Кпп для SUBAROЦИКЛА

Уже к концу первого года эксплуатации subaroцикла с бмвшной коробкой передач стало в полный рост ясно, что она слаба и ненадежна. Кроме того, мотоцикл с автодвигателем достаточно тяжел, я не шварцнигер, а с асфальта съезжаю часто и далеко, посему задняя передача так же была актуальна. В связи с этим в полный рост начал думать об полноценной, сделанной с нуля, с учетом всех пожеланий, коробке передач. Коробка трехвальная, под редуктор от голды 1500 с передаточным 2,833. Коробка изначально рассматривалась четырехступенчатая, ибо как показала практика - четырех передач с моими скоростями - за глаза. Пятая была бы актуальная если бы крейсер был 160 и выше. В прочем, трехвальная кпп легко позволяет сделать в одном корпусе две кпп, так что пять - восемь передач я бы сделал примерно с теми же затратами. Просто не нужно.

К кпп выдвигались следующие требования:

Обязательные:
- Полная взаимозаменяемость с БМВшной кпп. Снял одну - поставил другую.
- Небольшие габариты, позволяющие извлекать кпп из рамы мотоцикла без демонтажа заднего колеса и редуктора
- Шестерни максимально возможной ширины
- Подшипники не меньше 62 мм по внешнему диаметру
- Четвертая передача - косозубая
- Близкое к единице передаточное отношение от первичного к промежуточному валу
- Кикстартер
- Задний ход
- Никаких фиксаций шестерен от перемещения стопорными кольцами

Желательные:
- Третья передача косозубая
- Задний ход с максимально возможным передаточным отношением (больше первой)
- Подача разряжения от впускного коллектора в картер
- Ручное переключение передач
- Игольчатые подшипники ведомых шестерен

Необязательные:
- Сигнализация включения заднего хода и нейтрали

Передаточные отношения:
Между первичным и промежуточным валом 1,043
Суммарно:
Первая 3,792
Вторая 2,281
Третья 1,46
Четвертая 1,043

Реверс 1,5
Первая передача на реверсе 5,69

Началось все вот с этого:

Достаточно долго прорисовывал диаметры всех шестерен (люблю чертить вручную, на бумаге, да!), высчитывая передаточные, пытался уместить заднюю передачу. Это оказалось весьма непросто. Постоянно что то где то пересекалось по диаметрам. Пришлось долго играть с коррегированием зуба и изменением диаметров при сохранении передаточного.
Классическая схема включения задней передачи кпп днепра меня не устраивала увеличением длины кпп.
Уральска схема - это вообще тихий ужас, ее придумал какой то псих в тихом наркоманском приходе.
В виду же того, что у меня в кпп будет три вала, а ведущий - содержит всего одну шестерню, решено было ставить заднюю, включаемую через первичный на промежуточный вал. Побочный эффект - включить задний ход можно будет на любой передаче. Минус - для включения заднего хода нужно включить хоть какую то передачу.
Кроме того, очень хотелось сделать передаточное задней как можно больше. Хоть 10. Что бы можно было включить заднюю и на холостом ходу очень медленно вылезти из любой лужи - грязи. Езжу то я не только по асфальту. В результате получилось, что шестерня паразитки будет двойная: с промежуточным валом она будет входить в зацепление с шестерней третьей передачи (очень желательно косозубой), а с первичным - с прямозубой шестерней. Но таким образом получилось передаточное примерно в 1,5. между первичным и промежуточным валом. Неплохо. Минус - большой диаметр паразитки. И в виду того, что получается она в самом низу кпп, находиться она будет целиком в масле. Потери.
Самой сложной задачей оказалось придумать и совместить в одном картере и заднюю передачу по вышеобозначенной схеме и кикстартер. Сектор кикстартера при работе перекрывал ось паразитки, вставал вопрос с задней опорой подшипника паразитной шестерни..
Так же непростой оказалась задача с механизмом переключения, но ее решение даже в теории было отложено на потом, когда буду готовы валы и частично картер. Все по месту.

