Что такое синхронизатор в машине

Синхронизатор механической КПП.

Что это такое и для чего он нужен? А главное, как он работает? Синхронизаторы устанавливаются в механические КПП, для уравнивания угловых скоростей пары шестерен, обеспечивающих своим зацеплением включение передачи. Многие должны помнить про рассказы наших дедов и отцов о двойном выжиме и перегазовке. Те коробки не имели синхронизаторов и частенько при включении передач, у гореводителей коробка издавала характерный хруст. Резко снижая свой ресурс. Так в чем же "изюминка" работы синхронизатора? И как одна простая деталь может выполнять функцию уравнивания скорости вращения пары шестерен? Присмотритесь повнимательней.

Окружность синхронизатора имеет конусную поверхность. Помните, как крепятся шаровые опоры, рулевые тяги или задняя балка токарного станка? Правильно, через конус. После установки провернуть конус невозможно, только выбивать. С помощью этого самого конуса синхронизатор и тормозит две шестерни друг, относительно друга.

В момент включения передачи, вы, двигая муфту включения (желтая на картинке) в начале, опираете её на синхронизатор, который при помощи конуса и останавливает вращение муфты, относительно шестерни. И имея треугольные торцы "зубчиков" уже остановленные друг, относительно друга шестерни (муфта, это тоже шестерня, только зубчики внутри) и обеспечивают плавное и четкое включение передач.
Вот такая, на первый взгляд, незамысловатая деталь, так сильно помогает вам при переключении…)
У меня пока всё. Всем добра.

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.

Что такое синхронизатор и для чего нужен в автомобиле

Что такое синхронизатор, и для чего нужен в автомобиле? Отвечая на поставленный вопрос, постараемся ответить в рамках этой статьи. Прежде всего выясним, для вообще нужна коробка переключения скоростей. Обусловлено это наличием главного недостатка любого двигателя внутреннего сгорания: диапазоны скоростей вращения двигателя и колес имеют несовпадения, а для того, чтобы произвести это совмещение и служит в автомобиле синхронизатор.

Другая особенность двигателя внутреннего сгорания – это появление максимального значения крутящегося момента, достигается в небольшом временном интервале. Значение его находится посередине между минимальными и максимальными оборотами. При этом наибольшая мощность обеспечивается при наличии максимальных оборотов.

Если же на практике применять столь простейшее устройство, то переключение передач будет сопровождаться чувствительными ударами и сильным шумом. При этом водителю необходимо именно предполагать истинное положение муфты и шестеренок, включая передачу, когда обороты их будут совпадать по скорости вращения. В противном случае происходит быстрый износ зубчатых венцов, поскольку производится неправильное включение передачи. Вот для чего нужен синхронизатор, чтоб минимизировать путем синхронизации диапазонов вращения двигателя и колес, то есть уравнивание окружной скорости шестерни и муфты сцепления. По времени это занимает миллисекунды, что невозможно обеспечить без специальных приборов в период переключения передач.

Сегодня в автомобилестроении применяются несинхронизированные и синхронизированные механические коробки переключения передач.

Ручное переключение передач осуществляется водителем в несинхронизированной механической коробке передач. Поскольку скоростные данные шестеренок различны по своему значению. То для того, чтобы перейти с одной шестеренки на другую, надо выжидать момента сравнения значения окружных скоростей. Далее применяется, так называемый , «двойной выжим», для обеспечения переключения с низкой скоростной передачи на более высокую нажимается педаль сцепления, при этом выключается первоначальная передача, занимая «нейтральное» положение, сцепление отпускается.

В последующем происходит новое выжимание сцепления, с одновременным включением необходимой скоростной передачи. В случае перехода с высокой передачи на низкую происходит все тот же обратный процесс с применением «двойного выжима и увеличения оборотов двигателя». При нахождении рычага в «нейтральном» положении увеличивается число оборотов педалью акселератора. Все эти манипуляции применяются для обеспечения равных скоростей шестеренок, тем самым облегчая весь процесс переключения передач. На моделях автомобилей типа гоночных и спортивных, переключение передач с наличием механической коробки происходит без увеличения оборотов вращения двигателя. Но это под силу только водителям высокого класса, профессионалам своего дела. Несинхронизированные механические коробки переключения скоростей применялись в автомобилестроении на территории СССР, вплоть до наступления сороковых годов прошлого столетия.

На тракторах и тяжелых грузовых автомобилях, где наличие передач может насчитывать до восемнадцати, синхронизаторы не устанавливаются по двум причинам. Водитель профессионал производит переключение передач очень быстро, при этом исключается наличие каких-либо задержек. Несинхронизированные коробки переда в большом спорте, не смотря на наличие больших нагрузок, имеют более длительный срок эксплуатации по сравнению с другими модификациями коробок переключения передач.

