Способы включения передач.

В настоящее время включение передач при помощи подвижных зубчатых колес (ка­реток) применяется главным образом для первой передачи и передачи заднего хода, включение которых производится в условиях, когда автомобиль неподвижен. Ограниченное применение подвижных зубчатых колес для включения передач объясняется двумя причинами:

• при включении ударная нагрузка от сил инерции ведомого диска сцепления и вращающихся с ним деталей коробки передач приходится на один или два зуба включаемых колес, что приводит к быстрому износу торцов зубьев, сколу зубьев, а иногда к поломкам;

• д ля включения передачи требуется переместить каретку на всю длину зуба, что приводит к увеличению длины коробки передач, а следовательно, и ее мас­сы.

Рис.1. Схема муфты легкого включения

Запиловка торцов зубьев включаемых зубчатых колес хотя и облегчает процесс включения, но в то же время уменьшает рабочую длину зуба. Подвижное зубчатое колесо и сопрягаемое с ним колесо обычно выполняются прямозубыми. Однако принципиально возможно выполнить подвижное и сопрягаемое зубчатые колеса косозубыми («Москвич-401», «Ка­диллак» и др.). Возникающие на косозубом колесе осевые силы не могут быть восприняты обычными фиксаторами. Для восприятия осевых сил шлицы, по кото­рым перемещается каретка, выполняют спиральными.

Применение в коробках передач зубчатых колес постоянного зацепления привело к необходимости использования для включения передач кулачковых или зубчатых муфт. В этом случае ударные нагрузки при включении распределяются между всеми зубьями или кулачками, что, однако, не снижает шума при включении и не облегчает процесса вклю­чения. Для облегчения процесса вклю­чения в недалеком прошлом широкое распространение получили так называе­мые муфты легкого включения, у которых кулачки или зубья укорочены через один (рис.1), так же как кулачки или зубья включаемого зубчатого колеса. Они во много раз увеличивают в про­цессе включения вероятность попадания удлиненных кулачков или зубьев в проме­жутки между удлиненными кулачками или зубьями включаемого колеса. Муфты легкого включения применяются на ряде автомобилей и в настоящее время.

Рассмотрим схему (рис.1) трех вальной соосной ступенчатой коробки передач с неподвижными осями зубчатых колес. Ведущий /, ведомый 8 и промежуточный 7,5 валы установлены в картере 16 на подшипниках, причем ведомый и ведущий • валы соосны. На ведомом валу жестко закреплена шестерня 2, на­ходящаяся в зацеплении с колесом 14 промежуточного вала.

Рис. 1. Схема трехступенчатой коробки передач

Другие шестерни 9, 12 и 13 также жестко закреплены на промежуточном валу. Колесо-каретка 6 ведомого вала соединено с валом шлицами так, что его можно смещать вдоль вала. Также возможно перемеще­ние вдоль вала зубчатой муфты 3, уста­новленной на ведомом валу. Колесо 5 установлено на этом валу свободно.

Для включения первой передачи коле­со-каретку 6 смещают вилкой 7 вдоль вала и вводят в зацепление с шестерней 12. Крутящий момент с ведущего вала передается на ведомый последовательно через зубчатые колеса 2, 14, 12 и 6

Вторую передачу включают переме­щением зубчатой муфты 3 вилкой 4 вправо до соединения зубьев муфты с зубчатым венцом, выполненным как одно целое с колесом 5. При этом коле­со 5 жестко соединяется с ведомым ва­лом, крутящий момент на который по­следовательно передается от ведущего вала через зубчатые колеса 2, 14, 13 и 5. меньше, чем первой передачи. Третью передачу включают переме­щением зубчатой муфты 3 влево для со­единения ее зубьев с зубчатым венцом шестерни 2. Крутящий момент с веду­щего вала передается непосредственно на ведомый. В этом случае крутящий момент в коробке передач не изменяет­ся. Такая передача называется прямой. Ее передаточное число равно 1. Нали­чие прямой передачи является характер­ной особенностью коробки передач, вы­полненной по трех вальной схеме. Дви­жение автомобиля происходит в основ­ном на прямой передаче. Низшие пере­дачи служат для разгона автомобиля или движения в тяжелых дорожных ус­ловиях, требующих преодоления боль­ших сил сопротивления движению. Передача заднего хода включается перемещением в крайнее правое поло­жение колеса-каретки 6, зубья которого входят в зацепление с зубьями шестерни 11, установленной на оси 10. Момент от ведущего вала на ведомый передается последовательно через зубчатые колеса 2, 14, 9, 11 и 6. Ведомый вал вращается в противоположном направлении по от­ношению к ведущему валу. Зубчатые колеса-каретки и каретки зубчатых муфт перемещают с помощью механизма переключения передвижением рычага переключения, который обычно расположен на полу, а иногда на руле­вой колонке или на щитке приборов. Каждое переключение передач происходит при выключенном сцеплении. В это время крутящий момент от двигателя не передается на ведущие колеса, т. е. переключение происходит с разры­вом силового потока. Время переключения обычно составляет 1—2 с, но и за столь малое время при большом сопротивлении движению скорость автомоби­ля может существенно уменьшиться. В некоторых коробках передач вместо зубчатых колес-кареток и зубчатых муфт применяют для переключения передач фрикционы (многодисковые фрикционные сцепления), которые могут обеспечить переключение передач без разрыва силового потока. Это осуществляется благодаря тому, что включение фрикциона включаемой передачи происходит одновременно с выключе­нием фрикциона выключаемой передачи. Применение фрикционного переключения позволяет исключить из трансмиссии сцепление. Применение зубчатых колес-кареток упрощает конструкцию коробки передач, но при этом в момент включения торцы зубьев подвергаются ударной нагрузке, причем удар сосредоточен на одном зубе. При использовании для включения зубчатой муфты зубчатые колеса находятся в постоянном зацепле­нии. Их можно выполнить косозубыми, что позволяет снизить шум при работе и изнашивание, а ударная нагрузка в этом случае распределяется на все зубья зубчатой муфты. Кроме того, для безударного включения зубчатых муфт и сокращения времени переключения применяет синхронизаторы. Синхронизатор уравнивает (с помощью поверхно­стей трения) скорости соединяемых де­талей, не позволяя (с помощью блоки­рующего устройства) зубьям двух ча­стей зубчатой муфты войти в соприкос­новение до тех пор, пока частоты вращения соединяемых деталей не ста­нут равными, после чего включается зубчатая муфта.

В механизмах переключения ступенчатых коробок передач применяют вспомогательные устройства: 1) фиксаторы — для фиксации включенного или выключенного положения, что устраняет возможность самопроизвольного выключения или включения передач при движении автомобиля; 2) устройство, затрудняющее включение передачи за­днего хода, — для предупреждения ошибочного включения заднего хода при движении передним ходом; 3) блокирующее устройство (замок) — для предотвращения одновременного включения двух передач.