Додаткові коробки передач

Для поліпшення тягових властивостей сучасних автомобілів кількість передач в їх трансмісіях намагаються підвищити. Для цього, крім основної коробки передач, до трансмісії включають додаткові коробкиз двома(рідко з трьома) передаточними числами. Такі додаткові передачі можуть бути понижуючими або підвищуючими. Їх встановлюють перед основною коробкою передач або після неї і називають, відповідно, подільником (мультиплікатором) або додатковою коробкою передач (демультиплікатором).

Подільниксучасного автомобіля зазвичай має дві передачі - пряму і підвищуючу, що допомагає подвоїти кількість передач основної коробки. Найбільш розповсюджена конструкція подільника показана на рис. 5.9. Він складається з картера 14, первинного 1 і проміжного 15 валів, однієї пари зубчастих коліс, синхронізатора 8, а також пневматичного приводу

керування. На шліцах первинного вала закріплений синхронізатор 8 з блокуючими пальцями. Справа від синхронізатора на двох роликових підшипниках розташоване ведуче зубчасте колесо. Проміжний вал 15 подільника розташований на двох підшипниках - кульковому - ліворуч і роликовому - праворуч. Вал розташований на тій самій осі, що й проміжний вал основної коробки передач, і з'єднаний з ним шліцами.

На проміжному валу подільника за допомогою шпонки закріплене зубчасте колесо. При ввімкненні нижчої передачі муфта синхронізатора 8 подільника переміщується у напряму первинного вала основної коробки передач і з'єднується з його шліцами. Крутний момент у цьому випадку передається на первинний вал основної коробки передач без змін.

Увімкнення вищої - прискорюючої передачі досягається переміщенням синхронізатора подільника вліво до повного з'єднання його муфти із зубчастим колесом первинного вала подільника. У цьому випадку крутний момент від первинного вала через пару зубчастих коліс і проміжний вал подільника передається на проміжний вал основної коробки передач. Тоді крутний момент на всіх передачах основної коробки (включаючи і задній хід) зменшується у 0,81 раза, а швидкість руху автомобіля відповідно зростає в 1,22 раза. Це дає можливість працювати автомобілю при невеликих навантаженнях з більш низькою витратою палива.

Керування подільником виконується на ходу автомобіля, дистанційно, за допомогою пневмомеханічної системи і перемикача, встановленого на важелі керування основною коробкою передач.

Додаткова коробка може бути встановлена після основної коробки передач. В цьому випадку її називають демультиплікатором. На автомобілях підвищеної прохідності з усіма ведучими колесами демультиплікатор одночасно виконує роль і роздавальної коробки передач, яка розподіляє крутний момент між переднім і заднім ведучими мостами у заданій пропорції.

Рис. 5.9. Двоступінчастий подільник десятиступінчастої тривальної коробки передач автомобіля КамАЗ-5320: 1 - первинний вал подільника; 2 - кришка заднього підшипника; 3 - підшипник; 4 - роликовий підшипник первинного вала КП; 5- первинний вал КП; 6 - кільцева гайка; 7 - шайба; 8 ~ синхронізатор подільника; 9 - регулювальні прокладки; 10 - кришка підшипника; 11 - картер КП; 12 - розпірна втулка; 13 - ущільнювальна прокладка; 14 - картер подільника; 15 - проміжний вал подільника; 16 - підшипник проміжного вала; 17- мастилозгінне кільце

Беручи до уваги те, що під час руху автомобіля по нерівностях дороги його колеса проходять різні відстані, у роздавальній коробці застосовують також міжосьовий диференціал, який дає змогу колесам ведучих мостів обертатися з різними кутовими швидкостями. У той же час застосування міжосьового диференціала погіршує прохідність автомобіля. Тому для збереження прохідності в роздавальних коробках передбачене блокування міжосьових диференціалів.

Значне збільшення крутного моменту в основній коробці передач не дає змоги застосовувати в демультиплікаторах синхронізатори. Тому керування ними можливе лише при нерухомому автомобілі.

Як типовий зразок розглянемо конструкцію додаткової і водночас роздавальної коробки автомобіля підвищеної прохідності КамАЗ-4310 (рис. 5.10) Коробка має первинний вал 1 з жорстко встановленим на ньому ведучим зубчастим колесом 2 і колесом 4 відбирання потужності. Крім цього, співвісно з первинним встановлено вал б з муфтою вмикання, який передбачено для приводу додаткових механізмів автомобіля (лебідки, насоса). Ведуче зубчасте колесо 2 знаходиться у постійному зачепленні із проміжним колесом 31, вільно розташованим на проміжному валу 29. На цьому ж валу розташоване зубчасте колесо 8 знижувальної передачі.

У нижній частині картера коробки розташований ведений вал 23 приводу переднього моста із зубчастим колесом 17 підвищувальної передачі і несиметричний циліндричний міжосьовий диференціал, що розподіляє момент між валом приводу переднього моста і валом 10 приводу проміжного і заднього ведучих мостів. Диференціал складається із сонячного зубчастого колеса 14, чотирьох сателітів і коронного зубчастого колеса 12, змонтованих у рознімному корпусі.

