變速器同步器概述

同步器換擋，它可以從結(jié)構(gòu)上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前可能接觸，以避免齒間沖擊和發(fā)動噪聲，縮短換擋時間，簡化換擋過程，使換擋操作簡捷而輕便。無同步器時變速器的換檔過程采用滑動齒輪或接合套換檔時，必須使待嚙合的輪齒或接合套與接合齒圈花鍵齒的圓周速度一致（同步），才能順利進入嚙合而完成掛檔。而高檔換低檔和低檔換高檔實現(xiàn)同步的方法還有所不同。（1）低擋換高擋（2）高擋換低擋2021/6/271接合齒圓周速度V3=V2；V4>V2（由傳動比決定）；V3<V4（不應立即換入高擋）。自然同步：V4比V2下降較快，V3下降較慢；強制同步：抬起離合器踏板，利用發(fā)動機怠速工況迫使第一軸更快地減速，V4下降更快。（1）低擋換高擋2021/6/272接合齒圓周速度V3=V4；因為V4>V2（由傳動比決定）；所以V2<V3。V4和V2下降較快，V3下降較慢，不能自然同步；（2）高擋換抵擋強制同步：在變速器退到空擋后，立即抬起離合器踏板，同時踩一下加速踏板，使發(fā)動機連同離合器從動盤和第一軸都開始升速，使V2>V3。2021/6/273

無同步器的普通變速器的操縱復雜，換擋過程中容易產(chǎn)生沖擊，對駕駛員的熟練程度要求高，容易造成駕駛員的疲勞。常壓同步器慣性式同步器自行增力式同步器同步器種類鎖環(huán)式同步器鎖銷式同步器

為克服上述缺點，在普通變速器上采用同步器，使換擋時即將嚙合齒輪的接合部位與接合套的速度相等，即實現(xiàn)同步。2021/6/274

目前汽車上廣泛采用摩擦慣性式同步器，是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的。由鎖環(huán)式慣性同步器和鎖銷式慣性同步器兩種類型。一、鎖環(huán)式慣性同步器1、鎖環(huán)式慣性同步器構(gòu)造2021/6/2752021/6/2762021/6/2771-第一軸2、13-滾針軸承3-六擋接合齒圈4、8-鎖環(huán)5-滑塊6-定位銷7-接合套9-五擋接合齒圈10-第二軸五擋齒輪11-襯套12、18、19-卡環(huán)14-第二軸15-花鍵轂16-彈簧17-中間軸五擋齒輪20-擋圈2021/6/278

花鍵轂15套裝在第二軸上，并用卡環(huán)18軸向固定；

在花鍵轂兩端與齒圈3和9之間，各有一個青銅制成的鎖環(huán)（同步環(huán)）4和8；

鎖環(huán)上有斷續(xù)的短花鍵齒圈，花鍵齒圈的斷面輪廓尺寸與齒圈3、9及花鍵轂15上的外花鍵齒均相同。

鎖環(huán)上的花鍵齒，在對著接合套的一端，都有倒角，且與接合套齒端的倒角相同；

鎖環(huán)有與齒圈3、9上的錐形摩擦面錐度相同的內(nèi)錐面，錐面上制出細牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后，破壞油膜，增加錐面間的摩擦。2021/6/279三個滑塊，分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽內(nèi)，并可沿槽軸向滑動；三個定位銷分別插入三個滑塊的通孔中；在彈簧16的作用下，定位銷壓向接合套，使定位銷端部的球面正好嵌在接合套中部的凹槽口中，起到空擋定位作用；滑塊5的兩端伸入鎖環(huán)4和8的三個缺口中；

鎖環(huán)的三個凸起部分別伸入到花鍵轂的三個通槽中，只有當凸起部位于通槽的中央時，接合套與鎖環(huán)方能接合。2021/6/27102、鎖環(huán)式慣性同步器的工作原理以五擋換六擋為例講解：⑴退入空擋位置：

接合套7剛從五擋退入空擋時，如圖所示，六擋接合齒圈3、接合套7、鎖環(huán)4及與其有關聯(lián)的運動件，因慣性作用而沿原方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，設他們的轉(zhuǎn)速為n3、n7和n4，此時n7=n4,因n3＞n7，故n3＞n4。

此時鎖環(huán)4是軸向自由的，其內(nèi)錐面與六擋接合齒圈3的外錐面沒有摩擦。接合齒圈

鎖環(huán)接合套定位銷滑塊彈簧花鍵轂2021/6/2711齒圈鎖環(huán)接合套滑塊定位銷第一軸2021/6/2712⑵產(chǎn)生摩擦作用：

若要掛入六擋（直接擋），可用撥叉撥動接合套7，并通過定位銷6帶動滑塊5一起向左移動。

3-六擋接合齒圈，4-鎖環(huán)，7-接合套，

6-定位銷，5-滑塊，15-花鍵轂

當滑塊左端面與鎖環(huán)4的缺口的端面接觸時，便推動鎖環(huán)移向六擋接合齒圈3，使具有轉(zhuǎn)速差（n3＞n4）的兩端面一經(jīng)接觸便產(chǎn)生摩擦作用。2021/6/2713⑶產(chǎn)生鎖止作用：

六擋接合齒圈3即通過摩擦作用帶動鎖環(huán)相對于接合套超前轉(zhuǎn)過一個角度，直到鎖環(huán)的凸起部d與花鍵轂15通槽e的另一側(cè)面接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉(zhuǎn)動。

此時，接合套的齒與鎖環(huán)的齒較鎖環(huán)的凸起部d位于花鍵轂的通槽中央時錯開了半個齒厚，從而使接合套的齒端倒角與鎖環(huán)相應的齒端倒角正好互相抵觸而不能進入嚙合。

注意：E=d+Aa-接合套的一個齒

e-花鍵轂通槽2021/6/2714撥環(huán)力（矩）

此時若要接合套的齒圈與鎖環(huán)的齒圈接合上，必須使鎖環(huán)相對于接合套后退一個角度。由于駕駛員始終對于接合套施加一個軸向力，使接合套和鎖環(huán)的齒端倒角壓緊，于是在鎖環(huán)的鎖止角斜面上作用有法向力FN，分解成F1（軸向力）、F2（切向力）。F2力圖使鎖環(huán)相對于接合套向后退轉(zhuǎn)，稱為拔環(huán)力矩。

F1則使鎖環(huán)4與六擋接合齒圈3的錐面產(chǎn)生摩擦力矩，使二者轉(zhuǎn)速n3與n4迅速接近，實際上可認為n4不變，只是n3趨近于n4，這是因為鎖環(huán)4連同接合套7通過花鍵轂15與整個汽車相聯(lián)系，其轉(zhuǎn)動慣量大，轉(zhuǎn)速下降慢。

接合齒圈3僅與離合器從動部分相連，其轉(zhuǎn)動慣量小，速度下降快，因為接合齒圈3是減速旋轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生慣性力矩，方向與旋轉(zhuǎn)方向相同。此慣性力矩通過摩擦錐面作用到鎖環(huán)上，阻止鎖環(huán)相對接合套向后退轉(zhuǎn)（即：在鎖環(huán)上作用著兩個相反方向的力矩，一為切向力F2形成的力圖使鎖環(huán)相對于接合套向后退轉(zhuǎn)的拔環(huán)力矩M2，一個為摩擦錐面上阻止鎖環(huán)向后退轉(zhuǎn)的慣性力矩M1）。2021/6/2715在n3尚未等于n4時，兩個錐面間摩擦力矩的數(shù)值與六擋接合齒圈3的慣性力矩相等；如果M2＞M1，則鎖環(huán)4可相對于接合套向后退轉(zhuǎn)一個角度，以便二者進入嚙合；如果M2＜M1，則二者不可能進入接合；

2021/6/2716

摩擦力矩M1與軸向力F1的垂直于摩擦錐面的分力成正比，而M2則與切向力F2成正比。F1和F2都是法向力的分力，二者的比值取決于花鍵齒鎖止角的大小。

因此，不論駕駛員通過操縱機構(gòu)施加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環(huán)齒端總是互相抵觸而不能接合。這說明鎖環(huán)4對接合套的鎖止作用是六擋接合齒圈3的慣性力矩造成的。

故在設計同步器時，適當?shù)剡x擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步（n3=n4）之前，六擋接合齒圈3施加在鎖環(huán)4上的慣性力矩M1，總是大于切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2。2021/6/2717⑷同步嚙合：

隨著駕駛員繼續(xù)加大接合套的推力，摩擦作用就迅速使六擋接合齒圈3的轉(zhuǎn)速降低到與鎖環(huán)4相同，并進一步保持同步旋轉(zhuǎn)，于是其慣性力矩消失。

由于軸向力F1的作用，兩個摩擦錐面還緊密接合著，此時切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2使鎖環(huán)連同六擋接合齒圈3及與之相連的所有零件一起相對于接合套向后退轉(zhuǎn)一個角度，使鎖環(huán)凸起部d又移回到花鍵轂15的通槽中央。撥環(huán)力（矩）2021/6/2718

兩個花鍵齒圈不再抵觸，此時接合套壓下定位銷繼續(xù)左移，與鎖環(huán)的花鍵齒嚙合，如果此時接合套花鍵齒與六擋接合齒圈的花鍵齒發(fā)生抵觸，則作用在六擋接合齒圈花鍵齒端斜面上的切向分力使六擋接合齒圈及其相連零件相對于鎖環(huán)及接合套轉(zhuǎn)過一個角度，使接合套與六擋接合齒圈進入嚙合。特點與應用：動畫

機構(gòu)緊湊、便于合理布置。轎車：一汽奧迪100、紅旗CA7220、捷達、上海桑塔納輕型載貨汽車：摩擦力矩不大，易造成齒端的磨損而失效。2021/6/2719二、鎖銷式慣性同步器1、應用：中、重型載貨汽車上。2、構(gòu)造：東風EQ1090E變速器中的四、五鎖銷式慣性同步器。主要由花鍵轂9、接合套5、摩擦錐環(huán)3、摩擦錐盤2、鎖銷

8、定位銷4、鋼球10、彈簧

11等組成。2021/6/2720東風EQ1090E變速器中的四、五鎖銷式慣性同步器2021/6/27211-第一軸齒輪，2-摩擦錐盤，3-摩擦錐環(huán)，4-定位銷，5-接合套，6-第二軸四擋齒輪，7-第二軸，8-鎖銷，9-花鍵轂，10-鋼球，11-彈簧2021/6/2722

兩個內(nèi)錐面的摩擦錐盤分別固定在帶有外花鍵齒圈的常嚙合主動齒輪和四擋從動齒輪上。

與之相配合的兩個有外錐面的摩擦錐環(huán)，通過三個鎖銷和三個定位銷與接合套連接。

鎖銷的兩端固定在摩擦錐環(huán)的孔中，其兩端的工作表面直徑與接合套凸緣上相應的銷孔的內(nèi)徑相等，其中部直徑小于孔徑。只有在鎖銷與接合套孔對正時，接合套方能沿鎖銷軸向移動。2021/6/2723

鎖銷中部和接合套上相應的銷孔兩端有角度相同的倒角-----鎖止角。

在接合套上定位銷孔中部鉆有斜孔，內(nèi)裝彈簧，把鋼球頂向定位銷中部的環(huán)槽，以保證同步器處于正確的空擋位置。

定位銷兩端伸入錐環(huán)內(nèi)側(cè)面，有間隙，故定位銷可隨接合套軸向移動。2021/6/27243、工作原理：（1）退入空擋

剛由四擋退入空擋的位置，接合套由定位銷和定位鋼球定位在中間位置。2021/6/2725（2）產(chǎn)生摩擦作用

當要掛上五擋時，向左撥動接合套，接合套便通過定位鋼球和定位銷推動左側(cè)摩擦錐環(huán)向左移動，使之與左側(cè)的摩擦錐盤相接觸。

由于此時摩擦錐環(huán)與摩擦錐盤轉(zhuǎn)速不相同，所以兩者一接觸，便在其摩擦錐面上產(chǎn)生摩擦力矩。2021/6/2726（3）產(chǎn)生鎖止作用

在摩擦力矩的作用下，使摩擦錐環(huán)連同鎖銷一起相對于接合套轉(zhuǎn)過一個角度，使鎖銷中部環(huán)槽倒角與接合套銷孔端倒角的錐面相互抵觸，從而使鎖銷產(chǎn)生鎖止作用，阻止接合套向左移動。2021/6/2727

與鎖環(huán)式同步器一樣，在鎖止倒角上的切向分力F2也形成一個拔環(huán)力矩，而力圖使鎖銷及錐環(huán)倒轉(zhuǎn)，但在錐環(huán)與錐盤未達到同步前，由摩擦錐盤所形成的摩擦力矩總大于拔環(huán)力矩，因而可以阻止接合套與齒圈在同步之前進入嚙合。2021/6/2728（4）同步嚙合

只有達到同步后慣性力矩消失，