Синхронизатор кп: его устройство и принцип работы

Синхронизатор коробки передач: принцип работы

Сложно представить, но в автомобильных коробках передач не всегда присутствовал синхронизатор КПП для выравнивания частоты вращения между валом и шестерней. Раньше для того чтобы произвести переключение скоростей, приходилось использовать двойное выжимание сцепления. Первое для того чтобы рассоединить коробку передач с коленвалом, а второе, наоборот, для их соединения после того как будет произведена смена передаточной пары (смена скорости).

Но время идёт. Машиностроение и механика шагнули в будущее. На смену постоянному передергиванию педали сцепления пришёл синхронизатор КПП, что существенно увеличило срок службы коробки передач в целом и отдельных её составляющих в частности. Удобнее управлять автомобилем стало и водителю.

Что такое синхронизатор КПП

Устройство синхронизатора КПП, равно, как и сам синхронизатор ВАЗ — это механическое узел, состоящий из 4 частей:

1. Обойма синхронизатора или ступица с тремя фиксаторами;
2. Две кольцевых пружины;
3. Два фрикционных конусных кольца;
4. Муфта переключения.

Такая вот нехитрая конструкция синхронизатора ВАЗ обеспечивает принцип работы сразу двух передач.

Как работает синхронизирующее устройство

Главным рабочим элементом синхронизатора ВАЗ является его ступица, которая при помощи трёх фиксаторов и нарезанных на ней шлицов соединяется с муфтой включения. Та, в свою очередь, соединена с вилкой КПП. Внутренними шлицами ступицами соединяется с валом, имея при этом свободную возможность передвигаться по нему от одной шестерни к другой.

Когда требуется произвести переключение скорости на ВАЗ, вилка коробки передач двигает муфту, а вместе с ней и весь синхронизатор КПП, к той шестерне, частоту вращения которой требуется выровнять с частотой вращения вала. С этого начинается принцип работы синхронизатора. Муфта прижимает все устройство к конусной части шестерёнки. При этом фиксаторы на муфте сдвигаются и блокируют фрикционное кольцо, которое вступает в контакт с конусом на шестерне. Фрикционное кольцо на конусе проворачивается до тех пор, пока не стопорится. Как только это произошло, скорость между валом и шестерней синхронизируется, и мотор настроен на новые рабочие обороты.

Муфта синхронизатора

Когда появились первые коробки передач

Точного ответа на этот вопрос не существует. Принято считать, что первые коробки передач, на которых стоял синхронизатор КПП появились в конце 40-х или начале 50-х годов. Кто утверждает, что это произошло в Советском союзе, другие же говорят, что родоначальником этого новшества была компания Porsche. Как бы там ни было, но благодаря появлению синхронизатора, включая его принцип работы, было заложено основания для увеличения количества скоростей в КПП. Уже в восьмидесятых годах на ВАЗ пятиступенчатая коробка передач становится нормой того времени, а в 2012 году та же компания Porsche объявляет о выходе семиступенчатой коробки передач с синхронизатором КПП.

Материалы, из которых изготавливают синхронизирующее устройство

Сталь или латунь — два самых распространённых материала, которые используют для изготовления синхронизаторов на ВАЗ. Иногда, чаще всего в высоко бюджетных иномарках или спортивных трансмиссиях, встречаются синхронизирующие устройства, покрытые напылением карбона. Это позволяет выдерживать более высокие температуры и снизить уровень шума, при контакте с шестерней, которые являются следствием работы высокооборотистых двигателей спортивных моделей.

Фрикционные кольца также изготавливают из стали методом штамповки, например, для ВАЗ, или на более дорогих КПП, выковывая их. Как и в случае с синхронизатором, фрикционные кольца покрываются защитным слоем из цветных металлов. Например, меди или молибдена.

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.

https://youtube.com/watch?v=iBl8CsVtGeg%2520

Синхронизаторы

Это важная составляющая любой механической трансмиссии. Служат синхронизаторы для сглаживания скорости вращения шестерни и вала. Переключение передач благодаря синхронизаторам происходит быстро и мягко. В устройство входит:

• Блокировочное кольцо.
• Ступица.
• Шестерня, имеющая фрикционный конус.
• Муфта включения.

