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.

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.

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.

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.

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.

drivertip.ru

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.

wiki.zr.ru

устройство, назначение и принцип работы

Как МКПП (механические коробки), так и РКПП (АМТ, роботизированные коробки) представляют собой синхронизированные КПП. Если просто, чтобы добиться максимально плавного и «мягкого» включения передачи, происходит выравнивание частоты вращения вала и соответствующей шестерни в коробке передач.

Такое выравнивание становится возможным благодаря наличию синхронизатора. Синхронизатор также уменьшает общий износ механического соединения, снижается уровень шума при переключении, увеличивается срок службы КПП.

Читайте в этой статье

 Как устроен синхронизатор коробки передач

Начнем с того, что синхронизаторы зачастую устанавливаются  на все передачи на современных легковых авто. Также синхронизированной выполняется и передача заднего хода.

Исключением можно считать только бюджетные машины, в которых первая передача может быть без синхронизатора, а также некоторые грузовики, старые модели легковых автомобилей и т.д. 

Сам синхронизатор КПП работает за счет использования силы трения в момент выравнивания скоростей. В зависимости от разницы в частоте вращения вала и шестерни, изменяется сила трения для синхронизации.

Другими словами, эффективная синхронизация достигается за счет увеличения площади поверхности соприкосновения. Для решения задачи в конструкцию КПП интегрируются специальные фрикционные кольца.

Устройство синхронизатора предполагает наличие таких элементов:

• ступица и «сухари»
• муфты включения
• блокировочные кольца
• шестерни, которые имеют фрикционный конус

Как правило, один синхронизатор в КПП синхронизирует 2 передачи, то есть работает с двумя шестернями. Основой синхронизатора является ступица, которая имеет шлицы (внутренние и наружные).

Посредством внутренних шлицев реализовано соединение с вторичным валом коробки, а также имеется возможность осевого перемещения по валу. Наружные шлицы отвечают за то, чтобы добиться соединения ступицы с муфтой включения.

Также по окружности ступицы сделаны пазы (три паза). В эти пазы ставятся «сухари», которые дополнительно подпружинены. Указанные сухари синхронизатора осуществляют нажатие на блокирующее кольцо при включении передачи и блокируют муфту во время синхронизации.

Муфта синхронизатора (муфта включения) позволяет добиться жесткого соединения шестерни и вала. Данная муфта закреплена на ступице и имеет внутренние шлицы, при этом шлицы получают кольцевую проточку. В этой проточке находятся выступы сухарей. Также к муфте синхронизатора присоединена вилка КПП.

Блокировочное кольцо (блокирующее кольцо синхронизатора)  отвечает за синхронизацию, предотвращая замыкание муфты до  того момента, пока не произойдет выравнивание скорости вала и шестерни.

Такое кольцо имеет коническую поверхность с внутренней стороны. Данная поверхность контактирует с фрикционным конусом шестерни. Наружная сторона кольца также имеет шлицы, которые блокируют муфту включения.

Торцевая поверхность кольца (со стороны ступицы) имеет 3 паза. В эти пазы заходят сухари ступицы. Сами пазы не позволяют кольцу прокручиваться в результате контакта с  фрикционным конусом, так как пазы фактически являются упором для сухарей.

Также некоторые КПП могут иметь синхронизаторы, когда выступы сделаны на блокирующем кольце, а пазы выполнены в самой ступице. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения, используются синхронизаторы с несколькими конусами: 2 или 3 конуса (двухконусный и трехконусный синхронизатор).

В качестве примера, 3-х конусный синхронизатор кроме наружного блокировочного кольца еще имеет внутреннее, а также промежуточное кольцо. Чтобы эти кольца не проворачивались, на самих кольцах есть выступы. Такие выступы позволяют зафиксировать кольцо в соответствующих пазах шестерни и блокировочного кольца.

Получается, 3-х конусный синхронизатор имеет целых три поверхности трения. Первая поверхность между конусом шестерни и внутренним кольцом, вторая — между внутренним и промежуточным кольцом, тогда как третья между промежуточным и блокирующим кольцом. Еще добавим, что в КПП могут одновременно устанавливаться как двухконусные, так и трехконусные синхронизаторы.

