Для чего нужен синхронизатор: Синхронизатор КПП: устройство и принцип работы – Синхронизатор (автомобиль) — Википедия

Содержание

Синхронизатор (автомобиль) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 апреля 2016; проверки требуют 9 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 30 апреля 2016; проверки требуют 9 правок. Трёхсоставной бронзовый конический синхронизатор на примере МКП Suzuki Wagon R. Односоставной бронзовый конический синхронизатор Простейший конусный синхронизатор (типа Borg-Warner) представляет собой бронзовое блокирующее кольцо, расположенное на валу между зубчатым венцом шестерни соответствующей передачи и скользящей муфтой включения. Кольцо имеет внутреннюю коническую поверхность, обращённую в сторону шестерни, и зубчатый венец, обращённый в сторону муфты. На конической поверхности выполнена резьба, предназначенная для прорезания масляной плёнки. Материал блокирующего кольца отличается износостойкостью и высоким коэффициентом трения. Оно соединено со скользящей муфтой при помощи сухарей таким образом, что её перемещение вдоль вала вызывает перемещение соответствующего блокирующего кольца в том же направлении.


Синхронизатор — элемент конструкции коробок передач механической схемы на валах и шестернях постоянного зацепления, предназначенный для синхронизации угловых скоростей блокировочной муфты и шестерни при включении передачи. Является составной частью блокировочной муфты. Не обязательный элемент конструкции, и принципиальная работа коробок передач вышеупомянутой механической схемы возможна и без синхронизаторов.

ПРИНЦИП РАБОТЫ УСЛОВНОГО СИНХРОНИЗАТОРА
В данном случае выравнивание скоростей муфты и шестерни осуществляется за счёт взаимодействия двух конических поверхностей, но детали устройства на картинке отличаются от фактического исполнения синхронизаторов.
1 — нейтральное положение муфты;
2 — начало переключения, момент выравнивания угловых скоростей муфты (вращающейся вместе с валом) и шестерни (свободно установленной на валу) за счёт трения конических поверхностей друг о друга;
3 — блокировка муфтой шестерни, передача включена, шестерня и муфта вращаются как единой целое.

Распространение получили две принципиальные конструкции синхронизаторов: с промежуточным коническим отдельным бронзовым кольцом (пример — ВАЗ-2108), и с коническим бронзовым кольцом, подвижно закреплённым на муфте (пример — ЗИЛ-130).

Независимо от конкретной конструкции синхронизатора торец шестерни имеет наружную коническую поверхность, а кольцо синхронизатора имеет внутреннюю коническую поверхность. При движении муфты к шестерне муфта сначала прижимает прижимает бронзовое кольцо синхронизатора к конической поверхности зубчатого колеса. За счёт возникающей в этом месте силы трения, зубчатое колесо начинает притормаживаться (или наоборот, разгоняться, если оно вращалось медленнее муфты), и в конце концов их угловые скорости уравниваются. Теперь, когда в подвижной системе координат зубчатое колесо, кольцо синхронизатора и муфта становятся неподвижны относительно друг-друга, условие для безударного соединения муфты и зубчатого колеса является выполненным. Далее муфта продолжает движение вперёд и осуществляет сцепление с зубчатым колесом с помощью зубчатых венцов — на ней и на колесе.

Слабым местом любого синхронизатора является значительная сила трения на сравнительно малой площади конусной поверхности бронзового кольца, что вызывает его износ. Для увеличения срока службы колец их часто делают состоящими из двух или трёх бронзовых конусов.

Наличие синхронизаторов в современных коробках передач[править | править код]

  • В механической коробке передач на валах и шестернях постоянного зацепления синхронизаторы могут присутствовать на всех передачах КП, только на передачах переднего хода, только на нескольких передачах переднего хода, только на демультипликаторе, отсутствовать вообще. С точки зрения применения синхронизаторов каждая МКП уникальна, хотя на современных МКП дорожных легковых автомобилей синхронизаторы гарантированно есть на каждой передаче переднего хода.
  • В роботизированных коробках передач с одним сцеплением синхронизаторы применяются аналогично МКП — то есть, в каждой КП по-своему.
  • В коробках передач с двойным сцеплением синхронизаторы обязательно должны быть на каждой передаче, так как их отсутствие не позволит такой КП работать принципиально.
  • В планетарных коробках передач функцию синхронизаторов выполняют фрикционные управляющие элементы гидроподжимных муфт.
  • В коробках передач на валах и скользящих шестернях синхронизаторов не бывает в принципе.

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.

На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.

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). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.

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 — Энциклопедия журнала "За рулем"

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.

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.

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.

Для чего нужен синхронизатор

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

Синхронизатор КПП – устройство, выравнивающее частоту вращения вала и шестерни КПП. Данный механизм необходимо особенно на высоких скоростях, так как нагрузка на шестерни уменьшается, а также снижается сила трения между деталями.

Устройство механизма

Устройство и описание элементов синхронизатора механической КПП:

  • Ступица. Посредством шлицов соединена с муфтой, обеспечивающей включение второй и третьей передачи.
  • Сухари. Расположены в специальных пазах ступицы, которые проточены под углом. Для того, чтобы сухари плотно сидели в пазах, на муфте предусмотрены пружины, фиксирующие их в пазах.
  • Кольца. Выполнены из бронзы и свободно вращаются при переключении, но при этом соединены с сухарями.
  • Шестерня второй передачи.
  • Шестерня третьей передачи.