Рис. 5.10. Роздавальна коробка автомобіля КамАЗ-4310:

1 - первинний вал; 2 - ведуче зубчасте колесо; 3 - кришка; 4 - колесо відбирання потужності; 5 - муфта вмикання коробки відбирання потужності; 6 - фланець; 7 - мастило збірник; 8 - зубчасте колесо знижуючої передачі; 9 - штуцер; 10 - вал приводу задніх мостів; 11 - задня обойма диференціала; 12 - коронне зубчасте колесо диференціала; 13 - ведуче зубчасте колесо диференціала; 14 - сонячне зубчасте колесо диференціала; 15- передня частина корпуса диференціала; 16- картер роздавальної коробки; 17 - зубчасте колесо підвищуючої передачі; 18- передня кришка; 19- пробка; 20 - муфта вмикання вищої передачі; 21 - муфта блокування диференціала; 22 - ведуче зубчасте колесо приводу спідометра; 23 - вал приводу переднього моста; 24 - вилка муфти блокування диференціала; 25 - пневматична камера; 26 - шток; 27 - мембрана; 28 - вимикач; 29 - проміжний вал; 30 - муфта вмикання нижчої передачі; 31 - проміжне зубчасте колесо

Якщо диференціал не заблокований, крутний момент між переднім і двома задніми ведучими мостами розподіляється у відношенні 1:2, забезпечуючи постійну і рівномірну тягу усіх ведучих мостів. Під час руху у важких дорожніх умовах для запобігання буксуванню коліс одного з ведучих мостів диференціал доцільно заблокувати. Таке блокування досягається за допомогою пневматичного приводу 25 і муфти 21 (на рис. 5.10 показане положення роздавальної коробки при розблокованому диференціалі). У цьому випадку забезпечуються максимальні тягові можливості автомобіля.

Перемикання передач у роздавальній коробці здійснюється електропневматичною системою, що складається з три позиційного перемикача, встановленого у кабіні, двох електропневматичних клапанів і двох механізмів перемикання передач мембранного типу.

ЗЧЕПЛЕННЯ

Керування механічною ступінчастою коробкою передач теоретично можливе лише тоді, якщо вона під час перемикання передач буде відокремлена від двигуна і від інших агрегатів трансмісії (карданної, головної передачі і ведучих коліс). Без такого роз'єднання важко позбутися динамічного навантаження (удару) під час введення у зачеплення пари зубчастих коліс або муфти вмикання синхронізатора.

Роз'яснимо це більш детально за допомогою схеми (рис. 5.11). Зубчасті колеса 6 і 8 -ої передачі, які необхідно ввести у зачеплення, зв'язані зі значними масами, що обертаються. Так, зубчасте колесо 8 зв'язане з масами колінчастого вала 1 двигуна, маховика 11, первинного вала 4 і пари зубчастих коліс 5 коробки передач. Зубчасте колесо 6 зв'язане з приведеною масою 7, що еквівалентна масі вузлів трансмісії - карданної і головної передач, диференціала, напівосей і коліс.

До моменту вмикання передачі (при роботі на іншій передачі) зубчасті колеса 6 і 8 обертались з різними кутовими швидкостями. Тому при введенні їх у зачеплення між зубами буде удар, енергія якого тим більша, чим вища різниця у кутових швидкостях.

Для цілковитого уникнення удару між зубами коліс у момент їх введення у зачеплення теоретично необхідно відокремити як первинний, так і вторинний вали коробки передач від мас 11 і 7. Цього можна було б досягти встановленням двох зчеплень - перед коробкою передач і за нею. Однак практичний досвід доводить, що цілком достатня плавність (безударність) перемикання передач досягається і при одному зчепленні З, встановленому між коробкою передач і двигуном. Після роз'єд-нання дисків 9 і 10 цього зчеплення

пара зубчастих коліс 5 і колесо 8, досить швидко знижують свою кутову швидкість (адже маса їх незначна). Коли швидкість зубчастого колеса 8 зрівняється із швидкістю колеса б, увімкнення передачі пройде без удару між зубами.

Після вмикання передачі наступне поступове розкручування деталей коробки передач до кутової швидкості двигуна (маси 11) досягається за рахунок тертя - буксування поверхонь дисків зчеплення 9 і 10. Це буксування закінчується в той момент, коли кутові швидкості валів 2 і 4 стають однаковими.

Зчеплення призначенедля можливості керування ступінчастою коробкою передач. Воно забезпечує тимчасове відокремлення коробки передач від двигуна і наступне поступове з'єднання їх після вмикання передачі. Крім того, зчеплення захищає трансмісію від динамічних перевантажень і забезпечує плавне рушання та розгін автомобіля з місця.

При аналізі і оцінці конструкцій зчеплень, як й інших механізмів, варто керуватися пропонованими до них вимогами:

- надійна передача крутного моменту від двигуна до трансмісії;

- плавність і повнота включення;

- чистота вимикання;

- мінімальний момент інерції ведених елементів;

- гарний відвід тепла від поверхонь тертя;

- запобігання трансмісії від динамічних навантажень;

- підтримка натискного зусилля в заданих межах у процесі експлуатації;

- мінімальні витрати фізичних зусиль на керування;

- гарна врівноваженість.

На сучасних автомобілях найчастіше застосовують сухі, фрикційні зчеплення. Поряд з цим, відомі конструкції гідравлічних і електромагнітних зчеплень, які також використовують в автомобільних трансмісіях.