Механизмы управления коробками передач

В коробках передач с прямым управлением возможны два ва­рианта конструкции: с непосредственным и дистанционным уп­равлением. В первом случае рукоятка управления устанавливается непосредственно на коробке передач, и нижний ее конец находится внутри коробки. Это самый простой вариант, но он возможен только

Рис. 3.20. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

при расположении коробки передач вблизи места водителя. При дистанционном управлении, когда коробка передач удалена от во­дителя, между ней и рукояткой управления располагается система тяг и рычагов, иногда весьма длинная и сложная.

В самой коробке передач основными деталями механизма пе­реключения обычно являются скользящие ползуны, которые жестко связаны с вилками (7, 2, 7 на рис. 3.20) и вильчатыми втулками (5, 6 там же).

Втулки имеют впадины, в которые может заводиться нижний конец рычага управления, располагающегося обычно на верхней крышке. Для того чтобы верхний конец рычага располагался в удобном для водителя месте, крышку коробки в необходимых случаях удлиняют вперед или назад за пределы картера (рис. 3.21) или ус­танавливают рычаг на задней крышке.

Манипуляции рычагом состоят из двух движений. При попе­речном качании его нижний конец, перемещаясь по канавке, об­разованной впадинами находящихся в нейтральном положении виль­чатых втулок, вводится в зацепление с той из них, которая уста­новлена на ползуне предполагаемой к включению передачи. Затем продольным перемещением рычага производится собственно вклю­чение передачи. Первое движение является избирательным, а второе исполнительным. Введение рычага в зацепление с крайними виль­чатыми втулками не представляет трудностей, так как для этого достаточно довести рычаг до упора в боковую стенку впадины этих

А-А

Рис. 3.21. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

Рис. 3.22. Вариант конструкции механизма управления коробкой передач

втулок. Установка же нижнего конца рычага против средней втулки коробок весьма затруднена и сильно усложняла бы управление ко­робкой, если бы ее приходилось выполнять на ощупь. Для иск­лючения этого применяются различные конструктивные приемы, из которых наибольшее распространение получили два следующих.

Первый заключается в том, что во впадину крайней втулки, об­служивающей наиболее редко включаемые передачи (или передачу), вводится подпружиненный упор. Этот упор (на рис. 3.22 он обозначен позицией 1 и установлен в промежуточном рычаге) ограничивает свободное поперечное качание рычага двумя оставшимися втулками, и выбор любой из них трудностей не вызывает. Для введения рычага в зацепление с третьей втулкой необходимо за счет дополнительного усилия, приложенного к рычагу, преодолеть сопротивление пружины. Оригинальное конструктивное выполнение этого технического приема (подпружиненный шарик 7) показано на рис. 3.21.

Во втором случае перемещение рычага ограничивается непо­движным упором, и для включения передачи (обычно такое кон­структивное решение используется для заднего хода) необходимо нажать на рычаг вниз, что приведет к опусканию специального его выступа ниже поверхности упора.

В легковых автомобилях для удобства управления, часто при помощи дополнительных пружин (2 на рис. 3.21), фиксируют рычаг в зацеплении с втулкой двух наиболее используемых передач.

Для снижения вибраций рычага в его конструкцию вводят ре­зиновые вставки.

В одной коробке часто соседствуют различные способы вклю­чения передач, которые требуют разных величин осевого переме­щения подвижных элементов и прикладываемых к ним сил. Так, включение шестерен непосредственным перемещением и зубчатыми муфтами происходит при незначительных силах, а принудительное выравнивание скоростей шестерен синхронизатором требует боль­ших осевых усилий.

С другой стороны, при использовании синхронизаторов и, осо­бенно, при включении передач с помощью зубчатых муфт величины осевых перемещений вилок меньше, чем при включении непосред­ственным перемещением шестерен. Однако величина перемещений рычага управления при включении-выключении разных передач не должна быть существенно различной. Это повлекло бы за собой неудобство управления, заключающееся в том, что некоторые пе­ремещения рычага были бы чрезмерно велики или же другие, будучи малыми, требовали бы приложения больших усилий. Для решения этой проблемы применяют механизмы, имеющие в приводе к раз­личным вилкам разные передаточные числа. Под передаточным числом в данном случае понимается отношение исполнительного хода рукоятки рычага к соответствующему ходу вилки.