Синхронизаторы коробки передач срабатывают при переключении на вторую или третью передачу (на которой расход топлива самый большой). Сцепка ступицы и шестерни достигается за счёт зубьев, расположенных на внешней стороне медных колец.

Медные кольца необходимы, так как они позволяют блокироваться муфте до полной синхронизации скоростей вращения вала и шестерни. Кольца выполнены в форме конуса, это способствует более надёжной сцепке с шестерней.

Синхронизаторы КПП могут быть следующих типов:

  • Двухконусные. Применяются наиболее часто, имеют стандартные конструктивные особенности, описанные выше.
  • Трёхконусные. Дополнительные элементы обеспечивают больше площадей для трения, достигается данный эффект установкой промежуточного кольца, работа которого в правильном распределении скоростей между валом и шестерней.

Принцип работы устройства

Для лучшего понимания работы механизма в сборе, следует подробно ознакомиться с последовательностью работы КПП, оснащённой синхронизатором.

Работа синхронизатора КПП:

  1. Нейтральное положение. Зацепления не происходит, так как муфта синхронизатора не взаимодействует с шестернями, которые вращаются на валу без каких-либо препятствий.
  2. Данное положение элементов соответствует и стандартным механическим коробкам передач.Происходит включение передачи. При этом муфта скользит в направлении шестерни, под действием силы от вилки КПП. Все элементы синхронизатора взаимосвязаны, поэтому одновременно с муфтой приводятся в движение сухари, пока не прижмутся к медному кольцу блокировки.
  3. Блокирующее кольцо не даст муфте двигаться дальше, так как его шлицы упираются в зубья муфты. Оно будет находиться в фиксирующем положении пока не произойдёт окончательная синхронизация обеих частот вращения – шестерни и вала.
  4. Достигнута синхронизация. Зубья муфты блокируют кольцо, заставляя его двигаться в обратную сторону. Препятствие пропадает, и муфта входит в зацепление с шестерней, это процесс является полным включением передачи.

Принцип работы синхронизатора механической КПП может показаться тяжёлым для понимания, но весь процесс происходит очень быстро, включение передачи занимает меньше одной секунды.

Основные неисправности синхронизатора КПП

Основной причиной снижения долговечности синхронизатора КПП является неправильная эксплуатация пользователем автомобиля. Слишком резкое или раннее переключение передач приводит к быстрому износу механизма и необходимости проведения досрочного ремонта или технического обслуживания.

Шестерни и валы КПП обычно изготавливаются из высокопрочной стали, обладающей низким порогом чувствительности к высоким температурным режимам. Именно поэтому данные элементы выходят из строя редко, проводить их замену следует одновременно с капитальным ремонтом двигателя.

Мелкие детали в синхронизаторе обладают не таким длительным сроком эксплуатации, например, медное блокирующее кольцо или сухари.

При переключении передач раздаётся шум или хруст

Проблема встречается очень часта, причиной подобного хруста является износ кольца блокировки, которое предотвращает движение муфты. Также подобный шум может вызвать основание, на котором находится блокирующее медное кольцо синхронизатора – коническая поверхность шестерни. Чтобы определить неисправность, достаточно добраться до синхронизатора, на поверхностях деталей будет выработка, а кольцо блокировки меняет свою форму.

Для переключения передач необходимо прилагать силу
При данной проблеме внимание следует уделить синхронизатору в сборе. При поломке синхронизатора переключение передач затруднительно, или не происходит вообще.

Как видно из приведенных примеров конструкций современных автомобильных коробок передач (рис. 3.7—3.11), переключение с помощью синхронизаторов применяется наиболее широко. Синхронизатор обеспечивает принудительное выравнивание угловых скоростей шестерни и соединяемого с ней вала, что упрощает, облегчает и ускоряет процесс переключения, способствует увеличению долговечности зубчатой муфты переключения и зубьев шестерен. В настоящее время в автомобильных коробках передач используются несколько вариантов конструкций синхронизаторов. Достаточно распространенным типом являются синхронизаторы с толкающими сухарями (рис. 3.13).

В такой конструкции на шлицах вторичного вала 12 закреплена ступица 8 синхронизатора, на поверхности которой имеются свои продольные шлицы и сделаны три продольных паза 9. В эти продольные пазы устанавливаются сухари 7, имеющие в средней части выступы. На шлицы ступицы надета муфта 3, при этом выступы сухарей 7 входят в кольцевую выточку, которая сделана в средней части ее внутренних зубьев 14. Сухари поджаты к внутренним зубьям двумя пружинами 5.

