Конструкція механізмів керування ступінчатими коробками передач
Механізми керування ступінчатими коробками передач призначені для вибору, вмикання і вимикання передач водієм, запобігання самочинному увімкненні, вимкненні передач і одночасному увімкненні двох передач.
Керування перемиканням передач може здійснюватись безпосередньо або дистанційно, неавтоматично або автоматизовано (автоматично з використанням мікропроцесорної техніки), комбіновано з непослідовним або послідовним (секвентальні коробки передач) перемиканням передач.
При перемиканні передач (з’єднання ведучого та веденого валів) використовуються:
А). Синхронізатори.
Б). Муфти.
В). Зубчаті каретки.
Г). Датчики та системи визначення і синхронізації кутових швидкостей шестірень та валів.
Д). Електронні блоки керування.
Є). Виконавчі елементи вмикання передач систем керування з використанням механічного (тяги, важелі, троси), гідравлічного, комбінованого, пневмогідравлічного , електромеханічного тощо приводів).
Рис.3.8.37. Елементи перемикання передач з використанням тросів ступінчатої механічної коробки передач автомобіля Auris Toyota
Важіль перемикання передач розташований поряд з водієм та тросами з’єднаний з механізмом перемикання передач, який розташований у коробці передач. Тросом вибору вибирається потрібна передача, а тросом вмикання здійснюється вмикання та фіксація вибраної передачі.
3.8.38. Важіль перемикання передач шестиступінчатої коробки передач автомобіля Ауді
У ступінчатих коробках передач важіль перемикання передач виноситься за межі коробки передач, коли немає можливості його установити безпосередньо на коробку передач.
Важіль коробки передач пересувається у повздовжньому та поперечному напрямах. Пересуваючись у повздовжньому напряму важіль нижнім кінцем пересуває вперед або назад шток з вилкою переключання передач, який закріплений на кульовій опорі, з’єднаній з валом механізму перемикання передач. При переміщенні у повздовжньому напряму штока з вилкою, повертається навкого своєї вісі вал перемикання передач та пересуває шток з вилкою та муфту відповідної передачі. Для перемикання на іншу передачу важіль коробки передач пересувають у поперечному напряму. При цьому шток з вилкою перемикання передач повертається навколо своєї вісі пересуваючи вал перемикання передач уздовж вісі до увімкнення відповідної передачі.
3.8.39. Зовнішній вигляд механізму перемикання передач передньоприводного автомобіля Ауді
Вилка штока перемикання передач з’єднана тягою з корпусом коробки передач, а другий кінець з нижнім кінцем важеля перемикання передач. Таке з’єднання дозволяє валу перемикання передач рухатись уздовж та навколо своєї вісі. Фіксуюча штанга забезпечує строго фіксоване розташування коробки передач та важеля перемикання передач одна відносно іншого.
Стрілками показані можливі напрями руху штока з вилкою перемикання передач та вала перемикання передач механізму перемикання передач під час перемикання водієм передач.
Рис. 3.8.40. Елементи механізму перемикання передач ступінчатої механічної коробки передач Ауді
Рис. 3.8.41. Механізм керування переключанням передач автомобіля Ауді
Під час вмикання передачі водій за допомогою важеля та куліси вибору і
перемикання передач, через яку пересуваються штоки з вилками перемикання передач, вибирає потрібну передачу та пересуває шток з вилкою та муфтою до зєднання елементів увімкненої передачі.
Положення штоків у нейтральному положенні та в увімкненому стані фіксується фіксаторами для чого у кожному штоку зроблені вирізи у які входять шарикові фіксатори та не дають можливості пересуватись.
Замковий механізм куліси перемикання передач виключає увімкнення одночасно двох передач.
У більшісті сучасних коробок передач використовуються зубчаті колеса постійного зачеплення, конструкція передбачає кулачкові або зубчаті муфти для увімкнення передач. За допомогою муфт вільно розташовані на валу зубчаті колеса жорстко з’єднуються з валом.
Перемикання передач супроводжується ударами між зубцями зубчатих коліс, що приводить до їх передчасного зносу. Незважаючи на те, що при використанні зубчатих муфт, ударне навантаження розподіляється між усіма зубцями, уникнути ударного навантаження під час увімкнення передач не вдається.
Вирішило цю проблему застосування синхронізаторів.
Рис. 3.8.42. Синхронізація переключання в механічній коробці передач Ауді
Синхронізатори коробки передач забезпечують безударне увімкнення передач за рахунок попереднього вирівнювання кутових швидкостей ведених та ведучих деталей коробки передач (вал та вільно розташовані колеса) перед їх з’єднанням. На прямій передачі поєднуються два вали.
Вирівнювання кутових швидкостей ведучих та ведених деталей здійснюється за рахунок тертя між конусними робочими поверхнями вирівнюючого пристрою, який становить основу синхронізатора.
Синхронізатори можуть бути односторонньої дії для вмикання однієї передачі або двосторонньої дії для вмикання двох передач.
За конструкцією блокуючи пристроїв синхронізатори підрозділяються на: синхронізатори з блокуючи ми кільцями або синхронізатори з блокуючими пальцями.
Конструкція синхронізатора включає: Вирівнюючий, блокуючий, вмикаючий та фіксуючий пристрої.
Вирівнюючий пристрій урівноважує кутові швидкості деталей, що з’єднуються при вмиканні передачі, за рахунок сил тертя.
Блокуючий пристрій не дає можливості водію увімкнути передачу до вирівнювання кутових швидкостей елементів коробки передач за допомогою вирівнюю чого пристрою.
Вмикаючий пристрій (муфта) безпосередньо з’єднує елементи коробки передач при вмиканні передачі.
