу применяемых дисков. По мере удаления дисков от нажимных деталей их мо­мент трения падает. Неравномерность распределения давления приводит к повышенному нагреву и износу наиболее нагружен­ных дисков.

Рис. 106. Конструкция конус­ного индивидуального синхро­низатора: 1

– зубчатая муфта;2 – корпус синхронизатора;3 – пружинный фиксатор;4 – палец муфты

Эффективность синхронизаторов более рационально повышать не увеличением числа поверхности трения, а оптимальным подбором фрикцион­ных материалов, созданием благоприятных условий работы (осо­бенно хорошей организацией смазки) и применением следящего сервопри­вода. В последнем случае при малых усилиях со стороны водителя можно получить значительный синхронизи­рующий момент за счет увеличения давления на поверхностях трения.

Индивидуальный и центральный синхронизаторы.Индивидуальный служит для включения только одной передачи, центральный используется для включения нескольких передач. Первый получил повсеместное рас­пространение на транспортной тех­нике благодаря своей простоте и надежности в работе. Второй более сложен, дорогой и имеет значитель­ные габариты. Он используется в ко­робках, где включение передачи со­провождается блокированием не­скольких муфт (например, в короб­ках с разрезными валами), а также внекоторых простых коробках пере­дач с автоматическим и полуавтома­тическим приводами управления.

В отечественных гусеничных ма­шинах большое распространение по­лучили простые и инерционные инди­видуальные конусные синхрониза­торы. Один из них показан на рис. 106, а.

Он применяется для включения второй (палец4 передви­гается влево) и третьей (палец4 передвигается вправо) передач. При включении второй передачи синхронизатор работает как простой, при включении третьей – как инерционный. Блокирующее ус­тройство у последнего выполнено в виде фигурного выреза (рис. 106,б) на корпусе2 с размещенным в нем пальцем зуб­чатой муфты4. Пока не произошло выравнивания угловых ско­ростей шестерни и вала, сила от момента трения, возникающего в буксующих конусах, прижимает палец к скосу фигурного вы­реза и не позволяют ему переместиться в крайнее положение. Когда же выравнивание закончится, момент трения резко упадет и усилие водителя становится достаточным для того, чтобы от­жать корпус и переместить палец в положение, соответствующее включенной передаче.

Для чего нужен синхронизатор коробки передач

Для чего нужен синхронизатор коробки передач Все современные механические коробки передач, а также роботизированные коробки передач являются синхронизированными. В таких коробках для того, чтобы включить передачу, производится выравнивание частоты вращения вала и шестерни.

Синхронизацию обеспечивает одноименное устройство – синхронизатор. Помимо плавного переключения передач синхронизатор снижает износ механического соединения, шум при переключении и, тем самым, увеличивает срок службы коробки передач.

Синхронизаторами оборудуются все передачи коробки передач легкового автомобиля, в том числе передача заднего хода. Принцип действия синхронизатора основан на использовании сил трения при выравнивании скоростей.

Чем выше разница в частотах вращения вала и шестерни, тем больше должна быть величина силы трения для их синхронизации.

Выполнение данного условия достигается путем увеличения площади поверхности соприкосновения – установкой дополнительных фрикционных колец.

Состоит из следующих элементов: 1.Блокирующее кольцо 2.Ступица 3.Сухарь 4.Кольцевая пружина 5.Фрикционный конус шестерни 6.Шестерня 7.Блокирующее кольцо 8.Муфта синхронизатора 9.Сухарь

10.Шестерня

Конструктивной основой синхронизатора является ступица. Она имеет внутренние и наружные шлицы. С помощью внутренних шлицев ступица соединяется с вторичным валом коробки передач и имеет возможность осевого перемещения по нему в разные стороны. Наружные шлицы соединяют ступицу с муфтой включения.

По окружности ступицы под углом 120° выполнены три паза, в которые установлены подпружиненные сухари. В синхронизаторе сухари нажимают на блокирующее кольцо при включении передачи и способствуют блокировке муфты на этапе синхронизации.

Муфта включения (другое название – муфта синхронизатора) обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни. Муфта насажена на ступицу и имеет внутренние шлицы. На шлицах выполнена кольцевая проточка, в которой размещаются выступы сухарей. Снаружи муфта синхронизатора соединяется с вилкой коробки передач.