С обеих сторон ступицы установлены латунные блокирующие кольца 2. На их внутренней конической поверхности имеется мелкая резьба для увеличения трения в момент соприкосновения с коническими поверхностями Юн 11 шестерен / и 6 при переключениях. На наружной поверхности каждого блокирующего кольца имеется блокирующий зубчатый венец 15 (см. рис. 3.13, б), а на каждой шестерне имеется переключающий зубчатый венец 13. Эти венцы выполнены с

Рис. 3.13. Синхронизатор с толкающими сухарями:

/ — шестерня первичного вала; 2 — блокирующее кольцо; 3 — муфта; 4 — вилка; 5 — пружина; 6 — свободно сидящая шестерня вторичного вала; 7 — сухарь; 8 — ступица; 9 — пазы; 10, II — конические поверхности; 12 — вторичный вал; 13 — переключающий зубчатый венец; 14 — внутренний зуб муфты; 15 — блокирующий венец

треугольным заострением зубьев в сторону муфты 3, внутренние зубья 14 которой имеют аналогично оформленные концевые участки. Величина угла заострения зубьев венцов 15 определяется необходимостью обеспечения (на начальном этапе процесса) блокировки включения и выравнивания угловых скоростей переключаемой шестерни и сидящей на шлицах вала муфты. Угол заострения венцов 13 определяется исходя из облегчения (на конечном этапе процесса) их зацепления с внутренними зубьями 14 муфты 3 (рис. 3.13, б и в).

При включении передачи муфта 3 перемешается вилкой переключения 4 в сторону включаемой шестерни и увлекает за собой зафиксированные в выточках внутренних зубьев 14 сухари 7, которые прижимают соответствующее блокирующее кольцо к конусу 10 или 11 шестерни. Возникающие при этом силы трения увлекают во вращательное движение блокирующее кольцо 2 и повертывают его относительно муфты 3 на некоторый угол в пределах имевшегося между сухарем 7 и пазом в торце блокирующего кольца 2 зазора, равного половине ширины зуба блокирующего венца 15 (см. рис. 3.13, б и в). Торцевые скосы внутренних зубьев 14 муфты 3 в этой ситуации оказываются прижатыми к торцевым скосам зубьев блокирующего венца /5 (см. рис. 3.13, в), что не позволяет произвести включение передачи. Чем сильнее водитель давит на рычаг, тем с большим усилием внутренние зубья 14 муфты 3 давят на скосы зубьев венца 15 блокирующего кольца 2, создавая все больший тормозящий момент на конусной поверхности шестерни, противодействующий ее инерционному моменту. В конечном итоге, угловые скорости шестерни и муфты 3 выравниваются, противодействие инерционных моментов исчезает, а воздействие внутренних зубьев 14 муфты 3 вынуждает блокирующее кольцо 2 занять свое первоначальное положение, после чего происходит беспрепятственное зацепление зубьев муфты и зубьев переключающего венца шестерни 13 (рис. 3.13, в и г). На конечном этапе процесса включения передачи выступы прижатых пружинами 5 сухарей 7 выходят из кольцевой выточки внутренних зубьев 14.

Рассмотренная конструкция синхронизатора с толкающими сухарями обычно используется в ступенчатых коробках передач легковых автомобилей и легких грузовиков. В коробках передач грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, имеющих массивные валы и шестерни с большим инерционным моментом, синхронизирующему устройству может не хватить эффективности одного блокирующего кольца. На таких автомобилях все популярнее становятся многоконусные синхронизаторы (например, показанный на рис. 3.14), у которых эффективность и надежность существенно повышены за счет увеличения числа блокирующих колец и соответствующего возрастания общей площади поверхностей трения. Примечательно, что в этих конструкциях увеличение момента трения на режиме блокировки включения и выравнивания угловых скоростей не требует увеличения усилия на рычаге переключения.

Широко применяемой конструкцией синхронизирующего устройства в коробках передач грузовых автомобилей является также синхронизатор пальцевого типа (рис. 3.15). Синхронизатор представляет собой дисковую муфту /, которая установлена на шлицах вторичного вала. Непосредственно на диск воздействует вилка переклю-

Рис. 3.14. Многоконусный синхронизатор:

/ — шестерня; 2 — переключающий венец; 3 — блок блокирующих колец; 4 — муфта; 5 — сухарь; 6 — конические поверхности шестерни; 7 — ступица;

его устройство и принцип работы

Для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни существует особый механизм синхронизатор КПП. Практически все механические и роботизированные коробки передач сегодня синхронизированы. Благодаря этому важному элементу  переключение передач в коробке происходит гораздо плавне и быстрее. Что же представляет собой синхронизатор, зачем он вообще нужен и как он работает? Об этом всем более подробно будет рассказано в этом материале.

Зачем нужен синхронизатор?

Все коробки передач современных автомобилей оснащаются синхронизатором. В том числе это касается и передач заднего хода. Основным назначение синхронизатора считается обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни. Это является обязательным условием для того, чтобы передачи включались без ударения. Благодаря синхронизатору обеспечивается плавность переключения передач. Кроме того, он позволяет снизить шумность работы устройства. Данный элемент снижает степень износа механических элементов коробки, что отражается благоприятно в целом на сроке эксплуатации коробки передач. Стоит отметить и то, что синхронизатор значительно упростил принцип переключения передач. Для водителя этот процесс стал максимально удобным, потому как до него ему приходилось проводить переключение за счет двойного выжима сцепления и перевода коробки  на нейтральную передачу.

Как работает и из чего состоит?

