Для чего предназначены синхронизаторы механической коробки передач

Обновлено: 05.07.2024

Коробка передач, коробка переключения передач, коробка перемены передач (устаревшее), КПП, КП. Механизм, часть трансмиссии автомобиля или мотоцикла, станка или иного промышленного механизма, предназначенный для изменения частоты вращения приводного вала и крутящего момента, а следовательно, и тягового усилия на ведущих колесах автомобиля и скоростей движения, для обеспечения движения задним ходом, а также для длительного разобщения двигателя от ведущих колес при работе двигателя на холостом ходу.

Преимущества и недостатки МКПП

Для наглядности положительные и отрицательные стороны механической коробки передач представим в виде сравнительной таблицы.

Преимущества	Недостатки
Стоимость и масса коробки ниже в сравнении с другими типами КПП	Меньший уровень комфорта для водителя в сравнении с другими КПП
Высокие динамика разгона, топливная экономичность и КПД	Утомляющий для водителя процесс переключения передач
Высокая надежность за счет простоты конструкции	Необходимость периодической замены сцепления
Простое и недорогое обслуживание	Более низкая плавность хода автомобиля в сравнении с другими типами КПП
Возможность более эффективного движения по бездорожью
Возможность буксировки автомобиля

Устройство

МКП является частью трансмиссии автомобиля и работает в паре со сцеплением, которого в коробках передач другого типа (автоматических) может и не быть. В прошлом в легковых автомобилях высокого класса вместо сцепления использовалась гидромуфта, но в наши дни этот тип полуавтоматической трансмиссии не применяется из-за высоких потерь мощности двигателя и низкого КПД гидромуфты. В настоящий момент механические коробки передач без сцепления применяются только в металлообрабатывающих станках.
Сцепление необходимо для выравнивания частоты вращения пар шестерен. Без применения сцепления переключение передач МКП невозможно. Так же сцепление используется для плавного начала движения автомобиля и кратковременного отсоединения двигателя от механизмов трансмиссии при остановках.
Основные узлы МКП: картер, набор параллельных вращающихся валов, насаженные на валы шестерни, синхронизатор. На сегодняшний момент наибольшее распространение получили МКП двух типов - трехвальные (большинство заднеприводных автомобилей классической компоновки и, частично, переднеприводные автомобили) и двухвальные (значительная часть переднеприводных автомобилей).
В трехвальной коробке установлены три вала - первичный, промежуточный и вторичный. Передний вал через сцепление соединен с коленчатым валом (маховиком) двигателя. Вторичный - с карданным валом, передающим вращающий момент на главную передачу, либо с самой главной передачей (в заднеприводных автомобилях и в машинах с разнесенной трансмиссией). Промежуточный вал служит для передачи вращающего момента посредством шестерен с первичного на вторичный вал. Первичный и вторичный валы устанавливают в М соосно - передняя часть вторичного вала входит в паз в задней части первичного вала и вращается в нем на подшипнике. Механически первичный и вторичный валы связаны только шестернями промежуточного вала и вращаются независимо друг от друга.
На первичном валу жестко закреплена одна ведущая шестерня, которая входит в зацепление с шестерней промежуточного вала. На вторичном валу располагается свободно вращающийся блок шестерен. Каждая из шестерен вторичного вала находится на строго определенном участке вала, ее продольное (по валу) перемещение исключается. В то же время механизм переключения передач блокирует выбранную шестерню на вторичном валу, передавая ему вращающий момент от первичного вала через шестерню промежуточного - так происходит включение передачи.
На промежуточном валу жестко закреплен набор шестерен, которые всегда находятся в постоянном зацеплении. Шестерня первичного вала передает вращение первой (ведомой) шестерне промежуточного вала. Вместе с промежуточным валом вращаются и его шестерни, передавая вращение парам согласованных, постоянно находящихся в зацеплении шестерен вторичного вала. Таким образом при включенном сцеплении и работающем двигателе все шестерни первичного, промежуточного и вторичного вала находятся во вращении вне зависимости от выбранной передачи.
Для уменьшения износа и компенсации воздействующих на зубья шестерен сил все шестерни современных МКП выполнены косозубыми.