В связи с тем что в современных конструкциях коробок боль­шинство передач синхронизировано, практически требуется умень­шение передаточного числа лишь в приводе к вилкам заднего хода и низших передач. Обычно это достигается введением дополни­тельного рычага между ползуном и вилкой или между основным рычагом и вильчатой втулкой (как на рис. 3.22, где промежуточный рычаг 2 передает усилие на втулку 3). Известны и другие способы решения этого вопроса, например использование для передачи уси­лия ползунам разных участков нижнего конца рычага.

Включение фонарей заднего хода легковых автомобилей про­изводится нажатием соответствующим ползуном на шток включа­теля.

В тех случаях, когда конструктору удается сблизить ступицу вилки с вильчатой втулкой, их делают в виде одной детали (4 на рис. 3.5). Крепятся вилки и втулки к ползунам болтами с коническим концом. Ввиду невозможности в процессе эксплуатации контроли­ровать состояние данного соединения, предохранение от самоот­ворачивания болтов должно отличаться повышенной надежностью и осуществляется почти всегда вязальной проволокой.

Для исключения самопроизвольного перемещения подвижных элементов применяются фиксаторы. В конструкции, показанной на рис. 3.5, они состоят из подпружиненных шариков 5 и лунок 6 на ползунах по числу фиксированных положений ползуна. Иногда по конструктивным и технологическим соображениям фиксаторы располагают непосредственно в шестернях (8 на рис. 3.9).

Если водитель случайно установит нижний конец рычага сразу против двух вильчатых втулок, то при дальнейшем движении рычага могло бы произойти одновременное включение двух пе­редач, что при движении автомобиля привело бы к блокированию и поломке коробки передач. С целью недопущения этого при­меняют специальные замки. Они включают в себя: плунжеры (позиция 3 на рис. 3.20) или пары шариков (22 на рис. 3.5), расположенные между ползунами, и штифт (4 на рис. 3.20 и 21 на рис. 3.5), скользящий в отверстии среднего ползуна. Если ползунов всего два, то штифт отсутствует. При нейтральном положении коробки все лунки замка (8 на рис. 3.20) на ползунах находятся на одной прямой. Расстояние между донышками двух лунок, обращенных друг к другу, превышает длину плунжера или два диаметра шариков на величину глубины одной лунки. При выведении какого-либо ползуна из нейтрального положения шарики выталкиваются кромкой его лунки, смещаются и заходят в лунки других ползунов, запирая их в нейтральном положении, из которого один из этих ползунов можно вывести только после возвращения в нейтральное положение первого ползуна. Штифт 4 (рис. 3.20) предназначен для смещения плунжера или шариков и запирания одного крайнего ползуна при выведении из нейт­рального положения другого крайнего ползуна.

В некоторых конструкциях запирание коробки производится плунжером или другой деталью, входящей во впадину вильчатой втулки всегда, когда ее покидает нижний конец рычага управления (выступы 3 на рис. 3.21).

Наиболее простым получается обычно привод коробки передач авто­мобиля классической компоновочной схемы, даже если, как в конструкции, изображенной на рис. 3.21, между ры­чагом переключения и вильчатыми втулками расположен ряд других дета­лей. В других случаях, как правило, не удается расположить рычаг переключе­ния передач непосредственно на ко­робке и применяют дистанционный привод. Наиболее распространенные принципиальные схемы такого привода (рис. 3.23) отличаются степенью разде­ления в приводе избирательного и ис­полнительного движений.

Ввиду большого количества подвиж­ных скользящих соединений в дистан­ционном приводе почти всегда имеются значительные зазоры, которые услож-

Рис. 3.23. Конструктивные схе­мы дистанционных приводов управления коробками передач

няют управление коробкой и повышают склонность деталей привода к вибрациям. Для уменьшения зазора применяют подпружиненные шарики (как, например, 4 и 5 на рис. 3.21), распирающие детали. Их устанавливают в соединениях, имеющих наибольшие зазоры, причем только в направлении избирательного движения, так как усилие при исполнительном движении во много раз больше и уп­ругость привода в этом случае вредна.

При наличии на автомобиле многоступенчатой коробки передач механизм управления ею заметно усложняется. Обычно в таких случаях для облегчения работы водителя используют преселекторное управление коробкой передач.

