Теоретические сведения

Коробка перемены передач (КПП) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам автомобиля путем уменьшения или увеличения передаточного числа, а также для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции (накатом).

На автомобиле ГАЗ-53 установлена трехвальная четырехступенчатая коробка передач с 4й прямой передачей и передачей заднего хода, 3я и 4я передачи синхронизированы. Устройство коробки представлено на рисунке 1.

Работа коробки. Для включения 1й передачи необходимо передвинуть шестерню-каретку 7 назад и ввести ее в зацепление с шестерней 12 1й передачи промежуточного вала. Крутящий момент при включенном сцеплении (отпущенной педали сцепления) будет передаваться через шестерни 3 и 17 постоянного зацепления на промежуточный вал 18 и на шестерни 12 и 7. Так как шестерня 7 установлена на шлицах вторичного вала, то вместе с ней будет вращаться и вторичный вал 10, передавая крутящий момент на карданный вал.

Для включения 2й передачи передвигают шестерню-каретку 7 вперед, и она своими внутренними зубьями войдет в зацепление с зубчатым венцом шестерни 6 2й передачи, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней 14 промежуточного вала 18. Крутящий момент будет передаваться, от первичного вала через шестерни постоянного зацепления на промежуточный вал, шестерни 14 и 6, зубчатый венец, шестерню-каретку 7 на вторичный вал 10.

Для включения 3й передачи перемещают муфту синхронизатора 4 назад, и она находит своими внутренними шлицами на зубья зубчатого венца шестерни 3й передачи 5. Крутящий момент будет передаваться от первичного вала через шестерни постоянного зацепления на промежуточный вал, шестерни 15 и 5, зубчатый венец шестерни 5, синхронизатор 4 и на вторичный вал.

Рисунок 1 - Четырехступенчатая коробка передач автомобиля

ГАЗ-53:

а - конструкция; б – синхронизатор.

1 - ведущий вал; 2 и 8 - подшипники; 3 и 17 - зубчатые колеса постоянного зацепления ведущего и промежуточного валов. 4 - синхронизатор третьей и четвертой передач; 5 и 15 - зубчатые колеса третьей передачи; 6 и 14 - зубчатые колеса второй передачи; 7 а 12- зубчатые колеса первой передачи; 9 и 11 - червячная пара правом спидометра; 10 - ведомый вал; 13 - блок зубчатых колес передачи заднего кода; 16 - картер коробки передач; 18 – промежуточный вал; 19- крышка подшипника ведущего вала.

Для включения 4й передачи муфту синхронизатора 4 передвигают вперед, и она войдет внутренними шлицами на зубчатый венец первичного вала 1 и соединит первичный и вторичный валы. Крутящий момент будет передаваться от первичного вала через зубчатый венец, синхронизатор на вторичный вал.

Для включения передачи заднего хода меньшую шестерню блока шестерен заднего хода 13 вводят в зацепление с шестерней-кареткой 7, а большую – с шестерней 12 1й передачи промежуточного вала. Крутящий момент будет передаваться от первичного вала через шестерни постоянного зацепления на промежуточный вал, через шестерню 1й передачи 12 и блок шестерен 13 заднего хода на шестерню-каретку 7 и на вторичный вал 10, изменив направление вращения валов, т.к. при нечетном числе зубчатых пар направление вращения ведомого вала противоположно ведущему. Автомобиль будет двигаться задним ходом.

На автомобиле ГАЗ-24 «Волга» установлена трехвальная четырехступенчатая коробка передач с 4й прямой передачей и передачей заднего хода, 1я - 4я передачи синхронизированы.

При включении 1й передачи крутящий момент от коленчатого вала двигателя передается через ведущий вал 3 блоку 30 зубчатых колес промежуточного вала, а затем через зубчатое колесо 16, муфту 13 и ступицу 15 синхронизатора первой и второй передач к ведомому валу 22.

При включенной 2й передаче крутящий момент передается через ведущий вал 5, блок 30 зубчатых колес промежуточного вала, зубчатое колесо 12, муфту 13 и ступицу 15 синхронизатора первой и второй передач к ведомому валу.

Если включена 3я передача, то крутящий момент передается через зубчатое колесо 11, муфту 9 и ступицу 10 синхронизатора третьей и четвертой передач.

При включении 4й передачи (прямой) синхронизатор третьей и четвертой передач непосредственно соединяет ведущий и ведомый валы.

Для включения передачи заднего хода прямозубое зубчатое колесо 29 вводят в зацепление с зубчатым колесом 32 блока 30 зубчатых колес промежуточного вала и с зубчатым венцом муфты 13 синхронизатора первой и второй передач. Ось 28 от провертывания и осевых перемещений удерживается запрессованным в нее штифтом, входящим в паз на корпусе удлинителя.