Содержание

Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Содержание

Требования, предъявляемые к коробке передач

К коробке передач предъявляются следующие требования:
— обеспечение оптимальных тягово-скоростных свойств автомобиля при заданной характеристике двигателя;
— бесшумность в работе и переключении передач;
— легкость управления;
— высокий КПД.
С появлением первых моторных экипажей появилась необходимость применения устройств для изменения передаточного отношения от двигателя к колесам. Применявшиеся вначале ременные передачи, скопированные со станков, оказались несостоятельными и очень скоро стали вытесняться зубчатыми передачами. Первой подобной коробкой, получившей широкое распространение на автомобилях, была коробка передач со скользящими шестернями, которые могли перемещаться на квадратном или шлицевом вале, для того чтобы входить в зацепление с шестернями, установленными на другом, параллельном первому, вале. Она сконструирована инженером Эмилем Левассором во Франции и в 1891 г. была установлена на автомобиле «Панар-Левассор».

Муфта переключения

На вторичный вал со свободно вращающимися боками шестерен насажены муфты переключения передач. Поскольку муфты соединены с вторичным валом шлицами, их называют шлицевыми муфтами. В отличие от свободно вращающихся на подшипниках шестерен вторичного вала, муфты способны перемещаться в продольном направлении.
На боковых поверхностях шестерен вторичного вала и шлицевых муфт находятся зубчатые венцы. При перемещении по шлицам муфта входит зубчатым венцом в зацепление с зубчатым венцом шестерни, блокируя ее на валу. Вращение с промежуточного вала передается на ведомую шестерню вторичного вала, а с нее через зубчатый венец и шлицы муфты на вторичный вал.
Продольное перемещение шлицевых муфт по вторичному валу производится вилками переключения передач, которые через ползуны соединены с рычагом. Поскольку муфт две (в четырехступенчатой коробке, в шести- или восьмиступенчатой муфт больше), в предусмотрен механизм блокировки, предотвращающий возможность одновременного включения двух передач.
При соединении зубчатых венцов муфты и определенной выбором передачи шестерни вторичного вала крутящий момент передается через карданный вал и главную передачу на ведущие колеса. Автомобиль движется. Если ни одна муфта с шестерней вторичного вала не соединена, коробка передач стоит на «нейтрали», двигатель отключен от механизмов трансмиссии, автомобиль стоит на месте или движется только силами инерции.

Заключение

Синхронизированные МКП

При переключении передач на ходу наибольшую нагрузку принимают на себя поверхности зубьев шестерен, находящихся в зацеплении, и боковые зубчатые венцы шлицевых муфт и шестерен вторичного вала. Это происходит из-за несовпадения частоты вращения зубчатых венцов относительно друг друга. В результате передачи включаются со скрежетом, венцы и зубья шестерен испытывают разрушительные ударные нагрузки. При большом несовпадении частоты вращения включение передачи вообще невозможно.
Для преодоления этого эффекта в тридцатые годы ХХ века были изобретены синхронизаторы - фрикционные конические муфты, располагающиеся по бокам шлицевых муфт. Приближаясь к зубьям венца шестерни вторичного вала, бронзовый конус синхронизатора, установленный в муфте, входит в конусный паз на шестерне, за короткое время за счет сил трения выравнивает скорость вращения муфты и шестерни. В этот момент синхронизатор блокирует перемещение муфты. Когда скорости вращения выравниваются, перемещение разблокируется, зубчатый венец муфты входит в зацепление с зубчатым венцом шестерни вторичного вала - переключение передачи происходит бесшумно и плавно. Синхронизаторы увеличивают время переключения передач, но это увеличение столь несущественно, что его трудно заметить. Вместе с тем синхронизированные МКП намного долговечней и комфортней в работе, чем не синхронизированные.
В недорогих массовых автомобилях применяются частично синхронизированные МКП, в которых синхронизаторы не устанавливаются в муфту включения заднего хода (пример - автомобили ВАЗ «классической» серии). В прошлом синхронизаторы устанавливались только в муфту включения высших передач (пример - автомобиль «Газ 21», в котором синхронизированы были только 2-я и 3-я передачи 3-ступенчатой МКП).