Принцип работы синхронизатора КПП

Если рычаг коробки передач находится в положении «нейтраль», мощность от ДВС на КПП не передается. При этом муфты синхронизаторов занимают среднее положение, а шестерни, закрепленные на ведомом валу, свободно вращаются.

Однако при включении передачи вилка осуществляет перемещение муфты синхронизатора, смещая муфту из среднего положения по направлению к шестерне. Параллельно вместе с самой муфтой сдвигаются и сухари, которые воздействуют на кольцо блокировки.

Указанное блокирующее кольцо прижимается к конусу шестерни, в результате возникает сила трения. Под воздействием этой силы кольцо проворачивается до упора сухарей в пазах кольца. Происходит стопорение кольца, то есть дальше оно не проворачивается.

Также блокирующее кольцо не позволяет муфте синхронизатора сдвигаться по оси вала. Это становится возможным благодаря тому, что торцы шлицев блокирующего кольца находятся как раз напротив торцов шлицев самой муфты.

Затем под действием силы трения осуществляется синхронизация скоростей шестерни и ведомого вала. После того, как скорости выравниваются, от нажима шлицев муфты кольцо блокировки  осуществляет поворот в противоположную сторону.

Это значит, что муфта перестает блокироваться, а ее шлицы без ограничений зацепляются с венцом шестерни. В результате обеспечивается жесткое соединение вторичного вала КПП и шестерни.

Как видно, синхронизация передач в КПП предполагает несколько процессов, хотя на практике механизм работает достаточно быстро. В результате водитель получает возможность практически моментально включить нужную передач.

При этом включение происходит плавно, нет необходимости выполнять двойной выжим сцепления на МКПП, что значительно облегчает вождение автомобиля с синхронизированной коробкой передач и увеличивает ресурс КПП.

Читайте также

krutimotor.ru

Синхронизатор коробки передач – строение, принцип работы + видео » АвтоНоватор

Синхронизатор коробки передач – это механизм, который выравнивает частоту вращения валов и шестерен, для того чтобы переключить передачу. Благодаря синхронизатору уменьшается механический износ деталей при смене передачи, а также шум. Срок службы у КПП тем самым увеличивается. Рассмотрим подробнее принцип работы этого механизма.

Как устроен синхронизатор коробки передач?

Синхронизаторы ставятся в легковых автомобилях на все коробки переключения передач, даже на передачи заднего хода. Они работают по определенному принципу: выравнивание скорости при помощи силы трения. Если разница между частотой вращения вала и шестерен большая, тогда и сила трения между ними должна достигаться чуть большего уровня, чтобы синхронизировать их действие. Такое явление ожидается при переключении на самые высокие передачи.

Требуемое условие выполняется при увеличении площади соприкосновения поверхностей, и для этого устанавливаются дополнительные фрикционные кольца.

Основным элементом у синхронизатора является ступица, у которой предусмотрены внешние и внутренние шлицы. Для соединения с вторичным валом используются внутренние шлицы, при этом есть возможность осевого перемещения вала в разные стороны. Нижние шлицы, в свою очередь, соединяются с муфтой включения, которая должна обеспечивать жесткое соединение вала и шестерен коробки передач. Снаружи муфта включения соединяется с вилкой для переключения передачи.

Также в синхронизатор КПП входит блокирующее кольцо. Оно нужно для того, чтобы обеспечить хорошую синхронизацию, и чтобы муфту не замыкало в тот момент, когда выравниваются скорости. Внутри на кольце имеется коническая поверхность, предназначена она для обмена действием с фрикционным конусом имеющихся шестерен. А вот для того, чтобы создать условия блокировки муфты включения, с внешней стороны этого стопорного кольца установлены шлицы.

Принцип работы синхронизатора КПП – что же происходит под капотом?