В конструкции синхронизатора предусмотрено наличие таких элементов как ступица с сухарями, блокировочные кольца, шестерни с фрикционным конусом и муфта включения. Ступица выступает основой узла и состоит из внутренних и наружных шлицов. С их помощью она соединяется с валом и с самой муфтой. Пазы в ней расположены под определенным углом (120 градусов). В них уже находятся подпружиненные сухари, фиксирующие муфту в нейтральном положении. Сама же муфта обеспечивает жесткое соединение вала и шестерни.

Когда муфта находится в выключенном состоянии и занимает среднее положение, шестерни начинают свободно вращаться на валу. При этом отсутствует передача крутящего момента. При выборе передачи вилка двигает муфту к шестерне. Муфта же двигает блокировочное кольцо, которое прижимается к конусу и проворачивается. Синхронизация происходит под воздействием скоростей шестерни и вала. Когда муфта начинает перемещаться и соединять шестерню и вал, начинается передача крутящего момента. Соответственно автомобиль начинает свое движение на заданной скорости.

Подробнее о принципе работы синхронизатора КП будет рассказано в этом видео:

Опубликовано: 20 ноября 2019

Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Множество современных автомобилей оснащаются коробками передач, в конструкции которых предусмотрено использование устройства под названием синхронизатор. Это специальный механизм, главной задачей которого является эффект выравнивания частоты осуществляемого валом и коробочными шестернями текущего вращения.

Синхронизатор коробки передач

Практически все актуальные роботизированные и механические автомобильные коробки, устанавливаемые на новые авто, синхронизированы. То есть в них применяются синхронизаторы. Это полезный и важный компонент конструкции, позволяющий ускорять процесс переключения скоростей, а также делать это плавно.

Потому автомобилистам и автолюбителям интересно узнать, что же собой представляет этот механизм, их чего он состоит и как работает. Также не лишним будет разобраться в его ресурсе и продолжительности срока службы.

Назначение

Первым делом разберём основное назначение специального синхронизатора, который устанавливается на КПП указанных типов.

Синхронизатор присутствует на всех передачах (скоростях) в КПП на современных легковых автотранспортных средствах, включая ту скорость, которая непосредственно отвечает за движение автомашины задним ходом. Не трудно догадаться, для чего в КПП нужен этот самый синхронизатор. Именно он обеспечивает необходимое коробке текущее выравнивание частоты осуществляемого вращения вала и рабочих шестерней, что требуется для последовательного и плавного включения и дальнейшего переключения необходимых водителю передач при управлении ТС. Устройство такого типа позволяет безударно осуществлять переключения, создавая нужную скорость вращения компонентов. То есть рассматриваемый синхронизатор выполняет действительно важную функцию, которая положительно сказывается на комфорте водителя и состоянии самой коробки.

Устройство коробочного синхронизатора

Помимо обеспечения плавного процесса переключения, механизм также способен снижать уровень шума, издаваемого коробкой. Наличие такого компонента в конструкции КПП способствует заметному снижению уровня эксплуатационного износа компонентов коробки, тем самым продлевается общий срок службы всего узла.

Появление синхронизаторов позволило существенно упростить сам принцип осуществляемого переключения скоростей. Он теперь значительно удобнее и комфортнее, поскольку ранее водителям приходилось тщательно выжимать дважды сцепление и переводить коробку в так называемое нейтральное положение.

Автомобилисты справедливо интересуются, сколько именно синхронизаторов инженерами было предусмотрено в конструкции КПП. Количество этих механизмов соответствует зачастую количеству скоростей на коробке конкретного автомобиля. Преимущественно на современных коробках предусматривается использование синхронизирующих устройств на каждую из имеющихся передач, включая заднюю.

Но бывают и исключения, что предусмотрено скорее на некоторых бюджетных легковых транспортных средствах. Здесь может отсутствовать синхронизатор на первой рабочей, используемой как стартовая, передаче. Дополнительно механизм на первой скорости отсутствует на грузовых машинах, старых легковых авто и пр.

Устройство и конструкция

Само устройство коробочного синхронизатора, применяемого в конструкции КПП, использует в работе силу трения в непосредственно того момент, когда происходит необходимое условие в виде выравнивания двух скоростей. В непосредственной зависимости от того, какая разница между имеющимися частотами осуществляемого вращения элементов, соответствующим образом происходят изменения в силе присутствующего трения для самого синхронизатора.

То есть эффективность работы механизма обеспечивается путём увеличения текущей площади контакта или поверхности создаваемого соприкосновения. Чтобы решить такую задачу, инженеры предусмотрели использование специальных фрикционных колец, которые интегрированы в конструкцию МКПП и РКПП.

Если говорить про конструктивные особенности синхронизатора, используемого для коробки передач, то это устройство предусматривает обязательное включение таких компонентов как:

  • рабочие ступицы;
  • сухари;
  • муфты;
  • блокировочные (стопорные) кольца;
  • шестерни со специальными фрикционными конусами.

В РКПП и МКПП зачастую один механизм установленного синхронизатора создаёт и обеспечивает синхронную работу сразу 2 скоростей, то есть одновременно задействован в работе пары шестерней.