Виды механических КПП

По количеству ступеней механическая коробка передач в основном подразделяется на:

4-х ступенчатую;
5-и ступенчатую;
6-и ступенчатую.

Наиболее распространенной механикой считается трансмиссия 5МТ, т.е. пятиступенчатая коробка передач.

В зависимости от количества валов различают следующие виды КПП:

двухвальные механические трансмиссии, устанавливаемые на легковые переднеприводные автомобили;
трехвальные МКПП, которые применяются в основном на заднеприводных автомобилях, а также на грузовых машинах.

Устройство и принцип работы механической коробки передач

Работа синхронизатора

При включении передачи вилка перемещает муфту по вторичному валу в сторону шестерни включаемой передачи. Конус блокирующего кольца синхронизатора соприкасается с конусной поверхностью шестерни. Частота вращения шестерни, которая свободно вращается на вторичном валу КП, и конусной поверхности блокирующего кольца, которое вращается с частотой вращения вторичного вала КП, не совпадают. За счет сил трения в зоне соприкосновения двух конусных поверхностей блокирующее кольцо проворачивается на величину зазора между сухарем и пазом (который больше размеров сухаря наполовину). Зубчатый венец муфты переключения устанавливается напротив зубьев поверхности кольца, между ними происходит механический контакт, за счет сил трения скорости вращения выравниваются. В этот момент блокирующее кольцо проворачивается против направления вращения, сухари занимают центральное положение относительно пазов и утапливаются в них. Зубья муфты входят в зацепление с зубьями блокирующего кольца и включаемой шестерни. Для облегчения процесса зацепления торцевые скосы зубьев зубчатых венцов выполнены скошенными. В конечной фазе включения передачи шестерня блокируется на вторичном валу передач, что и приводит к изменению частоты вращения вторичного вала и передаточного числа трансмиссии в целом.

«Задний ход»

Для реализации возможности движения автомобиля задним ходом в двухвальные и трехвальные МКП устанавливают еще один промежуточный вал и пару шестерен промежуточного и вторичного вала, которая не находится в постоянном зацеплении. При этом шестерня заднего хода на вторичном валу единственная, которая жестко насажена на вал (через шлицевое соединение).
Включение передачи заднего хода происходит без применения муфты - поэтому эта передача, как правило, оказывается не синхронизированной (синхронизаторы заднего хода устанавливаются в двухвальные М). Перемещая рычаг переключения передач, водитель воздействует на соответствующий ползун, который перемещает вал заднего хода и вводит в зацепление с шестернями промежуточного вала и вторичного вала специальную шестерню. Образуется сочленение нечетного количества шестерен - трех. В результате вторичный вал начинает вращаться в обратную сторону.
Суммарное передаточное отношение шестерен заднего хода обычно больше, чем пары шестерен первой передачи, поэтому задний ход самый тихоходный, но и самый «тяговитый» режим движения автомобиля.

Содержание

Принцип действия и назначение

Необходимость применения обусловлена разницей частоты вращения вала двигателя и ведущих колес автомобиля, не позволяющей соединять ведущие колеса напрямую с коленвалом. Двигатели внутреннего сгорания имеют определенный диапазон частоты вращения коленвала - от 500, до 9000 об/мин, а частота вращения ведущих колес автомобиля колеблется от 0 до 1800 об/мин. Служит для повышения или понижения частоты вращения валов механизмов трансмиссии, а также для обеспечения оптимального крутящего момента ведущих колес. Наибольший крутящий момент ДВС выдают при средних и высоких оборотах - от 3000 до 7000 об/мин. Позволяет наилучшим образом использовать возможности двигателя, сообразуя их со скоростью передвижения автомобиля.
Изменение частоты вращения и крутящего момента в происходит посредством ступенчатого изменения передаточного отношения пар шестерен. При начале движения водитель включает первую передачу. При этом выбирается пара шестерен с наибольшим передаточным отношением - ведущие колеса крутятся с намного меньшей частотой, чем коленчатый вал двигателя, в то же время крутящий момент на первой передаче будет достаточно высоким, чтобы обеспечить трогание с места, движение в гору или в тяжелых дорожных условиях. При разгоне автомобиля водитель последовательно включает высшие ступени, повышая частоту вращения ведущих колес. На высокой скорости водитель включает прямую передачу, при которой частота вращения колес определяется передаточным отношением главной передачи ведущего моста. В некоторых автомобилях оснащается повышающей передачей, при которой частота вращения колес будет еще больше (но в любом случае ниже, чем частота вращения коленчатого вала ДВС) при понижении тягового усилия двигателя (в этом режиме движения используются силы инерции).
Помимо этого назначение состоит еще в возможности плавного понижения скорости движения - выбором низших передач, и в длительном разъединении работающего двигателя от механизмов трансмиссии при кратковременных стоянках автомобиля.

