Синхронизатор КПП

Для чего нужен синхронизатор коробки передач

Для чего нужен синхронизатор коробки передач

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

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

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

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

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

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

10.Шестерня

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

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

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

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

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

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

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

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

Работа синхронизатора

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

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

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

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

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

Купить запасные части и заменить

Покупаем
новые запчасти, и собираем в обратной последовательности

Обратите внимание на
зубчики, чтобы не было зализанных краев зубьев. Желательно менять в паре: скользящую
муфту 1-2 передачи и шестерню второй передачи. Если
необходимо менять подшипники дифференциала, то выполняется это следующим
образом

Берем два зубила, вводим в зазор, с нескольких сторон выбиваем его.
Делаем это до образования зазора между коробкой дифференциала и подшипником.
Вставляем проставку, устанавливаем съемник, и спрессовываем. Новый насаживаем
оправкой определенного диаметра, желательно из цветного металла

Если
необходимо менять подшипники дифференциала, то выполняется это следующим
образом. Берем два зубила, вводим в зазор, с нескольких сторон выбиваем его.
Делаем это до образования зазора между коробкой дифференциала и подшипником.
Вставляем проставку, устанавливаем съемник, и спрессовываем. Новый насаживаем
оправкой определенного диаметра, желательно из цветного металла.

Если
коротко, то так производится ремонт коробки передач. Запасные части лучше
приобретать от известных производителей, так как от их качества зависит
долговечность работы.

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

Несмотря на неидеальную работу, коробка ВАЗ 2114, при правильной эксплуатации, отличается хорошей выносливостью и долговечностью. Если не мешкать с профилактикой и оперативным устранением поломок, ремонт ее обходится не дорого. Рассмотрим основные неисправности КПП, с которыми может столкнутся владелец четырнадцатой:

1. Отсутствия фиксации скоростей при переключении. Если скорости “вылетают”, причина, скорее всего, заключается в изношенных зубьях на шестернях и муфте. Ускоренному износу данных деталей способствует неправильное переключение скоростей с несоблюдением скоростного режима. Устраняется проблема заменой шестерней.
2. Тугой ход рычага переключения скоростей. Причины – механические повреждения зубцов фиксации рычага на шарнире либо износ реактивной тяги, также не помашет проверить целостность пластиковых деталей привода КПП;
3. Гудит коробка передач ВАЗ 2114. Чаще всего КПП гудит на нейтральной передачи. В первую очередь необходимо проверить и, при необходимости, долить масло (вообще гудеть коробка может из-за использования некачественных смазочных материалов). Если масло в норме, проблема заключается в износе подшипника на первичном валу, определить который можно только на диагностике либо разобрав КПП;
4. Хруст при смене скорости. Тут необходимо менять износившийся синхронизатор, при чем менять его необходимо сразу после того, как проблема была обнаружена, поскольку если затянуть – полностью полетит блок шестеренок;
5. Стук. Стучать коробка передач на ВАЗ 2114 может как при нагрузке, так и без нее, причем – на любой передаче. Причина стука – поврежденная ведущая шестерня проблемной передачи.

Одним из ключевых факторов беспроблемной эксплуатации КПП четырнадцатой является использование качественных смазочных материалов. Наиболее подходящий вариант – минеральное масло категории GL-4. Стоит оно недешево, но свое дело делает на 5+, при использовании минерального масла ремонт КПП ВАЗ, требуется, как правило, крайне редко.

Большая часть владельцев ВАЗ 2114 сходится на мнении, что лучшим маслом для КПП является 75W90. Оно отличается большей текучестью, чем типичные масла для коробки, за счет чего смазка лучше попадает в те места КПП, смазывание которых предусмотрено исключительно разбрызгиванием. Хорошие варианты 75W90 – Hypoid-Getriebeoil TDL и Liqui Moly Vollsynthetisches Getriebeoil (GL-5).

