на первичном валу какие передачи

B5/IB5 — МКПП — Работа системы и описание ее составных частей

Устройство коробки передач

Эпюра сил в передачах 1 — 4

Эпюра сил в передаче 5 и передаче заднего хода

На первичном валу находятся следующие шестерни:

1. 1-4 передач, а также заднего хода как составная часть вала.
Шестерня для 5-й передачи запрессована на конце первичного вала и находится за отдельной крышкой корпуса

Комментарии:
Не у коробок передач с модифицированной синхронизацией 5-ой передачи
19
Стопорное кольцо»>

Все ведомые шестерни коробки передач находятся на вторичном валу.

Шестерня передачи заднего хода является составной частью синхронизатора первой и второй передач.

Вторичный вал представляет собой полый вал, по которому течет трансмиссионное масло. Благодаря отверстиям в полом валу обеспечивается смазка игольчатых подшипников, а также муфт синхронизатора.

Масляная горловина за роликоподшипником с цилиндрическими роликами (со стороны корпуса КПП) обеспечивает необходимое снабжение полого вала маслом.

Шестерни первой и второй передач имеют двойные синхронизаторы.

Рабочая поверхность у двойных синхронизаторов увеличена по сравнению с одинарными почти вдвое. Благодаря этому частота вращения шестерен уравнивается гораздо быстрее, что значительно повышает плавность включения передач.

Задний ход
Зубчатая шестерня заднего хода прочно соединена с первичным валом. Ведомая шестерня передачи заднего хода находится на вторичном валу.

Промежуточная шестерня заднего хода с гнездом подшипника на оси промежуточной шестерни заднего хода расположена на свободно движущихся опорах.

При включении заднего хода промежуточная шестерня заднего хода смещается в осевом направлении. Смещение происходит до тех пор, пока не произойдет взаимное сцепление зубчатой шестерни заднего хода, ведомой шестерни заднего хода и промежуточной шестерни заднего хода. Благодаря такому взаимному зацеплению трех зубчатых шестеренок направление вращения вторичного вала меняется на обратное.

Все три шестерни имеют прямые зубья.

Выключатель заднего хода расположен сбоку.

Модифицированная синхронизация 5-й передачи

На действующем производстве механическая коробка передач была заменена модифицированным механизмом синхронизации 5-й передачи. Данные касательно применения таковы:

Mondeo 2007.5 и C-MAX 2011:
— с августа 2010 г.
Fiesta 2008.75 и 2002.75 Fusion:
— с сентября 2010 г.
Focus 2011.25:
— с января 2011 г.
Focus 1999 (только Россия):
— с октября 2010 г.
Преимущество по сравнению со старым механизмом синхронизации 5-й передачи

При включении передачи заднего хода приводной вал быстро затормаживается с помощью муфты синхронизатора 5-й передачи. Это ведет к улучшенному переключению в случае, если водитель сразу после нажатия на педаль сцепления включает передачу заднего хода.

Существенным изменением по сравнению с предыдущим механизмом синхронизации 5-й передачи является применение двух C-шайб, которые с помощью пружинного кольца удерживаются между муфтой переключения и кольцом синхронизатора 5-й передачи.

• ПРИМЕЧАНИЕ: В этой конструкции отсутствуют упоры. Предварительная синхронизация для 5-й передачи осуществляется при этом посредством опрокидывающего движения C-шайб.
Функция затормаживания приводного вала при включении передачи заднего хода

Синхронизатор 5-й передачи жестко соединен со вторичным валом. При переключении на задний ход автомобиль останавливается, вторичный вал при этом не вращается. В отличие от него приводной вал с шестерней 5-й передачи на вторичном валу вращается со скоростью вращения коленчатого вала двигателя. Во время переключения на задний ход кольцо синхронизатора 5-й передачи кратковременно прижимается к ведомой шестерне 5-й передачи и затормаживает ее, при этом соответственно затормаживается приводной вал.