Ступица – это главный элемент узла. Она имеет два шлица (наружные и внутренние). За счет них механизм соединяется с валом трансмиссии, двигаясь по нему в разную сторону. Благодаря наружному шлицу элемент соединяется с муфтой включения. Также устройство ступицы предполагает наличие трёх пазов. Каждый установлен под углом в 120 0 относительно друг друга. Данные пазы служат для установки «сухарей». Что это такое? Это подпружиненные элементы, фиксирующие муфту в положении «нейтраль». При такой установке муфты синхронизатор коробки не работает. Маховик свободно вращается, не передавая момент на коробку. Сама муфта соединяет шестерни с валом коробки. Деталь устанавливается на ступице. С внешней стороны она соединяется с вилкой КПП.

Для выравнивания угловых скоростей используется блокировочное кольцо. Сглаживание вращения происходит за счёт трения. Кольцо не дает муфте замкнуться, пока шестерня и вал не будут иметь равные обороты вращения. Внутренняя часть блокировочного кольца обладает конусной формой.

Как работает синхронизатор в МКПП:

• Муфта при нерабочем состоянии находится в среднем положении. Шестерни на валах трансмиссии свободно вращаются.
• При выборе водителем передачи, муфта двигается к шестерне посредством вилки. При этом муфта двигает блокировочное кольцо. Последнее прижимается к конусу шестерни.
• Кольцо прокручивается и блокирует последующее движение муфты.
• За счет трения, обороты вала и шестерни выравниваются.
• Муфта зацепляет вал и шестерню КПП.
• Передается крутящий момент от маховика ДВС.

Муфта — синхронизатор

Муфта синхронизатора перемещается назад и зацепляется с зубчатым венцом шестерни третьей передачи ведомого вала. При этом крутящий момент передается от ведущего вала на промежуточный и далее через пару шестерен третьей передачи и синхронизатор на ведомый вал.
 

Муфта синхронизатора перемещается назад и зацепляется с зубчатым венцом шестерни 3 — й передачи ведомого вала. При этом крутящий момент передается от ведущего вала на промежуточный и далее через пару шестерен 3 — й передачи и сихронизатор — на ведомый вал.
 

Муфта синхронизатора 6 устанавливается на шлицах ведомого вала 12, а муфта синхронизатора 9-на шлицах втулки, закрепленной на том же валу.
 

Муфту синхронизатора и шестерню заднего хода со ступицами подбирают по посадке в комплекты. Детали, входящие в комплект, маркируют на заводе краской одного цвета. Муфта и шестерня должны легко перемещаться по соответствующим ступицам, а все три сухаря, вставленные в пазы ступиц и поджатые пружинами, должны начинать движение одновременно.
 

При передвижении муфты синхронизатора конусная поверхность блокирующего кольца прижимается к конусной поверхности соответствующей шестерни, благодаря чему уравниваются окружные скорости включаемой шестерни и синхронизатора. Включение передачи становится возможным только после уравнивания скоростей вращения валов.
 

При передвижении муфты синхронизатора конусная поверхность блокирующего кольца прижимается к конусной поверхности соответствующей шестерни, благодаря чему уравниваются окружные скорости включаемой шестерни и синхронизатора.
 

Монтаж ступицы 2 муфты синхронизатора ( рис. 86) на ведомый вал 10 -производят также на прессе. Эта операция аналогична предыдущей.
 

При этом зубья муфты синхронизатора займут указанное выше принудительное расположение относительно зубьев блокирующего кольца ( рис. 66 6), и передача не включится до тех пор, пока не уравняются скорости вращения включаемых шестерен.
 

Четвертая передача включается перемещением муфты синхронизатора вперед.
 

Аналогичные расчеты, проведенные для муфты синхронизатора автомобиля ЗИЛ-150, показывают, что обработка на станке попутного точения повышает производительность в 2 5 раза и обеспечивает экономию на годовую программу 200 000 шт. При этом производственные площади сокращаются в 2 5 раза.
 

При включении передачи внутренние зубья муфты синхронизатора зацепляются с зубчатым венцом соответствующей шестерни, которая жестко блокируется через ступицу синхронизатора с вторичным валом. На шлицевом конце вторичного вала в удлинителе установлена скользящая вилка 14 карданного вала.
 

Проблемы с синхронизатором

Неисправности связаны именно с тремя основными функциями устройства:

• износ рабочих конусов, что уменьшает тормозящую силу трения;
• затупление и выкрашивание заострённых кромок на зубьях;
• нарушение работы фиксаторов, в основном связанное с уменьшением при износе рабочей длины зубьев венца муфт и шестерён.

