Solutii constructive de cuplare a treptelor

Solutii constructive de cuplare a treptelor

Cuplarea treptelor la cutiile de viteze se poate obtine prin roti dintate cu deplasare axiala; prin roti dintate cu angrenare permanenta si mufe de cuplare.

Cuplarea treptelor cu roti dintate cu angrenare permanenta si mufe de cuplare poate fi: cu mufe de cuplare simple; cu mufe de cuplare cu dispozitiv de sincronizare (sincronizatoare); cu mufe de cuplare cu dispozitiv tip roata libera.

I. Cuplarea treptelor prin roti dintate cu deplasare axiala

Cuplarea treptelor prin roti dintate cu deplasare axiala prezinta, din cauza vitezelor tangentiale diferite ale rotilor care urmeaza sa angreneze, urmatoarele dezavantaje:

uzura rapida a dintilor rotilor pe partea frontala si degradarea prematura a lor;

zgomot si socuri la cuplare;

dificultati pentru conducator la schimbarea treptelor de viteze;

Cu toate aceste dezavantaje, solutia de cuplare a treptelor prin rotti dintate cu deplasare axiala se utilizeaza la treptele inferioare ale cutiilor de viteze de la autocamioane, precum si pentru obtinerea treptei de mers inapoi, datorita simplitatii si a costului redus.

Pentru eliminarea partiala a acestor dezavantaje, la fabricarea rotilor dintate, partea laterala a dintilor cu care intra in angrenare se uzineaza cu inclinari si rotunjiri.

Fig.2 Cuplarea treptelor prin roti dintate cu deplasare axiala

II. Cuplarea treptelor prin roti dintate cu angrenare permanenta si mufe de cuplare simple

Se utilizeaza, de obicei, la treptele superioare ale cutiei de viteze care se folosesc cea mai mare parte din timpul de miscare al automobilului.

Fig.3 Functionarea mufei pentru usurarea cuplarii treptelor

Fig.4 Constructia mufei pentru usurarea cuplarii treptelor:

1 si 1 - dinti auxiliari de cuplare de lungime normala;

2 si 2 - dinti auxiliari de cuplare de lungime normala;

3 - dantura exterioara, manson mufa; 4 - coroana mufa

5 - manson mufa, prevazut cu caneluri interioare

6 - arbore; 7 - roata dintata libera pe arbore;

8 - dantura auxiliara de cuplare, prevazuta cu dinti de lungime diferita;

9 - dantura interioara a coroanei mufei.

Sunt si unele cutii de viteze la care toate treptele se obtin prin roti dintate permanent angrenate, cu exceptia treptei de mers inapoi.

Nici la aceasta solutie socurile nu au fost eliminate ci numai deplasate de la dantura dintilor la dantura mufei. Datorita faptului ca toti dintii mufei vin in contact in acelasi timp, uzura va fi mai mica, deoarece sarcina preluata de un dinte este mult mai redusa.

La aceasta solutie apare dezavantajul in plus, care consta in marirea momentului de inertie al pieselor, care sufera o accelerare sau o decelerare la schimbarea treptelor.

In scopul usurarii schimbarii treptelor (prin micsorarea posibilitatii de ajungere a dintilor mufei pe dintii auxiliari ai pinionului care se cupleaza, fara marirea jocului lateral dintre dinti in stare cuplata), se utilizeaza la unele automobile mufe pentru usurarea cuplarii.

Fata de o mufa obisnuita simpla, mufa care usureaza cuplarea treptelor la cutiile de viteze prezinta unele particularitati:

dintii danturilor de cuplare ale rotilor dintate alterneaza, unul scurt, la jumatate din lungime, cu unul de lungime normala;

dintii mufei sunt jumatate din numarul dintilor danturilor de cuplare.

Marginile dintilor danturilor de cuplare ai rotilor dintate si ai mufei, sunt tesite.

Utilizarea mufelor care usureaza cuplarea treptelor de viteze la cutiile de viteze permit sa se accelereze intrucatva procesul de schimbare al treptelor, datorita micsorarii probabilitatii de a se intalni dinte cu dinte. Nici aceasta solutie constructiva nu poate diminua socul care apare la schimbarea treptelor.

Pentru a asigura o cuplare usoara si fara socuri, este necesar ca prin operatii suplimentare sa se realizeze, in cazul schimbarii de la o treapta inferioara la una superioara, egalarea vitezelor unghiulare ale elementelor de angrenare.

In cazul schimbarii de la o treapta inferioara la una superioara, egalarea vitezelor unghiulare se obtine printr-o dubla debreiere, iar in cazul schimbarii de la o treapta superioara la una inferioara, in afara de o dubla debreiere se efectueaza si o accelerare intermediara a motorului.

III. Cuplarea treptelor cu sincronizatoare

Sincronizatoarele sunt mecanisme cu ajutorul carora se realizeaza egalarea vitezelor unghiulare ale arborelui si rotii dintate inainte de solidarizarea la rotatie a lor, permitand o schimbare rapida si fara soc a treptelor indiferent de indemanarea conducatorului.

Dupa principiul de functionare, se deosebesc:

sincronizatoare cu presiune constanta sau sincronizatoare simple;

sincronizatoare cu inertie sau sincronizatoare cu blocare.

Fig.5 Constructia si functionarea sincronizatorului conic cu presiune constanta

Dupa forma suprafetelor de frecare, pot fi:

sincronizatoare cu conuri;

sincronizatoare cu discuri.

Sincronizatorul cu presiune constanta este prezentat in figura 5 si are urmatoarele parti componente:

1 arbore primar; 2 roata dintata; 3 roata cu dantura interioara; 4 furca; 5 bile; 6 arcuri; 7 roata dintata; 8,10 danturi speciale de cuplare; 9 manson al sincronizatorului; 11 canelurile arborelui secundar.

Principiul de lucru al sincronizatorului cu presiune constanta cuprinde 2 etape:

In prima etapa se realizeaza sincronizarea vitezei unghiulare a arborelui cu a uneia dintre rotile dintate cu care urmeaza sa se cupleze;

In a doua etapa se cupleaza dantura coroanei cu dantura auxiliara a rotii dintate respective, cand se produce cuplarea propriu-zisa.

In prezent, sincronizatoarele conice cu presiune constanta se utilizeaza la treptele inferioare ale unor cutii de viteze ale automobilelor prevazute cu ambreiaje cu mai multe discuri.

Sincronizatorul conic cu inertie este prezentat in figura 6 si in comparatie cu sincronizatoarele cu presiune constanta, sincronizatoarele cu inertie sunt mai complicate, avand in plus dispozitive suplimentare de blocare, care permit cuplarea treptelor numai dupa egalarea vitezelor unghiulare ale arborelui si rotii dintate cu care urmeaza sa se solidarizeze la rotatie. Datorita faptului ca sincronizatoarele cu inertie garanteaza in orice conditii cuplarea treptelor fara socuri, ele au capatat o larga raspandire in cutiile de viteze ale autoturismelor, autobuzelor si autocamioanelor.

Sincronizatorul cu servoefect este prezentat in figura 7 si are urmatoarele parti componente:

1 coroana dintata; 2 inel elastic; 3, 10 pinioane; 4 arbore canelat; 5 bucse canelate; 6 manson; 7 ghidaje; 8 coroana dintata; 9 rulmenti cu role; 11 locasuri; 12 inel; 13 furca; 14 caneluri; 15 inel; 16 prag.

Fig.6 Sincronizatorul conic cu inertie cu dantura de blocare si dispozitiv de fixare cu pastile si inele elastice

a. sectiune; b.vedere; c schema cinematica:

1, 8 roti dintate libere pe arbore, prevazute cu danturi de cuplare si suprafete tronconice de frecare; 2, 7 inele de sincronizare cu dantura de blocare si ferestre frontale; 3 coroana culisanta cu dantura interioara; 3 canal coroana; 4 pastile; 4 proeminenta pastila; 5 manson solidar la rotatie cu arborele si prevazut cu o dantura exterioara si locasuri pentru pastile; 6 inele elastice (arcuri expandoare); 9 arbore

Fig.7 Sincronizatorul cu servoefect

A sectiune; b parti componente; c exemplificare efect servo; d etape de cuplare

Pinioanele sunt montate liber pe arbore prin intermediul rulmentilor cu role, care au ca inel interior bucsele canelate. Fiecare pinion are fixat pe el cate o coroana dintata, prevazuta cu un butuc pe care se monteaza inelul elastic de sincronizare. Acest inel este spintecat si nu are grosime uniforma. Inelele 15 mentin inelele de sincronizare pe butucii pinioanelor. Mansonul sincronizatorului, montat pe canelurile arborelui, este prevazut la partea interioara cu canelurile 14, iar la partea exterioara cu trei ghidaje. Pe aceste ghidaje poate culisa coroana dintata 1 prevazuta in acest scop cu locasurile 11.