Газораспределительный механизм / Вал распределительный / Шестерня распределительного вала

Шестерня распределительного вала

Шестерня распределительного вала - это зубчатая деталь привода газораспределительного механизма, установленная на конце распределительного вала. Она принимает движение от ремня ГРМ, цепи ГРМ или промежуточной шестерни и обеспечивает вращение вала в точном соотношении с коленчатым валом.

От положения шестерни зависит момент открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов. Даже небольшое угловое смещение может нарушить механические фазы, вызвать нестабильную работу двигателя, потерю мощности, ошибки корреляции валов или контакт клапанов с поршнями.

В ременном приводе деталь также называют зубчатым шкивом распределительного вала. В цепном приводе применяются названия шестерня или звездочка распределительного вала. Каноническое английское наименование товарной позиции - Gear, camshaft.

Образец правильного английского перевода: шестерня распределительного вала - Gear, camshaft; шестерня привода ГРМ - Camshaft Timing Gear; звездочка распределительного вала - Camshaft Sprocket; шкив зубчатый распределительного вала - Camshaft Timing Pulley; венец зубчатый - Toothed Rim; паз шпоночный - Keyway; штифт установочный - Locating Pin; метка фаз - Timing Mark; болт центральный - Camshaft Sprocket Bolt.

Обычную шестерню необходимо отличать от регулятора распределительного вала. Фиксированная шестерня передает вращение без изменения углового положения. Регулятор фаз содержит внутренний механизм, поворачивающий вал относительно привода.

На некоторых двигателях зубчатый венец является частью фазорегулятора. В таком случае неисправность может относиться как к наружным зубьям и посадке, так и к внутренней гидравлической муфте.

Главный принцип: шестерню распределительного вала нельзя оценивать отдельно от самого вала, его посадочного конца, центрального болта, шпонки или штифта, ремня либо цепи, натяжителей и механических фаз. Новая шестерня не устранит неисправность при поврежденной посадке на валу.

Не запускайте двигатель при подтвержденном люфте шестерни.
Не отворачивайте центральный болт, удерживая вал ремнем или цепью.
Не прикладывайте усилие к тонким зубьям и направляющим буртам.
Не устанавливайте новую шестерню на поврежденную посадку.
Не применяйте повторно одноразовый центральный болт.
Не смазывайте фрикционные плоскости, которые должны быть сухими.
Не выставляйте привод только по нанесенным краской меткам.
Не проворачивайте валы независимо без учета положения поршней.
Не запускайте двигатель до активации натяжителя и ручного проворачивания.
Не игнорируйте ошибки корреляции валов после ремонта.

Назначение шестерни

Распределительный вал управляет клапанами с помощью кулачков. Для правильной работы он должен вращаться в точном соотношении с коленчатым валом. Передаточное отношение определяется количеством зубьев и конструкцией привода.

передача крутящего момента распределительному валу;
поддержание передаточного отношения между валами;
синхронизация клапанов с положением поршней;
удержание ремня или цепи на заданной траектории;
формирование контрольной метки механических фаз;
передача нагрузки от натянутого привода;
передача движения второму распределительному валу;
участие в регулировании фаз в комбинированных узлах.

Место установки

Деталь устанавливается на переднем или заднем конце распределительного вала. В большинстве рядных двигателей привод расположен спереди, но существуют конструкции с задним расположением цепи.

В двигателях с двумя распределительными валами применяются:

отдельная шестерня впускного вала;
отдельная шестерня выпускного вала;
две одинаковые фиксированные шестерни;
фазорегулятор на одном или обоих валах;
ременной привод одного вала и короткая цепь между валами;
промежуточная шестерня между валами;
комбинированный ременно-цепной привод.

Основные виды

Шкив зубчатый ремня ГРМ

Имеет профиль зубьев, соответствующий конкретному ремню. Важны количество зубьев, шаг, форма, ширина и положение направляющих буртов.

Неподходящий профиль вызывает неправильный контакт ремня, шум, ускоренный износ и риск перескока.

