Всі сучасні механічні, а також роботизовані коробки передач є синхронізованими. У таких коробках для того, щоб включити передачу, проводиться вирівнювання частоти обертання валу і шестерні. Синхронізацію забезпечує однойменний пристрій – синхронізатор. Крім плавного перемикання передач синхронізатор знижує зношення механічного з’єднання, шум при перемиканні і, тим самим, збільшує термін служби коробки передач.
Синхронізаторами обладнуються всі передачі коробки передач автомобіля, в тому числі передача заднього ходу. Принцип дії синхронізатора заснований на використанні сил тертя при вирівнюванні швидкостей. Чим вища різниця в частотах обертання валу і шестерні, тим більша повинна бути величина сили тертя для їх синхронізації. Виконання даної умови досягається шляхом збільшення площі поверхні зіткнення – установкою додаткових фрикційних кілець.
Будова синхронізатора:
1 – шестерня II передачі;
2 – блокуючі кільця;
3 – змінна муфта включення II і III передач;
4 – ступиця;
5 – стопорне кільце;
6 – пружина;
7 – сухар;
8 – кулька;
9 – шестерня III передачі
Синхронізатор складається з ступиці із сухарями, муфти включення, блокуючого кільця і шестерні з фрикційним конусом. У конструкції коробки передач один синхронізатор обслуговує дві передачі (шестерні).
Конструктивною основою синхронізатора є ступиця. Вона має внутрішні і зовнішні шліци. За допомогою внутрішніх шліців ступиця з’єднується з вторинним валом коробки передач і має можливість осьового переміщення по ньому в різні боки. Зовнішні шліци з’єднують ступицю з муфтою включення.
По колу ступиці під кутом 120 ° є три паза, в які встановлені підпружинні сухарі. В синхронізаторі сухарі натискають на блокуюче кільце при включенні передачі і сприяють блокуванню муфти на етапі синхронізації.
Муфта включення (інша назва – муфта синхронізатора) забезпечує жорстке з’єднання вала і шестерні. Муфта насаджена на ступицю і має внутрішні шліци. На шліцах виконана кільцева проточка, в якій розміщуються виступи сухарів. Зовні муфта синхронізатора з’єднується з вилкою коробки передач.
Блокуючий кільце забезпечує синхронізацію і перешкоджає замикання муфти до моменту вирівнювання швидкостей вала і шестерні. З внутрішньої сторони блокуюче кільце має конічну поверхню, яка взаємодіє з фрикційним конусом шестерні. Зовні блокуюче кільце має шліци, за допомогою яких проводиться блокування муфти включення.
На торцевій поверхні блокуючого кільця з боку ступиці виконано три паза, в які входять сухарі ступиці. Пази перешкоджають прокручування кільця при зіткненні з фрикційним конусом (в них впираються сухарі). Розмір пазів в 1,5 рази перевищує розмір сухарів. У деяких конструкціях синхронізаторів, навпаки, на блокуючому кільці виконані виступи, а пази – в ступиці.
Для збільшення поверхні зіткнення, зниження зусилля при перемиканні передач застосовуються багатоконусні синхронізатори: двохконусний, трьохконусний. Наприклад, в трьохконусному синхронізаторі крім блокуючого (зовнішнього) кільця встановлюється ще внутрішнє і проміжне кільце. Для запобігання провертання на кільцях виконані виступи, які фіксуються в пазах шестерні і блокуючого кільця.
Таким чином, в трьохконусному синхронізаторі створені три поверхні тертя: між конусом шестерні і внутрішнім кільцем, між внутрішнім і проміжним кільцем, між проміжним і блокуючим кільцем. Залежно від конструкції в одній коробці передач можуть встановлюватися синхронізатори з різною кількістю конусів.
Робота синхронізатора
У нейтральному положенні важеля коробки передач, муфти синхронізаторів знаходяться в середньому положенні, шестерні на валу обертаються вільно, потік потужності не передається.
При включенні передачі вилка переміщує муфту синхронізатора з середнього положення в напрямку шестерні. Разом з муфтою зсуваються сухарі, які впливають на блокуюче кільце. Кільце притискається до конусу шестерні. На поверхні виникає сила тертя, яка повертає кільце до упору сухарів в пазах кільця (кільце стопориться від провертання). У цьому положенні блокуюче кільце перешкоджає подальшому просуванню муфти синхронізатора по осі вала, так як торці шліців блокуючого кільця розташовуються навпроти торців шліців муфти.
Далі під дією сил тертя відбувається синхронізація швидкостей шестерні і веденого вала. Коли швидкості вирівняні, під натиском шліців муфти блокуюче кільце повертається в протилежну сторону, блокування муфти знімається, шліци муфти вільно проходять для зачеплення з вінцем шестерні. Відбувається жорстке з’єднання вторинного вала коробки передач і шестерні.
Незважаючи на безліч операцій, весь процес синхронізації і включення передачі займає частки секунди.
Несправність і заміна
Важливо зауважити, що більшість із проблем, які виникають в коробці перемикання передач, викликані проблемами з пристроєм зчеплення. Звичайно ж, сам пристрій синхронізатора не має і частки провини в цьому. Але що ж робити, якщо пристрій зчеплення знаходиться в повному порядку? Потрібно спробувати загострити увагу на наступних складових. При хрускоті або незрозумілому для водія шумі відбувається деформація блокуючого кільця. При тих же особливостях може мати місце зношення конічної поверхні. Якщо вимикання передач відбувається мимовільно, то швидше за все причина несправності полягає в зношені шестерні. Крім цього проблеми можуть стосуватися муфти вимикання. Якщо ж відбувається утруднене перемикання передач, значить – зношення пристрою синхронізатора.
