Муфта плавного включения передач применяется на многих моделях автомобилей. Основными ее деталями являются сама муфта (см. рис. 12.1, поз. 17) и ступица. Муфта имеет кольцевую проточку для вилки переключения передач и внутренний прямозубый зубчатый венец. Такие же зубчатые венцы имеют ступица и шестерни включаемых передач. Ступица устанавливается на шлицах вторичного вала и фиксируется пружинящим кольцом.
Для включения передачи муфту сдвигают в сторону включаемой шестерни, и она входит в зацепление с боковым наружным зубчатым венцом.
Однако, если в зацепление входят непосредственно шестерни, они от этого быстро изнашиваются и удары на себя воспринимают муфты. Это, в свою очередь, приводит к их ускоренному износу и затрудненному включению передач, особенно при движении автомобиля. Затрудненное включение передач объясняется тем, что при переключении передач выключают сцепление, и ведущий вал коробки передач вместе с промежуточным останавливаются, а вторичный вал, соединенный с ведущими колесами автомобиля, продолжает вращаться. В такой ситуации вращающаяся шестерня входит в зацепление с неподвижной, а это приводит к возникновению ударов, повышенному шуму и в конечном счете к износу шестерен. Проблема решается установкой синхронизаторов.
Синхронизаторы
Синхронизаторы выравнивают окружные скорости валов, благодаря чему происходит бесшумное и безударное включение передач. Синхронизаторы устроены по различным схемам, однако принцип работы всех типов синхронизаторов имеет много общего.
На многих автомобилях синхронизатор коробки передач устроен следующим образом. Ступица 8 (рис. 12.9) устанавливается при помощи шлицов на вторичном валу и имеет три продольных паза 9. В пазах устанавливаются стальные штампованные сухари 7, а под сухарями — плоские пружины 5. Усики пружин должны вставляться под один и тот же сухарь. На ступице 8 имеется наружный зубчатый венец, по которому скользит муфта 3. Она имеет внутренний зубчатый венец с кольцевой проточкой в средней части. В эту проточку плоские пружины 5 вдавливают выступы сухарей 7 Снаружи на муфте имеется кольцевая проточка для вилки механизма переключения передач. Сухари 7 в продольных пазах установлены с небольшим зазором и могут передвигаться вдоль ступицы 8. По обе стороны ступицы установлены бронзовые конусные блокирующие кольца 2. Снаружи блокирующие кольца имеют наружный зубчатый венец, соответствующий зубчатым венцам муфты синхронизатора и включаемых шестерен. Внутренняя поверхность блокирующих колец коническая и имеет мелкую нарезку для быстрого удаления смазки при работе синхронизатора. Блокирующие кольца имеют три выреза. В них входят торцы сухарей. Ширина вырезов на блокирующих кольцах больше ширины сухарей примерно на ширину половины зуба. Торцы зубьев блокирующих колец и муфты закруглены.
Рис. 12.9. Устройство синхронизатора коробки передач автомобиля: а - конструкция; б - детали; 1 - шестерня ведущего вала; 2 - конусное блокирующее кольцо; 3 - муфта; 4 - вилка; 5 - пружина; 6 - шестерня III передачи; 7 - сухарь; 8 - ступица; 9 - продольные пазы в ступице
Подобное устройство имеют синхронизаторы коробок передач на многих моделях современных легковых автомобилей. Отличаются они лишь тем, что вместо сухарей с плоскими пружинами на них могут быть установлены шариковые фиксаторы, состоящие из сухаря и шарика с пружиной. Пружина вдавливает шарики в кольцевую проточку внутри муфты.
Принцип работы этих синхронизаторов аналогичен. Для того чтобы включить передачу, муфта должна проскользнуть между зубьями блокирующего кольца и войти в зацепление с зубчатым венцом включаемой шестерни.