  • Основным и ключевым конструктивным элементом считается ступица, на которой разработчиками предусмотрено наличие наружных и внутренних специальных шлицев;
  • Внутренние рабочие шлицы элемента необходимы в конструкции для того, чтобы создавать надёжное соединение со вторичным валом коробки. Дополнительно предусмотрена возможность совершения осевых перемещений по самому рабочему валу;
  • Наружные шлицы необходимы для создания соединения между ступицей и муфтой коробочного синхронизатора;
  • По всей имеющейся окружности используемой ступицы заранее предусмотрены специальные пазы в количестве 3 штук. В них вставляются так называемые сухари, имеющие дополнительное подпружинивание;
  • Эти сухари отвечают за нажатие или воздействие на блоккольцо (кольцо блокировки) в именно тот момент, когда происходит включение скорости на КПП, а также за эффективную и необходимую блокировку рабочей муфты при непосредственно самой синхронизации;
  • С помощью специальной муфты создаётся жёсткое соединение между валом и рабочей шестерёнкой КПП. Она монтируется на самой ступице и имеет в арсенале соответствующие внутренние шлицы. На них предусмотрена кольцевая специальная проточка, необходимая как выступы для используемых в узле сухарей. Ещё к муфте подключается вилка коробки;
  • Кольцо непосредственно отвечает здесь за саму синхронизацию, не даёт рабочей муфте замкнуться прямо до наступления момента, когда текущие скорости элементов (вал и шестерни) не станут равными;
  • У блокировочного синхронизаторного кольца конструкцией заранее на этапе производства предусмотрено наличие специальной поверхности, обладающей конической формой с его внутренней части (стороны). Эта поверхность создаёт контакт с самими фрикционными используемыми конусами шестерёнок. С наружной стороны без шлицев также не обошлось. Они уже необходимы для блокирования муфты, отвечающей за включение;
  • На торцевой рабочей поверхности блокировочного кольца, если смотреть со стороны рабочей ступицы механизма, есть сразу 3 паза. В них входят сухари от ступицы. За счёт пазов блоккольцо не прокручивается, когда контактирует непосредственно с фрикционным рабочим конусом, поскольку эти выточенные пазы по своей сути выступают как упоры под сухари.

Существуют некоторые разновидности КПП с установленными на них синхронизаторами, где выступы в узле разработчиками выполнены непосредственно на самом блоккольце, в то время как пазы присутствуют уже в самой рабочей ступице. С целью увеличения поверхности контакта или соприкосновения, применяются специальные синхронизаторы, имеющие сразу несколько конусов одновременно. Обычно их 2 или 3. Их называют двухконусными и трёхконусными синхронизаторами соответственно.

Как пример можно привести вариант, где в трёхконусном механизме, помимо самого наружного кольца блокировки, есть также внутреннее и специальное дополнительное блоккольцо, так называемое промежуточное. Чтобы не допустить их проворачивание, на самих рассмотренных блоккольцах предусмотрено наличие собственных выступов. С их помощью рабочие кольца фиксируются в определённых пазах рабочих коробочных шестерней.

В результате всего этого получается, что у трёхконусных синхронизаторов присутствует одновременно 3 поверхности создаваемого трения:

  • первая идёт между внутренним блоккольцом и самим конусом рабочей шестерни;
  • вторая поверхность соединяет два кольца, а именно внутреннее и промежуточное;
  • третья заключена между наружным блоккольцом и непосредственно промежуточным.

Напоследок стоит добавить, что в основе конструкции некоторых механических и более современных роботизированных автомобильных коробок предусматривается возможность одновременного использования двухконусных и трёхконусных типов синхронизаторов.

Принцип работы

Чтобы лучше понять суть и назначение механизма, следует разобраться в том, как на практике работают синхронизаторы в коробках передач того или иного типа.

Всю работу узла можно описать примерно следующим образом:

  • Когда рычаг автомобильной коробки находится в так называемом нейтральном положении, двигатель не передаёт на КПП свою мощность;
  • В этот момент муфта коробочного синхронизатора располагается в своём среднем положении. Параллельно шестерни, зафиксированные на валу, осуществляют свободное вращение;
  • Когда водитель переключается на передачу, вилка осуществляет заданное перемещение рабочей муфты используемого в конструкции КПП синхронизатора, смещая её из текущего среднего положения в направлении к рабочим шестерням;
  • Параллельно, когда сдвигается сама муфта, также происходит смещение сухарей. Они, в свою очередь, оказывают воздействие синхронизаторное на блокировочное кольцо;
  • Это кольцо начинает прижиматься к шестерёночному конусу, что способствует образованию силы трения;
  • Под воздействием возникшей силы трения кольцо начинает проворачиваться до полного упора так называемых сухарей в пазах блоккольца;
  • Кольца стопорятся, и дальше смещаться и проворачиваться они не могут;
  • Также кольцо блокировки не позволяет синхронизаторной муфте смещаться по оси ведомого вала;
  • Это достигается за счёт того, что торцевые части шлицев блоккольца располагаются непосредственно напротив относительно шлицев самой муфты;
  • Далее, находясь под прямым действием возникшей силы трения, синхронизируются скорости вращения ведомого вала и рабочих шестерней;
  • Когда выравнивание скоростей произойдёт, за счёт нажима шлицев муфты, блоккольцо начнёт поворачиваться уже в противоположное направление;
  • Тем самым прекращается блокировка муфты, а шлицы этой муфты начинают без ограничений цепляться за венец шестерни. В результате создаётся достаточно жёсткое соединение между шестерней и вторичным валом установленной на авто коробки.