Синхронизатор

Синхронизатор механической коробки передач - механизм, обеспечивающий плавное переключение передач за счет выравнивания частоты вращения включаемой шестерни и вторичного вала. Снижает износ зубчатых венцов муфты переключения и шестерни за счет снижения ударных нагрузок на зубья. Снижает акустический шум (скрежет) при переключении передач. Увеличивает срок службы КП.

Устройство синхронизатора

Конструкция синхронизатора:
1 — шестерня II передачи;
2 — блокирующие кольца;
3 — скользящая муфта включения II и III передач;
4 — ступица;
5 — стопорное кольцо;
6 — пружина;
7 — сухарь;
8 — шарик;
9 — шестерня III передачи

Синхронизатор состоит из ступицы, которая установлена через шлицевое соединение на вторичный вал КП и может перемещаться по валу продольно вместе с муфтой переключения передач. Ступица соединена с муфтой также через шлицы - внешние для ступицы, внутренние для муфты переключения. На наружной поверхности ступицы под углом 120 градусов прорезаны три паза, в которых располагаются сухари синхронизатора. Выступы сухарей совпадают с кольцевой проточкой внутренней шлицевой поверхности муфты. Сухари прижимаются к внутренней поверхности муфты кольцевыми пружинами.
Шестерни вторичного вала КП имеют боковые конические поверхности, на которые насажены свободно вращающиеся бронзовые блокирующие кольца, находящиеся в зацеплении с кончиками сухарей. Пазы блокирующих колец, в которые входят концы сухарей, на 50 процентов больше ширины сухарей. На внешней стороне блокирующих колец находятся зубья, которые входят в зацепление с зубьями ступицы и зубьями шестерни переключаемой передачи вторичного вала.

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:

Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен.
Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс.
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:

Устройство механической коробки передач

Конструктивно механическая коробка передач состоит из следующих элементов:

ведущий или первичный вал;
ведомый или вторичный вал;
промежуточный вал (для 3-х вальной МКПП);
шестерни первичного и вторичного валов;
механизм выбора передач;
муфты синхронизаторов (синхронизаторы);
картер;
главная передача; .

При этом устройство и принцип работы двухвальной и трехвальной трансмиссии отличаются друг от друга.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Этот тип коробки является наиболее распространенным. Крутящий момент от двигателя через муфту сцепления передается на первичный вал. В зависимости от конструкции конкретной коробки передач часть шестерней на первичном и вторичном валах жестко закреплены на них, а часть свободно вращаются. Также на каждом валу расположен минимум один синхронизатор. Шестерни первичного и вторичного валов находятся в постоянном зацеплении друг с другом. Понять, какие из них зафиксированы, а какие вращаются, очень просто: шестерни возле синхронизаторов всегда вращаются на валу.

Шестерня главной передачи жестко закреплена на ведомом валу. Крутящий момент от вторичного вала к колесам транспортного средства передают главная передача и дифференциал. Последний обеспечивает вращение колес с разной угловой скоростью.

Механизм выбора передач в двухвальной КПП расположен в корпусе коробки и состоит из вилок и штоков, перемещающих муфты синхронизаторов. Механизм оснащен защитой от одновременного включения двух передач.