Принцип работы синхронизатора КПП сложен, но, несмотря на это, все действия происходят всего за доли секунды. Если рычаг КПП находится в нейтральном положении, то муфты – в среднем, и шестерни свободно вращаются, не передавая поток мощности. Когда мы, увеличивая скорость, переключаем КПП, тогда рычаг переносит муфту в положение к направлению шестерни. Что при этом происходит в системе?

Когда мы включаем нужную передачу (скорость) в нашем автомобиле, за долю секунды система успевает сделать примерно следующее. Сдвигаются сухари на муфте (маленькие затворы), которые действуют на блокирующее кольцо, и оно сходится с конусом шестерни. Из-за этого активируется сила трения, которая в свою очередь поворачивает кольцо до того момента, пока оно не застопорится. После этого и происходит синхронизация скорости вала и шестерни. Мотор настраивается на новые обороты, а мы можем без особых усилий увеличивать скорость.

Синхронизатор КПП – поломки и замена

Основные неполадки в КПП могут быть из-за сцепления. При этом эта система работает с запозданием, неточностью, упрямством. Естественно, синхронизатор тут ни при чем, первично следует обратиться в мастерскую или же сделать регулировку сцепления самостоятельно. А что предпринять, если сцепление в порядке? Тогда попробуйте заострить внимание на следующем.

• Если вам слышится хруст или непонятной природы шум, то, возможно, у вас деформировалось блокирующее кольцо, или же износилась коническая поверхность.
• Если у вас самопроизвольно выключаются передачи, то, возможно, неисправность кроется в износе шестерни или же в муфте выключения.
• А если у вас затрудненное переключение передач, то это износился сам синхронизатор.

Замена синхронизатора в КПП проходит в несколько этапов, и для начала нам необходимо снять саму коробку передач и очистить ее от грязи. Затем следует снять кронштейн троса сцепления. Открутить 4 гайки, которые закрепляют заднюю крышку, и убрать ее. Следом вам придется открутить болт крепления вилки у пятой передачи, включить ее, то есть переместить муфту синхронизатора вниз вместе с вилкой, но так чтобы шлицы у муфты были в сцепке с шестерней, после это надо включить третью или четвертую передачу.

Далее снимите гайку, которая крепит первичный вал. Для того чтобы ее сдвинуть с места, необходимо приложить много усилий, так как она затянута с большим моментом. То же самое следует проделать и с гайкой, которая крепит вторичный вал. В заключении надо будет приподнять ведомую шестерню пятой передачи, снять ее вместе с синхронизатором и вилкой вторичного вала, при этом надо проконтролировать, чтобы муфта не сходила со ступицы. Установка нового синхронизатора проводится в уже известном обратном порядке, хотя и потребует внимательности.

carnovato.ru

Принцип работы синхронизатора КПП | MotorMania

На чтение 3 мин. Просмотров 579 Опубликовано 29 июля 2015

Если бы в механической коробке передач автомобиля не было бы синхронизатора, то каждое переключение передач сопровождалось бы сильным шумом и чувствительным ударом. При этом водитель должен угадать скорость вращения шестеренок каждой передачи, чтобы они совпали. Именно в этот момент необходимо было бы переключать скорости в коробке передач без синхронизатора. Однако в наше время все механические коробки передач оснащены синхронизатором и это облегчает жизнь автомобилистам. В данной статье мы расскажем о принципах работы синхронизатора коробки переключения передач.

Основное назначение синхронизатора КПП

Синхронизатор коробки переключения передач необходим для того, чтобы с помощью синхронизации диапазонов вращения колес и двигателя минимизировать удары по шестеренкам КПП и продлить их срок эксплуатации. Иными словами синхронизатор уравнивает окружные скорости муфты сцепления и шестерни.

В современных механических коробках передач на легковых автомобилях синхронизатора обязательно присутствует. Однако, зачастую, он установлен только  передачи переднего хода. Задняя передача работает без синхронизатора. Именно поэтому она не включается при переходе на нее на высоких оборотах двигателя.