Звездочка цепи ГРМ

Работает с роликовой или зубчатой цепью. При износе зубья становятся заостренными, асимметричными или крючкообразными.

Значительно изношенную звездочку не оставляют с новой цепью.

Шестерня фиксированная

Жестко соединена с валом и не изменяет свое угловое положение во время работы двигателя.

Шестерня монтажная регулируемая

Может иметь отдельную ступицу и венец, позволяющие изменять монтажное угловое положение в предусмотренном диапазоне.

Шестерня с фазорегулятором

Наружный венец соединен с внутренним ротором через гидравлический механизм. Узел изменяет фазу распределительного вала во время работы двигателя.

Устройство шестерни

Венец зубчатый. Контактирует с ремнем, цепью или другой шестерней.
Ступица. Передает нагрузку распределительному валу.
Отверстие центральное. Формирует посадку.
Паз шпоночный. Задает угловое положение.
Отверстие под установочный штифт. Обеспечивает позиционирование.
Плоскость фрикционная торцевая. Передает момент в соединениях без шпонки.
Бурты направляющие. Ограничивают осевое смещение ремня.
Метка механических фаз. Используется при сборке.
Отверстия монтажные. Применяются для удерживающего инструмента.
Элемент задающий. Формирует сигнал датчика положения вала.

Способы крепления

центральный болт и шпонка;
центральный болт и установочный штифт;
болты к фланцу распределительного вала;
коническая посадка;
шлицевое соединение;
фиксация силой трения между сухими плоскостями;
крепление через ступицу фазорегулятора;
регулируемый монтажный фланец.

В конструкциях без шпонки шестерня может свободно поворачиваться относительно вала во время натяжения привода. Окончательную фиксацию выполняют после установки валов специальными приспособлениями.

Материалы и обработка

Шестерни изготавливают из стали, чугуна, алюминиевого сплава со стальным венцом или порошкового металла.

цементированный слой;
индукционная закалка;
нитрирование;
фосфатное покрытие;
антикоррозионная обработка;
износостойкая обработка зубьев;
отдельный стальной зубчатый венец.

Условия работы

Шестерня работает под натяжением ремня или цепи и воспринимает переменный момент от клапанных пружин. Каждый кулачок создает сопротивление при открытии клапана.

жесткость клапанных пружин;
частота вращения двигателя;
профиль кулачков;
натяжение ремня или цепи;
состояние натяжителей и направляющих;
соосность шестерен и роликов;
затяжка центрального болта;
состояние шпонки или штифта;
смазывание цепного привода;
масло на сухом ремне;
вибрации фазорегулятора;
ошибки предыдущего ремонта.

Типичные неисправности

износ боковых поверхностей зубьев;
заострение зубьев звездочки;
сколы и трещины зубьев;
деформация направляющего бурта;
трещина ступицы;
разбитый шпоночный паз;
деформация установочного штифта;
увеличение отверстия под штифт;
люфт центрального отверстия;
фреттинг-коррозия торцевой плоскости;
радиальное или осевое биение;
повреждение метки;
проворачивание относительно вала;
повреждение задающего элемента;
износ внутреннего фазорегулятора.

Причины повреждения

ослабление центрального болта;
повторное использование одноразового крепления;
неправильный момент или угол затяжки;
удержание вала ремнем или цепью;
масло на сухих фрикционных плоскостях;
неправильная установка шпонки;
деформированный установочный штифт;
чрезмерное натяжение ремня;
перекос ролика;
удлинение цепи;
заклинивание натяжителя;
повреждение направляющей;
заклинивание распределительного вала;
чрезмерное сопротивление клапанного механизма;
контакт клапана с поршнем;
неправильное применение съемника;
ударное повреждение;
установка неподходящей детали.

Признаки неисправности

дребезг или металлический щелчок в зоне ГРМ;
смещение ремня к краю шестерни;
износ боковой кромки ремня;
неравномерный износ зубьев ремня;
повторный перескок ремня или цепи;
нестабильные механические фазы;
ошибки корреляции коленчатого и распределительного валов;
затрудненный запуск;
нестабильный холостой ход;
пропуски зажигания;
снижение мощности;
увеличение расхода топлива;
видимый люфт шестерни;
биение зубчатого венца;
металлическая стружка в цепном приводе.

