Тип шестерен и способы включения передач

В коробках передач используются прямозубые и косозубые шес­терни. Косозубые шестерни долговечнее прямозубых, создают мень­ший шум и, несмотря на наличие при их работе осевых сил, прак­тически вытеснили прямозубые, которые применяются лишь в пе­редачах заднего хода и иногда в первых передачах, которые, как правило, работают очень короткое время.

Тип шестерен оказывает влияние на выбор способа вклю­чения передач. Возможны следующие способы включения пе­редач: осевым перемещением шестерни, зубчатой муфтой, с по­мощью синхронизатора или фрикционными элементами. В од­ной коробке передач обычно применяют несколько способов включения.

Переключение передач осевым перемещением (рис. 3.1 а) лучше всего подходит для прямозубых шестерен (шестерни при таком способе включения передач устанавливают на валу на шлицах, и для введения в зацепление косозубых шестерен шлицы пришлось бы делать винтовыми). Этот способ наиболее прост в конструктивном отношении и требует минимальных осевых размеров коробки. Од­нако из-за несовпадения окружных скоростей шестерен в момент включения возможен удар, энергию которого приходится воспри­нимать небольшому числу зубьев, что приводит к значительному их износу. Данный способ, широко распространенный ранее, в настоящее время применяется редко и только на низших передачах и передачах заднего хода.

Большую долговечность обеспечивает способ включения, при котором обе шестерни установлены на валах неподвижно в осевом направлении, но одна из них свободна относительно вала в окружном направлении. Для включения передачи эту шестерню соединяют с валом при помощи зубчатой муфты (рис. 3.1 б). Ударное включение при неодинаковых угловых скоростях шестерни и вала возможно и в этом случае, но энергия удара здесь воспринимается всеми зубьями муфт. Однако при невысокой квалификации водителя такой способ не может обеспечить необходимой долговечности шестерен часто включаемых передач.

Рис. 3.1. Способы включения передач

а — осевым перемещением шестерни; 6 — зубчатой муфтой;

в — синхронизатором; г — фрикционной муфтой

В современных конструкциях, по крайней мере, для включения высших передач используют синхронизаторы, которые исключают ударные нагрузки, так как не допускают соединения зубьев муфт при различии их угловых скоростей (рис. 3.1 в). Кроме того, синх­ронизаторы, принудительно выравнивая скорости зубьев муфт перед включением, заметно сокращают время переключения передач, что, в свою очередь, улучшает динамические (разгонные) показатели автомобиля. Несмотря на значительные усложнения коробки передач и увеличение ее осевых размеров, синхронизаторы имеют широкое применение.

При четвертом, фрикционном, способе для соединения шестерен с валами применяются многодисковые, работающие в смазочном материале фрикционные муфты (рис. 3.1 г). Включение фрикционов производится давлением масла, создаваемым специальным насосом и воздействующим на поршень, сжимающий диски. Иногда сжатие дисков осуществляется пружиной, а выключение — давлением жид­кости. Такой способ переключения передач имеет большие пре­имущества. Во-первых, так же как и в случае с использованием синхронизаторов, существенно повышается долговечность шестерен. Во-вторых, процессы включения и выключения передач можно ав­томатизировать. И наконец, в-третьих, появляется возможность пе­реключения передач без разрыва потока мощности. Оно достигается путем постепенного снижения давления в одном фрикционе, вклю­чающем одну передачу, и одновременного пропорционального под­нятия давления в другом, включающем другую. Такое переключение повышает комфортабельность автомобиля, а также ценно для авто­мобилей высокой проходимости, когда в некоторых тяжелых условиях движения разрыв потока мощности при переключении передач может привести к нежелательной остановке движения. Однако такой способ включения передач наиболее сложен, дорог и требует существенного увеличения размеров коробки, поэтому его применение ограничива­ется в основном областью гидромеханических передач.