Переключение передач в КПП без синхронизатора

На грузовых автомобилях и тракторах коробки передач имеют до 15-20 ступеней. В таких коробках передачах не применяются синхронизаторы. Профессиональные водители умеют переключать передачи довольно быстро, чтобы не создавать задержки в работе коробки передач. В целом считается, что механическая коробка передач без синхронизатора намного дольше эксплуатируются по сравнению с КПП с синхронизаторами.

В таблице ниже описан алгоритм переключения передач в КПП без синхронизатора.

Шаг	Описание
1. Ожидание момента сравнения значения окружных скоростей шестеренок разных ступеней	Нахождение этого момента важно, чтобы переключиться на другую передачу без рывков и стуков.
2. Быстрый переход на нейтральную передачу	Очень быстро выжимается сцепление и производят переход на нейтральную передачу для последующего быстрого перехода на новую передачу. Такой метод называется «двойной выжим».
3. Быстрый переход на более высокую передачу	Сразу же после перехода на нейтральную передачу, мы быстро выжимаем сцепление и переходим на более высокую передачу. При этом мы увеличиваем обороты двигателя нажатием на педаль акселератора.

Принцип работы синхронизатора

Благодаря синхронизатору шестерни, которые участвуют в переходе с одной передачи на другую находятся в постоянном зацепленном состоянии между друг другом. От этого намного снижается шум от переключения передач, и коробка передач работает стабильнее. Это достигается за счет блокировки шестерней, которые получают крутящий момент от вала, на котором они находятся.

В конструкцию синхронизатора входят:

— ступица, крепящаяся на валу подвижной муфты;

— блокировочные кольца сухарей.

В современных роботизированных механических коробках передач, таких как немецкая DSG, синхронизатор управляется электроникой и сервоприводами. Благодаря этому на переключение передач тратится всего восемь миллисекунд.

 

[youtube url=»https://www.youtube.com/watch?v=CIxuNKXZFbM» width=»560″ height=»315″]

 

motormania.ru

Принцип работы синхронизатора кпп — Auto-Self.ru

О назначении КПП известно любому, кто хоть однажды сидел за рулем авто. Однако как ее устройство, так и принцип работы зачастую остаются для многих тайной. В общем-то, это может быть и правильно, во всяком случае, такой подход имеет право на существование, тем не менее, не занимаясь подробным изучением коробки, стоит коснуться такого ее элемента, как синхронизатор.

Для чего нужны синхронизаторы КПП

Механическая КПП изменяет крутящий момент, поступающий от ДВС к колесам автомобиля, для чего используются различные шестеренки, располагающиеся внутри коробки. Устройство такого механизма, а также как все это выглядит, помогает понять приведенный ниже рисунок:

Принцип работы такой КПП достаточно прост – при изменении положения ручки переключения передач меняются шестеренки, находящиеся в зацеплении, а для каждой пары таких шестеренок характерно свое передаточное отношение. Его изменение приводит к изменению величины передаваемого на колеса момента. Таким образом, работает любая МКПП, в том числе и на ВАЗ 2109.

Однако при этом возникает интересный момент – шестерни, которые должны войти в зацепление, имеют разные угловые скорости, а просто так совместить их достаточно сложно, при этом возрастает вероятность разрушения шестеренок и других элементов коробки.

Вот для решения такой проблемы и предназначен синхронизатор коробки передач. Водители со стажем помнят, что раньше, до того, как в конструкции КПП стали применяться синхронизаторы, при переключении скоростей приходилось использовать специальные приемы. Переключение с низшей на высшую передачу, проводилось при помощи двойного выжима. Сначала выжималось сцепление, КПП переводилась на нейтральную передачу, после чего сцепление отпускалось.

Затем сцепление снова выжималось, и водитель включал передачу. Выдержка на нейтралке позволяла уравнять скорости шестерен, а также избежать скрежета при переключении передач.

При переключении с высшей на низшую передачу использовался двойной выжим, да еще и с перегазовкой. При этом выжималось сцепление, КПП переводилась на нейтралку, сцепление отпускалось, слегка нажималась педаль газа, что приводило к выравниванию угловых скоростей шестеренок, а после этого опять отжималось сцепление, после чего включалась передача.

