Механизм переключения передач грузового автомобиля

Устройство автомобилей

Механизм переключения передач

Механизм переключения передач обычно монтируется в крышках коробок передач и предназначен для выбора, включения и выключения передач. Кроме того, в механизме переключения передач устанавливаются устройства, исключающие включение двух передач одновременно и предотвращающие самопроизвольное выключение передач.

Основные требования, предъявляемые к этому механизму – легкость и простота управления коробкой передач, бесшумность и плавность переключения передач, надежная фиксация включенной передачи, предотвращение одновременного включения двух или нескольких передач, а также предохранение от включения на ходу передачи, противоположной движению автомобиля.
Кроме того, механизм включения должен быть надежным, долговечным, не требовательным к сложным регулировкам и прост в техническом уходе. Сбои в работе механизма переключения передач могут привести к повреждению деталей и выходу из строя такого дорогостоящего агрегата, как коробка передач.

Механизм переключения коробки передач грузового автомобиля (рис. 1, а) состоит из трех штоков, трех вилок, трех фиксаторов с шариками, предохранителя включения первой передачи и заднего хода и замкового устройства.
Штоки 8, 9, 11 размещены в отверстиях внутренних приливов крышки картера 1. На них закреплены вилки 5, 7, 10, соединенные с каретками синхронизаторов и с подвижным зубчатым колесом включения первой передачи и заднего хода.

Фиксаторы 4 удерживают штоки в нейтральном или включенном положении, что исключает самопроизвольное выключение передач. Каждый фиксатор представляет собой шарик с пружиной, установленные над штоками в специальных гнездах крышки картера. На штоках для шариков фиксаторов выполнены специальные канавки (лунки).
Перемещение штока с вилкой, а следовательно, синхронизатора, возможно только при приложении усилия со стороны водителя, в результате которого шарик утопится в свое гнездо.

Замковое устройство предотвращает включение одновременно двух передач. Оно состоит из штифта 12 и двух пар шариков 6, расположенных между штоками в специальном горизонтальном канале крышки картера. При перемещении какого-либо штока два других запираются шариками, которые входят в соответствующие канавки на ползунах.

С целью предотвращения случайного включения передач заднего хода или первой передачи при движении автомобиля в стенке крышки коробки передач смонтирован предохранитель, состоящий из втулки, кольца с пружиной 3 и упора.
Чтобы включить первую передачу или передачу заднего хода, необходимо отжать пружину предохранителя до упора, для чего к рычагу управления водителем прикладывается некоторое усилие.

Механизм переключения передач легкового автомобиля (рис. 1, б) устроен следующим образом.
Шток 14 вилки выключения третьей и четвертой передач установлен в отверстиях передней и задней стенок картера, а штоки 13 и 16 в отверстия задней стенки и прилива картера.

На каждом штоке закреплены болтом вилки 15, 21, 23 включения передач. Для удержания штоков в нейтральном положении и в одном из крайних положений, когда включена передача, в них выполнены по три гнезда, к которым поджимается пружиной 19 шарик 20 фиксатора. Фиксаторы располагаются во втулках и закрываются крышкой 18. В головке каждого штока имеется паз, в который входит нижний конец рычага переключения передач.

Замковое устройство состоит из трех блокировочных сухарей 17. Два крайних сухаря установлены в отверстиях задней стенки картера, а средний сухарь в отверстии штока 14.
При перемещении штока 13 или 16 он выдавливает сухарь, который входит в гнездо среднего штока и одновременно через средний сухарь прижимает другой сухарь к гнезду противоположного штока. Таким образом, эти штоки будут зафиксированы в нейтральном положении.
При перемещении среднего штока 14 выдавливаются сразу два сухаря и фиксируют крайние штоки 13 и 16.

Источник

Трансмиссия грузовых автомобилей- Агрегаты и устройство

Основное предназначение трансмиссии – передавать мощность от силового агрегата на ходовую часть автомобиля. Крутящий момент поступает на колеса, благодаря работе коробки передач.Трансмиссия грузовых автомобилей состоит из:

Современные грузовые транспортные средства предназначены для преодоления больших расстояний. Машины оснащены сверхнадежными, долговечными коробками передач. Основное условие стабильности работы грузовика – своевременное техническое обслуживание.