Точить шестерни планировал из 12ХН3А и цементацией. На шестерни ведомого вала 2 и 1 передачи в виду их большого диаметра материал предоставил Алексей Смотор, за что ему огромное спасибо.
Все шестерни и промежуточный вал планировались изготавливаться в двойном количестве, на запас.
Корпус решено было делать сварной, из частей. Во первых, рассчитать сразу, что где и как встанет было проблематично, во вторых - дешевле в разы, чем фрезеровать с куска или пытаться искать где и как и делать отливики..
Межцентровые выбраны с таким расчетом, что бы можно было поставить 305 подшипники.
Межцентровые:
Ведущий - промежуточный 64 мм. Передаточное 1,04
Промежуточный ведомый - 65.
Для сравнения межцентровой кпп урал/днепр 58,5.

Осенью тринадцатого года на металлобазе Металлсервис я здорово порадовал всех вахтеров и весовщиков приехав покупать материал для кпп. В очереди из фур на весах с десятками тонн металла - мотоцикл...

Было куплено три полуметровых болванки 12ХН3А трех диаметров: 45, 60 и 80 мм.

Просчитаны все диаметры шестерен, межцентровые, подшипники.
Просчитаны и прорисованы линейные размеры ведомого вала в сборе со всеми шайбами, подшипниками, муфтами и шестернями.

Начал с изготовления валов и шестерен.

Самый простой вал - промежуточный. По схеме аналог обычного уральского ведущего вала кпп, только без шлицов и со съемной шестерней 3 передачи.
Посадка и третьей и четвертой - на шпонке с натягом в четыре сотки.

Ведущий - имеет на задней стороне шестерню под кикстартер.
Спереди - плавающую посадку под ведущую шестерню первичного вала.
По середине - шлиц для муфты выбора движения вперед или назад.
Ведущая шестерня с муфтой выбора движения вперед/назад имеет кулачковое самозатягивающееся сопряжение ( должно исключать выбивание включенного переднего хода)

Ведомый - самый сложный.
Был сделан по отдаленному подобию ведомого вала кулачковой кпп нижнеклапанника. Неподвижная муфта 3 - 4 передачи выполнена заодно с валом. Это позволяло без оглядок поставить третью передачу косозубую, осевая нагрузка будет спокойно передаваться через муфту сразу на вал. При торможении двигателем шестерня третьей передачи будет зажимать шестерню второй, но решено было этим пренебречь. Кратковременно перенесет.

Слева направо:
Промежуточный вал в сборе
Стандартный вал днепрокпп (для сравнения и масштабов)
Ведомый вал
Ведущий вал

Шестерни второй и третьей передачи решено было посадить на игольчатый подшипник, работающий непосредственно по поверхности шестерни и вала.
Шестерня четвертой передачи была установлена на вал без втулок и подшипников. Основная ее работа - в неподвижном состоянии относительно вала, а нагрузки высокие.
Шестерня первой передачи была посажена через игольчатый подшипник, который внешней стороной работал непосредственно по шестерне, а внутренней - по втулке. Втулка необходима для передачи осевой нагрузки на задний подшипник с неподвижной муфты 1 - 2 передачи от косозубой шестерни 3 передачи при отсутствии (вдруг) натяга на неподвижной муфте.

Подвижные муфты

Детали ведомого вала:

Сравнение шестерен 1 и 2 передачи с шестернями 1 и 2 передачи кпп днепра

Кулаки подвижных муфт сделаны с углами внутрь под самозатягивание, на шестернях 3 и 4 передач пазы так же выполнены в виде трапеции основанием внутрь. Это должно исключать выбивание передач.
Задний подшипник ведомого вала - единственный на валах не 305-ый. Туда был поставлен случайно попавшийся на чермете подшипник с размерами 62*20, ооочень удобный конкретно в этом месте. 305-ый, как на остальных посадочных туда ставить не хотел, это повлекло бы за собой увеличение рабочего внутреннего диаметра шестерни 4 передачи, а 403 (отверстие 17 мм) - на полый (внутри канал подачи масла к шестерням) вал - боязно. Хитрый подшипник с внутренним диаметром в 20 мм - был идеален. Увы, в продаже таких я не нашел, когда придет пора его менять, то придется поставить 305-ый со втулкой.

Валы были собраны.

Изготовлена и хитрая паразитная шестерня заднего хода

Переднюю часть кпп было решено не делать с нуля, а взять кусок днепро кпп. Привалочная плоскость уже готова.
Вместо вырезанных посадочных подшипников вварен кусок дюрали.
Так же куплен кусок дюрали 50 мм толщиной с габаритами, перекрывающими габариты передней части и за один установ отфрезерованы посадочные всех трех валов, а так же посадочное паразитной шестерни в передней части и посадочное сальника и отверстие под шестерню привода спидометра в крышке
Для переднего подшипника ведомого вала и самого вала в картере был организован забор масла в виде большого кармана вверху кпп и канала, ведущего в посадочное.

После этого уже начала вырисовываться будущая кпп.

Это включен основной ход, вперед

А это реверс

Кикстартер:
Обязательным условием при проектировании кпп был кикстартер.
Схему оного взял из кпп бмв р100.
Немалый плюс ее - отсутствие необходимости выставлять межцентровое. При работе паразитная шестерня кикстартера сама входит в зацепление с ведущим валом, правда без зазора.
Так же в плюс - отсутствие храпового механизма как такового.
Посадочное в картере под вал кикстартера было использовано родное, днепровское.
Передаточное с кикстартера было взято примерно днепровское. Достаточно туго, но коленвал вращается достаточно быстро.
Шестерня полумесяца кикстартера - обрезанная шестерня первой передачи снегохода буран (попалась на глаза в сокольниках и подошла по предполагаемому количеству зубьев идеально.

Сам вал - вторичный вал кпп днепр, переточенный.

Кикстартер планировался на шлицах.

Промежуточная (паразитная) шестерня - шестерня второй передачи ведущего вала днепр. Благо их в достатке.

Пружина и натяжитель - днепр.
Остальные детали отфрезерованы с листа.
Итого - все детали кикстартера:

Паразитная шестерня заднего хода.
Как уже писалось выше - состоит из двух шестерен. С прямозубой шестерней с 26 зубьями входит при включении заднего хода муфта, находящаяся на первичном валу и имеющая с одной стороны кулаки, для вхождения в зацепление с ведущей шестерней первичного вала, а с другой 20-ти зубую шестерню для вхождения в зацепление с паразитной шестерней.
Косозубая шестерня паразитки входит в зацепление с шестерней 3 передачи промежуточного вала постоянно.

Одной из самых сложных задач была ситуация с задней опорой паразитной шестерни. Передняя опора - классическая посадка подшипника в картер.
Задняя - подшипник наоборот, был посажен внутрь шестерни для экономии места. Все чрезвычайно плотно, все шестерни очень близко друг к другу.
В дальнейшем была придумана и опора для подшипника, съемная.

Валы были посажены в "картер", надета крышка и снято, на память и для интереса видео, на котором отлично видно, что как крутится и куда входит в зацепление:
https://vk.com/video?z=video177247602_456239017%2Fpl_cat_updates

Механизм включения заднего хода.
Изначально были самые экзотические варианты включения заднего хода. К примеру, предполагалось, что на ведущем валу будет пружина, которая всегда будет прижимать муфту ведущего вала к ведущей шестерне, а вилка, при включении заднего хода, будет вытягиваться штоком или тросом со стороны задней крышки. Но в результате был придуман более элегантный и простой вариант вариант.
В более менее свободном и удобном месте было врезано посадочное оси вилки включения заднего хода. На картере выбрано, уже с учетом будущего положения сектора переключения передач, место для расположения оси рычага включения заднего хода. Выточена втулка, придумана фиксация от осевого смещения. Вал рычага включения заднего хода - шток от амортизатора, диаметр 14 мм, хром. Втулка приварена к имевшемуся на тот момент переднему фланцу картера кпп с посадочными подшипников.
Придуман и изготовлен внутренний рычаг и вилочка. Получилось вполне работоспособно.

Механизм переключения передач.
Пожалуй, самый сложный узел, придуманный почти с нуля.
К переднему фланцу картера кпп был прихвачен на несколько точек кусок картера с днепрокпп с отверстием под педаль переключения. С расчетом того, что бы сама педаль (на тот момент предполагалось, что встанет родная педаль переключения кпп днепр) на мотоцикле будет находиться примерно в том же месте, что и на родной днепрокпп.

Никаких вилок на коромыслах, как в кпп бмв р65, которая стояла у меня на мотоцикле до этого, решение абсурдное. Сектор был прикинут возле ведомого вала с правой стороны по ходу движения, прикинуты и отфрезерованы посадочные под ось вилочек в в картере и крышке. Отфрезерованы из листовой стали вилки, выточены к ним втулки. В качестве оси для вилок и основного механизма переключения и для задней взяты штоки амортизаторов на 10 мм, из-за их хрома. Минимальные потери на трение - это хорошо, минимальные зазоры тоже, полированная поверхность - вообще изумительно. Втулки выточены к ним с минимальным зазором, около сотки. Минимум люфтов, так доставших меня на бехокпп.
Сектор было решено взять от днепрокпп. Центральная втулка и штифты удалены, сам сектор стал наоборот, по отношению к его стандартному положению в днепрокпп, пазом, в который входит вилка заднего хода на днепре, к валу и вилочкам. Траектория первой-второй стала у меня включать третью-четвертую и наоборот.
Танцуя от имеющегося сектора был сочинен механизм переключения. Все очень, очень плотно...
Самым же трудным было подвести вращение от педали, да еще и преобразованное в ступенчатое от самой педали, находившейся на корпусе кпп слева к сектору, что находится справа. Долго смотрел и думал на узел переключения передач в уралокпп - не то.
Пытался установить механизм преобразования вращения оси педали в ступенчатое вращение со стороны кпп и шестеренкой передать уже ступенчатое вращение дальше - не срослось.
Были даже варианты с микрокарданным валом соединявшим педаль и механизм переключения...
В результате был придуман и рожден узел с длинным валом педали и самодельным механизмом переключения. Единственное тонкое и слабое место - пружина собачки, той, что собственно двигает сектор за штифты. По другому быстро придумать не вышло. Наверняка перетрется... В остальном - механизм четкий.

Для крепления механизма переключения была приварена к переднему фланцу картера пластина, сделано отверстие. В сектор, на место центральной втулки вставлен вал и через сальник выведен наружу под рычаг ручного переключения.
Пружина возврата педали находится на том же месте, где и в днепрокпп.
Ось педали (вал) входит шлицами в механизм переключения при сборке, деталь возвратной пружины фиксируется кайкой со шплинтом, одновременно с этим фиксируя ось педали от осевого перемещенияч наружу.
Ограничители хода педали выполнены на детали возвратной пружины (так же, как на днепрокпп). При этом УПОР ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ВНИЗ СДЕЛАН НА РЫЧАГ ЗАДНЕГО ХОДА, таким образом при каждом переключении вниз включается рычаг заднего хода в положение "движение вперед". Это позволяет выключать задний ход нажатием на педаль переключения вниз.
Учитывая, что весь механизм переключения передачи был самодельным, была возможность сделать ход педали переключения передач в достаточно большом диапазоне. Поминая, как после днепрокпп бесила короткоходная беховская коробка сделал ход педали побольше, ближе к днепровскому. Но при установке на мотоцикл и попытке пощелкать оказалось снова непривычно, очень длинный ход. Переделал. В результате ход педали выбран примерно в полтора - два раза больше, чем на стандартной уралокпп, это примерно вдвое меньше, чем на днепрокпп.

Дальше был полностью обварен металом картер до нужной высоты с учетом конфигурации всех валов и будущей задней опоры паразитной шестерни. Гнул из листовой дюрали более менее простые формы и сваривал.

Картер с механизмом переключения передач и реверса

Организован подвод разряжения от впускного коллектора в полость картера, где был сделан маслоотражатель.

Для опоры заднего подшипника паразитки была придумана деталь сложной формы, вставляемая одновременно и в подшипники и в паз в картере. Сверху опора прижимается одновременно вперед и вниз крышкой со стальной пластинкой.

Организованы два датчика, включения нейтрали и включения заднего хода. Оба находятся на крышке кпп.

В крышке просверлен длинный, около 150 мм, канал под бпробку с магнитом.

Сам картер целиком зажат в патрон через оправку и проточена передняя плоскость под центровку в двигатель.

Крышка отцентрована валами и осями относительно картера, внедрены направляющие, сделаны отверстия под крепеж (10 болтов).

Сама крышка с внешней стороны профрезерована, снято все лишнее.

Рычаги ручного переключения и рычага включения заднего хода сделаны из титана. Что бы было.

Выжимной подшипник было решено ставить 8100 в самодельный, выточенный из штока от амортизатора ползун, а уплотнять полноценным сальником.

При прикидке установки на мотоцикл выяснилось, что педаль переключения (несмотря на то, что она встала ровно на то же место, как и на стандартной днепрокпп) стоит очень неудобно, отвык, торчит далеко. Направляющая оси педали была укорочена, сделано новое посадочное под сальник, ось педали так же укорочена.

Сама педаль стандартной форы оказалась тоже неудобной и была переварена.

Кикстартер и педаль - в хром.

На датчики прикреплены разъемы.
Вместе с крышкой кпп влезла в раму впритык...

Еще пара видео с незавершенной кпп, уже на заведенном мотоцикле:
https://vk.com/video?z=video177247602_456239031%2Fpl_cat_updates
https://vk.com/video?z=video177247602_456239030%2Fpl_cat_updates
Все.

В эксплуатации кпп показала себя на удивление надежной.

Лирика: при первой заводке грохот из кпп был адский... Было ощущение, что трясут ведро с болтами. Ну или дукати рядом работает. На ходу - так же, очень шумно, ощущение, что все внутри пережевывается в труху.. Через 30 км шум стал значительно тише, но на холостом ходу был все равно явный. Совсем пропал лишь через несколько тысяч.

Была вскрыта за сезон вскрыта четыре раза. Дважды почти сразу для доводки и промывки от большого количества стружки (в виду сварного картера - множество углоков и пазов, куда забивается стружка и мусор), дважды позже.

Первый раз в виду подготовки к дальянку, для проверки и промывки. Были обнаружены сдохшие подшипники: передний ведущего вала и задний ведомого. Передний подшипник промежуточного вала, самый нагруженный - в идеале. Стало понятно, что гибель подшипников связана с нехваткой масла, из-за близко расположеных к подшипникам шестерен масло в них не попадает. Были организованы карманы для захвата масла и каналы к подшипникам.

Вторая разборка была вынужденной в виду соскакивания пружинки на собачке механизма переключения (это было ожидаемо), до дома доехал на ручном переключении.

За сезон кпп прошла около тридцати тысяч км..
За второй сезон 32 с небольшим тысячи

Из мелких неприятностей и на доводку:
- первая и вторая передачи шумноваты (промашка с межцентровым, возможно коробление при термичке промежуточного вала или несоосность отверстия в ведомых шестерням нарезке зуба. В принципе шум абсолютно не критичный, возможно, что и трогать не буду. (точатся новые валы, будут шлифоваться)
- к концу сезона появилось выбивание прямого хода вперед на нейтраль при длительном движении на высокой скорости. Необходимо увеличить угол на кулачках для большего замозатягивания, углубить пазы под фиксатор на рычаге (сделал зимой 16-17)
- при очень активном разгоне при переключении иногда (несколько раз за сезон) выбивало со второй вверх на нейтраль между 2 и 3. Углубить пазы на сектора и доподрегулировать (пофиксил зимой 16-17)
- выбивает заднюю при высокой нагрузке (с коляской) за два - три метра и при длительном движении назад на одиночке (более 10 метров). Углубить пазы на фиксаторе (не пофиксил, выбивает)
- картер в нескольких местах потеет маслом (свищи). Не течет, а именно потеет. Проварим.
- при зоводке кикстартером как то сильно пнуло в ногу и кикстартер перестал сам возвращаться назад, повело пластину крепления паразитки, видимо. Нужно будет сделать из углеродистой стали с последующей закалкой (пофиксил)

Кп, увы, получилась очень тяжелой. Примерно 20 килограмм. Но на удивление вышла надежной, не ожидал, что целиком самодельная кпп будет настолько стабильно работать, при чем сразу, без доводок.

Так же зимой 16-17 года при вскрытии (просто для профилактики, ибо показаний не было) была обнаружена лопнувшая муфта 3 - 4. Выломало паз 60 градусов с одним кулаком. Что характерно - на работе кпп никак не сказалось.

Заменил муфту на запасную (делал по две), сейчас точу увеличенную-усиленную. Деталь уж больно ажурная, много мест концентрации напряжений.