Как видно из приведенного описания действий водителя, такое переключение достаточно утомительно и занимает длительное время. Вот синхронизатор и позволил значительно упростить всю это процедуру.

Работа синхронизатора коробки передач

Что собой представляет подобное устройство, состав синхронизатора и принцип его работы поможет понять рисунок. Назначение и количество входящих в состав синхронизатора мелких деталей мы рассматривать не будем, достаточно того, что они показаны на рисунке, а вот как все работает, постараемся понять. Это просто интересно, на всех автомобилях используется одинаковый принцип, по которому происходит работа синхронизатора, в том числе и для ВАЗ 2109.

Таким образом, можно отметить, что устройство синхронизатора включает в себя:

• ступицу 1;
• муфту 2;
• блокировочное кольцо 3;
• сухари 4;
• проволочные кольца 5.

В момент переключения передачи муфта 2 перемещается в сторону нужной шестерни. На конической части шестерни, из-за различающихся угловых скоростей шестерни и муфты, между ними появляется сила трения, благодаря которой проворачивается до упора блокировочное кольцо 3. Когда зубья блокировочного кольца и муфты окажутся напротив, движение муфты прекратится.

Происходит выравнивание скоростей, при этом сила трения, сместившая первоначально блокировочное кольцо, пропадает, и оно возвращается в исходное положение, а муфта 2 проходит через зубья блокировочного кольца и соединяется с венцом включаемой шестерни. Благодаря сухарям муфта жестко соединяется с валом, а значит, передача включена и синхронизатор отработал всю процедуру, обеспечив бесшумное включение передачи.

Синхронизатор КПП, уход, эксплуатация

Такое устройство, как синхронизатор, надо принимать с благодарностью. Конечно, ничего сложного в переключении передач с помощью двойного выжима нет, он до сих пор применяется на некоторых машинах строительной техники, где по условиям работы использование синхронизатора исключено. Но его внедрение в конструкцию легкового автомобиля, в том числе и ВАЗ 2109, позволило значительно облегчить управление, что сделало авто более доступным.

Как порой бывает неприятно осознавать, что работа коробки нарушилась. Понимаешь это, когда переключение передач начинает происходить со скрежетом или проявляются другие ее дефекты. Чаще всего внешними признаками неисправности или сильного износа деталей синхронизатора, в том числе для ВАЗ 2109, могут быть:

1. шум при работе КПП;
2. затрудненное включение передач;
3. самовыключение передач.

Конечно, появление подобных дефектов может быть обусловлено и другими причинами, но чаще всего именно синхронизатор, отказ или износ его деталей, приводит к подобным явлениям. Это справедливо для любого автомобиля, и ВАЗ 2109 тоже.

В принципе, когда происходит правильный выбор скорости движения, используется нужная передача, своевременно проводится техническое обслуживание и применяется правильное масло, то КПП и синхронизатор служат долго, что справедливо и для ВАЗ 2109.

Такое устройство, как синхронизатор, позволяет осуществить переключение скоростей в КПП за короткое время без шума и скрежета, обеспечивает сохранность шестерен и продлевает срок эксплуатации МКПП.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Telegram

Vkontakte

auto-self.ru

Понятие. Принцип работы. Устройство… MOTORAN

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.

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.

Передача выключается самостоятельно

Причиной является износ муфты. Проблема серьёзная, многие автолюбители говорят, что передачу «выбивает». Обусловлено это тем, что при выработке зубцов на муфте, не происходит её качественного зацепления с шестерней передачи. Проверить муфту можно только сняв её.

Причиной такой неисправности становится банальная недостача масла в трансмиссии, или необходимость его замены. Если не уделять внимание замене масла в КПП, то трение между деталями становится более сильным, что приводит к их преждевременному износу. Поломки начнутся с блокирующих колец, что может привести к выходу из строя синхронизатора.

motoran.ru