Все детали рассмотренных коробок передач смазываются разбрызгивающимся маслом, залитым в нижнюю часть картера.

Рисунок 2 - Четырехступенчатая коробка передач автомобиля ГАЗ-24 «Волга»:

1 - пробка отверстия для слива масла; 2 - картер коробки передач; 3 - ведущий вал; 4 - крышка подшипника ведущего вала; 5, 8 и 18 - стопорные кольца; 6 -задний подшипник ведущего вала; 7 - роликоподшипник; 9 - муфта синхронизатора третьей и четвертой передач; 10 - ступица синхронизатора третьей и четвертой передач; 11 - зубчатое колесо третьей передачи; 12 - зубчатое колесо второй передачи; 13 - муфта синхронизатора первой и второй передач; 14 - прокладка; 15 - ступица синхронизатора первой и второй передач; 16 - зубчатое колесо первой передачи; 17 - регулировочная шайба; 19 - шарикоподшипник; 20 - верхняя крышка коробки передач; 21 - удлинитель коробки передач; 22 - ведомый вал; 23 - сталебаббитовый подшипник; 24 - заглушка (вставляется на место вилки карданного шарнира при снятии коробки передач); 25 - сальник; 26 -фланец удлинителя; 27-резиновая муфта; 28 - ось промежуточного зубчатого колеса передачи заднего хода; 29 - промежуточное зубчатое колесо передачи заднего хода; 30 - блок зубчатых колес промежуточного вала; 31 - игольчатый подшипник промежуточного вала; 32 -зубчатое колесо передачи заднего хода; 33 - ось промежуточного вала.

В рассматриваемых коробках используются синхронизаторы одинаковой конструкции. Помимо плавного переключения передач синхронизатор снижает износ зубчатой пары, шум при переключении и, тем самым, увеличивает срок службы КПП.

Устройство синхронизатора представлено на рисунке 3.

Работа синхронизатора. В нейтральном положении рычага КПП 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). В этом положении блокирующее кольцо препятствует дальнейшему продвижению муфты синхронизатора по оси вала, так как торцы шлицев блокирующего кольца располагаются напротив торцов шлицев муфты.

Рисунок 3 - Синхронизатор автомобилей ГАЗ–53, ГАЗ–24.

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.

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 КПП и шестерни.

Весь процесс синхронизации и включения передачи занимает доли секунды.

Механизм переключения МКПП рассматриваемых автомобилей передач имеет специальные устройства:

1) фиксаторы для удерживания шестерен в нейтральном или включенном положении;

2) замки, препятствующие одновременному включению двух передач;

3) предохранители от случайного включения заднего хода.

Рисунок 4 - Механизм переключения КПП

1 - ползун 1й и 2й передач; 2 - ползун 3й и прямой передач; 3 - ползун задней передачи; 4 - вилка каретки 3й и прямой передач; 5 - вилка каретки 1й и 2й передач; 6 - направляющая вилки каретки заднего хода; 7 - вилка каретки заднего хода; 8 - болт; 9 - муфта каретки заднего хода; 10 - муфта каретки 3й и прямой передач; 11 - пластина предохранителя включения заднего хода; 12 - пружина предохранителя включения заднего хода; 13 - рычаг коробки передач; 14 - муфта каретки 1й и 2й передач; 15 - углубление для фиксатора (стопора); 16 - пружина фиксатора; 17 - фиксатор.

Фиксаторы представляют собой стальные шарики, находящиеся в приливах крышки коробки передач. Фиксаторы входят в углубления ползунов под давлением пружин, когда шестерни находятся в нейтральном положении или когда они зацеплены полностью (при включении передач).

Схема замка приведена на рисунке 5. Между крайними ползунами 1 и 5 и средним ползуном 3 находятся два сухаря 2 и 6, а в сверлении среднего ползуна - штифт 4.

Задний ход можно включить только после того, как водитель приподнимет вверх пластину 11, нажимая пальцем на рычажок тяги, размещенной на рукояти.

Рисунок 5 - Схемы работы замка коробки передач:

а - включена прямая передача; б - включена вторая передача; в - включен задний ход;

1 - ползун; 2 - сухарь; 3 - ползун; 4 - штифт; 5 - ползун; 6 – сухарь.

Работа. Управление коробкой передач осуществляется посредством рычага 13, качающегося на шаровой опоре крышки картера коробки.

Каретки передвигаются вилками 4, 5 и 7. Муфты 14, 10 и 9 вилок скреплены стопорными болтами 8 с ползунами 1, 2 и 3, могущими скользить в гнездах, сделанных в крышке коробки передач. Вилка 7 для перевода каретки заднего хода перемещается по направляющей 6, укрепленной в приливах картера коробки. Ползуны перемещаются рычагом 13, качающимся в шаровой опоре крышки коробки передач и удерживаемым на месте пружиной.