Из чего сделаны синхронизаторы

Чаще всего синхронизаторы делают из латуни или из стали. Металлические кольца формуют либо методом ковки, либо при помощи мощного пресса. При этом зубчатые венцы могут быть покрыты защитным напылением из молибдена, железа, меди. В современных коробках передач встречаются синхронизаторы, покрытые слоем карбона. Задача покрытия – снижать шум и обеспечивать высокое трение при соприкосновении с шестерней. Кольца с покрытием из карбона демонстрируют отличные характеристики, но их производство достаточно дорого, поэтому такие детали встречаются лишь в трансмиссиях спортивных автомобилей высшей бюджетной категории.

ВОЗМОЖНЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ И РЕМОНТ СИНХРОНИЗАТОРА КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Согласно статистике, установленной специалистами станций технического обслуживания, подавляющее большинство поломок и нарушений в работе механической и роботизированной трансмиссий становятся последствиями некорректной работы со сцеплением. Как только в процессе эксплуатации автомобиля замечаются запаздывающие реакции сцепления, которые повторяются постоянно, это может свидетельствовать о неисправности самой коробки передач.

Поскольку работа синхронизатора к функционалу сцепления не имеет непосредственного отношения, он в данном случае ремонту и замене не подлежит. С подобной проблемой лучше обратиться к официальному дилеру автомобильного производителя в своём регионе, либо, при наличии хорошего практического навыка, произвести регулировку или полную замену сцепления самостоятельно.

Однако в ряде случаев поломка всё-таки может быть вызвана именно дестабилизацией работы синхронизатора. Это может быть выражено следующим образом:

• жёсткий металлический хруст, издающий шум, слышный даже в салоне авто, свидетельствует о том, что блокирующее кольцо имеет большую степень износа, и необходима процедура ремонта либо замена всего механизма в ближайшее время;
• непонятный шум, доносящийся из места расположения коробки передач, может также означать то, что коническая поверхность также основательно изношена;
• самопроизвольное выключение скорости в любой момент при движении автомобиля означает, что неисправность коснулась шестерёнок;
• трудности, возникающие у водителя при попытке сменить передачу, свидетельствуют, что само устройство синхронизатора, скорее всего, пришло в негодность.

Замена синхронизатора в трансмиссии осуществляется поэтапно:

• полное отсоединение коробки передач от остальной конструкции транспортного средства;
• процедура очистки всех поверхностей КПП от скопившихся отходов: пыли, грязи, подтёков жидкостей и т.д.;
• снятие кронштейна у троса сцепления (в два действия: откручивание держащих болтов и снятие крышки);
• процесс разъединения: вилка коробки передач отсоединяется от пятой передачей посредством откручивания крепления в виде гайки.

Далее процедура повторяется с каждой последующей передачей до момента полноценного снятия синхронизатора. Установка нового устройства производится в порядке, обратном вышеназванному.

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

Последовательность замены:

1. Снять КПП и очистить от грязи. 4 гайки крепят крышку, под которой болт, фиксирующий вилку пятой передачи. Вилку переместить вниз и добиться сцепки муфты и шестерни.
2. Включить третью передачу и открутить гайки первичного и вторичного валов. Сдвинуть вверх ведомую шестерню пятой передачи, а также вилку вторичного вала.
3. Снять синхронизатор и заменить на новый.При замене износившейся детали следует контролировать каждое движение, так как появление зазора между муфтой и шестернёй станет причиной повторной разборки МКПП.

Симптомы того, что синхронизирующее устройство заболело

До ужаса неприятно, когда твой автомобиль начинает кашлять, чихать, скрипеть и гаркать. Тем более, когда это связано с коробкой передач. Чаще всего неисправности с КПП связаны именно с поломкой синхронизирующего устройства. Это может проявляться по-разному, например:

• шумы при работе КПП;
• переключение передачи, которое требует дополнительных усилий;
• автоматический сброс скорости в коробке.

Конечно, эти симптомы могут быть признаками и других поломок, которые произошли с КПП, но зачастую первым кто выходит из строя, является синхронизатор. Профилактические работы можно, конечно, производить и самому, но столкнувшись с серьёзной поломкой лучше всего обратиться к специалисту.

Классификация синхронизаторов

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

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

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

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

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

Рис. 106. Конструкция конус­ного индивидуального синхро­низатора: 1

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

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

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

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

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

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.