Назначение элементов трансмиссии

Механизм сцепления предназначен для передачи момента кручения от выходного вала двигателя на входной вал transmission. В момент начала движения транспортного средства, а также при переходе на следующую скорость, производится кратковременное отсоединение трансмиссии от мотора (выключение сцепления). Это необходимо для плавного перехода на следующий режим.

Коробка передач грузового автомобиля обеспечивает подачу мощности на колеса в различных диапазонах. Величина крутящего момента, передаваемого на карданный вал, меняется, благодаря изменению передаточного числа. При переходе на режим заднего хода колеса изменяют направление вращения

Карданный вал обеспечивает передачу момента вращения от КПП на детали заднего моста.

Благодаря особенностям конструкции конической пары, крутящий момент изменяет направление и передается под 90° на полуоси. Здесь частота вращения уменьшается, при этом возрастает сила тяги колес.

При помощи дифференциала колеса авто могут вращаться с различными скоростями. Это значительно облегчает управление автомобилем. Особенно это актуально при движении транспортного средства по неровным дорогам, осуществлении поворотов и пр.

Виды трансмиссий грузовых автомобилей

В зависимости от характера передачи момента кручения, трансмиссии бывают:

Грузовые авто производства России чаще всего оснащаются механическими трансмиссиями. Это обусловлено использованием механизмов, состоящих из металлических жестких шестерен и валов. Современные грузовики марки ГАЗ в скором будущем планируется оснащать коробками автомат. В частности, машины линейки «Газон Некст» будут оборудованы автоматическими коробками передач марки Punch Powertrain.

Трансмиссии грузовиков Вольво

Компания Volvo является наиболее популярным производителем грузовых автомобилей. Наиболее популярные фирменные модели большегрузных машин концерна Вольво: FL, FE, FM, FH, FH16 и FMX.

Для авто семейства FL характерны трансмиссии с 6-, 9-ступенчатыми механическими коробками передач, а также с шести-ступенчатыми АКПП. По специальным заказам здесь устанавливается интеллектуальная трансмиссия Volvo I-Sync с коробкой передач, оснащенной автоматизированным переключением скоростей.

Покупателям грузовиков семейства Volvo FE предоставляется возможность выбора транспортного средства, оборудованного одной из коробок передач:

Для грузовиков Volvo FM предусмотрены коробки передач в одном из четырех вариантов исполнения:

По аналогии с предыдущим семейством, новые грузовые модели Volvo FH комплектуются коробками передач четырех видов: двумя механическими и соответственно двумя автоматами.

I-Shift имеет специально модернизированное программное обеспечение. Powertronic рассчитан на эксплуатацию транспортного средства, которое часто останавливается в пути.

Грузовики Вольво FH16 комплектуются КПП как механического, так и автоматического типов. Автопоезда повышенной тоннажности оборудуются инновационными автоматическими устройствами. Трансмиссия, оснащенная АКПП Shift, характеризуется высокой экономичностью. Экономия топлива особенно ощутима на длительных расстояниях при движении на высокой скорости.

На много-тонники Volvo FMX устанавливаются автоматические коробки передач I-Shift или Powertronic. Конструкцией трансмиссии грузовых автомобилей предусмотрена замена на некоторые модели механических коробок.

Источник

Устройство коробки переключения передач

Коробка переключения передач (сокр. КПП или коробка передач) предназначена для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала двигателя к ведущим колесам, для движения автомобиля задним ходом и длительного разобщения двигателя от трансмиссии во время стоянки автомобиля и при движении его по инерции.
Устройство механической коробки передач (кликабельно). Механическая коробка передач — КПП, в которой выбор передач и их включение осуществляется вручную, механическим способом. Механическая коробка передач уже не является наиболее распространенным типом КПП из применяемых на автомобилях сегодня. Однако она все еще остается достаточно востребованной благодаря своей надежности, простоте конструкции и ремонтопригодности.

Устройство механической коробки передач

Схема работы КПП: 1 — первичный вал; 2 — рычаг переключения; 3 — механизм переключения; 4 — вторичный вал; 5 — сливная пробка; 6 — промежуточный вал; 7 — картер. Конструктивно МКПП состоит из следующих элементов:

Сцепление

Сцепление является неотъемлемым компонентом механической КПП, осуществляющим разъединение двигателя и коробки в момент переключения ступеней без последствий для агрегатов. Говоря упрощенно — сцепление отключает крутящий момент. В момент выжатой педали сцепления мотор и колеса автомобиля вращаются отдельно друг от друга.