Фіксуючий пристрій утримує муфту у нейтральному положенні, а на початку увімкнення передачі узгоджує роботу вирівнюючого та вмикаючого пристроїв.
Конструкція синхронізатора з блокуючими кільцями: корпус синхронізатора (маточина) з упорами, яка на шліцах розташована на валу; муфта, яка пересувається своїми внутрішніми шліцами по зовнішніх шліцах корпуса синхронізатора; з обох сторон корпуса синхронізатора розташовані блокуючі кільця
Рис. 3.8.43. Конструкція синхронізаторів роботизованої коробки передач
з двома зчепленнями тільки з одним блокуючим кільцем та з блокуючим зовнішнім, внутрішнім та проміжним кільцями
Рис. 3.8.44. Схема роботи синхронізатора з блокуючими кільцями:
1-шестірня відповідної передачі; 2- зубчатий вінець шестірні; 3- блокуюче кільце синхронізатора; 4-муфта включаючого пристрою; 5-сухар.
Положення І: муфта 4 перемикання передач знаходиться у нейтральному положенні і передача крутного моменту через синхронізатор не здійснюється.
Положення ІІ: муфта перемикання передач 4 вилкою пересувається вліво та пересуває сухарі 5, які притискають блокуючи кільце 3 до конусної поверхні. Між конусною поверхнею кільця 3 та зубчатого колеса 2 виникає тертя, завдяки якому кутова швидкість зубчатого колеса починає зрівнюватись зі швидкістю вала. Подальше переміщення муфти 4 припиняється так як зубчатий вінець блокуючого кільця 3 упирається в зуби муфти 4.
Положення ІІІ: муфта перемикання передач 4 вилкою пересувається вліво і після того, як кутові швидкості зубчатого колеса 2 і синхронізатора вирівнюються, тертя між блокуючим кільцем 3 та зубчатим колесом 2 передачі припиниться і зуби блокуючого кільця 3 розташуються проти западин між зубами муфти 4. Продовжуючи пересуватись вліво у осьовому напрямку муфта 4 своїми внутрішніми зубами входить у проміжки між зубами блокуючого кільця 3 і далі без удару заходить у зачеплення із зубчатим вінцем шестірні, тим самим з’єднуючи шестірню з валом та забезпечуючи передачу крутного моменту на данній передачі.
Маточини, муфти синхронізаторів виготовляють стальними (Ст.30Х,Ст.30ХА), блокуючі кільця латунні, карбонові тощо.
У коробках передач вантажних автомобілів знайшли широке застосування синхронізатори з блокуючими пальцями.
Основним елементом синхронізатора є пересувна муфта з диском та зубчатими вінцями.
Рис. 3.8. 45. Синхронізатор з блокуючими пальцями:
1,2-частини фіксуючого пальця; 3-пружина; 4,12-конусні кільця; 5-конусна поверхня зубчатого колеса; 6-ведений вал; 7,13-зубчаті колеса; 8-внутрішній зубчатий вінець зубчатого колеса; 9-муфта синхронізатора; 10-блокуючий палець; 11-конусні поверхні муфти та блокую чого пальця.
Зубчаста муфта 9 синхронізатора розташована на шліцах вала 6 коробки передач. З однієї та другої сторони муфти синхронізатора розташовані конусні кільця 4,12. Фланець муфти входить у паз вилки перемикання передач.
У фланці зроблено шість конусних отворів. У трьох отворах встановлені блокуючи пальці 10, які з’єднують між собою конусні кільця 4,12. У середній частині кожного блокую чого кільця зроблена конусна виточка під тим же кутом, що і на фланці муфти 9. У трьох інших отворах фланця встановлені фіксуючі пальці. Кожен фіксуючий палець складається з двох половин 1,2, що розсуваються у радіальному напрямку пружинами 3. Фіксуючі пальці забезпечують нежорстке з’єднання конусних кілець з фланцем муфти 9.
В нейтральному положенні муфти І фіксуючі пальці виточками притискаються до зовнішніх поверхонь отворів фланця і перешкоджають пересуванню конусних кілець відносно муфти. Блокуючі пальці не торкаються стінок отворів фланця. При вмиканні передачі муфта займає положення ІІ і блокуючі пальці торкаються стінок отворів фланця.
А Б В
Рис.3.8.46. Робота синхронізатора з блокуючи ми пальцями:
1-зубчате колесо; 2-конусне кільце; 3-зовнішній зубчатий вінець муфти;
4-фланець муфти; 5-внутрішній зубчатий вінець зубчатого колеса; 6-вал коробки передач; 7-пружина; 8-фіксуючий палець; 9-блокуючий палець.
У положенні А передача крутного моменту відсутня, важіль перемикання передач знаходиться у нейтральному положенні.
У положенні Б при включанні передачі муфта з фланцем 4 зміщується по валу і завдяки фіксуючим пальцям 8 наближає конусну поверхню одного з блокуючих кілець 2 до конусної поверхні зубчатого колеса 1 відповідної передачі. При притисканні конусного вирівнюючого кільця 2 до конусної поверхні зубчатого колеса 1, між ними виникає тертя і сили тертя повертають на деякий кут конусні поверхні відносно відносно муфти 4, блокуючі пальці 9 встановлюються ексцентрично отворам муфти (ІІ), їх фаски впираються у фаски отворів фланця муфти 4 і рух муфти припиняється після вирівнювання кутових швидкостей.
У положенні В коли кутові швидкості зубчатого колеса 1 і веденого вала вирівнялись зубчатий вінець муфти 4 безударно входить у зачеплення зубчатим вінцем зубчатого колеса 1 і вмикається передача крутного моменту.