Блокирующее кольцо обеспечивает синхронизацию и препятствует замыканию муфты до момента выравнивания скоростей вала и шестерни. С внутренней стороны блокирующее кольцо имеет коническую поверхность, которая взаимодействует с фрикционным конусом шестерни. Снаружи блокирующее кольцо имеет шлицы, с помощью которых производится блокировка муфты включения.

Для увеличения поверхности соприкосновения, снижения усилия при переключении передач применяются многоконусные синхронизаторы: двухконусный, трехконусный.

Например, в трехконусном синхронизаторе помимо блокирующего (наружного) кольца устанавливается еще внутреннее и промежуточное кольца.

Для предотвращения проворачивания на кольцах выполнены выступы, которые фиксируются в пазах шестерни и блокирующего кольца.

Таким образом, в трехконусном синхронизаторе созданы три поверхности трения: между конусом шестерни и внутренним кольцом, между внутренним и промежуточным кольцом, между промежуточным и блокирующим кольцом. В зависимости от конструкции в одной коробке передач могут устанавливаться синхронизаторы с различным числом конусов.

Работа синхронизатора

Схема работы синхронизатора В нейтральном положении рычага коробки передач муфты синхронизаторов находятся в среднем положении, шестерни на ведомом валу вращаются свободно, поток мощности не передается.

При включении передачи вилка перемещает муфту синхронизатора из среднего положения в направлении шестерни. Вместе с муфтой сдвигаются сухари, которые воздействуют на блокирующее кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни.

На поверхности возникает сила трения, которая поворачивает кольцо до упора сухарей в пазах кольца (кольцо стопорится от проворачивания).

Далее под действием сил трения происходит синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. Когда скорости выравнены, под нажимом шлицев муфты блокирующее кольцо поворачивается в противоположную сторону, блокировка муфты снимается, шлицы муфты свободно проходят для зацепления с венцом шестерни. Происходит жесткое соединение вторичного вала коробки передач и шестерни.

Несмотря на множество операций, весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.

Синхронизатор коробки передач — как устроен и как работает

Как работает синхронизатор коробки передач? Новый вопрос, а для кого-то и новый термин — синхронизатор.

Да друзья, были времена, когда переключение передач на автомобиле было процессом комплексным, и, можно сказать, практически ювелирным.

Снятие, разборка и ремонт коробки передач ваз-2107

Но, благодаря человеческой лени, являющейся двигателем прогресса, мы получили машины, которые не требуют лишних действий со стороны водителя и всячески упрощают процесс езды.

И речь пойдет даже не о модных автоматических коробках, а о старых, проверенных временем «механиках». Чтобы облегчить нашу с вами водительскую жизнь, в те еще «доавтоматные времена» и был придуман синхронизатор коробки передач.

В этой статье нам предстоит выяснить как он работает, как устроен и что вообще происходит во время переключения скоростей.

Синхронизатор коробки передач

Нужно сказать, что синхронизатор коробки передач – это устройство не из самых простых, хотя в нём нет ни капли электроники, а время его срабатывания занимает доли секунды.

В былые времена для переключения скорости в машине необходимо было несколько раз выжимать сцепление – одно нажатие отключало коробку от коленвала, а второе наоборот, подключало её обратно.

Понятное дело, что такая процедура не слишком удобна и от неё необходимо было каким-то образом избавиться. Помогла физика, механика и точный инженерный расчёт, в симбиозе которых и родился синхронизатор.

Одним словом, синхронизатор коробки передач упростил жизнь водителям, а также значительно увеличили ресурс механизмов коробки. Устанавливаются они, синхронизаторы, для каждой передачи, иногда и для задней.

В недрах коробки передач

Давайте попробуем разобраться в устройстве этих загадочных синхронизаторов. Состоит данный механизм из таких основных частей:

• ступица с сухарями;
• блокирующее кольцо;
• шестерня с фрикционным конусом;
• муфта включения.

Работает это следующим образом. Центральным элементом конструкции выступает ступица. Снаружи и внутри у неё имеются шлицы, благодаря которым она присоединяется к вторичному валу КПП и муфте включения.