Преселекторным называют управление с предварительным из-биранием, при котором водитель дважды воздействует на органы управления. Первым воздействием он выбирает передачу, которую намеревается включить в дальнейшем (автомобиль при этом про­должает движение на передаче, включенной ранее). В нужный мо­мент водитель вторым воздействием, уже на другой орган управ­ления, осуществляет переход на избранную передачу. Данный способ обычно применяют для облегчения управления коробкой, когда требуется совершать одновременно два переключения передач в основной и дополнительной коробке. На рычаге управления ко­робкой передач в этом случае располагают небольшой рычажок, посредством которого водитель при помощи пневматического или электропневматического устройства предварительно выбирает пе­редачу. Переключение на выбранную передачу происходит после срабатывания специального клапана включения, на шток которого воздействует нажатая до упора педаль сцепления.

Схема управления многоступенчатой коробкой передач зависит от того, имеет она делитель или демультипликатор. В последнем случае при разгоне автомобиля водитель, при включенной низшей передаче демультипликатора, последовательно переключает передачи основной коробки от низшей до высшей. Затем, установив основную коробку передач в нейтральное положение, он должен переключить демультипликатор на высшую — прямую передачу и еще раз пе­ребрать ряд передач основной коробки.

Система управления, при которой водитель, манипулируя ры­чагом коробки передач, должен держать в уме момент переключения демультипликатора, создает большие неудобства. На рис. 3.24показан механизм управления показанной на рис. 3.10 коробки передач, из­бавляющий водителя от этих проблем. В такой конструкции рычаг 7 имеет два пера <? и 9, поочередно взаимодействующие с вильчатыми втулками 11, 12 и 13, соединенными соответственно с ползунами четвертой и пятой передачи, второй и третьей передачи, первой передачи и передачи заднего хода. Поперечное избирательное пе­ремещение рычага 7 осуществляется валом 3, связанным с нижним концом рычага 1 управления коробкой передач. Продольное, ис­полнительное перемещение рычага 7 производится поводком 2, вращающим вал 3 при помощи шлицев 4. Таким образом, уста­навливая рычаг 7 в положение «6», «в» или «г», можно включить любую передачу основной коробки передач. Чтобы образовать еди­ный рад передаточных чисел, необходимо при переводе рычага из положения «г» в положение «д» (или обратно) переключать де­мультипликатор. Для этой цели на ступице рычага 7 предусмотрены выемки 5 и 6, воздействующие на контактирующие с ним элементы пневматического клапана, управляющего исполнительным цилинд­ром 16, переключающим демультипликатор.

Рис. 3.24. Вариант конструкции механизма управления много­ступенчатой коробкой передач

В указанном ряду передаточных чисел все передачи основной коробки, за исключением первой, используются дважды, образуя девять передач. Первая передача и передача заднего хода могут быть включены только при включении понижающей передачи де­мультипликатора.

При управлении коробкой передач водитель должен иметь воз­можность четко и быстро устанавливать рычаг / в любое из пяти положений, соответствующих положениям рычага 7«б—е». Для этого на валу 3 установлена пружина 10, распирающая две шайбы и позволяющая рычагу 7 свободно (без дополнительного сжатия пру­жины) качаться между положениями «в—д». Положения «5» и «е» водитель выбирает, чувствуя сопротивление пружины 10, а для фик­сации рычага в среднем положении «г» предназначен фиксатор 14, взаимодействующий с гребнями на ступице рычага 7.

Привод данной коробки передач сложен, имеет довольно много соединений деталей с зазорами, из-за чего свободные (за счет сум­марного зазора) перемещения рычага / могут быть большими. Они снижают четкость управления, и для устранения этого недостатка в конструкцию введен фиксатор 15, удерживающий рычаг 1 в среднем продольном положении.

Ошибочное включение низшей передачи демультипликатора при высоких скоростях движения автомобиля в тот момент, когда пе­редача основной коробки уже включена, а сцепление еще выключено, приведет к увеличению частоты вращения ведомого диска сцепления выше допустимой величины, что повлечет за собой разрушение его накладок центробежными силами. Для предотвращения этого систему управления коробкой передач дополняют устройством, пред­отвращающим такое включение.