Проявляется это как в виде скрежета при включении, так и в самопроизвольном выпадании включённой передачи. Рычаг приходится удерживать вручную, что заканчивается износом вилок. Увеличить срок службы можно избегая быстрой перемены передач, используя приём двойного выжима и регулярно меняя масло в коробке. Тем более противопоказан спортивный стиль, когда передачи переключаются без выжима сцепления. Такое применимо лишь в автоспорте, где с одной стороны используются специальные кулачковые коробки без синхронизаторов, а с другой – нормальной считается частая переборка механизмов.

Осмотр и последующий ремонт синхронизатора

Снятие синхронизатора предусматривает снятие самой коробки передач. Это тяжелая и довольно грязная работа, так что подготовьте перчатки и ветошь. Раз уж придется снять агрегат, то стоит провести очистные работы. Вот как осуществляется снятие синхронизатора КП:

1. Демонтируйте коробку передач;
2. Снимите кронштейн троса сцепления (открутив болты и сняв крышку);
3. Выкрутите болт крепления вилки;
4. Переместите муфту синхронизатора вниз;
5. Выкрутите гайки крепления первичного и вторичного валов;
6. Приподнимите шестерню у передачи, вилку и сними синхронизатор.

Заметьте, что алгоритм может несколько отличаться в зависимости от того, какая модель коробки передач установлена на вашем автомобиле. Здесь стоит обратиться к мануалам и поискать информацию на тематических форумах. С такой работой проще всего справиться в паре, а не одному. Как только коробка передач демонтирована и вы смогли снять синхронизатор, стоит начать его осмотр и обслуживание. Вот что надо сделать:

Отметить положение муфты маркером или мелком относительно ступицы, после чего аккуратно снять муфту;
Извлеченные детали промыть в керосине;
Осмотреть ступицу, муфту, шлицы. На деталях не должно быть заусенцев и сколов

Также уделите внимание каждому из сухарей и пружин;
Заменить дефектные детали новыми. Отдельные компоненты синхронизатора редко бывают в продаже, зато их можно найти у разборщиков

Каждую деталь стоит смазать моторным маслом;
Собрать синхронизатор, учитывая положения метки. Если все совпадет, то проточки на его муфте сразу сойдутся с пазами ступицы. Сухари с шариками лучше вставлять с помощью отвертки;
Установить синхронизатор и собрать коробку передач.

Как видите, работа довольно сложная – необходимо запомнить расположение каждого элемента синхронизатора, а для верности даже проставить отметки мелом или же маркером. Будьте предельно внимательны. Так как восстановление изношенного синхронизатора требует навыка и специальных инструментов, мы не советуем пытаться проводить дефектовку самостоятельно. Что касается не слишком сильно изношенного механизма, то он нуждается лишь в замене отдельных комплектующих, очистке и нанесении смазки. В остальном, он не нуждается в специфическом обслуживании. Многие мастера относят этот механизм к условно неремонтопригодным, советуя сразу же производить замену при возникновении проблем с коробкой передач.

Синхронизатор коробки передач — как устроен и как работает

Как работает синхронизатор коробки передач? Новый вопрос, а для кого-то и новый термин — синхронизатор.

Да друзья, были времена, когда переключение передач на автомобиле было процессом комплексным, и, можно сказать, практически ювелирным.

Но, благодаря человеческой лени, являющейся двигателем прогресса, мы получили машины, которые не требуют лишних действий со стороны водителя и всячески упрощают процесс езды.

И речь пойдет даже не о модных автоматических коробках, а о старых, проверенных временем «механиках». Чтобы облегчить нашу с вами водительскую жизнь, в те еще «доавтоматные времена» и был придуман синхронизатор коробки передач.

В этой статье нам предстоит выяснить как он работает, как устроен и что вообще происходит во время переключения скоростей.

Синхронизатор коробки передач

Нужно сказать, что синхронизатор коробки передач – это устройство не из самых простых, хотя в нём нет ни капли электроники, а время его срабатывания занимает доли секунды.

В былые времена для переключения скорости в машине необходимо было несколько раз выжимать сцепление – одно нажатие отключало коробку от коленвала, а второе наоборот, подключало её обратно.

Понятное дело, что такая процедура не слишком удобна и от неё необходимо было каким-то образом избавиться. Помогла физика, механика и точный инженерный расчёт, в симбиозе которых и родился синхронизатор.

