Губарев А.В., Никифоров С.С. Конструкция автомобилей. Часть 2

Подождите немного. Документ загружается.

– зубья муфты, торцы которых заострены с обеих сторон в сторону колец

(см. также рис. 3.27в).

Функцию упругой связи между муфтой 2 и фрикционными кольцами 1 и 4 вы-

полняют подпружиненные сухари 5. Шарики 6, находясь в отверстиях сухарей,

входят в проточки муфты (см. также рис. 3.27), фиксируя синхронизатор в ней-

тральном положении.

Рассмотрим работу синхронизатора при включении, например, 4-й передачи

для случая, когда вторичный вал 9 вместе со ступицей 3 и муфтой 2 вращаются с

большей угловой скоростью, чем шестерня 8 (рис. 3.28а), которая находится в по-

стоянном зацеплении с первичным валом (на рисунках не показан). Данная ситуа-

ция характерна для переключения с высшей на низшую передачу.

Включение 4-й передачи происходит следующим образом:

– посредством механизма управления КПП водитель перемещает муфту 2

влево, рис. 3.28б;

– через подпружиненные шарики 6 воздействие передается на сухари 5, су-

хари перемещают кольцо 4 синхронизатора;

б)

а)

в)

г)

Рис. 3.27. Элементы синхронизатора двухвальных коробок передач переднепри-

водных автомобилей ВАЗ: 1 – шестерня передачи с надетым кольцом, проверка

зазора; 2 – сухари, ступица и муфта; 3 – проточки в муфте для шариков сухарей;

4 – отверстия в ступице для пружин сухарей

– кольцо 4 своей внутренней конусной поверхностью соприкасается с на-

ружным конусом 10 шестерни 8, в сопряжении возникает сила трения, на-

правленная по касательной и тормозящая кольцо, которое вращается со-

вместно со ступицей 3 и муфтой 2; величина силы трения в момент начала

работы синхронизатора ограничивается жесткостью пружин шариков;

– когда кольцо 4 затормаживается, ступица 3 вместе с муфтой 2 относитель-

но кольца проворачиваются на величину бокового зазора между выступа-

ми 11 кольца и окнами 12 ступицы;

б)

а)

Рис. 3.28. Работа синхронизатора с блокирующими зубьями двухвальной КПП

переднеприводных автомобилей ВАЗ: а – нейтральное положение, б – начало

включения 4-й передачи; 1 – кольцо синхронизатора 3-й передачи, 2 – муфта

и ее зубья, 3 – ступица и ее зубья, 4 – кольцо синхронизатора 4-й передачи,

5 – сухарь, 6 – шарик сухаря, 7 – зубья венца полумуфты, 8 – шестерня 4-й

передачи, 9 – ведомый вал коробки передач, 10 – конус шестерни, 11 – выступ

кольца, 12 – окно в ступице под выступ кольца

– вращение от вторичного вала 9 предается по пути: ступица 3 – выступы 11

кольца 4 – конусная поверхность 10 шестерни 8 – первичный вал КПП –

ведомый диск сцепления, т.е. начинается выравнивание угловых скоро-

стей, рис. 3.28б;

– при провороте ступицы 3 вместе с муфтой 2 относительно кольца 4 скосы

заостренных торцов зубьев муфты 2 упираются в скосы зубьев 4 кольца

синхронизатора, возникает осевая сила, препятствующая дальнейшему пе-

ремещению муфты, т.е. включению передачи (силовое взаимодействие в

месте контакта зубьев, см. рис. 3.22б, аналогично для всех синхронизато-

ров с блокирующими зубьями);

Рис. 3.29. Работа синхронизатора с блокирующими зубьями двух-

вальной КПП переднеприводных автомобилей ВАЗ (продолже-

ние): а – частоты вращения выровнены, б – 4-я передача включена

а)

б)

– связь вторичного и первичного валов не жесткая, а через фрикционную па-

ру выравнивающих элементов, где происходит пробуксовка до момента

уравнивания угловых скоростей (до полного преодоления сил инерции

шестерни 8, первичного вала и ведомого диска сцепления);

– после выравнивания угловых скоростей прекращается блокирующее дей-

ствие зубьев, и муфта 2 имеет возможность перемещается дальше влево,

входя в зацепление с зубьями кольца 4 и зубьями 7 полумуфты шестерни 8,

рис. 3.29а,

– при полном включении передачи шарики 6 выталкиваются из проточек в

муфте, пружины шариков сжимаются, рис. 3.29б.