Подобные признаки могут создавать шестерня коленчатого вала, ремень, цепь, натяжитель, направляющие, распределительный вал или фазорегулятор.

Опасность смещения фаз

При проворачивании шестерни относительно вала метка зубчатого венца перестает соответствовать фактическому положению кулачков.

В таком случае метки ремня или цепи могут быть совмещены, но клапаны останутся смещенными относительно поршней.

затрудненный запуск;
нестабильная работа;
ошибки синхронизации;
снижение компрессии;
потеря крутящего момента;
повышение температуры выпуска;
перескок привода;
контакт клапанов с поршнями;
повреждение клапанов и головки блока.

Повреждение шпонки или штифта

Шпонка или штифт могут задавать положение шестерни, однако основной момент в некоторых конструкциях передается прижатыми торцевыми поверхностями.

При ослаблении болта возникают микроперемещения. Шпонка или штифт воспринимают ударную нагрузку и разрушают посадочный паз.

Новая шпонка не устраняет люфт при поврежденной посадке.

Начальная диагностика

Считать коды неисправностей.
Проверить ошибки корреляции валов.
Зафиксировать условия появления шума.
Выполнить диагностику шумов двигателя.
Снять доступную часть крышки ГРМ.
Проверить траекторию ремня или цепи.
Проверить механические фазы.
Осмотреть крепление шестерни.
Проверить биение и люфт.
После снятия осмотреть посадку и фиксирующие элементы.

Проверка ременной шестерни

количество и профиль зубьев;
отсутствие сколов;
чистоту впадин;
состояние направляющих буртов;
отсутствие коррозии;
траекторию ремня;
следы бокового смещения;
износ покрытия зубьев;
наличие моторного масла;
натяжение ремня;
соосность шестерен и роликов.

При наличии масла проверяют сальник распределительного вала и другие уплотнения над приводом.

Проверка цепной шестерни

Вместе со звездочкой выполняют проверку состояния цепи ГРМ.

симметрию зубьев;
крючкообразный износ;
трещины у основания зубьев;
удлинение цепи;
состояние направляющих;
натяжитель цепи ГРМ;
шестерню коленчатого вала;
металлические частицы;
следы ударов цепи;
фактические фазы.

Проверка снятой шестерни

состояние каждого зуба;
трещины зубчатого венца;
радиальное и осевое биение;
центральное отверстие;
шпоночный паз или отверстие под штифт;
торцевые фрикционные плоскости;
следы проворачивания;
фреттинг-коррозию;
направляющие бурты;
монтажные отверстия;
метку фаз;
задающий элемент.

Проверка распределительного вала

посадочный диаметр или конус;
торцевую опорную плоскость;
шпоночный паз;
установочный штифт;
резьбу центрального болта;
трещины конца вала;
следы микроперемещений;
радиальное биение;
осевой люфт;
состояние передней опоры;
свободное вращение;
состояние кулачков и шеек.

При заклинивании распределительного вала новую шестерню не устанавливают до устранения причины.

Когда шестерню заменяют

имеются сколы или трещины зубьев;
профиль зубьев значительно изношен;
направляющий бурт деформирован;
ступица имеет трещину;
разбит паз или отверстие под штифт;
центральное отверстие имеет люфт;
торцевая плоскость повреждена;
биение превышает допуск;
метка или задающий элемент смещены;
деталь повреждена при снятии;
звездочка изношена вместе с цепью;
производитель требует комплектной замены.

Подбор шестерни

VIN автомобиля;
код и номер двигателя;
дату производства;
впускной или выпускной вал;
ременной или цепной привод;
фиксированную конструкцию или фазорегулятор;
количество зубьев;
шаг и профиль;
ширину венца;
форму посадки;
шпоночный паз или штифт;
положение метки;
направляющие бурты;
задающий элемент;
OE-номер и техническую ревизию.

Одинаковое количество зубьев не гарантирует взаимозаменяемость. Могут отличаться профиль, ширина, смещение, посадка и назначение для впускного или выпускного вала.

Что проверить одновременно

вал распределительный;
шестерню коленчатого вала;
ремень ГРМ или цепь ГРМ;
регулятор распределительного вала;
натяжитель ремня ГРМ;
натяжитель цепи ГРМ;
ролик натяжной ремня ГРМ;
направляющие и успокоители цепи;
центральный болт, шайбу, шпонку или штифт;
сальник распределительного вала;
прокладку корпуса ГРМ;
механические фазы.

Подготовка к замене

Изучить сервисную процедуру двигателя.
Определить тип шестерни и способ фиксации.
Установить двигатель в контрольное положение.
Зафиксировать коленчатый и распределительные валы.
Подготовить инструмент для удержания шестерни.
Уточнить необходимость нового болта.
Зафиксировать порядок шайб и втулок.
Подготовить новую шпонку или штифт.
Уточнить момент и угол затяжки.
Подготовить съемник или оправку.
Защитить привод от загрязнения.

Снятие шестерни

Снять необходимые крышки ГРМ.
Установить механические фазы.
Зафиксировать валы.
Ослабить натяжение ремня или цепи.
Снять привод с шестерни.
Удерживать шестерню специальным инструментом.
Отвернуть центральное или фланцевое крепление.
Снять шайбы и дистанционные детали.
Применить предусмотренный съемник.
Не повредить зубья и поверхность вала.
Осмотреть шпонку, штифт и посадку.

Подготовка к установке

очистить посадку;
проверить резьбу;
сравнить новую и старую детали;
проверить количество и профиль зубьев;
проверить ширину и смещение венца;
проверить положение метки;
осмотреть паз или отверстие под штифт;
проверить направляющие бурты;
подготовить новый болт и шайбу;
очистить фрикционные плоскости;
заменить поврежденный сальник;
проверить свободное вращение вала.

Установка шестерни

Установить шпонку или проверить штифт.
Совместить посадочные элементы.
Установить шестерню без перекоса.
Не передавать удары через зубья.
Установить шайбы и дистанционные элементы.
Наживить центральный болт вручную.
Установить ремень или цепь.
Выставить механические фазы.
Активировать натяжитель.
Удерживать шестерню правильным инструментом.
Затянуть установленным моментом и углом.
Выполнить проверку фаз газораспределения.

Безшпоночная конструкция

В некоторых двигателях шестерня не имеет жесткой шпонки. Распределительный вал фиксируют специальной планкой, а шестерня может поворачиваться относительно него при натяжении привода.

После распределения натяжения центральный болт затягивают, и момент передается через прижатые торцевые поверхности.

фрикционные плоскости должны быть чистыми и сухими;
применяется исправный центральный болт;
соблюдается момент и угол затяжки;
используются заводские фиксаторы;
нанесенные краской метки не заменяют процедуру.

Проверка после сборки

Снять монтажные фиксаторы по процедуре.
Провернуть двигатель вручную.
Выполнить необходимое количество оборотов.
Вернуть в контрольное положение.
Повторно проверить метки или фиксаторы.
Проверить натяжение.
Оценить траекторию привода.
Исключить механический контакт.
Проверить отсутствие люфта.
Установить защитные крышки.

Первый запуск

проверить уровень моторного масла;
убедиться, что фиксаторы удалены;
запустить двигатель без повышения оборотов;
контролировать шум ГРМ;
проверить холостой ход;
остановить двигатель при металлическом стуке;
проверить траекторию ремня;
считать ошибки синхронизации;
проверить сальник на утечку;
повторить осмотр после прогрева и поездки.

Практические случаи

Метки совпадали, но двигатель работал нестабильно

Шпоночный паз был разбит, и шестерня провернулась относительно распределительного вала.

Новый ремень смещался наружу

Направляющий бурт был деформирован при предыдущем снятии.

После замены цепи сохранился дребезг

Старая звездочка имела крючкообразный износ и неправильно работала с новой цепью.

Центральный болт снова ослаб

Одноразовый болт установили повторно, а фрикционные плоскости оставили замасленными.

Появилась ошибка корреляции валов

Безшпоночную шестерню затянули до правильного распределения натяжения ремня.

Новая шестерня имела люфт

Посадочный конец распределительного вала был изношен.

После ремонта потек сальник

При снятии шестерни повредили поверхность вала, по которой работает уплотнение.

Цепь перескочила при запуске

Натяжитель остался заблокированным после установки.

Типичные ошибки

заменять шестерню без проверки посадки вала;
игнорировать повреждение шпонки или штифта;
оставлять изношенную звездочку с новой цепью;
не проверять профиль зубьев;
подбирать только по количеству зубьев;
путать фиксированную шестерню с фазорегулятором;
путать детали впускного и выпускного валов;
повторно использовать одноразовый болт;
не выполнять угловую затяжку;
удерживать вал ремнем или цепью;
оставлять масло на фрикционных плоскостях;
забивать шестерню молотком;
поддевать зубчатый венец;
деформировать направляющий бурт;
не проверять биение;
не проверять вращение распределительного вала;
не активировать натяжитель;
не проворачивать двигатель вручную;
не проверять механические фазы;
продолжать запуск при сильном шуме.

Товарные группы TESMA

Шестерни распределительного вала
Шестерни коленчатого вала
Регуляторы распределительного вала
Валы распределительные
Комплекты распределительного вала
Ремни ГРМ
Комплекты ремня ГРМ
Цепи ГРМ
Комплекты цепи ГРМ
Натяжители и направляющие ГРМ
Сальники распределительного вала
Крепление шестерен ГРМ

Шестерню распределительного вала подбирают по VIN, коду двигателя, OE-номеру, типу вала, виду привода ГРМ, количеству и профилю зубьев, ширине венца, конструкции посадки, положению метки и наличию фазорегулятора.

Частые вопросы

Для чего нужна шестерня распределительного вала?

Она передает вращение от привода ГРМ к распределительному валу и обеспечивает правильный момент работы клапанов.

Шестерня и фазорегулятор - одно и то же?

Не всегда. Фиксированная шестерня не изменяет положение вала, а фазорегулятор может поворачивать его относительно привода.

Почему повреждается шпоночный паз?

Частой причиной является ослабление центрального болта, после которого шестерня начинает перемещаться относительно вала.

Можно ли заменить только шпонку?

Только если пазы шестерни и вала не имеют повреждений.

Почему ремень смещается по шестерне?

Возможны деформированный бурт, биение, перекос роликов, неправильное натяжение или повреждение посадки.

Нужно ли менять звездочку вместе с цепью?

При значительном износе зубьев новую цепь не устанавливают на старую звездочку.

Может ли шестерня быть установлена без шпонки?

Да, если это предусмотрено конструкцией. Валы фиксируют специальными приспособлениями, а соединение удерживается затяжкой болта.

Почему после замены появилась ошибка синхронизации?

Возможны неправильные фазы, неподходящая шестерня, ошибка установки задающего элемента или проворачивание посадки.

Можно ли повторно использовать центральный болт?

Только если это допускает производитель. Болты с контролируемым растяжением заменяют.

Нужно ли смазывать посадку?

Требование зависит от конструкции. Фрикционные торцевые поверхности часто должны быть чистыми и сухими.

Нужно ли проверять сальник?

Да. При доступе к шестерне проверяют сальник и рабочую поверхность вала.

Что проверить после замены?

Механические фазы, натяжение и траекторию привода, крепление, отсутствие люфта, работу фазорегулятора и герметичность сальника.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Шестерня распределительного вала передает движение от привода ГРМ к распределительному валу и определяет момент открытия и закрытия клапанов. Ее исправность зависит от состояния зубьев, посадки, шпонки или штифта, центрального крепления, ремня либо цепи и других деталей привода.

При появлении шума, смещении ремня, ошибках корреляции валов или повторном нарушении фаз проверяют шестерню, распределительный вал, шестерню коленчатого вала, натяжители, направляющие и механические фазы. После сборки двигатель обязательно проворачивают вручную, повторно проверяют контрольное положение валов и только затем выполняют запуск.