Одним словом, синхронизатор коробки передач упростил жизнь водителям, а также значительно увеличили ресурс механизмов коробки. Устанавливаются они, синхронизаторы, для каждой передачи, иногда и для задней.

В недрах коробки передач

Давайте попробуем разобраться в устройстве этих загадочных синхронизаторов. Состоит данный механизм из таких основных частей:

• ступица с сухарями;
• блокирующее кольцо;
• шестерня с фрикционным конусом;
• муфта включения.

Работает это следующим образом. Центральным элементом конструкции выступает ступица. Снаружи и внутри у неё имеются шлицы, благодаря которым она присоединяется к вторичному валу КПП и муфте включения.

По валу ступица может передвигаться в разные стороны. Помимо шлицов на ней находятся пазы, в них вставлены подпружиненные сухари.

Не менее важной деталью является муфта включения, её, кстати, часто называют просто муфтой синхронизатора. В её функции входит жёсткое соединение валов и шестерней. В общем-то, именно её водитель и перемещает, переводя рычаг коробки передач в какое-либо из положений

В общем-то, именно её водитель и перемещает, переводя рычаг коробки передач в какое-либо из положений.

За синхронизацию частоты вращения отвечает блокирующее кольцо – пока вал и шестерня не будут вращаться с одной скоростью, оно препятствует замыканию муфты.

Кольцо имеет довольно сложную поверхность для взаимодействия с фрикционным конусом шестерни и муфтой включения. Помимо этого у него имеются пазы для сухарей ступицы.

Физика процесса синхронизации скоростей вращения завязана на трении. Оно возникает между блокирующим кольцом и конусом шестерни во время переключения передачи.

• Когда мы выбрали нужную скорость и перевели рычаг КПП, муфта включения передвигается в направлении шестерни и кольцо прижимается к её конусу, возникает сила трения, под действие которой вращение синхронизируется.
• Пока скорости вращения разные, жёсткое соединение вала и шестерни невозможно, но как только они выравнялись, блокирующее кольцо отпускает муфту и она аккуратно входит в зацепление с венцом шестерёнки – переключение передачи завершилось.
• Стоит отметить, что весь этот процесс занимает доли секунды и практически незаметен для водителя, но крайне важен для КПП и нашего с вами комфорта управления автомобилем.
• Ну вот, уважаемые автолюбители, мы и познакомились с устройством и теперь знаем что такое синхронизатор коробки передач.

Надеюсь, эта статья была для вас полезна. Прочитайте вот еще про вариатор, рекомендую, очень интересный механизм.

Подписывайтесь, читайте статьи на блоге и изучайте машины вместе с друзьями!

Виды износов шестерён синхронизаторов и обслуживание коробки передач

От постоянного соприкосновения между подвижными частями шестерён возникают силы трения, а также ударные силы при непосредственном вхождении в зацепление зубьев. Всё это в процессе эксплуатации приводит либо к естественному износу деталей, либо к аварийному износу. Естественный износ шестерён и подшипников вызывает характерный шум в работе узла, по которому, не разбирая коробки передач, зачастую возможно определить его причину.

Аварийный износ происходит реже, но его последствия в виде неожиданного, резкого разрушения зубьев шестерён, подшипников, помимо характерных звуков, приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации без разборки и ремонта автомобиля в целом. Принцип работы синхронизатора коробки передач основан на том, что при эксплуатации основным критерием его обслуживания является качество используемой смазки. На периодичность её замены влияют некоторые факторы, такие как состояние дорог, загруженность автомобиля, а при усреднённых режимах эксплуатации — пробег.

Синхронизационные кольца, как и остальные подвижные детали, подвержены процессам износа. Признаками неисправной работы синхронизаторов может служить хруст при переключении скоростей. Внутренний износ колец, а также увеличение пятна контакта зубьев детали, возникающими от ударов при вхождении в зацепление, вследствие постоянного взаимодействия с шестернями, приводят к заеданию механизма синхронизации, что в целом ухудшает работу коробки перемены передач. В таких случаях замена синхронизаторов восстанавливает до необходимого уровня управляемость систем переключения пар по всем передачам. Современные металлизированные смазки обеспечивают повышенную защиту от износа зубчатых колёс, подшипников и так далее. Нам было бы очень интересно узнать ваше мнение по этой теме.

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.

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.