Принцип работы двухвальной трансмиссии следующий:

В нейтральном положении рычага переключения передач крутящий момента от двигателя не передается на ведущие колеса, шестерни на валах свободно прокручиваются.
При перемещении рычага водитель перемещает муфту синхронизатора соответствующей вилкой через систему тросиков или тяг.
Муфта синхронизирует угловые скорости соответствующей шестерни и вала, на котором расположен синхронизатор.
Муфта синхронизатора входит в зацепление с шестерней и крутящий момент начинает передаваться с первичного вала на вторичныый.
Происходит передача крутящего момента от двигателя на ведущие колеса с заданным передаточным числом.

Для движения задним ходом используется дополнительный вал с промежуточной шестерней заднего хода.

Схемы передачи крутящего момента на каждой из передач:

Трехвальная КПП: устройство и принцип работы

Отличие трехвальной механики от двухвальной в том, что здесь используются три вида валов. Помимо ведомого и ведущего также применяется промежуточный вал.

Промежуточный вал расположен параллельно первичному, все шестерни на нем жестко зафиксированы.

На одной оси с первичным расположен вторичный вал. За это отвечает упорный подшипник на ведущем валу, в который входит вторичный вал. При этом шестерни ведомого вала могут свободно вращаться и не имеют жесткой фиксации с валом. Шестерни вторичного вала находятся в постоянном зацеплении с шестернями промежуточного вала. Следовательно, в нейтральном положении КПП крутящий момент от первичного вала передается на промежуточный и далее на шестерни вторичного вала. Но поскольку они свободно вращаются на валу, автомобиль не двигается.

Между шестернями вторичного вала находятся синхронизаторы, работа которых заключается в выравнивании угловых скоростей шестерен вторичного вала с угловой скоростью самого вала за счет сил трения.

Синхронизаторы жестко закреплены на вале и за счет шлицевого соединения могут двигаться по нему в осевом направлении.

В отличие от двухвальной КПП, механизм переключения в трехвальной трансмиссии располагается на корпусе коробки и состоит из рычага управления и штоков с вилками. Механизм также оснащен блокирующим устройством для предотвращения одновременного включения двух передач.

Он может также иметь и дистанционное управление. При этом дистанционный механизм переключения обеспечивает кулиса или шарнирные тросы.

Принцип включения передач в трехвальной КПП аналогичен принципу работы двухвальной трансмиссии.

Повышающая передача

Повышающая передача (овердрайв) - это пара шестерен промежуточного и вторичного вала, передаточное отношение которой меньше единицы. В результате использования повышающей передачи вторичный вал имеет большую частоту вращения, чем маховик двигателя. Повышающая передача - 5-я или (и) 6-я в большинстве современных легковых автомобилей - включается муфтой, как и все прочие передачи. Ее использование, как правило, не повышает максимальную скорость (она достигается на прямой передаче), но позволяет двигаться на большой скорости при средних оборотах двигателя - соответственно, при меньшем уровне акустического шума и вибраций. Таким образом, применение повышающей передачи больше маркетинговый ход, чем необходимость.

Назначение коробок передач

Чаще всего коробки передач применяются на транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания, поскольку ДВС не обладают необходимой для плавного изменения скорости движения гибкостью. Диапазон частоты вращения ведущих колес автомобиля простирается от 0, до 1800 об/мин (максимальное значение может быть больше у спортивных автомобилей и мотоциклов). Диапазон частоты вращения коленчатого вала поршневого ДВС - от 500-800, до 5-9 тысяч об/мин. КП обеспечивает плавное увеличение или уменьшение скорости движения при оптимальном использовании максимального крутящего момента двигателя, который достигается обычно при средней частоте оборотов коленчатого вала поршневого двигателя (около 3-4 тысячах об/мин). Помимо этого КП позволяет менять направление движения автомобиля (для этого в коробка оснащена механизмом заднего хода) и отключать двигатель от механизмов трансмиссии во время длительных стоянок с работающим мотором.

В транспортных средствах с паровыми и электрическими двигателями КП обычно не применяется, поскольку двигатели этого типа обладают практически идеальной характеристикой. КП не применяется на простейших велосипедах, но на спортивные и дорогие дорожные модели устанавливаются специальные устройства - открытые звездочные с механизмом перевода цепи или планетарные, встроенные в ступицу заднего колеса, которые выполняют функции КП. В токарных, фрезерных, сверлильных станках КП используются для изменения частоты вращения шпинделя, чтобы обеспечить оптимальный режим обработки металла.