Синхронизация 5-й передачи

Осевое усилие штока с вилкой перемещает муфту переключения в направлении 5-й передачи.

При движении муфты переключения C-шайба прижимается к кольцу синхронизатора (верхняя точка упора). Одновременно C-шайба опирается на муфту синхронизатора (нижняя точка упора).

Из-за давления C-шайбы на кольцо синхронизатора оно прижимается к конической поверхности трения ведомой шестерни, и тем самым активирует предварительную синхронизацию.

До тех пор пока муфта переключения и ведомая шестерня вращаются с различной скоростью, возникает момент сил трения. Он вращает кольцо синхронизатора до тех пор, пока точка упора кольца синхронизатора прилегает к точке упора С-шайбы (стрелка). Предварительная синхронизация завершена.

По окончании всего процесса синхронизации муфта переключения перемещается по зубьям кольца синхронизатора в зубья ведомой шестерни. При этом обе C-шайбы отжимаются вовнутрь, противодействуя пружинному усилию пружинного кольца.

Включение передачи заднего хода

Обусловленное конструкцией механизма переключения коробки передач осевое усилие штока с вилкой перемещает муфту переключения 5-й передачи в направлении, противоположном ведомой шестерне 5-й передачи.

Тем самым C-шайба прижимается к кольцу синхронизатора (нижняя точка упора). Одновременно C-шайба опирается на муфту синхронизатора (верхняя точка упора).

За счет давления C-шайбы на кольцо синхронизатора оно прижимается к конической поверхности трения ведомой шестерни. Кольцо синхронизатора при этом давит на коническую поверхность трения ведомой шестерни и затормаживает приводной вал.

Это гарантирует, что частота вращения вала коробки передач при вдвижении промежуточной шестерни передачи заднего хода будет равна нулю. «Треск» при быстром переходе к передаче заднего хода будет тем самым исключен. Для этого однако необходимо, чтобы автомобиль при переключении на передачу заднего хода больше не катился.

В нейтральном положении муфты синхронизатора 5-1 передачи С-шайбы располагаются точно перпендикулярно оси Y. Таким образом, давление на кольцо синхронизатора отсутствует.

Дифференциал размещен в картере коробки передач.

Крутящий момент передается на дифференциал через привернутую к нему болтами ведомую цилиндрическую шестерню.

Дифференциал состоит из установленных на общей оси на подшипниках конических шестерен-сателлитов, а также конических шестерен полуосей, соединяемых через шлицы с карданными валами привода передних ведущих колес.

Если колеса вращаются с разной угловой скоростью (например, на повороте), то конические шестерни полуосей обкатываться по шестерням-сателлитам.

Указание по техническому обслуживанию

У механической коробки передач, которая изготавливалась до 09/2005, при сборке коробки передач необходимо определить толщину регулировочной шайбы для предварительного зажима опоры дифференциальной передачи.

С сентября 2005 г. регулировочная шайба больше не устанавливается. Зажим опоры осуществляется при этом исключительно с помощью пружинных шайб.

Внутренний механизм переключения передач

Втулка блокировки включения передач предотвращает одновременное включение двух передач.

Фиксатор предотвращает самопроизвольное выключение передач.

Как переключение, так и выбор передач производятся с помощью вала включения передач.

Кинематика выбора передач

Осевое перемещение троса выбора передач в коробке передач передается на установленный в подшипниках и способный вращаться вал включения передач.

Если рычаг включения передач перемещается влево или вправо, вал включения передач и вместе с ним палец включения передач также поворачиваются в соответствующем направлении.

При этом перемещение вала включения передач направляется штифтом в кулисе включения передач.

Палец включения передач выбирает желаемую вилку включения передач.

При этом втулка блокировки включения передач предотвращает зацепление других шестерен.

Кинематика включения передач

После того, как была выбрана пара шестерен, которая должна войти в зацепление, происходит включение передачи.

При этом осевое перемещение подсоединенного к коробке передач троса включения передач вызывает осевое перемещение вала включения передач.