При перемещении муфты 3 (см. рис. 12.9) вместе с ней продвигаются сухари 7, так как их выступы пружинами 5 вдавлены во внутренние кольцевые проточки муфты. Сухари своими торцами нажимают на донышки вырезов блокирующих колец 2, передвигая их к коническим поверхностям шестерен. Между конусами блокирующего кольца и шестерни возникает трение, которое заставляет блокирующее кольцо повернуться относительно муфты на величину зазора между боковыми стенками вырезов кольца и сухарями. При этом зубья блокирующего кольца оказываются частично против зубьев муфты. Продолжая нажимать на рычаг переключения передач, водитель все с большей силой прижимает зубьями муфты блокирующее кольцо к конусу шестерни, трение между которыми увеличивается. За счет этого трения начинает вращаться ведущий вал коробки передач. Когда частота вращения ведущего вала сравняется с частотой вращения ведомого вторичного вала, трение между конусами блокирующего кольца и шестерни исчезает. В этой ситуации муфта отодвинет блокирующее кольцо, проскользнет между зубьями и войдет в зацепление с зубчатым венцом включаемой шестерни.
Синхронизаторы коробок передач автомобилей ЗИЛ
Синхронизаторы этих автомобилей устроены иначе.
Муфта синхронизатора 1 (рис. 12.10, а) имеет внутренние шлицы. Такие шлицы имеются и на вторичном валу коробки. По этим шлицам муфта может передвигаться в обе стороны. Муфта имеет фланец с шестью отверстиями. Отверстия с обеих сторон имеют фаски. На муфте с обеих сторон выполнены зубчатые венцы 6 для включения передач. По обе стороны муфты расположены бронзовые конусные кольца 2, соединенные друг с другом тремя блокирующими пальцами 3. Между блокирующими пальцами в углублениях конусных колец установлены три фиксатора 5 с пружинами 4.
Рис. 12.10. Синхронизаторы коробок передач автомобилей: а—г - ЗИЛ; д—з - КрАЗ-257 и MA3-5335; 1 - муфта синхронизатора; 2 - конусное кольцо; 3 - блокирующий палец; 4 - пружина; 5 - палец фиксатора; 6 - зубчатый венец муфты; 7 - шестерня; 8 - внутренний зубчатый венец шестерни; 9 - обойма вилки переключения; 10 - прорези корпуса; 11 - корпус; 12 - штифт; 13 - выступ муфты; 14 - фиксатор
При включении передач муфта синхронизатора 1 передвигается в сторону включаемой передачи. На шестерне включаемой передачи 7 (рис. 12.10, б—г) имеется коническая поверхность, соответствующая конусному кольцу 2, и внутренний зубчатый венец 8. К боковым стенкам отверстий муфты пружины 4 плотно прижимают кольцевыми проточками фиксаторы 5. За счет этого вместе с муфтой передвигаются и конусные кольца. Конусное кольцо 2 своей конической поверхностью соприкасается с конусом включаемой шестерни 7, и между ними возникает трение, увлекающее кольцо. Блокирующие пальцы донышками своих кольцевых проточек плотно прижимаются к боковым стенкам отверстий муфты. Сила трения, увлекающая конусные кольца, не позволяет муфте проскользнуть по блокирующим кольцам и своим наружным зубчатым венцом войти в зацепление с внутренним зубчатым венцом включаемой шестерни. При этом муфта фасками отверстий нажимает на фаски блокирующих пальцев и все плотнее прижимает конусное кольцо к конусу шестерни. Трение заставляет шестерню и вал вращаться все быстрее, и когда частота вращения валов станет одинаковой, муфта своими фасками отодвинет блокирующие пальцы вместе с конусным кольцом и войдет в зацепление с шестерней включаемой передачи.
Синхронизаторы коробок передач КрАЗ-257 и MA3-5335
Основными деталями синхронизатора являются корпус 11 (рис. 12.10, д), муфта синхронизатора 1 и обойма вилки 9. Корпус представляет собой полый цилиндр с четырьмя равномерно расположенными прорезями 10. Прорези сквозные и имеют специальную конфигурацию. В средней части они более широкие и имеют скошенный выход. В прорези корпуса входят четыре отростка каретки синхронизатора, на которых закреплена обойма вилки 9. Каретка синхронизатора имеет также четыре равномерно расположенных по окружности отверстия, выполняющих роль фиксаторов. В среднем нейтральном положении корпус соединяется с кареткой посредством пружинных фиксаторов, шарики которых под действием пружин входят в соответствующие канавки, имеющиеся в обойме. К обоим торцам обоймы синхронизатора прикреплены бронзовые конусные кольца 2. Муфта синхронизатора имеет внутренние пазы для установки на шлицы ведомого вала или на шлицы распорной втулки шестерен III и II передач.