Сцепление создано для аккуратного соединения мотора и колес. Состоит из двух дисков, один из которых соединен с двигателем, второй — с колесами. В момент отпускания педали сцепления диски прижимаются и начинаются вращаться вместе. Именно поэтому и важна плавность отпускания педали.

Шестерни и валы

В стандартных МКПП оси валов расположены параллельно, на них располагаются шестеренки.
Ведущий (первичный) вал присоединяется к маховику мотора через корзину сцепления, находящиеся на нем продольные выступы передвигают второй диск сцепления и передают через жестко закрепленную ведущую шестерню вращающий момент на промежуточный вал.

В хвостовике ведущего вала расположен подшипник, к которому примыкает конец вторичного. Отсутствие фиксированной связи делает возможным крутиться валам независимо друг от друга в разных направлениях и с разными скоростями.

На ведомом вале имеется целый набор различных шестерней как жестко закрепленных, так и свободно вращающихся.

Синхронизаторы

Угловые скорости первичного и вторичного валов уравниваются при содействии синхронизатора и становится возможным смена ступени. Синхронизаторы обеспечивают более щадящий режим эксплуатации КПП и пониженный шум.
Во время включения водителем передачи муфта подается в сторону нужной шестеренки. Во время перемещения усилие переходит на одно из блокировочных колец муфты. За счет разных скоростей между шестерней и муфтой конические поверхности зубьев взаимодействуют с помощью силы трения. Она поворачивает блокировочное кольцо на упор.

Зубья последнего устанавливаются против зубьев муфты, поэтому последующее смещение муфты становится невозможным. Муфта заходит без противодействия в зацепление с малым венцом на шестерне. Шестерня за счет такого соединения жестко блокируется с муфтой. Такой процесс осуществляется за доли секунды. Один синхронизатор обычно обеспечивает включение двух передач.

Виды механических КПП

По количеству ступеней (передач) механические коробки в основном подразделяются на:

Наиболее распространенной механикой считается 5МТ, то есть пятиступенчатая коробка переключения передач.

По количеству валов МКПП подразделяются на:

Принцип работы МКПП

Суть функционирования МКПП состоит в создании соединений между первичным и вторичным валом путем варьирования шестерней с различным количеством зубьев, что адаптирует трансмиссию под постоянно меняющиеся обстоятельства передвижения транспортного средства.

Данный силовой агрегат обеспечивает необходимые режимы работы мотора путем изменения количества оборотов, изменяя передаваемое усилие на ведущие колеса. Соответственно, при уменьшении количества оборотов снижается передаваемое усилие, а при увеличении — увеличивается. Это необходимо при удержании требуемого режима работы мотора при начале движения, снижении скорости или разгоне.

Двухвальная коробка передач: устройство и принцип работы

В таких трансмиссиях вращающий момент передается от шестеренок первичного вала на шестеренки ведомого. Ведущий вал соединяется с мотором через маховик, а ведомый передает вращающий момент на передние колеса. Располагаются они параллельно.

Ведущая шестеренка главной передачи на вторичном валу крепко зафиксирована. Между шестеренками находятся муфты синхронизаторов.

Для уменьшения габаритов агрегата и для увеличения количества ступеней устанавливается до трех вторичных валов, на каждом из них стоит шестеренка главной передачи, которая постоянно взаимодействует с ведомой шестеренкой.

Главная передача и дифференциал трансформируют вращающий момент вторичного вала на ведущие колеса машины.

Трехвальная коробка передач: устройство и принцип работы

Подшипники, расположенные в корпусе, обеспечивают вращение валов. На каждом валу имеется комплект шестеренок с различным числом зубьев.

Ведущий вал примыкает к двигателю посредством корзины сцепления, ведомый с карданным, промежуточный передает вращающий момент вторичному.

На первичном валу имеется ведущая шестеренка, которая раскручивает промежуточный с расположенным на нем крепко зафиксированным набором шестеренок. На ведомом валу имеется свой комплект шестеренок, перемещающихся по шлицам.