Если рычаг включения передач перемещается вперед или назад, то вал включения передач и вместе с ним палец включения передач также перемещаются в вертикальной плоскости.

При этом перемещение вала включения передач направляется штифтом в кулисе включения передач.

Палец включения передач задействует нужную вилку включения передач.

При этом втулка блокировки включения передач предотвращает зацепление других шестерен.

Включение передачи заднего хода.

Чтобы выбрать передачу заднего хода, необходимо переместить рычаг включения передач вправо, преодолевая сопротивление механизма блокировки включения передачи заднего хода. При этом осевое перемещение троса выбора передач в коробке передач передается на установленный в подшипниках и способный вращаться вал включения передач.

При включении передачи заднего хода рычаг включения передач перемещается назад. Палец включения передач воздействует на шток включения пятой передачи и передачи заднего хода, штифт которого, в свою очередь, воздействует на рычаг включения передачи заднего хода.

Во время выбора и включения передачи вал включения передач направляется штифтом кулисы включения передач.

Рычаг включения передачи заднего хода перемещает промежуточную шестерню и включает передачу заднего хода.

При этом втулка блокировки включения передач предотвращает зацепление других шестерен.

Источник

Как работает механическая коробка передач: подробно и наглядно

Какой автомобильный агрегат приходит на ум сразу после двигателя? Что внушает ужас и трепет ученикам автошкол, но вызывает довольную улыбку на лицах водителей со стажем? С каким механизмом многие из нас работают по несколько часов в день, порой даже не подозревая о принципе его внутреннего устройства? Да, ответ лежит на поверхности: это механическая коробка передач. Рассказав об основных проблемах, возникающих с автоматическими коробками передач, разобравшись с мифами и слухами о бесступенчатых трансмиссиях, мы решили: хватит незаслуженно обделять вниманием самую главную, простую и, несмотря ни на что, популярную вариацию механизма, превращающего мотор из котла для сжигания топлива в сердце автомобиля.

Наглядное пособие

Специально для этого материала компания «PacPac» предоставила нам конструктор «FischerTechnik», схематично показывающий принцип работы механической коробки передач, и мы даже смогли его собрать. Обратим особое внимание на то, что он передает лишь самые базовые свойства, совершенно не учитывая ряд явлений, происходящих в реальной автомобильной КПП: в нем нет ни муфт, ни вилок, ни синхронизаторов, а выбор передачи реализуется посредством перемещения собственно первичного вала. Если бы это была реальная металлическая «механика», она прожила бы совсем недолго, разлетевшись уже после нескольких десятков переключений. Тем не менее, взглянув на эту маленькую бесстрашную «коробочку передачек», лихо подтыкающую их без синхронизации в неподвижный вторичный вал, можно увидеть и понять основное предназначение агрегата: давать возможность менять передаточное отношение при помощи шестерней различного размера. А это уже что-то.

Конструктор FischerTehnik, демонстрирующий принцип работы МКПП

Изобретая велосипед

Начиная повествование о коробке передач, стоит вкратце разобраться – а зачем вообще она нужна? Ведь всем известно, что главное в машине – двигатель, так неужели нельзя напрямую передать выполняемую им работу на колеса, не выдумывая сложных схем с кучей шестерней, третьей педалью в салоне и рычагом, который надо постоянно ворочать? К сожалению, нет.

Для ответа на этот очевидный вопрос лучше всего посмотреть на велосипед, точнее, его эволюцию. Простейший вариант представляет собой две звездочки, связанные цепной передачей. Вращая одну – ведущую – звездочку при помощи педалей, наездник приводит в движение вторую – ведомую, связанную непосредственно с колесом, таким образом вращая его. Велосипед движется вперед, все счастливы и довольны. По крайней мере, были до определенного момента – до тех пор, пока велосипед служил для перемещения по относительно ровным и горизонтальным поверхностям. Внезапно выяснив, что порой на пути встречаются подъемы, рыхлые грунты и прочие неудобства, люди задумались об усовершенствовании конструкции. Результатом стало как раз то, что можно назвать прообразом механической коробки передач – наборы звездочек спереди и сзади, позволяющие изменять передаточное отношение.