Преимуществом синхронизаторов двухвальных КПП перед синхронизаторами

трехвальных КПП автомобилей ВАЗ является то, что в процессе выравнивания

угловых скоростей крутящий момент передается не только через зубья кольца, а

также через его выступы, входящие в окна ступицы. Это способствует увеличе-

нию срока службы колец синхронизатора.

Подобная конструкция применена для синхронизаторов КПП ZF, рис. 3.30, ко-

торая устанавливается, например, на грузовые автомобили КАМАЗ-5360. Отличие

от синхронизаторов ВАЗ состоит в том, что зубчатые полумуфты с конусом (2 и

8) и шестерни вторичного вала (1 и 9) изготовлены как отдельные детали.

Рис. 3.30. Синхронизатор с блокирующими зубьями коробки пе-

редач ZF автомобиля КАМАЗ-5360: 1 – шестерня вторичного ва-

ла КПП 2-й передачи, 2 – зубчатый венец полумуфты с конусом

шестерни 2-й передачи, 3 – кольцо синхронизатора 2-й передачи,

4 – ступица, 5 – сухари с пружинами, 6 – муфта включения 1-й и

2-й передач, 7 – кольцо синхронизатора 1-й передачи, 8 – зубча-

тый венец полумуфты с конусом шестерни 1-й передачи,

9 – шестерня вторичного вала КПП 1-й передачи

Аналогичный принцип действия реализован в синхронизаторах, устанавли-

ваемых в КПП автомобилей ГАЗ, рис.3.31.

Рис. 3.31. Синхронизатор с блокирующими зубьями трех-

вальных КПП автомобилей ГАЗ: 1 – кольцо синхронизатора

4-й передачи, 2 – сухари (три штуки), 3 – муфта включения

3-й и 4-й передач, 4 – кольцо синхронизатора 3-й передачи,

5 – пружины, 6 – ступица, 7 – шестерня вторичного вала 3-й

передачи, 8 – вторичный вал, 9 – шестерня промежуточного

вала 3-й передачи, 10 – первичный вал, 11 – шестерня пер-

вичного вала, 12 – шестерня промежуточного вала

Блокирующими элементами являются зубья колец 1 и 4 синхронизатора и

муфты 3. Отличие от предыдущей конструкции состоит в том, что кольца 1 и 4

вместо выступов имеют по три окна, в которые заходят выступающие края суха-

рей 2, установленных в окнах ступицы 6. Сухари распираются в радиальном на-

правлении пружинами 5 и имеют по выступу на наружной поверхности. Этими

выступами сухари удерживаются от осевого перемещения в проточках муфты,

обеспечивая фиксацию нейтрального положения синхронизатора.

При включении передачи, например третьей, муфта 3 воздействует на коль-

цо 4 через сухари 2. Кольцо 4 в начальный момент прижимается конической по-

верхностью к конусу шестерни 7 с силой, ограниченной упругостью пружин 5.

Из-за того, что окна в корпусе кольца шире сухарей, кольцо 4 проворачивается

относительно ступицы 6, а, следовательно и муфты 3, на некоторый угол. Далее

работа блокирующих и включающих элементов аналогична описанной выше ра-

боте синхронизаторов переднеприводных автомобилей ВАЗ.

3.12. Синхронизаторы с блокирующими пальцами

Синхронизаторы этого типа применяются в коробках передач легковых и гру-

зовых автомобилей. Подробнее рассмотрим их на примере синхронизатора ЗИЛ,

рис. 3.32.

Рис. 3.32. Синхронизатор с блокирующими пальцами коробок передач авто-

мобилей ЗИЛ: 1 – кольца синхронизатора с внутренними коническими по-

верхностями; 2 – три блокирующих пальца; 3 – три фиксирующих пальца;

4 – зубчатый венец с наружными зубьями; 5 – муфта (каретка); 6 – вторич-

ный вал; 7 – шестерня включаемой передачи, 8 – конус шестерни включае-

мой передачи, 9 – зубчатый венец с внутренними зубьями полумуфты шес-

терни

Т.к. КПП грузовых автомобилей трехвальные, синхронизаторы располагаются

на ведомом (вторичном) вале. Включающими элементами являются:

