Элементы управления коробкой передач

Для коробок передач с двумя степенями свободы наибольшее распространение получил механический привод к исполнительному механизму переключения передач. Механический привод может быть непосредственным или дистанционным. В первом случае рычаг переключения передач воздействует на головки и штоки вилок переключения непосредственно. При дистанционном приводе это воздействие осуществляется с помощью дополнительных звеньев.

Непосредственный привод применяется при достаточно близком расположении коробки передач и рабочего места водителя, в противном случае — дистанционный привод. Управление с механическим дистанционным приводом иногда заменяется полуавтоматическим командным управлением с использованием пневматических и иных устройств или автоматическим. Однако такие виды управления в вальных коробках передач механических трансмиссий при двух степенях свободы заметного распространения пока не получили. Механизмы переключения передач с непосредственным приводом имеют, например, коробки передач, конструкции которых показаны на рис. 3.3, 3.4, 3.5. Дистанционный механический привод имеют коробки передач автомобилей МАЗ, КамАЗ и др.

Перемещения зубчатых муфт или передвижного зубчатого колеса при переключениях передач производятся с помощью вилок. Последние имеют поступательное перемещение или качательное. Вилки с поступательным перемещением располагаются на штоках (ползунах), устанавливаемых в крышке коробки. Такой вариант используется в коробках передач и является наиболее распространенным. Вилки с качательным движением имеют оси качания, закрепленные на стенках картера коробки; привод к ним осуществляется продольными штангами.

В соответствии со специальными требованиями к ступенчатым коробкам передач механических трансмиссий механизм переключения имеет устройства для фиксации нейтральных положений и включенной передачи (фиксаторы) и предотвращения одновременного перемещения двух вилок (замок), а также предохранитель, затрудняющий перевод рычага переключения в положение, при котором может быть включен задний ход, а иногда и первая передача.

Удобство управления при механическом приводе обеспечивается: рациональным расположением рычага переключения; ограничением расчетного усилия на рукоятке рычага, хода рычага, числа избираемых его положений (числа штоков); установкой синхронизаторов. В коробке передач с двумя степенями свободы необходимое количество штоков (вилок) определяется числом передач, включая передачу заднего хода.

Для 4- и 5- ступенчатых коробок передач необходимо иметь три штока (три вилки), для 6- и 7- ступенчатой коробок — четыре. Уже при наличии четырех штоков управление усложняется. Усложнение управления является одним из факторов, ограничивающих возможное число ступеней в коробках передач с двумя степенями свободы.

Для многоступенчатых коробок передач с тремя степенями свободы применяется смешанная система управления. Базовая коробка имеет управление с механическим приводом, а дополнительный ' редуктор — обычно преселекторное, в котором используются пневматический или электропневматический привод.

Выбор ступени делителя производится с помощью переключателя, установленного на рычаге переключения передач базовой коробки.

Зубчатые муфты коробок передач выполняют с прямыми зубьями, имеющими наиболее технологичный эвольвентный профиль. Обычно модуль (мм) составляет: для муфт коробок передач легковых автомобилей — 2,0...2,5; грузовых автомобилей — 2,5...5,0.

Делительный диаметр зубчатого венца муфты и параметры зубьев выбираются конструктивно с учетом стандартов, действующих на предприятиях. Необходимая длина зубьев муфты определяется расчетом исходя из допускаемых напряжений смятия боковых поверхностей зубьев. Для уменьшения хода вилок переключения и осевого размера коробки передач стремятся уменьшать длину зубьев муфты за счет увеличения ее диаметра.

Кроме обеспечения достаточной прочности и компактности зубчатых муфт необходимо предупреждать самовыключение их под нагрузкой, что является одним из специальных требований к коробке передач. Самовыключение связано с особенностями работы зубчатого соединения муфты и появлением осевой выталкивающей силы. Оно может явиться также следствием ряда дефектов, например, неполного (не на всю длину зуба) включения муфты из-за неточности во взаимном положении соединяемых элементов; неисправности фиксаторов положений вилок; неодинакового износа зубьев муфты по длине.

Отсутствие погрешностей в исходном положении соединяемых элементов обеспечивается при проектировании разработкой соответствующей допусковой схемы и фиксацией положения крышки коробки относительно картера.

Вероятность самовыключения уменьшается за счет некоторых конструктивных мероприятий, суть которых состоит в создании замка в муфтовом соединении, препятствующего осевому перемещению передвижной муфты под нагрузкой: придание зубьям полумуфт конусности по длине; выполнение зубьев полумуфт с уступом по длине; устройство различных вариантов замков за счет разделения зубьев ступицы муфты и передвижной муфты на два-три венца с различной толщиной зубьев.

Зубья с конусностью по длине имеют у торца большую толщину. Осевая сила, возникающая на слегка наклонных поверхностях, имеет направление, препятствующее выходу зубьев из зацепления. Зубья с уступом по длине также обеспечивают создание замка, препятствующего выходу их из зацепления под нагрузкой.

В односторонней муфте ступица может выполняться с двумя венцами — узким блокирующим и более широким рабочим, зубья' которого несколько тоньше. Под нагрузкой во включенной муфте на ее ступице создается замок за счет различия в толщине зубьев блокирующего и рабочего ее венцов.

Синхронизаторы обеспечивают достаточно быстрое и бесшумное включение передачи, исключают торцевые разрушения зубчатых муфт при их включении, облегчают управление. В современных конструкциях коробок передач синхронизаторы устанавливаются для большинства передач. В коробках передач легковых автомобилей они не устанавливаются для передачи заднего хода, а грузовых — и для первой передачи. Некоторые специализированные фирмы выпускают параллельно модификации коробок передач с синхронизаторами и без них. Последние несколько дешевле и приобретаются потребителями для автомобилей, управление которыми доверяется водителям более высокой квалификации.

Наибольшее распространение для коробок передач автомобилей получили инерционные синхронизаторы с конусными поверхностями трения. Их конструкции разнообразны. Однако каждая из них в качестве обязательных имеет элементы трения и блокировки. Вспомогательными являются элементы упругой связи между деталями. В качестве элементов блокировки используются конический поясок в отверстиях диска передвижной муфты и блокирующие пальцы, входящие в указанные отверстия.

Пальцы жестко связаны с кольцом. С помощью подпружиненных шариков и пальцев упруго связаны муфта и кольцо. В качестве элементов блокировки используются внутренние зубцы блокирующего кольца и торцевые участки зубьев полумуфты, нарезанной на зубчатом колесе. С помощью пружины упруго связаны зубчатое колесо 3 и блокирующее кольцо.

Элементы упругой связи способствуют установке деталей системы в исходное нейтральное положение и одновременно не препятствуют блокировке системы, разблокировке и включению передачи. Синхронизатор работает так: сближаются поверхности трения, и блокируется передвижная муфта; синхронизируются угловые скорости передвижной муфты и включаемого зубчатого колеса; разблокируется передвижная муфта и включается на полную длину зубьев (включение передачи).

На первом этапе поверхности трения сближаются до соприкосновения.

В этот момент блокирующие пальцы или блокирующее кольцо вследствие различия угловых скоростей зубчатого колеса и передвижной муфты смещаются до упора блокирующих элементов, занимая положение блокировки.

На втором этапе усилие, действующее со стороны вилки переключения на передвижную муфту, передается через блокирующие элементы на поверхности трения. Вследствие различия значений на указанных поверхностях появляются силы трения.