新型多錐鎖銷同步器

喬湘鶴，方向進

(浙江萬里揚變速器股份有限公司研究院，浙江金華321000)

0 前言

汽車變速器采用同步器實現快速、無撞擊換擋，是提高車輛使用性能和安全性能的有效措施。現代車輛除少數重載車輛對駕駛舒適性要求還偏低，還未對同步器有絕對要求外，幾乎所有車輛變速器都已經采用了不同形式的同步器總成來保證車輛的駕駛舒適性要求。

1 同步器發展現狀

慣性同步器在現代汽車變速器中得到了廣泛的應用，基本分為慣性鎖止式和慣性增力式兩種，用得最多的慣性鎖止式同步器又分為鎖環式同步器(圖1 (a))和鎖銷式同步器(圖1(b))兩大類。

基本上來說，它們都是由摩擦元件、彈性元件以及鎖止元件組成。掛擋時，在軸向力作用下，摩擦元件產生摩擦力矩，使被結合部分逐漸同步，鎖止元件防止在同步前強行掛擋，彈性元件使得嚙合套等在空擋時保持在中間位置，不影響結合或者分離過程。

鎖環式同步器工作可靠，在這些年有了很大的發展，出現了多種結構的多錐同步器，圖2 是現在國內廣泛應用在商用車和乘用車上的雙錐同步器。圖3 是現在應用在乘用車變速器和高檔輕卡上的三錐同步器。

2 鎖銷同步器

鎖銷同步器在一些特定工況下，相比鎖環同步器其實還是有著比較大的優勢。比如軸向尺寸比較富余的時候，鎖銷同步器摩擦面不受嚙合套大小影響，較鎖環同步器有明顯的增大，大大提高車輛的掛擋性能;比如因為有定位銷和定位基準的存在，使得鎖銷同步器同步環更容易找準接觸面，使得摩擦效果更好，受力面積更大。特別是在一些氣動換擋的副箱中，鎖銷同步器的使用使得變速器性能更加可靠。

現在國內外不少重載變速器還是采用鎖銷同步器為主，特別是副箱氣動換擋的變速器總成，為了保證同步器的使用性能和可靠性，并盡可能地提高同步器的換擋性能，作者在原單錐鎖銷的基礎上開發了一種雙錐鎖銷同步器，如圖4 所示，就是一個左邊單錐右邊雙錐的鎖銷同步器總成，雙錐同步器端的內錐鉚接在鎖銷上，外環與內錐周向互相固定，這樣內錐與外環通過齒套聯接與軸同步轉動，中間環與齒輪同步轉動。當掛擋時，因軸與齒輪轉速不同，導致外環、內錐與中間環產生轉速差，使得2 對錐面相互摩擦，產生摩擦力以使得齒輪與軸之間的轉速差趨向于0，從而完成掛擋。

根據同步器摩擦力矩計算公式

Mf=P×μ×R錐/sinα式中:P 為作用在同步錐面的軸向力;

μ 為同步錐面間的摩擦因數;

R錐為錐面平均半徑;

α 為同步錐角。

當其他條件完全不變時，摩擦面增加1 個，相當于摩擦錐面半徑增大將近一倍，同步器摩擦力矩增加將近一倍，使得在同樣的換擋時間下，換擋力可以將近減輕50%。通過試制、試驗后，測定該套鎖銷同步器在同樣工作條件下，換擋力減輕了大約40%以上，大大提高了變速器的換擋性能。而且這種結構的同步器總成單錐同步環與雙錐的內環完全通用，可以滿足各類變速器不同需要的選擇，當變速器總成因成本以及從動盤減少不需要雙錐同步器時，則可以兩邊直接轉換成單錐同步器，實現各類變速器總成的無縫對接。

雙中間軸變速器因為其主箱不帶同步器，雙中間軸分擔載荷，在中國重型變速器市場占據了統治地位，但是因加工精度以及本身主軸齒輪浮動的原因，副箱同步器早期磨損或者過早失效是雙中間軸變速器市場的主要問題之一，為了解決這一問題，國外已經有公司大膽地采用了三錐鎖銷同步器總成，圖5為老狀態單錐鎖銷同步器，圖6 為國外同類型產品所采用的三錐同步器總成。

三錐同步器的使用可以大大提高同步器的摩擦力矩，幾乎達到原設計的3 倍左右，使得變速器采用較小的換擋力，獲得同樣的換擋時間，保證整套同步器在氣動換擋時所受的沖擊力下降，同步器的使用性能和可靠性都能夠大大提高。

很顯然，鎖銷同步器的多錐化，能夠進一步地擴寬鎖銷同步器的使用范圍，提高變速器的掛擋性能，為變速器行業同步器的使用開拓出一條新的道路。

【1】吳宗澤.機械零件設計手冊［M］.北京:機械工業出版社，2003.

【2】劉維信.汽車設計［M］.北京:清華大學出版社，2001.