Между шестеренками вторичного вала находятся муфты синхронизаторы, которые выравнивают угловые скорости шестеренок с оборотами самого вала. Синхронизаторы крепко закреплены на валах и передвигаются в продольном направлении по шлицам. На современных МКПП такие муфты находятся на каждой ступени.

Преимущества и недостатки МКПП

Как пользоваться механической коробкой

Использование автомобиля с механической КПП имеет некоторые особенности, которые нужно знать автолюбителю.

Во-первых, это последовательность действий при запуске машины:

Во-вторых, схема переключения на МКПП. Она чаще всего находится на внешней части рукоятки рычага. При переключении передачи рекомендуется ориентироваться на тахометр. Переключаться на более высокую передачу можно раскрутив обороты двигателя до 1500–2000 об/мин в случае дизельного мотора и до 2000–2500 об/мин в случае бензинового.

В-третьих, процесс переключения передач. Он состоит из нескольких этапов:

В-четвертых, регулярная проверка уровня рабочей жидкости и замена ее согласно указаниям производителя продлят период эксплуатации механической КПП.

Заключение

В большинстве стран с более высоким доходом населения количество выпускаемых авто с МКПП уменьшено практически до 10-15%. Связано это в первую очередь с комфортом во время вождения — при использовании АКПП он несомненно выше. Механическая КПП имеет самый простой принцип работы. Из-за этого она дешевле и экономичнее. МКПП является отличным решением для любителей быстрой езды или езды по бездорожью. Если комфорт для вас не является первостепенным, то выбор в пользу МКПП очевиден.

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Коробки передач грузовых автомобилей

Широкий спектр грузовых автомобилей, в особенности автомоби­лей для внутригородских и дальних перевозок, а также перевозок стройматериалов, требует соз­дания коробок передач, специально предназна­ченных для таких режимов эксплуатации.

Ниже перечислены различные конструктивные типы механических коробок передач, разрабо­танные компанией ZF для грузовых автомоби­лей разного назначения. Они разделяются на 3 группы:

Важные отличительные особенности этих ко­робок передач:

К серии Ecolite относится, к примеру, модель S 6-66, рассчитанная на передачу крутящего мо­мента до 750 Н-м (рис. 46 «Шестиступенчатая коробка передач серии Ecolite, модель S 6-66«).

Максимальное передаточное отношение, кото­рое можно получить с помощью шестиступенча­той коробки передач, составляет i = 9,0.

На грузовых автомобилях для дальних пере­возок используются шестиступенчатые коробки передач со встроенным передним делителем. Эта дополнительная зубчатая передача, расположен­ная перед основной коробкой передач, обеспечи­вает — как показано на рисунке 47 «Шестиступенчатая коробка передач со встроенным передним делителем» — второе по­стоянное передаточное отношение, которое чаще всего выполнено как повышающая передача с i — 0,83.

Попеременное включение двух постоянных передаточных отношений L и S («медленная груп­па» — «быстрая группа») удваивает имеющиеся шесть ступеней коробки передач, то есть каждый интервал передаточных отношений делится попо­лам, в результате чего весь диапазон передаточ­ных отношений разделяется на 12 ступеней.

Таким образом, блок делителя делает манеру езды более экономичной, всегда обеспечивая вы­бор «идеальной» ступени и, тем самым, правиль­ное соотношение мощности двигателя и режима движения.

Чтобы лучше понять все вышесказанное, см. таблицу 4 «Передаточные отношения с делителем и без него» и рисунок 48 «Разделение и одновременное расширение диапазона передаточных отношений благодаря встроенному делителю«, которые иллю­стрируют разделение (L и S) и одновременное расширение диапазона передаточных отношений прямой передачи (9,06-1,0) за счет встроенного блока делителя с i = 0,83.

На рисунке 49 «Конструкция шестиступенчатой коробки передач модели S 6-66 и схема передачи крутящего момента на разных ступенях» показана коробка передач модели S 6-66 со встроенным передним делите­лем и схема передачи крутящего момента на от­дельных передачах в медленной (L) и быстрой (S) группах.