Коробка передач(ИЖ-2126):
1 – первичный вал;
2 – картер сцепления;
3 – задний подшипник первичного вала;
4 – болт крепления верхней крышки;
5 – верхняя крышка;
6 – передний подшипник вторичного вала;
7 – блокирующее кольцо синхронизатора включения передачи;
8 – ступица III-IV передач;
9 – муфта III-IV передач;
10 – шестерня III передачи;
11 – стопорное кольцо;
12 – ступица V передачи;
13 – муфта V передачи;
14 – шестерня V передачи;
15 – шестерня II передачи;
16 – роликовый подшипник;
17 – шпонка;
18 – муфта-шестерня заднего хода;
19 – блокирующее кольцо синхронизатора включения II передачи;
20 – ступица I-II передач;
21 – шестерня I передачи;
22 – стержень рычага переключения передач;
23 – чехол рычага;
24 – рычаг переключения передач;
25 – задний подшипник вторичного вала;
26 – фланец эластичной муфты карданной передачи;
27 – ведущая шестерня привода спидометра;
28 – сальник вторичного вала;
29 – гайка фланца эластичной муфты;
30 – центрирующее кольцо;
31 – вторичный вал;
32 – уплотнитель;
33 – грязеотражатель;
34 – шайба;
35 – задний болт промежуточного вала;
36 – болт крепления кронштейна задней опоры силового агрегата;
37 – гайка шпильки крепления задней крышки;
38 – задний подшипник промежуточного вала;
39 – задняя крышка коробки передач;
40 – прокладка задней крышки;
41 – игольчатый подшипник;
42 – промежуточная шестерня заднего хода;
43 – ось промежуточной шестерни;
44 – промежуточный вал;
45 – картер коробки передач;
46 – передний подшипник промежуточного вала;
47 – болт переднего подшипника промежуточного вала.

Прямая передача

В трехвальных коробках высшей передачей является прямая передача. Она названа прямой, потому что муфта переключения входит в зацепление с зубчатым венцом не вторичного вала, а с венцом шестерни первичного вала. В результате частота вращения вторичного вала совпадает с частотой вращения маховика двигателя (и, соответственно, коленчатого вала). Частота вращения ведущих колес при этом определяется передаточным соотношением конических шестерен главной передачи.
Движение на прямой передаче - наиболее оптимальный режим движения автомобиля с точки зрения эксплуатационных расходов и износа механизмов трансмиссии. В этом режиме двигатель потребляет меньше топлива, работает в оптимальном тепловом режиме, МКП подвержена наименьшему износу из-за отсутствии нагрузки на шестерни.
Прямой передачи нет в двухвальных М, в которых отсутствует промежуточный вал, а первичный и вторичный валы установлены параллельно. В отличие от трехвальной, здесь шестерни нагружены всегда. Но при этом КПД двухвальной коробки выше, чем трехвальной, поскольку нет потерь на силы трения в промежуточном валу.

Принцип работы механической коробки передач

Немного о синхронизаторе МКПП

Синхронизатор служит для безударного включения передач за счет выравнивания угловых скоростей вала и шестерни. Конструктивно синхронизатор состоит из муфты, двух блокировочных колец, трех сухарей и двух проволочных колец.

В процессе включения передачи вилка передвигает муфту к нужной шестерне, куда вначале перемещается блокировочное кольцо. Возникающая сила трения за счет разности угловых скоростей элементов поворачивает блокировочное кольцо до упора. Дальнейшее движение муфты синхронизатора и зацепление происходит только после выравнивания угловых скоростей. Более подробно почитать про синхронизатор можно в нашей статье Устройство и принцип работы синхронизатора КПП.

Механическая коробка передач

Механическая коробка передач (МКП) - механизм изменения крутящего момента, передаваемого с вала двигателя через механизмы трансмиссии на ведущие колеса автомобиля. От прочих типов отличается тем, что в МКП передачи переключаются вручную или полуавтоматически (при использовании сервоприводов сцепления или гидромуфты). Наиболее распространенный тип. Отличается долговечностью, простотой обслуживания и наибольшим КПД.