– муфта (каретка) 5 синхронизатора, имеющая возможность перемещаться

на подвижном шлицевом соединении либо непосредственно по вторично-

му валу 6, либо по ступице;

– зубчатый венец (венцы) 4 муфты с наружными зубьями, имеющими заост-

ренные торцы для облегчения ввода их в зацепление с зубьями полумуфты

шестерни включаемой передачи;

– зубчатый венец 9 с внутренними зубьями полумуфты шестерни 7 вклю-

чаемой передачи, установленной на вторичном вале 6 на подшипниках и

находящейся в постоянном зацеплении с одной из шестерен промежуточ-

ного вала (на рисунке не показаны); торцы зубьев заострены в сторону

муфты (каретки) для облегчения ввода в зацепление при включении пере-

дачи.

Выравнивающими элементами являются:

– внутренняя коническая поверхность кольца 1 синхронизатора;

– конус 8 шестерни 7 включаемой передачи.

Фрикционные кольца синхронизатора изготавливаются из бронзы. Блокирую-

щими элементами являются:

– три блокирующих пальца 2, имеющие в средней части проточку меньшего

диаметра с фасками в месте перехода на основной диаметр пальца,

рис. 3.33б;

– отверстия в каретке 5 под блокирующие пальцы с фасками по краям отвер-

стий, рис. 3.33б.

Как и рассмотренные выше конструкции, в синхронизаторе ЗИЛ имеется фик-

сирующее устройство для обеспечения нейтрального положения. Таким устрой-

ством являются фиксирующие пальцы (поз. 3 на рис. 3.32), установленные в от-

верстиях каретки 5. Пальцы разрезные, половинки пальцев подпружинены. Бла-

годаря пружинам и проточкам в средней части пальцы фиксируются в отверстиях

каретки, тем самым, удерживая кольца 1 в осевом направлении относительно ка-

ретки, рис. 3.33а. Пружины фиксирующих пальцев также обеспечивают упругую

связь между муфтой (кареткой) 5 и фрикционными кольцами 1, что во всех инер-

ционных синхронизаторах ограничивает силу трения в выравнивающих элемен-

тах в начальный момент их соединения.

Принцип действия синхронизаторов с блокирующими пальцами проиллюст-

рирован на рис. 3.33. В нейтральном положении, рис. 3.33а, совместно с вторич-

ным валом 6 вращаются (или не вращаются, если автомобиль неподвижен) карет-

ка 5, блокирующие 2 и фиксирующие 3 пальцы, кольца 1. Совместно с первичным

и промежуточным валами вращаются шестерни 7 и 10. При перемещении каретки

5 влево, коническая поверхность левого кольца 1 прижимается к конусу 8 шес-

терни 7. Если имеется разница угловых скоростей вторичного вала и шестерни 7,

то кольцо 1 вместе с жестко закрепленными на нем блокирующими пальцами 2

проворачивается относительно каретки 5. Блокирующие пальцы при этом зани-

мают в отверстиях каретки положение, показанное на рис. 3.33б.

В месте контакта фасок пальцев и отверстий каретки возникает осевая сила

, препятствующая дальнейшему перемещению каретки. Сила

существует,

пока есть окружная сила

, т.е. разница угловых скоростей. После того, как уг-

ловые скорости шестерни 7 и кольца 1 (следовательно, и каретки 5, и вала 6) вы-

ровняются, каретка 5 переместится дальше влево, ее зубчатый венец 4 войдет в

зацепление с зубчатым венцом 9 шестерни 7, т.е. включится передача. Пружины

фиксирующих пальцев сжимаются, каретка переходит из нейтрального положе-

ния в положение включенной передачи.

На рис. 3.34 показаны синхронизаторы с блокирующими пальцами другого

конструктивного исполнения. Синхронизаторы КПП автомобилей КАМАЗ,

рис. 3.34а, имеют шесть блокирующих пальцев 2, которые одновременно выпол-

няют функцию фиксирующих элементов. Фиксация нейтрального положения

осуществляется шариками 14 с пружинами 12, шарики удерживаются в сфериче-

ских углублениях блокирующих пальцев.