Передаточное отношение – частное, получаемое при делении скорости ведущей звезды на скорость ведомой, то есть количества их оборотов. Оно обратно передаточному числу, которое рассчитывается как отношение числа зубьев на ведомой звездочке к их числу на ведущей. Проще говоря, чем меньше ведущая звезда и больше ведомая, тем легче будет ее вращать и тем медленнее она будет двигаться. Снова вспоминаем старые велосипеды: спереди педалями приходилось вращать большую звезду, в то время как звездочка на задней втулке была маленькой. В результате, пытаясь в детстве тронуться на каком-нибудь «Урале», приходилось всем весом налегать на педали, чтобы провернуть заднее колесо. Ну а сейчас магазины изобилуют россыпью двухколесников, даже самые бюджетные из которых имеют по несколько звезд сзади и спереди. Благодаря этому можно, например, изменить набор: ведущая звездочка будет маленькой, а ведомая – большой. Тогда педали будут вращаться очень легко, но особо разогнаться не получится. Зато в горку можно будет ехать, а не тащить.

От велосипеда к автомобилю

К чему относился весь этот подробный велоликбез? Как раз к тому, зачем нужна коробка передач вообще: ведь характеристики источника энергии, будь то велосипедист или двигатель внутреннего сгорания, постоянны. Первый развивает определенную мышечную силу, ограниченную физическими возможностями, а для второго возможности выражаются количеством развиваемых оборотов. Дело в том, что в их рабочем диапазоне просто нельзя подобрать такое передаточное отношение, которое позволит и уверенно тронуться с места, и разогнаться до 150 и более километров в час. Ситуация усугубляется тем, что если у велосипедиста максимальный «крутящий момент» доступен практически «с холостых оборотов», то с ДВС ситуация иная: для его достижения обороты должны быть довольно высокими. Да и максимальная мощность, тоже немаловажная для движения, появляется в верхнем их диапазоне.

Какой из этого следует вывод? Придется прибегать к тому же приему, что и на велосипеде: изменять передаточное отношение. Между чем и чем? Сейчас разберемся.

А теперь – к самой коробке передач

Принципиально от велосипедной трансмиссии автомобильная коробка передач отличается типом привода: если в первой используется цепь, то вторая имеет в своей основе шестеренный механизм. В целом же суть у них одна: и там, и там шестерни (звезды) имеют неодинаковые размеры, обеспечивая разное передаточное отношение. Кстати, изначально, в ранних КПП они были простыми прямозубыми, а позже стали косозубыми, так как в этом случае обеспечивается более тихая их работа.

В общем виде механическая коробка передач представляет собой набор параллельных валов, на которых «нанизаны» шестерни. Их задача – передать крутящий момент с маховика двигателя на колеса. В классическом случае для этого используется либо два, либо три вала. Рассмотрим трехвальный вариант, от которого будет проще перейти к двухвальному.

Итак, в трехвальном исполнении в КПП есть первичный, вторичный и промежуточный валы. Первые два при этом расположены на одной оси, являясь будто продолжением друг друга, но независимы и вращаются отдельно, а третий физически располагается под ними. Первичный вал короткий: одним концом он через сцепление соединен с маховиком двигателя, то есть принимает с него крутящий момент, а на втором конце расположена одна-единственная шестерня, передающая этот момент дальше, на промежуточный вал. Он, как мы помним, находится ниже ведущего и представляет собой уже длинный стержень с шестернями на нем. Их количество совпадает с количеством передач, плюс одна для соединения с первичным валом.