Управление делителем осуществляется с по­мощью пневмопривода и системы управления, которая — как видно из рисунка 50 «Схема принципиального устройства пневматического привода переключения ступеней делителя» — состоит из клапана управления делителем (1) на рычаге переключения передач, пускового клапана (10), управляемого педалью сцепления, и рабочего цилиндра двойного действия (12) со встроенным ускорительным клапаном (11).

Перед тем, как переключить передачу, водитель с помощью клапана управления (1) и ускоритель­ного клапана (11) выбирает требуемую группу (L или S) делителя. Только после полного разъедине­ния сцепления пусковой клапан (10) активизирует подачу сжатого воздуха к рабочему цилиндру (12) и дальнейшее переключение передач выполняется в соответствии с выбранной группой.

Коробки передач серии Ecomid имеют встро­енный задний делитель. Девятиступенчатые модификации этой серии, используемые преимуще­ственно на грузовых автомобилях для перевозки стройматериалов, представляют собой блок из четырех передач с отдельной понижающей пе­редачей скользящими шестернями и дополни­тельным задним делителем в виде планетарной передачи. Примером такой конструкции является коробка передач модели 9 S 109 (рис. 51).

При подключении заднего делителя количе­ство передач в блоке из четырех передач удваивается. При этом получаются два положения пере­ключения — «медленная группа» (L) с передачами 1-4 и «быстрая группа» (S) с передачами 5-8. Та­ким образом, вместе с понижающей передачей в распоряжении водителя имеются в общей слож­ности девять последовательно переключаемых передач переднего хода. Схема передачи крутящего момента изображена на рисунке 52.

Работа планетарной передачи в качестве заднего делителя производится следующим образом (рис. 53 «Устройство планетарной передачи«). Когда клапан управления делителем находится в положении «Ь>, коронная шестерня (1) остается неподвижной. Приводимые в движение солнечной шестерней (вторичным валом) (2) планетарные шестерни (3) — и, тем самым, водило планетарной передачи (первичный вал) (4) — перекатываются по неподвижной коронной шестерне.

При этом возникает следующее передаточное отношение (на примере модели 9 S 109):

i = Z_{коронной шестерни}/ Z _{солнечной шестерни} +1 = 86/34+1 = 3,53

«+1» связано с тем, что водило планетарной передачи совершает один оборот, в то время как солнечная шестерня — 2,53 оборота.

При перемещении клапана управления делите­лем в положение «S» коронная шестерня жестко соединяется с водилом планетарной передачи. В результате планетарная передача работает как единый блок без изменения передаточного отно­шения (i = 1,0).

В коробках передач с задним делителем пере­ключение основных передач осуществляется с помощью механического привода, а переключе­ние групп делителя — с помощью пневматическо­го механизма. При этом существуют две различ­ных схемы переключения передач (рис. 54 «Схемы переключения ступеней в четырехступенчатой коробке передач с задним делителем«).

При переключении с двойным Н каждой от­дельной передаче соответствует определенное положение в схеме переключения передач (рис. 54 слева). При этом переключение групп делителя L и S осуществляется автоматически при смене канала 3/4 на 5/6, то есть при переключении после четвертой на пятую передачу или наоборот.

При переключении с наложением Н (рис. 54 справа) положениям 1-4 рычага переключения передач соответствуют по две передачи. Это означает, что при переключении с четвертой на пятую передачу или наоборот сначала необходи­мо выбрать группу делителя с помощью клапана управления делителем на рычаге переключения передач.

Система управления для переключения с двой­ным Н изображена на рисунке 55 «Схема принципиального устройства механизма переключения передач по схеме «с двойным Н»«. Она состо­ит из переключающего клапана (1) и рабочего цилиндра двойного действия (2), встроенного в коробку передач. Переключающий клапан акти­визируется с помощью управляющего вала (3) блока основных четырех ступеней коробки пере­дач и разблокирует подачу сжатого воздуха к рабочему цилиндру только при нейтральном по­ложении рычага переключения передач.

При установке на грузовых автомобилях для дальних перевозок коробка передач с задним делителем комбинируется с передним делителем, который в этом случае устанавливается перед блоком четырех основных ступеней (без понижа­ющей передачи). Таким образом можно получить коробку передач с 16 ступенями (2x4x2 =16) (рис. 56 «Ступени передаточных отношений для коробки передач с передним и задним делителями (без понижаю­щей передачи)«).