Исходя из всего сказанного, процесс так называемой синхронизации скоростей на коробке передач подразумевает протекание одновременно нескольких различных процессов. Хотя если проверять работу на практике, все эти действия осуществляются очень быстро. Это позволяет водителю практически моментально переключаться между разными передачами, не ощущая дискомфорт, задержки или удары при этом процессе. Как показали испытания и эксперименты, на синхронизацию уходят доли секунды.

Важной особенностью и главным преимуществом применения синхронизаторов является способность обеспечивать плавное переключение скоростей. Отсутствует необходимость осуществлять двойной выжим педали сцепления в случае с механическими трансмиссиями.

Комплект колец синхронизатора

Тем самым синхронизаторы позволили упростить процесс управления автотранспортным средством за счёт применения синхронизированных коробок передач. Они работают быстро, плавно, без ударов и рывков. Использование такого узла позволяет рассчитывать на более продолжительный срок службы всей трансмиссии.

То есть наличие синхронизатора пошло на пользу не только в плане комфорта и эффективности работа КПП. Такая модернизация крайне положительно повлияла на ресурс коробки.

Неисправности и вопрос замены

Когда речь идёт о неисправностях в работе коробки передач, бывалые автомобилисты и специалисты в области ремонта КПП рекомендуют начинать проверку и диагностику с состояния узла сцепления. Если там всё оказалось в порядке, и никаких проблем нет, можно уже проверить синхронизаторы, непосредственно связанные с переключением передач на автомобиле.

Вопрос лишь в том, как это сделать и что даёт возможность убедиться в неисправностях КПП, связанных непосредственно с синхронизаторами.

Для проверки работоспособности синхронизатора следует опираться на несколько характерных признаков, указывающих на возникновение проблем с этим узлом.

  • Шум, появляющийся в процессе функционирования коробки передач. Нехарактерный шум и неприятный звук может быть обусловлен тем, что блокирующие кольца деформировались и искривились. Такое происходит достаточно часто, если обнаруживаются проблемы в КПП. Но также нельзя исключать, что причиной шума стал изношенный конус;
  • Передачи выключаются самопроизвольно, и водитель не имеет к этому никакого отношения. Самопроизвольное выключение скорости на коробке говорит наверняка о том, что проблемы связаны с муфтой. Альтернативным вариантом считается износ ресурса шестерни. Она уже не справляется с возложенными на неё задачами, и нуждается в скорейшей замене;
  • Передачи включаются с определённым усилием. Иногда приходится приложить достаточно большую силу, что нехарактерно для коробки передач, для включения другой скорости. Это прямой признак полного износа синхронизатора, который уже не годится для дальнейшей работы.

Важно учитывать, что ремонт такого узла как синхронизатор коробки является очень трудоёмким процессом. Зачастую проведение подобных ремонтно-восстановительных мероприятий совершенно себя не оправдывает. В редких случаях прибегают к ремонту. Объективно самым простым и финансово оправданным решением является замена узла. Требуется лишь демонтировать старый синхронизатор, предварительно убедившись, что все проблемы именно из-за него, а затем установить новый механизм.

Весь процесс замены выглядит следующим образом:

  • Для начала снимается сама коробка передач с автомобиля. При этом её обязательно рекомендуется полностью очистить, удалить все загрязнения и подготовить к дальнейшим работам;
  • Затем демонтируется кронштейн троса узла сцепления коробки. Тут сначала придётся открутить крепёжные гайки, на которых удерживается крышка, а затем снять уже саму крышку;
  • Следующим этапом является снятие крепёжного болта от вилки у пятой передачи. Требуется включить её. Для этого муфта синхронизатора вместе с вилкой перемещаются вниз;
  • Делается такая процедура последовательно и аккуратно. Тут важно, чтобы шлицы муфты оказались в зацеплении с шестернёй;
  • Проделав такую процедуру, потребуется включить 3 или 4 передачу на коробке;
  • Потом снимается крепёжная гайка, удерживающая первичный вал;
  • Чтобы хоть немного сдвинуть гайку с мёртвой точки, потребуется внушительное усилие. Это обусловлено тем, что эта гайка изначально затягивается с большим моментом;
  • Аналогичная процедура проделывается с крепёжной гайкой, которая удерживает уже вторичный вал;
  • В результате остаётся только немного приподнять ведомую шестерню у 5 передач, прихватив при этом вилку вторичного вала и синхронизатор, и снять узел.

Все работы проводятся при пристальном контроле муфты. Нельзя допускать, чтобы в процессе замены эта сходила со ступицы.

Установка нового механизма осуществляется строго в обратной последовательности процедуры демонтажа. Если у вас возникли сложности или сомнения относительно самостоятельной замены синхронизатора, лучше не рисковать, и доверить работу специалистам. Мероприятие ответственное и достаточно сложное. Местами лучше пользоваться специальными инструментами. Ту же крепёжную гайку, затянутую с огромным моментом, раскрутить могут не все. Плюс её потребуется с таким же моментом затягивать заново. А здесь без динамометрического ключа хорошего качества и достаточной мощности не обойтись.