Устройство

Конструкция МКПП мало изменилась с тех пор, как были сделаны и запатентованы основные ее элементы. Механическая коробка переключения передач состоит из следующих деталей и узлов:

• картер;
• входной, выходной и промежуточный валы;
• синхронизаторы;
• ведущих и ведомых шестерней;
• механизма переключения передач.

Собранные в едином корпусе детали взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу крутящего момента. Устройство механической коробки передач зависит от особенностей конструкции и количества валов — по данному признаку они делятся на двух- и трех вальные. Последняя компоновка называется соосной и в технической литературе ее принято называть классической.

Валы и блоки шестерней

В такой конструкции ведущий и ведомый валы размещены картере коробки один за другим. В хвостовике первичного вала установлен подшипник, на который опирается конец вторичного. Отсутствие жесткой связи позволяет им вращаться независимо друг от друга с разной частотой и в разном направлении. Ниже под ними располагается промежуточный вал, передача усилия происходит через блоки шестерней установленных на указанные детали.

С целью снижения шумности редуктора, шестерни в нем делаются косозубые

При изготовлении данных деталей используется жесткая система допусков, и большое внимание уделяется качеству обработки сопрягаемых поверхностей

На ведущем валу классической механической коробки жестко закреплено несколько шестерней разного диаметра и соответственно с разным количеством зубьев. В отдельных случаях узел делается цельным, что обеспечивает ему максимальную прочность.

Шестерни на вторичном валу могут устанавливаться двумя способами:

• подвижно на шлицах;
• фиксировано на ступицах.

Соединение с ведущим валом в первом варианте происходит за счет продольного перемещения ведомой шестерни по шлицам до вхождения в зацепление в ведущей. Такая схема отличается простотой и надежностью и получила достаточно широкое распространение.

В другой конструкции продольное перемещение деталей исключается и соединение происходит при помощи скользящей муфты.

Видео — как происходит передача крутящего момента в МКПП:

Угловые скорости ведущего вала и ведомого уравниваются при помощи специального устройства, который называется синхронизатором. В коробках передач спортивных автомобилей или машин специального назначения вместо данных узлов могут использоваться кулачковые муфты.

Механизмы управления

За всю историю развития автотранспорта было разработано множество оригинальных конструкций. Наибольшее распространение получила компоновка, используемая в современных агрегатах.

Управление механической коробкой передач осуществляется специальной конструкцией, состоящей из следующих элементов:

• рычага;
• приводов;
• ползунов;
• вилки;
• замка;
• муфты переключения передач.

Изменения режимов работы агрегата производится водителем путем перемещения рычага из одного положения в другое. Через приводы задействуются ползуны. Защитой от одновременного включения является специальный блокирующий механизм – замок. В трехходовых коробках он делает невозможным перемещение двух ползунов при движении третьего.

Этот узел приводит в действие вилку переключения передач, которая вызывает смещение муфты. Данная деталь представляет собой толстостенное кольцо со шлицами на внутренней поверхности. Они находятся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом ведомого вала, по которому муфта перемещается вдоль него. Аналогичные шлицы имеются и на боковой поверхности ведомой шестерни.

При переключении передач рычаг вначале переводится в нейтраль, из которой производится выбор нужного режима. За это время синхронизатор выравнивает угловые скорости, и шестерня блокируется муфтой. Крутящий момент с первичного вала передается на вторичный и далее через главный редуктор на ведущие колеса.

Синхронизатор обеспечивает безударное переключение, при этом время его срабатывания не превышает нескольких сотых долей секунды.

Видео — устройство сцепления и МКПП, наглядный рассказ от компании Тойота:

Мягкость работы механической коробки передачво многом зависит от общего состояния деталей и, в особенности, данного узла.

Синхронизатор представляет собой бронзовое кольцо с зубчатым венцом на внутренней стороне. При движении муфты она сначала прижимает деталь к конусной поверхности на боковине ведомой шестерни, возникшей при этом силы трения достаточно для выравнивания частоты вращения валов. После синхронизации происходит блокировка зубчатого колеса муфтой переключения.