Закреплены шестерни на промежуточном валу жестко, зачастую они вытачиваются из единой металлической заготовки. Их можно назвать ведущими (хоть и приводятся в движение они через первичный вал). Постоянно вращаясь, они передают крутящий момент на ведомые шестерни вторичного вала (их здесь, кстати, уже ровно столько же, сколько передач). Этот третий вал схож с промежуточным, но главное отличие в том, что шестерни на нем являются подвижным элементом: они не связаны с валом жестко, а нанизаны на него и вращаются на подшипниках. Их продольное перемещение при этом исключено, они расположены строго напротив шестерней промежуточного вала и вращаются вместе с ними (хотя существует и другой вариант, когда шестерни могут двигаться вдоль вала). Одним концом вторичный вал, как мы помним, обращен к первичному, а второй служит уже непосредственно для передачи крутящего момента на колеса – например, через кардан и редуктор заднего моста.

Итак, мы получили конструкцию, где первичный вал при сомкнутом сцеплении вращает промежуточный, а тот – одновременно все шестерни на вторичном валу. Однако сам вторичный вал по-прежнему неподвижен. Что нужно сделать? Включить передачу.

Включаем передачу

Включение передачи означает соединение одной из шестерней вторичного вала с ним самим, чтобы они начали вращаться вместе. Осуществляется это так: между шестернями располагаются специальные муфты, которые могут перемещаться вдоль вала, но вращаются вместе с ним. Они выполняют роль «замков», при помощи зубчатых венцов на своих соприкасающихся торцах жестко соединяющих вал с шестерней, к которой примыкает муфта. Она приводится в движение вилкой – этакой «рогаткой», которая, в свою очередь, соединена с рычагом КПП – тем самым, которым орудует водитель. Привод КПП может быть разным: рычажным (с использованием металлического вала), тросовым и даже гидравлическим (такой используют на грузовиках).

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Первая передача

Теперь картинка более-менее сложилась: передвинув муфту к одной из шестерней вторичного вала и замкнув их, мы добиваемся вращения вала и, соответственно, передачи крутящего момента на колеса. Но тут есть еще несколько «фишек», о которых нужно упомянуть.

Синхронизаторы

Для этих целей используются детали, именуемые – внезапно – синхронизаторами. Принцип их работы прост настолько же, насколько и их название. Для синхронизации скоростей двух вращающихся узлов используется самое простое решение: сила трения. Перед тем, как войти в зацепление с шестерней, муфта подходит к ней вплотную. Контактная часть шестерни имеет коническую форму, а на муфте расположен ответный конус, на котором установлено бронзовое кольцо (или несколько колец, так как эти детали, как можно понять, подвергаются основному износу). Прижимаясь к зубчатому колесу через эту «прокладку», муфта разгоняет или тормозит его до своей скорости. Далее все идет уже как по маслу: поскольку теперь две детали неподвижны относительно друг друга, муфта легко, плавно, без рывков и толчков входит в зацепление с шестерней посредством зубчатых венцов, расположенных в зоне сопряжения, и они продолжают движение вместе.

Прямая и повышающая передачи

Переходим к следующему пункту. Представим себе, что, постепенно разгоняясь, мы достигли такой скорости движения автомобиля, при которой двигатель в состоянии обеспечить то, о чем мы говорили в самом начале, – непосредственное вращение колес без помощи дополнительных шестерней. Какое решение этой задачи будет наиболее простым? Вспоминая, что первичный и вторичный вал в трехвальной КПП располагаются на одной оси, мы приходим к простому выводу: нужно соединить их напрямую. Таким образом мы добиваемся желаемого результата: скорость вращения маховика двигателя совпадает со скоростью вращения вторичного вала, непосредственно передающего крутящий момент на колеса. Идеально! При этом передаточное отношение, очевидно, составляет 1:1, поэтому такая передача называется прямой.

На видео: Коробка передач FischerTechnik — Вторая передача

Прямая передача является весьма удобной и выгодной: во-первых, минимизируются потери энергии на вращение промежуточных зубчатых колес, а во-вторых, сами колеса гораздо меньше изнашиваются, так как на них не передается никакого усилия. Однако мы помним, что шестерни промежуточного и вторичного валов всегда находятся в зацеплении, и оно никуда не пропадает, так что они продолжают вращаться, но уже «вхолостую», не передавая крутящий момент.