Профилактические мероприятия

Синхронизаторы не относятся к категории механизмов, которые с завидной регулярностью выходят из строя и требуют постоянного внимания, ремонта или замены.

Но если учитывать тот факт, что процедура замены достаточно трудоёмкая, требует определённых навыков от автовладельца, либо же дополнительных финансовых затрат на оплату услуг специалистов автосервиса, более правильным решением будет продление срока службы узла.

Принцип работы синхронизатора

Чтобы синхронизатор работал долго, качественно и эффективно, требуется соблюдать буквально несколько простых правил.

  1. Минимальная эксплуатация в агрессивных условиях. Постарайтесь отказаться от агрессивной манеры вождения. Не пытайтесь постоянно резко стартовать, тормозить и опять разгоняться, буквально разрывая при этом коробку передач. Плавное и умеренное управление КПП позволит значительно увеличить и без того достаточно внушительный ресурс синхронизаторов.
  2. Не забывайте о правильном соответствии между скоростью движения автотранспортного средства и выбранной передачей на селекторе КПП. Для каждой передачи есть свой определённый и оптимальный диапазон скорости перемещения машины. Этому учат ещё на первых уроках в автошколе. И такую информацию следует запоминать очень внимательно. Если скорость будет соответствовать передаче, а передача скорости, тогда на синхронизаторы начнёт воздействовать оптимальная нагрузка. Это положительно скажется на ресурсе механизма, и заметно отсрочит замену синхронизатора на вашем автомобиле.
  3. В соответствии с регламентом и требованиями автопроизводителя проводите техническое обслуживание коробки. Зачастую рекомендации в инструкциях к иномаркам не совсем совпадают с реальными пробегами и сроками применительно к нашим условиям эксплуатации. Потому от указанного в руководстве пробега до замены того же трансмиссионного масла или иных расходников обычно советуют отнимать 15-25%. То есть проводить техобслуживание нужно немного раньше. Всё зависит от того, в каких условиях эксплуатируется машина и коробка в частности.
  4. Используйте подходящие масла для коробки. Тут опять же нужно смотреть в руководство по эксплуатации. Производители чётко прописывают, какие трансмиссионные масла следует использовать для вашей конкретной коробки передач. От этих рекомендаций лучше не отходить. Если не удаётся найти или приобрести масла указанной марки с рекомендуемыми характеристиками, ищите среди других изготовителей рабочих жидкостей составы, максимально приближенные к свойствам оригинального масла.
  5. Прежде чем переключить передачу, не забывайте до конца выжимать педаль сцепления. Некоторые водители несколько не додавливают педаль до упора, в результате чего на синхронизатор начинает воздействовать большая нагрузка, ускоряется износ. Регулярная подобная работа педалью сцепления приведёт к поломкам и неисправностям. Соблюдая это простое правило, удастся избежать лишних проблем.

Синхронизатор действительно является полезным и эффективным дополнением в конструкции современных механических и роботизированных коробок передач.

Подавляющее большинство КПП, устанавливаемых на современные автомобили, являются синхронизированными. Это вполне оправданный и правильный ход со стороны производителей. Узел обладает широкими функциональными возможностями, параллельно продлевая срок службы всей коробки.

Для чего нужен синхронизатор в кпп

Синхронизатор — составная часть коробок передач транспортных средств, предназначенная для безударного зацепления скользящей муфты с закреплённым (обычно — через игольчатый подшипник) зубчатым колесом.

Содержание

Предназначение [ править | править код ]

Типовая механическая коробка передач содержит в себе набор пар зубчатых колёс, из которых некоторые расположены на одном промежуточном валу, и находясь в постоянном зацеплении с парными им зубчатыми колёсами, жёстко закреплёнными на первичном валу, способны свободно вращаться на игольчатых подшипниках в своих ступицах.

Поскольку пары колёс имеют разное число зубьев и передаточное отношение, оператор может произвольно менять общее передаточное число коробки, но этот же фактор приводит к тому, что ведомые зубчатые колёса вращаются с разной скоростью.

Для механического соединения промежуточного вала коробки с тем или иным вторичным зубчатым колесом применяются скользящие по шлицам на промежуточном валу муфты. Но поскольку в каждый конкретный момент перехода из нейтрали в зацепленное состояние угловая скорость муфты и зубчатого колеса различны, встал вопрос предварительного их уравнивания — либо разгона зубчатого колеса до скорости вращения муфты, либо его притормаживания до неё же.

Реализация [ править | править код ]

В современных механических коробках передач, как правило, эта задача решается следующим образом. Торец зацепляемого зубчатого колеса имеет конусную поверхность, а между муфтой и этой шестернёй размещается промежуточное бронзовое кольцо синхронизатора с зубчатым венцом.

