Что такое синхронизаторы коробки передач

Согласно замыслу инженеров, приложивших руку к созданию трансмиссий на механической основе, где от водителя требуется самостоятельное переключение передач, а также более современного робота с автоматизацией данного процесса, практически все эти коробки являются синхронизированными. Это подразумевает то, что изменению скорости на автомобиле с КПП такого рода предшествует выравнивание частоты вращения шестерней.

Исходя из обозначенного названия становится ясно, что за выполнение данного процесса отвечает синхронизатор. Функционал устройства позволяет делать каждое переключение передачи плавным и незаметным для водителя и пассажиров в салоне, а также существенно увеличивает срок эксплуатации коробки передач в целом.

Ещё одна особенность функционирования синхронизатора ‑ снижение уровня шума во время изменения скоростей. Все перечисленные особенности, несомненно, свидетельствуют о необходимости интеграции подобного агрегата в устройство КПП.

УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАТОРА КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ

Синхронизаторами снабжается каждая передача современной механической и роботизированной трансмиссии. Передача, отвечающая за движение транспортного средства задним ходом, не является исключением. Основой, позволяющей механизму работать, выступает сила трения на момент выравнивания текущей скорости. Количественное значение данной величины возрастает прямо пропорционально увеличению разницы в частотах вращений самих шестерней и вала.

Это условие может быть соблюдено только тогда, когда площадь обеих поверхностей, которые подлежат соприкосновению во время взаимодействия, увеличивается. На практике эта проблема решается при помощи дополнения устройства коробки передач несколькими фрикционными кольцами. Составными частями устройства синхронизатора являются:

• муфта включения – служит связующим звеном между валом и шестернями, обеспечивая надёжное соединение частей КПП. Муфта расположена поверх ступицы в качестве насадки. Особенность строения муфты – наличие внутренних шлиц с проточкой под форму колец. В проточках находятся выступы сухарей.Что касается наружного строения муфты, она имеет соединение с вилкой трансмиссии;
• ступица с подпружиненными сухарями – конструктивная основа механизма. Снабжается шлицами как внутри, так и снаружи. Первые позволяют установить соединение с муфтой, вторые выступают связующим звеном с вторичным валом трансмиссии, благодаря чему ступица имеет возможность перемещаться по оси в любой траектории. Если рассмотреть строение ступицы, то можно заметить, как по её окружности на одинаковом расстоянии друг от друга интегрированы 3 паза, а в каждом из них располагаются сухари подпружиненного типа. Функция последних заключается во взаимодействии с блокирующим кольцом посредством нажатия. Таким образом, при синхронизации и включении одной из скоростей происходит принудительная блокировка муфты;
• кольцо блокировки – устройство, отвечающее за своевременность и правильность синхронизации. Его задача – не допустить преждевременного замыкания муфты синхронизатора, пока скорости вращения шестерней и вала не примут одинаковые значения. Внутренняя поверхность блокировочного кольца позволяет ему эффективно взаимодействовать с фрикционным конусом шестерёнки, а с помощью наружных шлиц осуществляется блокирование работы муфты Конструктивные особенности таких колец в разных коробках передач имеют свои особенности в плане конструкции. К примеру, в некоторых вариациях в ступице располагаются пазы, а в самом кольце блокировки – выступы;
• шестерни с фрикционным конусом.

Чтобы оптимизировать усилия, затрачиваемые механизмом на смену текущей передачи и, соответственно, увеличить поверхность соприкосновения, инженеры пошли дальше и разработали синхронизаторы с несколькими конусами, которые снабжаются дополнительными блокировочными кольцами.

Если синхронизатор коробки передач имеет 3 конуса, то и поверхностей трения будет столько же. Их число будет зависеть от конструктивных особенностей самой КПП и автомобиля, на который она установлена.

СИНХРОНИЗАТОР КОРОБКИ ПЕРЕДАЧ В ДЕЙСТВИИ

Когда селектор КПП находится в положении «нейтрал», каждая муфта синхронизатора располагается в среднем положении. При таком расположении передача мощности через них полностью исключается. При этом шестерни, находящиеся на ведомом валу, не имеют никаких препятствий к вращению.

Как только мы переключаем передачу, муфта сразу перемещается с помощью вилки КПП в положение, аналогичное тому, которое занимают шестерёнки, вслед за ними. Сдвиг муфты сопровождается изменением положения сухарей, что воздействует на кольцо блокировки, которое в результате ложится вплотную к конусу шестерни. За счёт силы трения, создаваемой в это время между поверхностями, кольцо проворачивается до тех пор, пока сухари не становятся в упор с пазами. Остановка кольца в этот промежуток времени происходит именно из-за проворачивания.

Именно так, в конечном своём положении, этот агрегат работает согласно своему назначению – не допускает последующего движения муфты включения по траектории вальной оси. Это происходит потому, что все без исключения торцы шлиц, расположенные по всему периметру кольца, встают напротив тех же частей механизма муфты.

схема синхронизатора в разрезе

Впоследствии скорости ведомого вала и шестерней синхронизируются с помощью силы трения, образуемой взаимодействием поверхностей. Далее, когда процесс выравнивания передач завершён, кольцо блокировки начинает проворачиваться в противоположную сторону.

Таким образом, муфта, которая до этого была заблокирована и ограничена в траектории движения, начинает функционировать, и её шлицы сцепляются с шестерным венцом, имея свободный ход. Далее шестерни соединяются с вторичным валом КПП.

Весь описанный процесс может показаться сложным не только начинающему автолюбителю, но даже и бывалому механику, который хорошо разбирается в устройстве трансмиссии. Однако, несмотря на многогранность работы синхронизатора, процесс переключений на практике происходит практически молниеносно и занимает не более, чем считанные доли секунды.

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:

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

• 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вне всяких сомнений, синхронизатор обеспечивает корректную работу коробки передач в целом и является необходимой составной частью, если от работы трансмиссии ждать плавности переключений и стабильного функционирования. Устройство данного механизма, само собой, покажется чересчур запутанным для тех, кто никогда самостоятельно не занимался ремонтом и не видел, как выглядит трансмиссия изнутри.

Для таких автолюбителей лучшим выходом при возникновении различного рода неисправностей, перечень которых был частично приведён выше, станет обращение к специалистам автомобильного сервиса. Однако ознакомиться с устройством синхронизатора лишним не будет, поскольку знание всех механизмов автомобиля может помочь его владельцу совершенно неожиданно для него самого.

Как правило, работа синхронизатора характеризуется стабильностью и низкой степенью износа, процедура замены производится автовладельцами, в среднем, каждые 100-150 тысяч километров пробега транспортного средства.

Сохраните ссылку чтобы не потерять, она Вам понадобиться:

Синхронизатор

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.

Содержание

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.