Подобные коробки передач есть в арсенале производителей грузовых автомобилей Mercedes- Benz, Volvo и Scania. В сочетании с двигателями, получившими систему турбонаддува, они явля­ются идеальным вариантом, прежде всего, для перевозок на дальние расстояния.

Многоступенчатые коробки передач с тонкой градацией ступеней, такие, как изображенная модель 16 S 221 из серии ZF Ecosplit, даже получили у водителей-дальнобойщиков прозвище «Skip and split». Это означает, что во­дитель не должен последовательно переключать все 16 ступеней, а может «перепрыгивать» через передачи в зависимости от загрузки автомобиля и режима его движения.

Электронно-пневматическая система переключения передач (EPS)

Для облегчения переключения передач и вы­бора правильной передачи на грузовых ав­томобилях специалистами Mercedes-Benz была разработана система EPS (Elektronisch Pneumatische Schaltung). Она используется в 16-ступенчатых коробках передач, представляю­щих собой блок из четырех основных передач с подключенными передним и задним делителем. Конкуренты тоже не дремали, и сегодня автомати­зированные механические коробки передач есть в арсенале у всех производителей автомобилей промышленного назначения. Среди них такие из­вестные компании, как Scania (Opticruise) и Volvo (i-Shift). Iveco, MAN и Renault делают ставку на коробки передач производства ZF (Zahnradfabrik Friedrichshafen) — AS-Tronic. Эта коробка пере­дач работает без синхронизации, а синхронное вращение валов обеспечивается исключительно электронным блоком двигателя.

На рисунке 58 «Схематическое изображение электронно-пневматической системы переключения передач EPS» наглядно показано, какие агрегаты относятся к системе EPS.

Процесс переключения передач

Блок управления анализирует входные дан­ные, такие, как команды на переключение пере­дач, частота вращения вторичного вала коробки передач, положение рычага переключения пере­дач. После этого блок управления активизирует соответствующие электромагнитные клапаны с помощью рабочих цилиндров, выполняющих переключения в основном пневматическим спо­собом. При переключении на более высшую или более низшую передачу переключение выполня­ется только на одном уровне (по одному ходу ры­чага переключения) и только при нажатой педали сцепления. Как правило, рычаг переключения передач в электронно-пневматической системе всегда находится в среднем положении, даже при включенной передаче. Чтобы выполнить пере­ключение на более высшую или более низшую передачу, необходимо при нажатой педали сце­пления переместить рычаг переключения пере­дач вперед или назад. При перемещении рычага влево включается нейтральное положение. Рычаг переключения передач должен сначала двигаться в соответствующем направлении до возникнове­ния ощутимого сопротивления. Когда сопротив­ление возрастает настолько, что рычаг не может двигаться дальше, это означает, что передача включена. После этого можно отпустить педаль сцепления и рычаг переключения передач. Номер включенной передачи отображается на дисплее. Если при переключении на более низшую пере­дачу раздается предупреждающий звуковой сиг­нал, передача не переключается, чтобы избежать превышения максимально допустимой частоты вращения коленчатого вала двигателя.

На рычаге переключения передач, кроме двух­позиционного переключателя групп переднего делителя, находится так называемая функцио­нальная кнопка. Если при переключении на более высшую или более низшую передачу одновремен­но нажать на эту кнопку, система «перепрыгнет» через одну передачу. При включении передачи за­днего хода (что возможно только из нейтрального положения на стоящем автомобиле), необходимо в любом случае нажать функциональную кнопку. В случае включения передачи из нейтрально­го положения во время движения, электронный блок сам выберет передачу, соответствующую скорости движения или частоте вращения ко­ленчатого вала двигателя. Переключение групп переднего делителя осуществляется с помощью двухпозиционного переключателя («медленная группа» (L)/«быстрая группа» (S)) через сцепле­ние, которое необходимо выжать тотчас после нажатия на переключатель. Кроме этого, преду­смотрен аварийный выключатель (вращающийся регулятор). В случае отказа электронного блока с помощью пневматического привода можно при­нудительно выбрать нейтральное положение ры­чага, включить вторую или четвертую передачи, а также передачу заднего хода.

Источник