Синхронизаторы двухвальной КПП автомобиля М-2141, рис. 3.34б, имеют три

блокирующих пальца (на рисунке не показаны) и три фиксирующих пальца 3, ко-

торые прижимаются к выемкам 13 в отверстиях муфты 5 кольцевыми пружина-

ми 12. Муфта 5 имеет внутренние зубья 4, находящиеся в зацеплении с наружны-

ми зубьями ступицы 11. Шестерни 7 и 10 имеют зубчатые венцы с наружными

зубьями (поз. 9 для шестерни 7). Принцип работы синхронизаторов, представлен-

ных на рис. 3.34 аналогичен принципу работы синхронизатора ЗИЛ.

а)

б)

в)

Рис. 3.33. Работа синхронизатора ЗИЛ с блокирующими пальцами: а – нейтральное

положение, б – работа блокирующих элементов в процессе выравнивания угловых

скоростей, в – передача включена; 1 – кольца синхронизатора, 2 – блокирующий

палец, 3 – фиксирующий палец, 4 – зубчатый венец муфты, 5 – муфта (карет-

ка); 6 – вторичный вал, 7 – шестерня включаемой передачи, 8 – конус шестерни

включаемой передачи, 9 – зубчатый венец с внутренними зубьями полумуфты шес-

терни, 10 – шестерня другой передачи

3.13. Синхронизаторы с блокирующими окнами

Синхронизаторы такой конструкции, рис. 3.35, установлены в коробках пере-

дач автомобилей КрАЗ-257, МАЗ-5335. По характеру работы эти устройства

весьма похожи на рассмотренные в разделе 3.12 синхронизаторы с блокирующи-

ми пальцами. Принципиальная разница в том, что кольца двухстороннего синхро-

низатора соединены между собой не пальцами, а корпусом 6, имеющим трубча-

тую форму. Корпус вместе с кольцами также имеет возможность проворачиваться

относительно муфты 1 синхронизатора на небольшой угол.

Включающими элементами являются:

– муфта 1 синхронизатора, имеющая возможность перемещаться на подвиж-

ном шлицевом соединении 17 по вторичному валу 15;

– зубчатый венец (венцы) 3 муфты с наружными зубьями, имеющими заост-

ренные торцы для облегчения ввода их в зацепление с зубьями 14 полу-

муфты шестерни 10 или 13 (в зависимости от включаемой передачи);

– зубчатый венец 14 с внутренними зубьями полумуфты шестерни 13 (у

шестерни 10 имеется такой же зубчатый венец), шестерни установлены на

вторичном вале 15 на подшипниках и находятся в постоянном зацеплении

с соответствующими шестернями промежуточного вала (на рисунке не по-

а)

б)

Рис. 3.34. Конструкции синхронизаторов с блокирующими паль-

цами: а – КПП автомобилей КАМАЗ, б – двухвальной КПП авто-

мобиля М-2141; 1 – кольца синхронизатора, 2 – блокирующий (он

же фиксирующий) палец, 3 – фиксирующий палец, 4 – зубья муф-

ты, 5 – муфта (каретка); 6 – вал КПП, 7 и 10 – шестерни передач,

8 – конус шестерни передачи, 9 – зубчатый венец полумуфты

шестерни, 11 – ступица, 12 – пружина, 13 – выемка в муфте для

фиксирующего пальца, 14 – фиксирующий шарик

казаны); торцы зубьев заострены в сторону муфты для облегчения ввода в

зацепление при включении передачи.

Выравнивающими элементами являются:

– внутренние конические поверхности бронзовых колец 2;

– конусы 12 и 16 шестерен 13 и 10 соответственно.

Блокирующими элементами являются:

– три блокирующих выступа 8 на муфте 1, выступы проходят через окна 5

корпуса 6 и соединяются штифтами 7 с обоймой 4;

– вырезы 18 в окнах 5 корпуса 6.

Рис. 3.35. Синхронизатор с блокирующими окнами: 1 – муфта син-

хронизатора; 2 – конусное кольцо; 3 – зубчатый венец муфты с на-

ружными зубьями; 4 – обойма вилки переключения; 5 – прорези

(окна) корпуса; 6 – корпус; 7 – штифт; 8 – выступ муфты; 9 – фикса-

тор; 10 и 13 – шестерни вторичного вала; 11 – подшипник шестерни

10; 12 и 16 – конусы шестерен 13 и 10 соответственно; 14 – зубча-

тый венец полумуфты шестерни с внутренними зубьями; 15 – вто-

ричный вал; 17 – подвижное шлицевое соединение муфты и вторич-

ного вала; 18 – блокирующие вырезы