По валу ступица может передвигаться в разные стороны. Помимо шлицов на ней находятся пазы, в них вставлены подпружиненные сухари.

Не менее важной деталью является муфта включения, её, кстати, часто называют просто муфтой синхронизатора. В её функции входит жёсткое соединение валов и шестерней. В общем-то, именно её водитель и перемещает, переводя рычаг коробки передач в какое-либо из положений

В общем-то, именно её водитель и перемещает, переводя рычаг коробки передач в какое-либо из положений.

За синхронизацию частоты вращения отвечает блокирующее кольцо – пока вал и шестерня не будут вращаться с одной скоростью, оно препятствует замыканию муфты.

Кольцо имеет довольно сложную поверхность для взаимодействия с фрикционным конусом шестерни и муфтой включения. Помимо этого у него имеются пазы для сухарей ступицы.

Физика процесса синхронизации скоростей вращения завязана на трении. Оно возникает между блокирующим кольцом и конусом шестерни во время переключения передачи.

• Когда мы выбрали нужную скорость и перевели рычаг КПП, муфта включения передвигается в направлении шестерни и кольцо прижимается к её конусу, возникает сила трения, под действие которой вращение синхронизируется.
• Пока скорости вращения разные, жёсткое соединение вала и шестерни невозможно, но как только они выравнялись, блокирующее кольцо отпускает муфту и она аккуратно входит в зацепление с венцом шестерёнки – переключение передачи завершилось.
• Стоит отметить, что весь этот процесс занимает доли секунды и практически незаметен для водителя, но крайне важен для КПП и нашего с вами комфорта управления автомобилем.
• Ну вот, уважаемые автолюбители, мы и познакомились с устройством и теперь знаем что такое синхронизатор коробки передач.

Надеюсь, эта статья была для вас полезна. Прочитайте вот еще про вариатор, рекомендую, очень интересный механизм.

Подписывайтесь, читайте статьи на блоге и изучайте машины вместе с друзьями!

Конструкция синхронизатора и как он работает

Если автолюбитель уже представил себе сложный механизм, то спешим его заверить – синхронизатор устроен довольно просто и не включает в себя ни электрические, ни гидравлические компоненты. При его изучении можно провести аналогию с некоторыми другими механизмами авто, которые решают проблему несоответствия частот вращения различных элементов. Главные его особенности – быстродействие и невероятная механическая прочность. Так вот, синхронизатор включает в себя следующие элементы:

1. Ступицы с т.н. сухарями;
2. Блокировочные кольца;
3. Муфта включения;
4. Шестерня, имеющая фрикционный конус.

Основой механизма выступает ступица со специальными наружными и внутренними шлицами. Внутренние шлицы позволяют ступице иметь постоянное соединение с валом автомобильной КП. За соединение муфты со ступицей отвечают наружные шлицы. В ступице имеется 3 паза, отставленные друг от друга на 120 градусов. В пазы вставлены подпруженные сухари, которые отвечают за фиксацию муфты в нейтральном положении. Нейтральным положением называют такое, при котором синхронизатор пока не включен в работу.

Другой важный элемент синхронизатора – муфта. Она нужна для того, чтобы обеспечивать достаточно жесткое соединение вала КП с ее шестернями. Муфта располагается на ступице, причем со своей внешней стороны она соединена с вилкой коробки передач. Расположенное почти здесь же блокировочное кольцо призвано синхронизировать частоту вращения – в этом ему помогает сила трения, препятствующая замыканию муфты в случаях, когда скорость вращения вала и шестерни неодинакова. Здесь также стоит рассказать и о двойных синхронизаторах, которые имеют специфическую конструкцию. В самых обычных и наиболее простых синхронизаторах внутренняя часть кольца имеет коническую форму. В двойном же синхронизаторе кроме этого кольца имеются еще пара дополнительных колец – наружное и внутреннее. Поверхность шестерни при этом не коническая, т.к. синхронизацию обеспечивают дополнительные кольца.