А что если пойти еще дальше и сделать передаточное число меньше единицы? Нет проблем: это практикуется уже давно. На деле это означает, что ведомая шестерня будет меньше ведущей, а, следовательно, двигатель при той же скорости, что и на прямой передаче, будет работать на меньших оборотах. Преимущества? Снижаются потребление топлива, шум и износ двигателя. Однако крутящий момент в таких условиях будет далеко не самым высоким, и для передвижения нужно поддерживать большую скорость. Повышающая передача (ее еще называют овердрайв) служит в основном для поддержания этой скорости при постоянном движении, а при обгоне вам, скорее всего, придется переключиться на пониженную.

Задний ход

Ну вот, с тем, как ехать вперед, мы разобрались, а как же реализовать задний ход? Ведь вращение маховика не изменишь, а значит, и первичный вал будет всегда вращаться строго в одном направлении. На самом деле, здесь все еще проще.

На видео: коробка передач FischerTechnik, задняя передача

Имея ведущую и ведомую шестерни и необходимость изменить направление вращения последней, достаточно просто расположить между ними третью – промежуточную. Вопрос решен! Задний ход в автомобилях, как правило, выполнен именно так. Соответственно, ведущая и ведомая шестерни по-прежнему располагаются на своих местах, а вторичный вал при этом вращается в обратную сторону – противоположную первичному.

Двухвальные коробки передач

Как мы и обещали, от трехвальной КПП перейдем к двухвальной. На самом деле различий в их устройстве и работе – минимум. Главное заключается в том, что промежуточный вал отсутствует, а его роль в полном объеме берет на себя первичный. На нем располагаются неподвижные шестерни, и он же напрямую передает крутящий момент на вторичный вал.

Также из несоосного расположения вторичного вала относительно первичного проистекает второе отличие двухвальной КПП: отсутствие прямой передачи в силу банальной физической невозможности жестко соединить напрямую эти два вала. Это, конечно, не мешает подобрать передаточное отношение повышенных передач таким образом, чтобы оно стремилось к значению 1:1, но привод в любом случае будет осуществляться через шестерни со всеми сопутствующими этому потерями.

Из явных плюсов двухвальной коробки можно отметить ее компактность по сравнению с трехвальной, но из-за отсутствия промежуточного ряда шестерней сокращается вариативность подбора передаточных отношений. Таким образом, ее можно использовать там, где меньший вес и размеры играют большую роль, чем высокий крутящий момент и широкий диапазон передаточных чисел.

Вместо заключения

Разумеется, в этом материале мы оставили за бортом некоторые технические тонкости и нюансы. Точное устройство синхронизаторов с сухарями, пружинами, шариками и стопорными кольцами, особенности эксплуатации несинхронизированных КПП, различия и преимущества существующих типов привода муфт включения передач – все это было сознательно оставлено в стороне, чтобы не перегружать детальной информацией тех, кто только пытается разобраться в принципах работы «механики». Как раз для такой аудитории этот текст и написан – вряд ли человек, знакомый с внутренним устройством коробки передач, почерпнет из него что-то новое. А вот для новичков, желающих узнать, что же там, на другом конце салонного рычага МКПП, статья может быть полезна. Ведь знания дают не только теоретическую подкованность – теперь многим станет ясно и то, как правильно эксплуатировать свой автомобиль: почему не стоит включать передачи, не предназначенные для движения на выбранной скорости, почему не стоит торопиться в переключениях или изображать раллийного гонщика с «секвенталкой» при эксплуатации гражданского автомобиля в обычных городских условиях, почему все же нужно менять масло не только в двигателе, но и в коробке передач. И если кто-то задумается или сделает для себя новые выводы – значит, все это было написано не зря. А это, как известно, самое важное.

Источник