В синхронизированных механических коробках передач при помощи специальных устройств синхронизаторов обеспечивается автоматизация, которая не позволяет произвести включение передач, пока не будет выполнена подобная манипуляция в механической коробке переключения передач.

Современные легковые автомобили практически все имеют синхронизацию переключения всех передач, но на некоторых моделях установлена только на передачах переднего хода.

Присутствие в коробке передач синхронизатора в корне меняет сущность переключения передач. Шестеренки, которые необходимы для обеспечения манипуляций перехода на необходимую передачу, стабильно находятся в зацепленном состоянии друг с другом, что значительно понижает шумовое сопровождение передач и гарантирует стабильную работу коробки передач. Такой эффект достигается при помощи блокировки шестеренок, получающих момент переключения с валом, на котором она находится. Механизм синхронизатора включает в свою конструкцию ступицу, которая крепится в неподвижном состоянии на валу подвижной муфты, перемещающейся относительно ступицы и ступиц шестерен, входящих в зацепление. В комплект входят блокировочные кольца обойм или сухарей, в зависимости от моделей применяемых синхронизаторов.

Роботизированная коробка передач представляет собой ту же самую механическую коробку переключения передач, которая управляется при помощи электронного блока сервоприводов, взамен обычной ручки. Сцепление происходит в автоматическом режиме, что придает значимость механической коробке переключения передач со свойствами автоматической коробки передач. Само же переключение происходит как в обычной механической коробке переключения передач, на что затрачивается определенное время, приводящее к медленному разгону, с наличием обычных рывков при переключении передач.

Современные технологии позволяют переключать передачи в механических коробках, сводя к минимуму образование рывков. Управление происходит при помощи электроники и приводов. Одна из лучших моделей механических коробок переключения передач Direct Shift Gearbox устанавливается на моделях автомобилей концерна Volkswagen, обеспечивает переключение передачи с минимальной задержкой в восемь микросекунд. Модель авто Vokswagen Golf, оснащённая семиступенчатой коробкой переключения передач DSG, обеспечивается снижение топливного расхода на двадцать процентов по сравнению с обычными механическими коробками передач. Все это в комплексе наглядно доказывает необходимость применения механизма синхронизатора в автомобиле.

Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Синхронизаторы механической коробки передач обеспечивают плавный переход скоростей, что делает вождение более приятным. Однако это устройство имеет сложную конструкцию и при поломке нуждается в дорогостоящем ремонте.Поэтому автовладельцы должны понимать, как работает синхронизатор в коробке передач, чтобы продлить его работоспособность.

Понятие синхронизатора в коробке передач

Синхронизатор является узлом коробки перемены передач (КПП), которая передает крутящий момент от коленчатого вала на колеса и расширяет диапазон скоростей автомобиля. Это элемент трансмиссии, который устанавливают во все легковые и грузовые транспортные средства.

Предназначение

Основная функция синхронизатора состоит в уравнивании частоты вращения вторичного вала и шестерни, что обеспечивает безударное переключение передач. Также он способствует снижению степени износа металлических деталей, увеличивая срок полезного использования КПП.

Устройство конструкции

Устройство состоит из следующих деталей:

• ступицы муфты, на наружной стороне которой встроены сухари;
• стопорного кольца;
• скользящей муфты включения II и III передач;
• блокирующих (запирающих) колец;
• шестерней II и III передач с конусными выступами.

Базовым элементом устройства является ступица. На ее внутренней стороне находятся шлицы, благодаря которым она сцепляется с валом КПП и может свободно крутиться на нем в разных направлениях. Посредством внешних шлицев деталь совмещается с муфтой, обеспечивающей крепкое стыкование вала и шестерни.

На внешней поверхности ступицы есть 3 паза, в которые интегрированы сухари. В момент включения передачи они оказывают давление на запирающее кольцо и останавливают его движение. Внутренняя поверхность детали соприкасается с конусным выступом шестерни. Снаружи детали есть шлицы, посредством которых она соединяется и блокирует муфту на стадии синхронизации.

Принцип работы

Когда рычаг КПП находится в позиции холостого хода, скользящие муфты занимают среднее положение. В момент включения передачи она продвигается ближе к шестерням с помощью вилки. В результате сухари входят в пазы запирающих колец, стопоря их вращение. Посредством шлицевого соединения кольца препятствуют движению скользящей муфты по оси. В то же время они прижимаются к фрикционным конусам. Возникающие силы трения способствуют согласованию скоростей шестерней и вторичного вала.