Теперь стоит разобраться с работой синхронизатора коробки передач. Если он в работе не включен, муфта занимает среднее положение, тем временем как шестерни могут свободно вращаться на валу. Крутящий момент при этом не передается. Как только водитель начинает выбирать передачу, вилка агрегата подвигает муфту по шлицам к шестерне, а та, в свою очередь, двигает блокировочное кольцо – на него воздействуют сухари. Сразу после этого кольцо проворачивается в другую сторону, а шлицы муфты по мере своего движения вперед сцепляются с венцом шестерни. Благодаря этому первичный и вторичный вал получается достаточно жесткое соединения и скорость их вращения синхронизируются. Как можно видеть, этапов работы синхронизатора довольно много, но деле он включается в работу очень быстро – много меньше, чем за секунду.

Устройство синхронизатора

Синхронизатор КПП в сборе

Здесь важно объяснить, что такое синхронизатор. Специалист ответит, что синхронизатор КПП это устройство, дающее возможность изменять скорость перемещения более плавно и менее заметно как для человека, управляющего авто, так и для людей, которые размещаются внутри салона

В этом заключается основное назначение синхронизатора. Также синхронизатор коробки передач полезен продлением срока полезного использования МКПП, сокращением уровня шумов в процессе изменения скоростей.  Данные свойства говорят о следующем: работа синхронизатора приносит пользу автомобилю, поэтому современные водители нередко приобретают его для монтажа в КПП. Обратитесь к специалистам, чтобы установить нужную и полезную вещь.

Схема синхронизатора

Стрелкой указано положение синхронизатора

Основа полезного прибора — это сила трения на период уравнивания скорости автомобиля. Количественный показатель этой величины становится больше при увеличении разницы между двумя величинами: частотой движения шестеренок и вала. Данное условие соблюдается лишь в том случае, если площадь двух соприкасающихся поверхностей увеличивается. На практике это обеспечивается за счет дополнительных приспособлений, вводящихся в устройство. Здесь речь идет о специализированных кольцах.

Синхронизирующий прибор включает в свой состав следующие приспособления:

1. Муфта, выступающая в качестве связующего элемента, который объединяет вал и шестеренки. Она призвана обеспечивать прочное объединение отдельных деталей коробки передач. Муфта синхронизатора устанавливается выше ступицы и представляет собой насадку. Внутри приспособления находятся небольшие выемки с проточенным участком, сделанным под параметры колец. В проточенных участках располагаются сухарные выступы. Наружной стороной муфта соединяется с трансмиссионной вилкой.
2. Колесная ступица, которая является конструктивной базой. Данная деталь оснащена шлицами, которые находятся внутри и снаружи. Они нужны для обеспечения соединения с другими элементами. Это позволяет ступице передвигаться по оси согласно выбранной траектории. На её окружности на равном расстоянии находятся несколько пазов, в каждом из которых находятся сухари. Они нужны для обеспечения взаимодействия с блокирующим кольцом. В процессе синхронизации и активации какой-либо скорости, выполняется блокирование муфты.
3. Кольцо блокировки. Для чего оно нужно? Прежде всего, для своевременной и верной синхронизации. Основное назначение заключается в блокировке несвоевременного замыкания муфты, когда скорость движения шестеренок и вала еще не достигли идентичных значений. Внутренняя поверхность данного элемента устроена таким образом, чтобы обеспечивать эффективное взаимодействие с шестереночным конусом. За счет углублений, находящихся на внешней стороне, блокируется функционирование муфты.
4. Шестеренки с фрикционным конусом.

В коробке передач устанавливаются разные кольца, которые будут отличаться по конструкции.

Проблемы с синхронизатором

Неисправности связаны именно с тремя основными функциями устройства:

• износ рабочих конусов, что уменьшает тормозящую силу трения;
• затупление и выкрашивание заострённых кромок на зубьях;
• нарушение работы фиксаторов, в основном связанное с уменьшением при износе рабочей длины зубьев венца муфт и шестерён.

Проявляется это как в виде скрежета при включении, так и в самопроизвольном выпадании включённой передачи. Рычаг приходится удерживать вручную, что заканчивается износом вилок. Увеличить срок службы можно избегая быстрой перемены передач, используя приём двойного выжима и регулярно меняя масло в коробке. Тем более противопоказан спортивный стиль, когда передачи переключаются без выжима сцепления. Такое применимо лишь в автоспорте, где с одной стороны используются специальные кулачковые коробки без синхронизаторов, а с другой – нормальной считается частая переборка механизмов.