При включении передачи вилка перемещает обойму вилки 9, а она перемещает муфту 1 и корпус 11. При надвигании корпусного кольца на конус шестерни изменяется скорость, в результате чего прямоугольные выступы муфты I, входящие в ее прорези, смещаются и входят в средние боковые углубления корпуса.
До тех пор пока не прекратится взаимное скольжение конических поверхностей и не уравняются скорости корпуса и шестерни, дальнейшее продвижение муфты вдоль оси вала невозможно.
После выравнивания скоростей вращения корпуса и шестерни отростки муфты перестанут прижиматься к средним боковым углублениям прорезей, и муфта получит возможность переместиться вдоль оси вала. При перемещении муфты под воздействием вилки переключения передач шарики, соединяющие муфту с корпусом, выйдут из углублений муфты. После этого муфта продвинется вдоль оси вала и, поскольку она вращается с той же скоростью, что и включаемая шестерня, без удара и шума войдет в зацепление с зубчатым венцом шестерни включенной передачи.
Синхронизаторы коробок передач автомобилей КамАЗ
Синхронизатор II и III передач состоит из каретки 5, двух фрикционных колец 2 и 4, восьми блокирующих пальцев 3 и четырех пальцев фиксатора 1 (рис. 12.11).
Рис. 12.11. Синхронизатор II и III передач автомобилей КамАЗ: а - устройство; б - положение при включении III передачи; 1 - палец фиксатора; 2 - фрикционное кольцо II передачи; 3 - блокирующий палец; 4 - фрикционное кольцо III передачи; 5 - каретка синхронизатора; 6 - пружина фиксатора; 7 - шарик
На каретке проточена канавка, в которую входят сухари вилки включения II и III передач. Каретка имеет внутреннее отверстие со шлицами для установки на шлицах вторичного вала. Крайние зубчатые венцы тоньше среднего и в комплексе с зубчатыми венцами вторичного вала образуют «замок», предотвращающий самовыключение передач при движении автомобиля.
Для блокирующих пальцев фланец каретки имеет восемь отверстий с фасками под фиксаторы. В нейтральном положении блокирующие пальцы находятся в отверстиях фланца каретки с зазором.
Фрикционные кольца имеют наружную коническую поверхность. На этой поверхности профрезерованы прямоугольные канавки для удаления продуктов трения, а по окружности нарезаны винтовые канавки для быстрого удаления масла с конических поверхностей. От случайного перемещения каретки синхронизатора удерживаются шариками 7 и пружинами 6.
При включении передачи, например третьей (рис. 12.11, б), каретка синхронизатора 5 передвигается влево. В начальный момент каретка передвигается под небольшим усилием, и шарики фиксаторов перемещают фрикционное кольцо до соприкосновения с конусной поверхностью зубчатого колеса третьей передачи. Между ними возникает трение, и зубчатое колесо увлекает за собой каретку, поворачивая ее на некоторый угол относительно блокирующих пальцев 3. Боковые стенки отверстий плотно прижимаются к кольцевым проточкам блокирующих пальцев, и дальнейшее перемещение каретки прекращается до полного выравнивания окружных скоростей валов. Угол наклона фасок подобран таким образом, что, пока действует момент трения, т. е. пока выполняется синхронизация кольца 4 и шестерни включаемой передачи, дальнейшее продвижение каретки по шлицам вторичного вала невозможно. Когда исчезнут сила инерции и моменты трения, блокирующие пальцы 3 займут свободное положение относительно отверстий в каретке 5, и каретка получит возможность продвинуться по шлицам вала. При этом шарики фиксаторов утапливаются, и каретка, продвигаясь по шлицам вала, войдет в зацепление с шестерней включаемой III передачи.
При включении II передачи синхронизатор работает аналогично.
Синхронизатор включения IV и V передач работает по такому же принципу. Устройство его незначительно отличается от синхронизатора включения II и III передач. Он состоит из каретки, двух фрикционных колец, восьми блокирующих пальцев и восьми фиксаторов, состоящих из пружин и сухарей фиксаторов. У этого синхронизатора в отличие от синхронизатора II и III передач фрикционные кольца имеют не наружные конические поверхности, а внутренние. В остальном устройство и работа синхронизаторов подобны.