При движении муфты к зубчатому колесу муфта сначала захватывает бронзовое кольцо синхронизатора и прижимает его к конической поверхности зубчатого колеса. За счёт возникающей в этом месте силы трения, зубчатое колесо начинает притормаживаться (или наоборот, разгоняться, если оно вращалось медленнее муфты), и в конце концов их угловые скорости уравниваются — теперь в подвижной системе координат зубчатое колесо, кольцо синхронизатора и муфта представляют из себя единое целое, неподвижное друг относительно друга. Условие для безударного соединения муфты и зубчатого колеса выполнены, они вращаются с одинаковой скоростью. Далее муфта имеет возможность движения вперёд, и осуществляет уже жёсткое силовое сцепление с зубчатым колесом с помощью зубчатых венцов — на ней и на колесе. Через это зацепление и осуществляется передача силового вращающего момента при движении автомобиля (бронзовое кольцо синхронизатора в передаче рабочего усилия никакого участия не принимает.)

Описанная схема применяется в большинстве современных механических коробок передач; её слабым местом является значительная сила трения на сравнительно малой площади конусной поверхности бронзового кольца, что вызывает его износ. Для увеличения срока службы колец их часто делают состоящими из двух или трёх бронзовых конусов.

Размещение синхронизаторов в современных коробках передач [ править | править код ]

Описанная выше схема является классической, но с точки зрения кинематики — не имеет значения, на ведущем или же на промежуточном валу расположены синхронизатор и синхронизируемое зубчатое колесо. Поэтому в современных коробках передач синхронизаторы могут располагаться на любом из этих валов, а также попарно на обоих валах, скажем, синхронизатор I и II передачи на первичном валу, а синхронизатор III и IV — на промежуточном.

В коробках передач массовых автомобилей в настоящее время, как правило, задняя передача синхронизатора не имеет.

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.

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.

Синхронизатор состоит из ступицы с сухарями, муфты включения, блокирующего кольца и шестерни с фрикционным конусом. В конструкции коробки передач один синхронизатор обслуживает две передачи (шестерни).

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.

На торцевой поверхности блокирующего кольца со стороны ступицы выполнено три паза, в которые входят сухари ступицы. Пазы препятствуют прокручиванию кольца при соприкосновении с фрикционным конусом (в них упираются сухари). Размер пазов в 1,5 раза превышает размер сухарей. В некоторых конструкциях синхронизаторов, наоборот, на блокирующем кольце выполнены выступы, а пазы — в ступице.

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.

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). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.

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.

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

Двойное сцепление. Устройство и принцип работы.

Еще не так давно автомобиль, имеющий двойное сцепление, воспринимался как нечто необычное, но сегодня редко кого удивишь этим. Несмотря на это, сегодня не каждый специалист может объяснить принцип работы двойного сцепления. На самом же деле тут все очень просто.

Достоинства и недостатки двойного сцепления

Главным достоинством такого сцепления является превосходная плавность хода автомобиля, а также отсутствие подергиваний и резких рывков. Также к достоинствам следует отнести экономию топлива почти на 10%, что является весомым аргументом в пользу двойного сцепления. Отличная динамика при линейном ускорении без потери мощности. КПП с двойным сцеплением идеальное решение для автомобилей мощностью 200-500 лошадиных сил.

Если говорить о недостатках, то тут следует выделить огромное количество сложных элементов в системе подачи крутящего момента на ходовую часть автомобиля, а это в свою очередь влечет за собой высокие цены на ремонт и техническое обслуживания такой коробки переключения передач. Еще одним из существенных недостатков следует считать тот факт, что на сегодняшний день не так много автосервисов, которые могут на профессиональном уровне справиться с ремонтом КПП с двойным сцеплением.

Но, все же достоинств данная система имеет гораздо больше, чем недостатков, поэтому выбор за вами.

Немного из истории

В серийное автомобилестроение такой вид коробки передач пришел с гоночных треков. Впервые КПП с двойным сцеплением была создана конструктором А.Кегрессом в 1939 году, который планировал применить ее на Citroen Traction. Но, его задумка так и не воплотилась в жизнь.

И только в середине 80-х годов конструкторы Porsche впервые создали автомобиль, который имел возможность переключения передачи под нагрузкой. Для гоночных автомобилей это был настоящий прорыв, так как на состязаниях победа могла решиться долями секунды. И если раньше, при переключении передач двигатели значительно теряли мощность, то при двойном сцеплении передачи переключались без потери крутящего момента.

Устройство коробки передач с двойным сцеплением

Главной деталью КПП с двойным сцеплением является двойной вал. А если говорить простым языком, то в одном корпусе КПП находятся две обычные коробки передач, которые работают попеременно.

Управление всеми механизмами осуществляется при помощи гидравлики и автоматики. Стоит отметить, что в такой коробке передач отсутствует гидротрансформатор, а сама система является лучшей системой сухого двойного сцепления.

В момент начала движения на автомобиле на первой передаче, система уже автоматически готовит вторую передачу. В процессе переключения передач происходит размыкание первого сцепления, и замыкание второго. Затем, при разгоне автомобиля автоматика готовит третью скорость и так далее. Система автоматики настолько совершена, что при определении каждой последующей передачи учитывает:

Скорость вращения вала трансмиссии;
Положение педали акселератора;
Скорость вращения колес;
Текущее положение рычага КПП.
Непосредственно в процессе переключения передачи, оба сцепления становятся замкнутыми на сотые доли секунды, несмотря на это, двигатель продолжает быть соединенным с ведущими колесами, а потеря крутящего момента практически не ощущается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *