Что такое синхронизатор в коробке передач

Устройство и неисправности синхронизатора коробки передач

Синхронизатором коробки передач называют специальный механизм, который выравнивает частоты вращения шестерней и вала КП. На данный момент практически все коробки-роботы и механические коробки передач оборудованы таких механизмом. Причина очень проста: синхронизатор позволяет сделать переключение передач очень быстрым, но при этом плавным. Несмотря на то, что синхронизатор сложно назвать новинкой автомобильного мира (им оборудованы ВАЗ-2110, например), далеко не все водители знают о принципе его работы и не все могут по косвенным признакам определить его неисправность. Подробнее об устройстве синхронизаторов коробок передач, их функциях, неисправностях и особенностях ремонта – в материале АвтоПро.

Для чего это нужно

Синхронизатор КПП – конструктивный элемент коробки передач, ответственный за синхронизацию (выравнивание) угловых скоростей вторичного вала коробки передач и шестерен. Обеспечивает плавное, легкое и безударное переключение передач. Наибольшее распространение в автопроме получили инерционные синхронизаторы.

В первую очередь стоит разобраться с тем, как работает механическая коробка передач. Вкратце, она нужна для передачи крутящего момента на колеса от коленчатого вала, а также для изменения передаточного отношения. Если еще проще, то коробка передач изменяет крутящий момент, что дает автомобилю возможность без проблем двигаться с разными скоростями и в условиях постоянно меняющихся нагрузо к. В основе коробки передач лежит тройка валов (первичный, вторичный, промежуточный) и шестерни разных размером. Взаимодействие валов обеспечивается этими самыми шестернями.

Теперь о тандеме двигателя внутреннего сгорания и коробки передач. Суть его работы двигателя сводится к вращению коленчатого вала. Когда вал вращается, начинает вращаться и первичный вал коробки передач, который соединен с ним маховиков. Если водителем выбрана нейтральная передача , вторичный вал не начинает вращения. А вот когда водитель выбирает другую передачу, шестерни вторичного вала сразу же входят в зацепление с шестернями первичного вала. Усилие от агрегата передается на ведущие колеса через цепь элементов автомобильной трансмиссии. Разумеется, сцепление шестерней должно вызывать что-то вроде ударов. Здесь синхронизатор и оказывается очень нужным механизмом.

Назначение синхронизатора

На данный момент синхронизатором оснащают передачи значительно числа легковых автомобилей. Как уже и было указано выше, он позволяет выровнять частоты вращения шестерней и вала коробки передач, тем самым обеспечивая включение передачи без возникновения ударов. Кроме того, механизм позволяет существенно уменьшить уровень шума – практически все агрегаты автомобиля работают не бесшумно, что является серьезной проблемой. Как приятное дополнение – синхронизатор положительно влияет на эксплуатационный ресурс коробки передач. Он существенно снижает механический износ «начинки» коробки передач, в результате чего она может прослужить дольше.

Казалось бы, причина установки синхронизатора кроется в уменьшении износа КП и подавлении шума. Здесь скрыта еще одна его особенность. Дело в том, что на автомобилях без синхронизатора несколько сложнее переключать скорости. Раньше это делалось двойным выжиманием сцепления с переводом рукоятки КП на нейтральную передачу. Сейчас же с механическими коробками передач могут справиться даже неопытные автолюбители, а после того как они наберутся опыта, количество ошибок, например, при трогании станет практически нулевым.

Конструкция синхронизатора и как он работает

Если автолюбитель уже представил себе сложный механизм, то спешим его заверить – синхронизатор устроен довольно просто и не включает в себя ни электрические, ни гидравлические компоненты. При его изучении можно провести аналогию с некоторыми другими механизмами авто, которые решают проблему несоответствия частот вращения различных элементов. Главные его особенности – быстродействие и невероятная механическая прочность . Так вот, синхронизатор включает в себя следующие элементы:

1. Ступицы с т.н. сухарями;
2. Блокировочные кольца;
3. Муфта включения;
4. Шестерня, имеющая фрикционный конус.

Основой механизма выступает ступица со специальными наружными и внутренними шлицами. Внутренние шлицы позволяют ступице иметь постоянное соединение с валом автомобильной КП. За соединение муфты со ступицей отвечают наружные шлицы. В ступице имеется 3 паза, отставленные друг от друга на 120 градусов. В пазы вставлены подпруженные сухари, которые отвечают за фиксацию муфты в нейтральном положении . Нейтральным положением называют такое, при котором синхронизатор пока не включен в работу.

Другой важный элемент синхронизатора – муфта. Она нужна для того, чтобы обеспечивать достаточно жесткое соединение вала КП с ее шестернями. Муфта располагается на ступице, причем со своей внешней стороны она соединена с вилкой коробки передач. Расположенное почти здесь же блокировочное кольцо призвано синхронизировать частоту вращения – в этом ему помогает сила трения, препятствующая замыканию муфты в случаях, когда скорость вращения вала и шестерни неодинакова. Здесь также стоит рассказать и о двойных синхронизаторах, которые имеют специфическую конструкцию. В самых обычных и наиболее простых синхронизаторах внутренняя часть кольца имеет коническую форму . В двойном же синхронизаторе кроме этого кольца имеются еще пара дополнительных колец – наружное и внутреннее. Поверхность шестерни при этом не коническая, т.к. синхронизацию обеспечивают дополнительные кольца.

Теперь стоит разобраться с работой синхронизатора коробки передач. Если он в работе не включен, муфта занимает среднее положение, тем временем как шестерни могут свободно вращаться на валу. Крутящий момент при этом не передается. Как только водитель начинает выбирать передачу, вилка агрегата подвигает муфту по шлицам к шестерне, а та, в свою очередь, двигает блокировочное кольцо – на него воздействуют сухари. Сразу после этого кольцо проворачивается в другую сторону, а шлицы муфты по мере своего движения вперед сцепляются с венцом шестерни . Благодаря этому первичный и вторичный вал получается достаточно жесткое соединения и скорость их вращения синхронизируются. Как можно видеть, этапов работы синхронизатора довольно много, но деле он включается в работу очень быстро – много меньше, чем за секунду.

Признаки износа механизма

На поломку синхронизатора может указывать несколько вещей, причем, на первый взгляд, они могут указывать и на поломку другого элемента коробки передач. Этим могут воспользоваться недобросовестные мастера, настаивающее на капитальном и дорогостоящем ремонте всей коробки передач. Автолюбитель должен уметь различать признаки поломки синхронизатора с теми признаками, которые указывают на неисправность других элементов трансмиссии. И вот на что нужно обращать внимание:

• Произвольное выключение какой-либо из передач;
• Резкий шум в момент переключения скорости;
• Затрудненное включение передачи;
• Нечеткое включение передачи или невозможность ее включения.

Чаще всего автолюбители жалуются на шум , возникающий при работе коробки передач. В большинстве случаев он вызвать износом конуса или искривлением блокирующего кольца. Более серьезная проблема – самопроизвольное выключение передачи. Здесь проблема может связана как с муфтой, так и критическим износом шестерни. Если передачу попросту сложно включить без приложения серьезного усилия, можно смело диагностировать поломку синхронизатора. Механизм можно отремонтировать, однако практика успела показать, что установка нового синхронизатора предпочтительнее , чем ремонт старого. Впрочем, автолюбитель может оттянуть выход из строя уже установленного механизма. Для этого нужно:

1. Минимизировать число резких стартов;
2. Отказаться от агрессивного стиля вождения;
3. Своевременно менять трансмиссионное масло;
4. Выжимать сцеплением полностью перед тем, как переключить передачу;
5. Вовремя проходить техобслуживание.

В идеале, синхронизатор служит столько же, сколько и вся коробка передач. Это несложное механическое устройство, в котором практически нечему ломаться. Конечно, со временем металл стареет и теряет свои свойства, однако синхронизаторы даже довольно старых автомобилей могут исправно выполнять свои задачи даже в самых жестких условиях. При желании автолюбитель все равно может снять деталь, произвести осмотр и мелкий ремонт механизма. Давайте узнаем, что для этого нужно.

Осмотр и последующий ремонт синхронизатора

Снятие синхронизатора предусматривает снятие самой коробки передач. Это тяжелая и довольно грязная работа, так что подготовьте перчатки и ветошь. Раз уж придется снять агрегат, то стоит провести очистные работы. Вот как осуществляется снятие синхронизатора КП:

1. Демонтируйте коробку передач;
2. Снимите кронштейн троса сцепления (открутив болты и сняв крышку);
3. Выкрутите болт крепления вилки;
4. Переместите муфту синхронизатора вниз;
5. Выкрутите гайки крепления первичного и вторичного валов;
6. Приподнимите шестерню у передачи, вилку и сними синхронизатор.

Заметьте, что алгоритм может несколько отличаться в зависимости от того, какая модель коробки передач установлена на вашем автомобиле. Здесь стоит обратиться к мануалам и поискать информацию на тематических форумах . С такой работой проще всего справиться в паре, а не одному. Как только коробка передач демонтирована и вы смогли снять синхронизатор, стоит начать его осмотр и обслуживание. Вот что надо сделать:

1. Отметить положение муфты маркером или мелком относительно ступицы, после чего аккуратно снять муфту;
2. Извлеченные детали промыть в керосине;
3. Осмотреть ступицу, муфту, шлицы. На деталях не должно быть заусенцев и сколов. Также уделите внимание каждому из сухарей и пружин;
4. Заменить дефектные детали новыми. Отдельные компоненты синхронизатора редко бывают в продаже, зато их можно найти у разборщиков. Каждую деталь стоит смазать моторным маслом;
5. Собрать синхронизатор, учитывая положения метки. Если все совпадет, то проточки на его муфте сразу сойдутся с пазами ступицы. Сухари с шариками лучше вставлять с помощью отвертки;
6. Установить синхронизатор и собрать коробку передач.

Как видите, работа довольно сложная – необходимо запомнить расположение каждого элемента синхронизатора, а для верности даже проставить отметки мелом или же маркером. Будьте предельно внимательны. Так как восстановление изношенного синхронизатора требует навыка и специальных инструментов, мы не советуем пытаться проводить дефектовку самостоятельно. Что касается не слишком сильно изношенного механизма, то он нуждается лишь в замене отдельных комплектующих, очистке и нанесении смазки. В остальном, он не нуждается в специфическом обслуживании . Многие мастера относят этот механизм к условно неремонтопригодным, советуя сразу же производить замену при возникновении проблем с коробкой передач.

Поиск нового синхронизатора

Так как синхронизатор собирается под конкретную коробку передач, нет оснований думать, что механизм с одного автомобиля можно установить на коробку другого авто. Конечно, принцип действия этих двух механизмов будет одинаковым, но, например, их геометрия может быть разной. Правильнее всего будет подбирать запчасть по:

• VIN-коду транспорта;
• Коду уже установленного синхронизатора;
• Параметрам транспорта и его коробки передач.

Сегодня часто ищут запчасти именно по параметрам автомобиля. В продвинутых интернет-магазинах автолюбитель может искать нужную ему деталь по параметрам своего транспортного средства, параллельно найдя и код этой детали. Мы рекомендуем сохранять код синхронизатора – в будущем он может оказаться полезным. Учтите, что далеко не везде можно найти в продаже синхронизатор в сборе. Так, например, многие магазины отдельно продают кольца. При этом другие комплектующие (например, сухари) найти очень сложно. Тем не менее, стоит попробовать. Вам могут попасться не только оригинальные комплектующие, но и продукция под именами брендов со вторичного рынка. Среди них шире всего представлены такие:

• Onnuri (Южная Корея);
• Transporterparts (Франция);
• KAP (Южная Корея);
• Omix-ADA (США).

Также комплектующие синхронизатора можно найти в каталогах крупных европейских упаковщиков. Качество данных запчастей, как отмечают автолюбители, не всегда высоко. А вот запчасти от южнокорейских фирм, напротив, радуют как ценой, так и качеством исполнения. Что касается синхронизаторов в сборе, то их можно найти только под именами автоконцернов, т.е. оригиналы . При желании на покупке механизма можно сэкономить, подобрав вариант на авторазборке. Если вы заинтересованы в покупке запчасти с максимально большим эксплуатационным ресурсом, брать лучше новый оригинал.

Вывод

Синхронизатор коробки передач – это тот механизм, без которого не обходится ни один современный автомобиль с МКПП и коробкой-автоматом. Без него агрегат не только работал бы шумно, но еще бы быстрее изнашивался. Кроме того, манипуляции с переключением передач были бы несколько сложнее. Хоть синхронизаторы имеют внушительный эксплуатационный ресурс, иногда они выходят из строя. Ускоренный износ механизмов связан с игнорированием регламента по замене масла, агрессивной ездой и частым чередованием быстрой езды и остановок с последующим резким стартом. К счастью, сегодня можно купить как новый синхронизатор, так и его отдельные комплектующие. Хоть многие мастера не рекомендуют ремонтировать эту деталь, на деле она является ремонтопригодной. Мы все же предлагаем автолюбителям покупать новый синхронизатор, а не пытаться «оживить» старый.

Запчасти на KIA shuma

SHUMA I hatchback (FB) (01.98 — 12.01)

Устройство и принцип работы синхронизатора КПП

Синхронизатор КПП – механизм, предназначенный для выравнивания частоты вращения вала коробки передач и шестерни. Сегодня практически все механические и роботизированные коробки передач синхронизированы, т.е. оснащены этим устройством. Этот важный элемент в коробке передач позволяет сделать процесс переключения плавным и быстрым. Из статьи узнаем, что представляет собой синхронизатор, для чего он нужен и каков ресурс его эксплуатации; разберемся также в устройстве механизма и познакомимся с принципом его работы.

Назначение синхронизатора

Синхронизатором оснащаются все передачи современных КПП легковых автомобилей, включая передачу заднего хода. Его назначение в следующем: обеспечение выравнивания частоты вращения вала и шестерни, что является обязательным условием для безударного включения передач.

Синхронизатор не только обеспечивает плавность переключения передач, но и способствует снижению уровня шума. Благодаря элементу снижается степень физического износа механических деталей коробки, что, в свою очередь, влияет на срок службы всей КПП.

Кроме того, синхронизатор упростил принцип переключения передач, сделав его более удобным для водителя. До появления этого механизма переключение скоростей происходило с помощью двойного выжима сцепления и перевода коробки передач в нейтральную передачу.

Конструкция синхронизатора

Синхронизатор состоит из следующих элементов:

• ступица с сухарями;
• муфта включения;
• блокировочные кольца;
• шестерня с фрикционным конусом.

Основу узла составляет ступица, имеющая внутренние и наружные шлицы. С помощью первых она соединяется с валом коробки передач, перемещаясь по нему в разные стороны. С помощью наружных шлицев ступица соединяется с муфтой.

Ступица имеет три паза, расположенных под углом в 120 градусов относительно друг друга. В пазах находятся подпружиненные сухари, которые помогают фиксировать муфту в нейтральном положении, то есть в тот момент, когда синхронизатор не работает.

Муфта служит для обеспечения жесткого соединения вала коробки передач и шестерни. Она находится на ступице, а с внешней стороны соединяется с вилкой коробки передач. Блокировочное кольцо синхронизатора необходимо для синхронизации частоты вращения при помощи силы трения, оно препятствует замыканию муфты до того момента, пока вал и шестерня не будут иметь одинаковую скорость.

Внутренняя часть кольца имеет форму конуса. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения и снизить усилие при переключении скоростей используются многоконусные синхронизаторы. Помимо одиночных применяются и двойные синхронизаторы.

Двойной синхронизатор помимо конического кольца, которое крепится к шестерне, включает в себя внутреннее и наружное кольца. Коническая поверхность шестерни здесь уже не используется, а синхронизация происходит за счет использования колец.

Принцип работы синхронизатора КПП

В выключенном состоянии муфта занимает среднее положение, а шестерни свободно вращаются на валу. При этом передачи крутящего момента не происходит. В процессе выбора передачи вилка передвигает муфту к шестерне, а муфта, в свою очередь, пододвигает блокировочное кольцо. Кольцо прижимается к конусу шестерни и проворачивается, делая дальнейшее продвижение муфты невозможным.

Под воздействием силы трения происходит синхронизация скоростей шестерни и вала. Муфта свободно перемещается далее и жестко соединяет шестерню и вал коробки передач. Начинается передача крутящего момента и движение автомобиля на выбранной скорости.

Несмотря на достаточно сложное устройство узла, алгоритм синхронизации длится всего несколько долей секунд.

Ресурс синхронизатора

При любых неисправностях, связанных с переключением скоростей, в первую очередь необходимо исключить проблемы со сцеплением и только потом проверять синхронизатор.

Самостоятельно выявить неисправность узла можно по следующим признакам:

1. Шум при работе коробки передач. Это может говорить об искривлении блокирующего кольца или о том, что конус изношен.
2. Самопроизвольное выключение передач. Эту проблему можно связать с муфтой, либо с тем, что шестерня изжила свой ресурс.
3. Затрудненное включение передачи. Это напрямую указывает на то, что синхронизатор пришел в негодность.

Ремонт синхронизатора очень трудоемкий процесс. Лучше просто заменить изношенный механизм на новый.

Продлить срок службы синхронизатора и КПП в целом поможет соблюдение следующих правил:

1. Избегать агрессивного стиля вождения, резких стартов.
2. Правильно выбирать скорость движения и нужную передачу.
3. Своевременно проводить техническое обслуживание КПП.
4. Своевременно проводить замену масла, предназначенного именно для данного вида КПП.
5. Полностью выжимать сцепление перед переключением передач.

Синхронизатор

Синхронизатор механической коробки передач — механизм, обеспечивающий плавное переключение передач за счет выравнивания частоты вращения включаемой шестерни и вторичного вала. Снижает износ зубчатых венцов муфты переключения и шестерни за счет снижения ударных нагрузок на зубья. Снижает акустический шум (скрежет) при переключении передач. Увеличивает срок службы КП.

Устройство синхронизатора

Конструкция синхронизатора:
1 — шестерня II передачи;
2 — блокирующие кольца;
3 — скользящая муфта включения II и III передач;
4 — ступица;
5 — стопорное кольцо;
6 — пружина;
7 — сухарь;
8 — шарик;
9 — шестерня III передачи

Синхронизатор состоит из ступицы, которая установлена через шлицевое соединение на вторичный вал КП и может перемещаться по валу продольно вместе с муфтой переключения передач. Ступица соединена с муфтой также через шлицы — внешние для ступицы, внутренние для муфты переключения. На наружной поверхности ступицы под углом 120 градусов прорезаны три паза, в которых располагаются сухари синхронизатора. Выступы сухарей совпадают с кольцевой проточкой внутренней шлицевой поверхности муфты. Сухари прижимаются к внутренней поверхности муфты кольцевыми пружинами.
Шестерни вторичного вала КП имеют боковые конические поверхности, на которые насажены свободно вращающиеся бронзовые блокирующие кольца, находящиеся в зацеплении с кончиками сухарей. Пазы блокирующих колец, в которые входят концы сухарей, на 50 процентов больше ширины сухарей. На внешней стороне блокирующих колец находятся зубья, которые входят в зацепление с зубьями ступицы и зубьями шестерни переключаемой передачи вторичного вала.

Работа синхронизатора

При включении передачи вилка перемещает муфту по вторичному валу в сторону шестерни включаемой передачи. Конус блокирующего кольца синхронизатора соприкасается с конусной поверхностью шестерни. Частота вращения шестерни, которая свободно вращается на вторичном валу КП, и конусной поверхности блокирующего кольца, которое вращается с частотой вращения вторичного вала КП, не совпадают. За счет сил трения в зоне соприкосновения двух конусных поверхностей блокирующее кольцо проворачивается на величину зазора между сухарем и пазом (который больше размеров сухаря наполовину). Зубчатый венец муфты переключения устанавливается напротив зубьев поверхности кольца, между ними происходит механический контакт, за счет сил трения скорости вращения выравниваются. В этот момент блокирующее кольцо проворачивается против направления вращения, сухари занимают центральное положение относительно пазов и утапливаются в них. Зубья муфты входят в зацепление с зубьями блокирующего кольца и включаемой шестерни. Для облегчения процесса зацепления торцевые скосы зубьев зубчатых венцов выполнены скошенными. В конечной фазе включения передачи шестерня блокируется на вторичном валу передач, что и приводит к изменению частоты вращения вторичного вала и передаточного числа трансмиссии в целом.

Практика управления автомобилем с синхронизированной МКП

При управлении несинхронизированной КП (в частности, на антикварных отечественных автомобилях довоенного производства) водитель вынужден применять особые приемы переключения передач, чтобы не допустить пломки двигателя и быстрого износа шестерен коробки передач.
Быстрое переключение передач с низшей на высшую на таких автомобилях невозможно из-за разницы частоты вращения шестерни вторичного вала и муфты включения. Чтобы выровнять скорости вращения водитель вынужден пользоваться приемом двойного выжима сцепления. Он заключается в том, что водитель выжимает сцепление, переводит рычаг КП в нейтральное положение, на короткое время отпускает сцепление, затем снова выжимает педаль и включает высшую передачу. В момент выбора «нейтрали» скорости вращения шестерен выравниваются. Переключение передач происходит без скрежета и больших ударных нагрузок на зубья шестерен.
Для перехода с высшей на низшую передачу на автомобилях с несинхронизированной КП применяют прием двойного выжима сцепления «с перегазовкой». Выжав сцепление, водитель переводит рычаг переключения передач в нейтральное положение, нажимает педаль газа, затем снова выжимает сцепление и включает низшую передачу. За счет раскрутки шестерен промежуточного вала скорость вращения подключаемой шестерни и муфты включения выравнивается. Передача, опять же, включается без скрежета.
Эти же приемы переключения передач до сих пор используются в строительных и специализированных машинах (грейдерах, тракторах, тихоходных тягачах) с многоступенчатыми МКП, в которых применение синхронизаторов невозможно.
В синхронизированных коробках описанные приемы лишены смысла, поскольку зацепление шестерен с большой разницей скоростей вращения будет блокировано синхронизатором. Большой ударной нагрузки на зубья шестерен (зубчатых венцов) не произойдет, поскольку шестерни просто не войдут в зацепление до момента выравнивания частоты вращения. По сути, синхронизатор МКП выполняет функции полуавтомата переключения передач, устраняя саму возможность грубого зацепления шестерен коробки, которая способна вывести механизм КП из строя.
На автомобилях с частично синхронизированными МКП (например, ГАЗ-21, водители для перехода со второй на первую передачу, которая не имела синхронизатора, переводили подрулевой рычаг переключения на короткое время в положение включения третьей передачи, а потом быстро — в положение первой передачи. Это позволяло частично синхронизировать вращение муфты переключения и шестерни первой передачи единственным синхронизатором КП этого автомобиля. Такой же прием использовался и для включения заднего хода.

Синхронизаторы заднего хода

В большинстве современных легковых автомобилей с трехвальными и двухвальными МКП передача заднего хода так же оснащается синхронизатором (но это не касается отечественных легковых автомобилей, в которых передача заднего хода синхронизатора не имеет). Это облегчает включение задней передачи, но не избавляет водителя от строгого выполнения правила — включать передачу заднего хода только после полной остановки автомобиля. Для предотвращения этой ошибки МКП оснащается блокираторами, которые делают невозможной включение заднего хода при движении автомобиля вперед, либо рычаг КП оснащается специальным пружинным механизмом, который предотвращает случайный выбор передачи заднего хода. Обычно для включения заднего хода рычаг переключения КП нужно нажать вниз, а затем перевести в нужное положение. Либо сектор включения задней передачи снабжен тугой пружиной, чтобы водитель чувствовал повышенное сопротивление. Либо для включения заднего хода нужно нажать манетку, расположенную на рычаге переключения (это решение можно встретить и сегодня, повсеместно оно применялось на послевоенных грузовых автомобилях отечественного производства).
Синхронизатор МКП один из самых нагруженных узлов этого механизма. При выходе коробки передач из строя специалисты по ремонту прежде всего сталкиваются с фактом разрушения синхронизаторов (особенно шестерен низших передач) и уже потом — с неисправностями уплотнений первичного и вторичного валов, разрушением подшипников и выкрашиванием зубьев шестерен.

Устройство автомобилей

Вследствие разности передаточных чисел все зубчатые колеса в коробке передач вращаются с разными угловыми скоростями, отличающимися от угловой скорости вторичного вала. При включении передач, когда вводятся в зацепление зубчатые колеса, вращающиеся с разными угловыми скоростями, могут иметь место удары зубьев колес друг о друга, что приводит к их изнашиванию и даже к поломке.
Для исключения этого необходимо выровнять угловые скорости вращения вторичного вала и блокируемого с ним зубчатого колеса.

Вторичный вал вращается с частотой вращения, определяемой скоростью движения автомобиля, поскольку он жестко связан с ведущими колесами через карданную передачу и другие элементы трансмиссии. Значит, увеличивать или уменьшать скорость вращения можно только у зубчатых колес первичного или промежуточного вала, поскольку при выключенном сцеплении они не имеют жесткой связи с вращающимися элементами двигателя или с ведущими колесами.
К тому же эти детали, с учетом вращающихся ведомых элементов сцепления не обладают значительной инерционностью, и, манипулируя педалями сцепления и подачи топлива, можно либо увеличить частоту их вращения, либо уменьшить, подогнав под частоту вращения вала.

При включении повышающих передач блокируемое зубчатое колесо имеет скорость вращения больше, чем вторичный вал, и поэтому его необходимо притормаживать. При переходе на пониженную передачу зубчатые колеса необходимо разгонять. Все это усложняет процесс переключения передач и увеличивает время переключения, что ухудшает разгонную характеристику автомобиля, создает дополнительные нагрузки на двигатель, да и отрицательно влияет на простоту и удобство управления автомобилем.

Для облегчения переключения передач и обеспечения безударного блокирования пар зубчатых колес используют синхронизаторы. Они применяются, как правило, на высших передачах, которые наиболее часто переключаются во время движения автомобиля.
В коробках передач современных легковых автомобилей синхронизируются все передачи переднего хода.

В зависимости от принципа действия и назначения синхронизаторы могут быт одностороннего и двухстороннего действия, простые и инерционные, конусные и дисковые.
Для включения одной передачи устанавливают односторонние синхронизаторы, для включения раздельно двух передач – двухсторонние.
Простые синхронизаторы могут включать передачи при частичном выравнивании скоростей. Обычно такие синхронизаторы применяют на низших передачах.
Инерционные синхронизаторы имеют блокировку, которая не позволяет ввести в зацепление включаемые зубчатые колеса до полного выравнивания их угловых скоростей.

В настоящее время в конструкциях автомобильных коробок передач применяются инерционные синхронизаторы. Принцип их работы основан на выравнивании угловых скоростей за счет сил трения, возникающих между блокируемыми элементами. С этой целью в синхронизаторах имеется конусное кольцо, которое взаимодействует с конусной поверхностью, выполненной на зубчатых колесах вторичного вала. При этом до полного выравнивания угловых скоростей включение передачи блокируется специальным устройством.

Конструкция любого синхронизатора, как правило, включает три элемента:

• выравнивающий угловые скорости (конусные кольца, дисковые фрикционные поверхности, и т. п.);
• блокирующий включение передачи пока скорости не выровняются (блокирующие пальцы, блокирующие окна, блокирующие зубчатые колеса);
• включающий передачи (зубчатая муфта).

В зависимости от типа блокирующего устройства различают синхронизаторы с блокирующими пальцами, блокирующими зубчатыми кольцами и блокирующими окнами (рис. 1).

Синхронизатор с блокирующими пальцами (рис. 1, в) состоит из следующих деталей: муфты синхронизатора 1, двух конусных колец 2, трех блокирующих пальцев 12, трех фиксаторов 10.
Такие синхронизаторы используют в коробках передач грузовых автомобилей.
Муфта синхронизатора стальная, установлена на шлицах вторичного вала коробки передач. Ступица муфты имеет два наружных зубчатых венца 11 для соединения ее с внутренними венцами зубчатых колес включаемых (блокируемых) передач, установленных на вторичном валу свободно.

В диске муфты выполнены три отверстия под блокирующие пальцы и три под фиксаторы. Внутренняя поверхность отверстий имеет специальную форму.
Конусные кольца 2 изготовлены из латуни и связаны между собой с помощью трех блокирующих пальцев 12. Конусные кольца не имеют жесткой связи с муфтой. Они соединены с ней с помощью фиксаторов 10, поджимаемых пружинами в канавки пальцев.

На внутренней конусной поверхности колец выполнены канавки для разрыва масляной пленки и удаления масла с поверхности трения. Блокирующие пальцы изготовлены из стали, в средней части они имеют конические поверхности, являющиеся блокирующими.
Отверстия в диске муфты, через которые проходят блокирующие пальцы, также имеют блокирующие поверхности в виде фасок с двух сторон отверстия. Фиксаторы предназначены для фиксации конусных колец в нейтральном положении. При этом блокирующие пальцы в отверстиях муфты расположены центрально (блокировочные поверхности их не соприкасаются).

Синхронизаторы с блокирующими зубчатыми кольцами (рис. 1, а) используются в коробках передач легковых автомобилей и на автомобилях марки «ГАЗ».
Основными элементами такого синхронизатора являются: скользящая муфта синхронизатора 1, ступица 4, два блокирующих зубчатых кольца 2. Ступица жестко соединена с вторичным валом коробки передач, а муфта расположена на шлицах ступицы.

Синхронизатор с блокирующими окнами (рис. 1, б) состоит из цилиндрического корпуса 8, в который с двух сторон запрессованы бронзовые кольца 2. Внутри корпуса установлена муфта 1 синхронизатора, имеющая специальные выступы, которые входят в блокирующие окна 7 корпуса.
Муфта 1 связана с обоймой 6 штифтами 9. Шариковые фиксаторы 10 удерживают муфту в среднем положении.

Принцип работы синхронизаторов

Работа всех синхронизаторов состоит из трех этапов (рис. 2):

• перемещение муфты синхронизатора и конусных колец (или фрикционных дисков);
• блокирование перемещения и синхронизация (выравнивание угловых скоростей);
• включение передачи.

Рассмотрим работу на примере синхронизатора с блокирующими пальцами и блокирующими зубчатыми кольцами.

При воздействии на рычаг переключения передач муфта 3 синхронизатора перемещается, и, с помощью фиксаторов 5 перемещаются конусные кольца 2 (рис. 2, а, б). Как только одно из конусных колец 2 войдет в соприкосновение с конусной поверхностью зубчатых колес 1, произойдет смещение конусных колец в тангенциальном направлении (по касательной) относительно муфты.
Это, в свою очередь, приведет к тому, что дальнейшее перемещение муфты станет невозможным из-за срабатывания блокирующего элемента (рис. 2, в, г).

Усилие, передаваемое водителем через рычаг и вилку, будет использоваться для лучшего соприкосновения конических поверхностей конусного кольца и зубчатого колеса.
Когда скорости зубчатого колеса и синхронизатора выровняются, конусные кольца возвратятся в среднее положение, произойдет перемещение муфты 3 усилием со стороны водителя и зубчатый венец муфты синхронизатора соединится с зубчатым венцом зубчатого колеса 7 передачи. Произойдет включение передачи (рис. 2, д, е).

В синхронизаторе с блокирующими окнами блокировка перемещения и синхронизация осуществляются путем смещения в результате трения корпуса относительно муфты 1 (рис. 1, б). при этом выступы муфты синхронизатора упираются в края блокирующих окон корпуса.
Продольное перемещение муфты в таком положении невозможно до момента выравнивания частоты вращения синхронизатора и зубчатого колеса включаемой передачи.

На некоторых коробках передач с большой массой деталей применяются дисковые синхронизаторы, у которых повышена поверхность трения фрикционного элемента, что позволяет ускорить выравнивание угловых скоростей и соответственно включение передач.
Управление такими синхронизаторами требует значительных усилий для сжимания дисков, поэтому для создания этих усилий применяется энергия сжатого воздуха (пневматические усилители).