По завершении синхронизации запирающие кольца под нажимом шлицев муфты поворачиваются в обратном направлении, что приводит к снятию блокировки. Муфта свободно продвигается дальше и жестко стыкует шестерню и вторичный вал КПП. Происходит передача вращающего момента, что обеспечивает движение транспортного средства на выбранной скорости.

Процесс согласования скоростей и включения передачи происходит за секунду, несмотря на совершение механизмом множества операций.

Основные виды

Существуют разные виды синхронизаторов: в одних используются запирающие кольца, в других – запирающие пальцы. Эти узлы отличаются по способу блокировки муфты до момента согласования угловых скоростей вала и шестерни, что отражается на их конструкции и принципе работы.

С блокирующими кольцами

Такие устройства используются в КПП легковых автомобилей. Основу их механизма составляет ступица с внутренними шлицами, с помощью которых деталь удерживается на вторичном валу.

С блокирующими пальцами

Основой конструкции такого устройства является каретка – ступица с фланцевым креплением. Посредством шлицевого соединения она держится на ведомом валу и свободно перемещается вдоль него. На внешней поверхности каретки есть зубчатые венцы, предназначенные для сцепления с шестернями.

На фланце сделано 6 сквозных отверстий: через 3 из них проходят запирающие пальцы, а через остальные 3 – сухари (разрезные фиксаторы). Пальцы жестко скрепляют конусные кольца по бокам ступицы.

При включении передачи каретка с помощью вилки передвигается по валу. В некоторый момент конусное кольцо соприкасается с шестерней и за счет сил трения вращается, приводя в действие каретку и удерживая ее в проточке блокировочных пальцев. При согласовании угловых скоростей инерция стремится к нулю, в результате чего ступица центрируется относительно запирающих пальцев и свободно перемещается на валу. Во время движения сухари сжимаются, и деталь соприкасается с шестерней. Крутящий момент с зубчатого кольца через каретку передается на ведомый вал, а затем на сцепление.

Возможные неисправности в работе синхронизатора КПП

Большинство неисправностей синхронизатора КПП имеют сходные симптомы, но причины поломок могут быть разными. Многие автовладельцы не знакомы с устройством трансмиссии, чем пользуются нечестные мастера при расчете затрат на ремонт. Чтобы предотвратить необоснованные расходы, каждому водителю стоит изучить основные признаки неисправности синхронизатора.

Основные признаки

Когда синхронизатор находится в хорошем рабочем состоянии, трансмиссия переключается быстро и плавно.

На неисправность устройства указывают:

• нехарактерные шумы, которые появляются при смене скоростей;
• сложное включение передачи, требующее приложения больших усилий или совершения нескольких попыток;
• самопроизвольное выключение передачи;

Причины возникновения

Наиболее частыми причинами нарушения работы узла являются:

• механическое повреждение деталей устройства;
• ослабление или срыв резьбы различных соединений;
• понижение уровня масла в КПП.

Износу узла способствует длительная эксплуатация транспортного средства, нарушение правил использования трансмиссии, низкое качество комплектующих, неграмотное техобслуживание устройства.

Способы устранения неполадок

Ремонт синхронизатора является сложным и трудоемким процессом, который невозможно выполнить без применения специального оборудования и навыков.

Автовладелец может проверить синхронизатор самостоятельно, попытавшись установить причину неисправности. Необходимо разобрать КПП и проверить подвижность муфты: она должна свободно передвигаться на валу. Если приходится прилагать физическое усилие, то нужно обратиться к специалисту.

Уход и эксплуатация

Синхронизаторы не принято регулярно проверять и ремонтировать. Однако рекомендуется периодически проводить техническое обслуживание устройства, чтобы продлить срок его службы и избежать необоснованных затрат на восстановление или замену.

Профилактические мероприятия

Чтобы синхронизатор функционировал эффективно, рекомендуется:

• придерживаться неагрессивной манеры вождения: осуществлять плавные разгон и торможение;
• согласовывать скорость движения автомобиля с передачей, чтобы обеспечить оптимальную нагрузку на трансмиссию;
• регулярно проводить техобслуживание агрегата в соответствии с техническим регламентом и требованиями производителя;
• использовать качественные трансмиссионные масла;
• перед сменой скоростей выжимать педаль сцепления до упора, иначе нагрузка на агрегат сильно возрастет.

Неукоснительное следование этим правилам позволит существенно снизить износ узла. Чрезмерная нагрузка приводит к усталости металла, повреждению деталей.