Устройство легковых автомобилей

Карданные шарниры неравных угловых скоростей (рис. 92, а—в) применяются в карданных передачах для передачи крутящего момента от коробки передач (раздаточной коробки) на главную передачу ведущего моста под постоянно изменяющимся углом. Карданный шарнир неравных угловых скоростей отличается тем, что при равномерном вращении ведущего вала скорость ведомого вала постоянно изменяется. За один оборот карданного вала ведомая вилка при вращении дважды обгоняет ведущую и дважды отстает от нее. Вследствие неравномерности возникают дополнительные нагрузки на детали механизмов ведущего моста, увеличивая интенсивность изнашивания. Чтобы устранить неравномерность вращения ведомой части, устанавливают несколько карданных шарниров (в автомобиле ЗИЛ-4314.10 их три). Для компенсации осевых удлинений используют шлицевое соединение одной из вилок кар- данного шарнира с валом. Промежуточная опора снижает вибрацию и предотвращает возникновение нагрузок в промежуточном валу, которые возникают из-за неточности монтажа опоры и деформации рамы.

Механизм, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров и предназначенный для передачи крутящего момента между агрегатами, оси которых не совпадают и могут изменять свое положение, называется карданной передачей (рис. 90). Для компенсации изменения расстояния между агрегатами трансмиссии в карданной передаче используют подвижные в осевом направлении шлицевые муфты. Требования, предъявляемые к карданным передачам:

• возможность передачи крутящего момента под большим углом (до 45°);
• передача крутящего момента не должна сопровождаться большими дополнительными динамическими нагрузками в трансмиссии;
• при любых условиях эксплуатации должен обеспечиваться высокий КПД передачи.

Карданные шарниры можно разделить:

• по кинематике на синхронные (равные угловые скорости) и асинхронные (неравные угловые скорости);
• по конструкции на полные, полукарданные — жесткие (угол до 2°) и упругие (угол до 12°).

Читать полностью »

Автомобильные спидометры различаются по передаточным числам механизма, приводящего в движение счетный узел, размерам и внешнему виду. Обычный спидометр имеет механический привод, но может иметь и электрический привод. Диапазон измерения скорости — от 0 до 200 км/ч. Спидометр состоит из двух приборов: указателя скорости движения и суммарного счетчика пройденного пути. Для контроля частоты вращения ведомого вала коробки передач применяют тахометр с приводом от распределительного вала двигателя. Спидометр состоит из магнита, катушки, валика привода стрелки, трибки с шестью зубцами, барабана с цифрами и зубцами с обеих сторон, привода. Механический привод осуществляется гибким тросом, присоединенным одним концом к прибору, установленному в кабине на щитке, а другим — к месту привода в коробке передач (раздаточной коробке). Гибкий вал выполнен из профилированной проволоки с ниппелями и гайками на концах. Сверху имеется уплотнительная пластмассовая оболочка. Гибкий вал свободно вращается в защитной оболочке и имеет также некоторый осевой зазор. Гибкий вал навивают из шести—семи слоев проволоки с противоположным направлением навивки соседних слоев.
Читать полностью »

Раздаточная коробка автомобиля ВАЗ-2121 (рис. 89) имеет дифференциальный привод и представляет собой один агрегат с дополнительной коробкой передач и постоянным приводом переднего моста. Раздаточная коробка передач включает в себя:

• картер;
• ведущий вал со свободно сидящими зубчатыми колесами включения прямой и понижающей передач, между которыми имеется синхронизатор их включения;
• промежуточный вал с жестко сидящими на нем зубчатыми колесами включения прямой и понижающей передач;
• межосевой шестеренчатый дифференциал, на шлицах которого расположена муфта включения блокировки;
• вал привода переднего моста с жестко сидящим зубчатым колесом блокировки дифференциала;
• вал привода заднего моста;
• механизм управления.

Привод включения передач раздаточной коробки механический. Рычаг включения передач шарнирно установлен в проушинах кронштейна на оси. Нижний конец рычага входит в паз штока и уплотнен в нем фигурной пружиной. Вилка включения крепится к штоку (ползуну) и входит в паз зубчатой муфты синхронизатора. В нейтральном и включенном положениях шток удерживается шариковым фиксатором с пружиной. Муфта блокировки дифференциала расположена на шлицевой части корпуса дифференциала. При блокировке дифференциала она соединяет вал привода переднего моста с корпусом дифференциала. В паз зубчатый муфты заходит вилка, закрепленная на штоке болтом. Шток вилки блокировки дифференциала фиксируется аналогично со штоком включения передач. При включении прямой передачи крутящий момент поступает от муфты синхронизатора на зубчатое колесо прямой передачи, далее на зубчатое колесо промежуточного вала и на ведомое зубчатое колесо, венец которой крепится к корпусу дифференциала, далее на валы привода мостов. При включении понижающей передачи крутящий момент поступает от муфты синхронизатора на зубчатое колесо понижающей передачи, далее — на зубчатое колесо промежуточного вала, ведомое зубчатое колесо и вал привода мостов.
Читать полностью »

Раздаточная коробка автомобиля ГАЗ-66-11 (рис. 88) с блокированным приводом представляет собой один агрегат с дополнительной коробкой передач и включает в себя:

• ведущий вал с подвижным на шлицах зубчатым колесом включения прямой (задний мост) и понижающей передачи;
• вал привода заднего моста с зубчатым колесом, имеющим наружный и внутренний зубчатые венцы;
• промежуточный вал с зубчатым колесом включения понижающей передачи и подвижным (на шлицах) зубчатым колесом включения заднего и переднего мостов;
• вал привода переднего моста с зубчатым колесом;
• механизм управления.

При включении прямой передачи крутящий момент передается через зубчатое колесо ведущего вала и внутренний зубчатый венец зубчатого колеса вала привода заднего моста. При включении понижающей передачи зубчатое колесо ведущего вала вводят в зацепление с зубчатым колесом промежуточного вала, второе (подвижное) зубчатое колесо промежуточного вала вводят в одновременное зацепление с зубчатым колесом привода (наружный зубчатый венец) вала заднего моста и зубчатым колесом привода вала переднего моста. Зубчатое колесо (подвижное) промежуточного вала находится постоянно в зацеплении с зубчатым колесом (наружный зубчатый венец) привода вала заднего моста. Механизм управления раздаточной коробкой состоит из рычага включения «прямой» и понижающей передач и рычага включения привода переднего моста.

Понижающую передачу в раздаточной коробке можно включить только после остановки автомобиля и включения привода переднего моста. В механизме управления раздаточной коробкой имеется блокировочное устройство, которое не позволяет включить понижающую передачу при выключенном переднем мосте и включать передний мост при включенной понижающей передаче. Для этого между ползунами в стенке картера помещены два сухаря с пружиной между ними. На ползуне включения и выключения привода переднего моста имеются два углубления разной глубины под сухари блокировочного устройства. На ползуне включения прямой или понижающей передачи сделано три углубления под сухари: одно соответствует включению прямой передачи, среднее — нейтральному положению и третье — включению понижающей передачи. Между углублением соответствующим включению прямой передачи и углублением нейтрального положения имеется лыска. Ползун включения прямой или понижающей передач может перемещаться на включение прямой передачи. Благодаря наличию на ползуне лыски между углублениями сухари не препятствуют этому перемещению. При включении привода переднего моста напротив сухарей установится глубокое углубление ползуна включения переднего моста. Сухари при перемещении ползуна включения прямой передачи не будут упираться друг в друга, и включение понижающей передачи станет возможным. При этом отключить привод переднего моста будет невозможно, не выключив предварительно понижающую передачу. Читать полностью »

Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами полноприводных (многоприводных) автомобилей, которые имеют высокие опорно-сцепные качества, что достигается путем оптимального распределения массы на ведущие колеса. Высокие опорно-сцепные качества таких автомобилей позволяют получать на ведущих колесах значительные крутящие моменты, для получения которых необходимо иметь большое передаточное число в трансмиссии. Для эффективной работы автомобиля повышенной проходимости диапазон передаточных чисел его трансмиссии должен быть примерно вдвое шире, чем позволяет обеспечить коробка передач базового автомобиля. Расширение диапазона передаточных чисел в трансмиссии автомобиля повышенной проходимости, в которой используется серийная коробка передач, и увеличение ее максимального передаточного числа достигаются введением в раздаточную коробку дополнительной пары зубчатых колес, которая называется понижающей передачей или демультипликатором. Он включается, когда автомобиль преодолевает труднопроходимые участки. Его наличие позволяет удвоить количество передаточных чисел в трансмиссии, увеличивая их значения на каждой, в том числе и на первой, ступени коробки передач. Требования, предъявляемые к раздаточным коробкам. Они должны:

• распределять крутящий момент по ведущим мостам таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля;
• иметь возможность создания больших передаточных чисел для преодоления повышенных сопротивлений движению автомобиля;
• иметь устройства, предотвращающие перегрузку деталей трансмиссии при включении демультипликатора;
• не создавать повышенный уровень шума;
• иметь высокий КПД.

Классификация раздаточных коробок по типу привода. Если все выходные валы раздаточной коробки имеют жесткую механическую связь, привод называется блокированным. Если связь выходных валов раздаточной коробки обеспечивается через дифференциал, привод называется дифференциальным. Существуют также раздаточные коробки, обеспечивающие временное подключение одной из ветвей трансмиссии посредством автоматических устройств отбора мощности. В соответствии с конструктивной схемой трансмиссии раздаточные коробки передач могут отличаться числом выходных валов: обычно их два, но при параллельном приводе ведущих мостов грузового автомобиля может быть и три.
Читать полностью »

Системы управления коробкой передач, в которых применяются только гидравлика, вытесняются системами, в которых сочетаются элементы электроники и гидравлики (гидравлический привод сохраняется только применительно к фрикционам). При этом очевидны следующие преимущества; появляется возможность устанавливать несколько различных программ переключения передач, повышаются плавность включения передачи, гибкость и приспосабливаемость к различным типам автомобилей, появляется возможность применения упрощенных гидравлических цепей управления и механизмов свободного хода. Измерительные преобразователи системы определяют нагрузку, положение рычага переключения передач, положение переключателя программ и режима, а также частоту вращения коленчатого вала двигателя и ведомого (вторичного) вала в коробке передач. Блок управления обрабатывает эти данные в соответствии с установленной программой и вырабатывает сигналы управления коробкой передач. Электродинамические преобразователи образуют связь между электронными и гидравлическими цепями, в то время как соленоидные клапаны приводят в действие фрикционные. Используются аналоговые и цифровые регуляторы давления. Электронное управление коробкой передач включает в себя следующие элементы:

• рычаг переключения передач с позиционным переключением;
• переключатель программ;
• устройство принудительного включения пониженной передачи;
• датчик угла поворота дроссельной заслонки;
• датчик крутящего момента коленчатого вала двигателя;
• датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• датчик частоты вращения ведомого вала коробки передач;
• регулятор давления;
• соленоидные клапаны;
• электронный блок управления;
• индикатор отказов;
• датчик уменьшения крутящего момента коленчатого вала двигателя регулированием зажигания;
• блок диагностики.

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач. Гидротрансформатор не обеспечивает требуемого диапазона передаточных чисел при высоком КПД, отключения ведущего вала от ведомого и движения автомобиля задним ходом. Поэтому на автомобилях применяют гидротрансформаторы в сочетании с механическими ступенчатыми коробками передач, т.е. комбинированные гидромеханические коробки передач. Гидротрансформатор состоит из рабочих колес с лопатками: ведущего (насосного), ведомого (турбинного) колес и неподвижного рабочего колеса, воспринимающего реактивный момент. Каждое рабочее колесо закреплено на своем валу: насосное колесо крепится на валу маховика двигателя; турбинное колесо крепится на первичном валу коробки передач; рабочее колесо соединяется с неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода. Коробка передач (двухступенчатая) состоит из первичного, вторичного и промежуточного валов с зубчатыми колесами, фрикционных сцеплений включения понижающей и «прямой» передач и соединения насосного и турбинного колес, зубчатого венца и зубчатой муфты включения передачи заднего хода с пневмоцилиндром и пружиной на штоке, большого и малого шестеренчатых насосов, центробежного регулятора. При работающем двигателе насосное колесо воздействует лопастями на жидкость, заставляя ее не только вращаться вместе с ним, но и перемещаться вдоль лопастей по направлению к выходу, вследствие чего поток жидкости проходит через турбинное колесо, затем через реактор и возвращается к входу в насосное колесо. Жидкость циркулирует по замкнутому кругу. При этом насосное колесо передает энергию потоку жидкости, а она — турбинному колесу. Величины передаваемой потоком энергии и силового воздействия на лопасти зависят от величины скорости жидкости и ее направления. У автомобильных гидротрансформаторов реактор соединен с его неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода. При изменении направления момента рабочего колеса (из-за увеличения угловой скорости турбины) рабочее колесо отключается и вращается свободно, не воспринимая реактивного крутящего момента. С уменьшением угловой скорости турбинного колеса механизм свободного хода заклинивается, рабочее колесо снова останавливается и начинает воспринимать крутящий момент. Такие гидротрансформаторы называются комплексными. Для повышения КПД гидротрансформаторы блокируют, соединяя насосное и турбинное колеса с помощью фрикционного сцепления. В нейтральном положении фрикционы понижающей и «прямой» передач, соединения насосного и турбинного колес выключены и крутящий момент на ведомый (вторичный) вал не передается. На понижающей передаче включается фрикцион. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса понижающей передачи промежуточного вала и зубчатую муфту включения ведомого (вторичного) вала. Переключение на прямую передачу происходит автоматически, одновременным выключением фрикциона передачи. Момент от ведущего (первичного) вала передается через фрикцион прямой передачи на ведомый (вторичный) вал. Для движения автомобиля задним ходом зубчатая муфта вводится в зацепление с блоком зубчатых колес заднего хода, сжимая пружину включения зубчатой муфты. Затем включается фрикцион понижающей передачи Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса промежуточного вала, блок зубчатых колес заднего хода и зубчатую муфту на ведомый (вторичный) вал, который вращается в направлении, противоположном вращению ведущего (первичного) вала.

Механизм переключения передач обычно расположен в крышке коробки передач и приводится в действие качающимся рычагом. В автомобиле ЗИЛ-4314.10 рычаг установлен на коробке передач и свободно качается в сферическом гнезде крышки коробки передач, опираясь на него шаровым утолщением. Рычаг удерживают пружина и фиксатор. Нижний конец рычага входит в паз одной из вилок, установленных на ползунах переключения передач. Движение рычага вперед и назад вызывает перемещение в противоположную сторону ползуна, вследствие чего его вилка передвигает зубчатое колесо или муфту синхронизатора, включая одну из передач. Точную установку зубчатого колеса во включенном и выключенном положениях, а также предотвращение самовыключения передач обеспечивают фиксаторы, состоящие из шариков и пружин, размещенных в вертикальных приливах крышки картера коробки передач. Расстояние между углублениями обеспечивает зацепление зубчатых колес по всей длине зубьев. Случайное включение одновременно двух передач предотвращает замок, состоящий из штифта, находящегося в радиальном отверстии среднего ползуна, и двух пар шариков, расположенных по обе стороны между крайними и средним ползунами. Для шариков замка на ползунах имеются соответствующие углубления. При перемещении среднего ползуна шарики выходят из его боковых углублений и входят в углубления крайних ползунов, запирая их. Если перемещается один из крайних ползунов, то шарики выходят из углублений и входят в углубления среднего ползуна, а другой крайний ползун запирается вследствие того, что штифт смещается (выбирая зазор) в его сторону и давит на шарики с другой стороны среднего ползуна. Чтобы привести в движение один из ползунов, два других должны находиться в нейтральном положении. Для включения первой передачи или передачи заднего хода необходимо приложить дополнительное усилие, чтобы рычагом переключения сжать до упора пружину промежуточного рычага предохранителя включения передачи заднего хода. На автомобилях марки «КамАЗ» применяется пневматическая система управления делителем коробки передач. В систему управления входят следующие элементы: воздушный кран с переключателем, имеющий два положения, соответствующих включению низших или повышенных передач (переключатель крепится на рычаге переключения передач); редукционный клапан; пневмоцилиндр; воздухораспределитель; клапан включения делителя; упор штока клапана. Воздух из тормозного пневмопривода поступает в редукционный клапан, который снижает давление до 390—436 кПа, затем воздух попадает в кран управления и клапан управления. Воздух подается в цилиндр при выключенном сцеплении. В этом случае упор открывает клапан включения делителя и воздух поступает в воздухораспределитель, поршни которого, перемещаясь в ту или иную сторону в зависимости от положения золотника в кране управления, направляют воздух в полости цилиндра, перемещая рычаг управления синхронизатором делителя в положение, соответствующее повышенной или пониженной передаче.

Для уменьшения изнашивания зубчатых колес и снижения уровня шума при работе, возникающего вследствие удара зубьев при переключении передач, используются синхронизаторы. Синхронизатор (рис 85—87) включает в себя три элемента:

• выравнивающий угловые скорости (конусные кольца);
• блокирующий включение (блокирующие пальцы);
• включающий передачи (зубчатая муфта).

Синхронизатор коробки передач автомобиля ЗИЛ-4314.10 представляет собой передвижную муфту с диском, на который воздействует вилка переключения, и с зубчатыми венцами включения передач. Муфта установлена на шлицах ведомого вала. Диск муфты имеет по три отверстия для фиксирующих пальцев, соединяющих его с двумя сблокированными конусными кольцами, и для блокирующих пальцев, жестко связывающих конусные кольца. В фиксирующих пальцах имеются пружины. В нейтральном положении корпус синхронизатора расположен посередине между зубчатыми колесами, при этом между коническими кольцами и коническими поверхностями зубчатых колес имеются зазоры, блокирующие пальцы располагаются с кольцевыми зазорами в центре отверстия муфты. При включении передачи муфта синхронизатора, перемещая фиксирующие пальцы, прижимает коническое кольцо к конической поверхности зубчатого колеса. Муфта, соединенная с ведомым валом, и зубчатое колесо, связанное с промежуточным валом, имеют разные частоты вращения.
Рис. 86. Синхронизаторы коробок передач автомобилей КрАЗ-257 и МАЗ-5335: а — конструкция; б—г — работа; 1 — обойма вилки переключения; 2 — прорези корпуса; 3 — корпус; 4 — штифт; 5 — выступ муфты; 6 — зубчатый венец муфты; 7 — фиксатор; 8 — внутренний зубчатый венец муфты; 9 — коническое кольцо; 10 — обойма вилки переключения Под действием сил трения, возникающих между коническими поверхностями, коническое кольцо поворачивается относительно диска муфты до соприкосновения блокирующих конических фасок отверстий диска с блокирующими пальцами, происходит блокирование колец и муфты. После выравнивания частот вращения зубчатого колеса ведомого вала, а следовательно, и конических колец с блокирующими пальцами и муфты, блокирующее действие пальцев заканчивается, муфта перемещается дальше, а ее

зубья бесшумно входят в зацепление с зубчатым венцом соответствующей передачи. Аналогично работают синхронизаторы и других конструкций. Читать полностью »