Практика управления автомобилем с синхронизированной МКП

При управлении несинхронизированной КП (в частности, на антикварных отечественных автомобилях довоенного производства) водитель вынужден применять особые приемы переключения передач, чтобы не допустить пломки двигателя и быстрого износа шестерен коробки передач.
Быстрое переключение передач с низшей на высшую на таких автомобилях невозможно из-за разницы частоты вращения шестерни вторичного вала и муфты включения. Чтобы выровнять скорости вращения водитель вынужден пользоваться приемом двойного выжима сцепления. Он заключается в том, что водитель выжимает сцепление, переводит рычаг КП в нейтральное положение, на короткое время отпускает сцепление, затем снова выжимает педаль и включает высшую передачу. В момент выбора «нейтрали» скорости вращения шестерен выравниваются. Переключение передач происходит без скрежета и больших ударных нагрузок на зубья шестерен.
Для перехода с высшей на низшую передачу на автомобилях с несинхронизированной КП применяют прием двойного выжима сцепления «с перегазовкой». Выжав сцепление, водитель переводит рычаг переключения передач в нейтральное положение, нажимает педаль газа, затем снова выжимает сцепление и включает низшую передачу. За счет раскрутки шестерен промежуточного вала скорость вращения подключаемой шестерни и муфты включения выравнивается. Передача, опять же, включается без скрежета.
Эти же приемы переключения передач до сих пор используются в строительных и специализированных машинах (грейдерах, тракторах, тихоходных тягачах) с многоступенчатыми МКП, в которых применение синхронизаторов невозможно.
В синхронизированных коробках описанные приемы лишены смысла, поскольку зацепление шестерен с большой разницей скоростей вращения будет блокировано синхронизатором. Большой ударной нагрузки на зубья шестерен (зубчатых венцов) не произойдет, поскольку шестерни просто не войдут в зацепление до момента выравнивания частоты вращения. По сути, синхронизатор МКП выполняет функции полуавтомата переключения передач, устраняя саму возможность грубого зацепления шестерен коробки, которая способна вывести механизм КП из строя.
На автомобилях с частично синхронизированными МКП (например, ГАЗ-21, водители для перехода со второй на первую передачу, которая не имела синхронизатора, переводили подрулевой рычаг переключения на короткое время в положение включения третьей передачи, а потом быстро - в положение первой передачи. Это позволяло частично синхронизировать вращение муфты переключения и шестерни первой передачи единственным синхронизатором КП этого автомобиля. Такой же прием использовался и для включения заднего хода.

Синхронизаторы заднего хода

В большинстве современных легковых автомобилей с трехвальными и двухвальными МКП передача заднего хода так же оснащается синхронизатором (но это не касается отечественных легковых автомобилей, в которых передача заднего хода синхронизатора не имеет). Это облегчает включение задней передачи, но не избавляет водителя от строгого выполнения правила - включать передачу заднего хода только после полной остановки автомобиля. Для предотвращения этой ошибки МКП оснащается блокираторами, которые делают невозможной включение заднего хода при движении автомобиля вперед, либо рычаг КП оснащается специальным пружинным механизмом, который предотвращает случайный выбор передачи заднего хода. Обычно для включения заднего хода рычаг переключения КП нужно нажать вниз, а затем перевести в нужное положение. Либо сектор включения задней передачи снабжен тугой пружиной, чтобы водитель чувствовал повышенное сопротивление. Либо для включения заднего хода нужно нажать манетку, расположенную на рычаге переключения (это решение можно встретить и сегодня, повсеместно оно применялось на послевоенных грузовых автомобилях отечественного производства).
Синхронизатор МКП один из самых нагруженных узлов этого механизма. При выходе коробки передач из строя специалисты по ремонту прежде всего сталкиваются с фактом разрушения синхронизаторов (особенно шестерен низших передач) и уже потом - с неисправностями уплотнений первичного и вторичного валов, разрушением подшипников и выкрашиванием зубьев шестерен.

Конструкция синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

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.

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.

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.

Читайте также: