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同步器构造及工作原理

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变速器同步器是利用摩擦原理 实现同步的,现代汽车上广泛使用的是惯性式同步器,同步器可以从结构上保证待啮合的接合套与接合齿轮的花键齿在达到同步之前不可能接触,可以避免齿间冲击和噪音。

同步器的作用是为了让离合器片也要和飞轮同步,转速必须一致才可顺利挂档,如果换挡慢了,转速落到怠速,是无法挂进去的),减档要在空档位置(同时保持离合器抬起)加油门,以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂,难以掌握精确。因此设计师创造出"同步器",通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。

同步器工作原理不容易理解,下面用一个同步器工作过程的动画来说明同步器工作原理

同步器工作原理动画 》》》》》》》》查看更多同步器工作原理动画


同步器有常压式,惯性式和自行增力式等种类。目前广泛采用的是惯性式同步器。它主要由接合套、同步锁环等组成

下面在这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。

惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的,在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触,从而避免了齿间冲击。

工作原理可以用某汽车三档变速器中的二、三档同步器为例说明。花键毂7与第二轴用花键连接,并用垫片和卡环作轴向定位。在花键毂两端与齿轮1和4之间,各有一个青铜制成的锁环(也称同步环)9和5。锁环上有短花键齿圈,花键齿的断面轮廓尺寸与齿轮1,4及花键毂7上的外花键齿均相同。在两个锁环上,花键齿对着接合套8的一端都有倒角(称锁止角),且与接合套齿端的倒角相同。

锁环式惯性同步器构造

同步器构造及工作原理

惯性同步器

锁环具有与齿轮1和4上的摩擦面锥度相同的内锥面,内锥面上制出细牙的螺旋槽,以便两锥面接触后破坏油膜,增加锥面间的摩擦。三个滑块2分别嵌合在花键毂的三个轴向槽11内,并可沿槽轴向滑动。在两个弹簧圈6的作用下,滑块压向接合套,使滑块中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中,起到空档定位作用。滑块2的两端伸入锁环9和5的三个缺口12中。只有当滑块位于缺口12的中央时,接合套与锁环的齿方可能接合

同步器构造及工作原理

同步器分解图

同步器构造及工作原理

剖面图

同步器构造及工作原理

锁销式惯性同步器

同步器构造及工作原理

自行增力式同步器

自行增力式同步器与常压式和惯性式同步器一样,也是利用摩擦原理实现同步,主要区别在于同步环产生的摩擦力矩由于同步环内的弹簧片作用而得到成倍的增长。

图所示为波尔舍自行增力式同步器。

两个齿轮通过轴承空套在第二轴上,而花键毂2与第二轴固定连接,毂的外缘有三个凸起的轴向键,与接合套1上的三个相应键槽配合。接合套与毂一起转动,并可相对于毂轴向移动。

接合齿圈3与常啮合齿轮固定连接。弹性的开口同步环4、滑块5、支承块6及两个弹簧片7均装在接合齿圈内,并用挡片8加以轴向限位。滑块5的凸起部插于同步环的开口处,处于空档时两侧有间隙,支承块内圆上的凸起则嵌入接合齿圈轴颈上相应的槽中,槽比凸起稍宽些。同步环外表面沿轴向两端制出外锥面,而接合齿圈和接合套的两侧齿端也制出与其配合的内锥面。


只要接合套与待啮合齿轮之间存在转速差,弹簧片的支承力就阻止同步环直径缩小,因而也就阻止了接合套移动。在二者的转速差为零(同步)时,弹簧片卸除载荷,即以右弹簧片的上端为支点,弹簧片伸张,其下端顶住支承块凸起右侧,推动接合齿圈连同低档齿轮一道顺时针方向转动一个角度,使弹簧片松弛,于是阻止同步环直径缩小的支承力消失。

此时,在不大的换档力作用下,接合套便可压缩同步环,与右侧的接合齿圈接合,而同步环处于接合套的屋顶状凹槽里,被可靠地定位。因此,在挂档位置,毋需采用一般变速器所必须设置的自锁装置。
在图所示的右视图中,该齿轮接合齿圈内左右各有一个弹簧片,上述换档过程中仅由右侧的弹簧片起作用。当从下一个档位换到该档时,便由左侧的弹簧片施加径向力,加速同步过程。
由于弹簧片的增力作用,故这种同步器能使换档更为省力并且迅速。

同步器构造及工作原理

同步器构造及工作原理

常压式同步器

如图所示为装有常压式同步器的变速器。 在第一轴齿轮2与空套在第二轴5上的齿轮4 之间装有花键毂1。花键毂以其内 外花键分别与第二轴和接合套3作滑动连接。向左或向右拨动接合套,其内花键齿圈可与齿轮2或齿轮4的接合齿圈接合,即挂上直接档或第二档。

同步器构造及工作原理


在齿轮2与4接合齿圈相对的一侧均有一个外锥面。相应地在花键毂两侧加工出内锥面。在花键毂的径向孔内,装有定位销6,它借弹簧的压力嵌入在接合套3内切出的环形凹槽中 。

图1上部的三个图为在挂直接档的过程中同步器的工作示意图。图1a表示接合套在空档位置。挂直接档时, 向左拨动接合套,则通过定位销带动花键毂1一同左移。当花键毂的内锥面与齿轮2的外锥面接触时,花键毂即不能再继续左移。

由于接合套与花键毂之间有弹簧顶住的定位销6,若驾驶员作用在接合套上的力不大,则 定位销便阻止接合套在花键毂停止不动的情况下继续向左移动。此时位置如图1b所示。两锥匦在驾驶员通过操纵机构加于接合套和花键毂上的力的作用下互相压紧。齿轮2与花键毂存在转速差,因而两锥面一经接触,便产生摩擦作用。这种摩擦作用促使第一轴齿轮的转速迅速降低到与花键毂的转速(亦即接合套的转速)相等,因而二者花键齿的圆周速度相等(同步)。

此时驾驶员继续增大加于接合套上的推力,使接合套克服弹簧力 压下定位销6而相对花键毂继续左移, 其内 花键齿圈便与齿轮 的接合齿圈接合,即挂入直用常压式同步器换档与用接合套换档比较,在工作过程上的区别,主要在于前者的摩擦作用能使需接合的两花键齿圈迅速地达到并保持同步。并且由于带弹簧的定位销6对接合套的阻力,使两齿圈在达到同步之前暂不接合。


但在此种同步器中,对接合套的轴向阻力是由弹簧压力造成, 故其大小有限(“常压式”的名称即由此而得)。如果驾驶员用力较猛,则可能在未达到同步前,接合套便克服弹簧压力,压下定位销而与齿轮2的接合齿圈接触,此时齿间仍将产生冲击。 因此常压式同步器工作不很可靠,目前较少采用。

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同步器时变速器的换档过程


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