淺談如何通過改變結(jié)構(gòu)增大同步力矩

蔡 慶

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司技術(shù)中心，山西 大同 037305）

引言

單錐齒環(huán)式同步器唯一缺點(diǎn)就是同步力矩較小，在它的基礎(chǔ)上設(shè)法提高同步力矩，便可實(shí)現(xiàn)縮短同步時(shí)間，提高掛檔性能。現(xiàn)在有下面一種方案可通過改變結(jié)構(gòu)迅速提升同步性能，它在工作原理和結(jié)構(gòu)布置上與齒環(huán)式同步器基本上是類似的，所不同的只是采用了3對(duì)摩擦錐面，而不是1對(duì)摩擦錐面，這樣便可產(chǎn)生更大的同步力矩，而在其他方面則和齒環(huán)式同步器完全一樣［1］。

1 主要問題

現(xiàn)代變速器中所用的同步器都是慣性鎖止式同步器，其工作原理就是把要結(jié)合的轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)速在同步之前，利用其相對(duì)角加速度所產(chǎn)生的慣性力矩，來阻止它們的不同步嚙合，這樣便可確保同步嚙合換檔。所謂“慣性鎖止”有兩重意思，第一是鎖止，即在同步器的輸入端和輸出端的轉(zhuǎn)速未達(dá)到相同以前，同步器中有一種鎖止裝置來阻止它們彼此作剛性接合；第二是慣性，即利用作用在同步器輸入端和輸出端的慣性力矩來實(shí)現(xiàn)這種鎖止。這個(gè)慣性力矩就是作用在同步器摩擦錐面之間的摩擦力矩，也叫同步力矩。凡是利用慣性力矩使鎖止裝置起作用的同步器都屬于慣性鎖止式同步器，慣性力矩的大小等于同步器輸入端的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和輸入端相對(duì)于輸出端的角加速度之積。在輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一定的情況下，慣性力矩的值取決于輸入端相對(duì)于輸出端的角加速度，所以只要存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就必有一個(gè)相應(yīng)的錐面摩擦力矩來保持這種鎖止作用，直到同步時(shí)，即相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度消失，摩擦力矩消失，從而鎖止作用也消失，這時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)輸入端和輸出端的同步嚙合［2］。

由此可見，想進(jìn)一步提升同步性能，即縮短同步時(shí)間，就必然需要增大同步力矩，即所謂的摩擦力矩。

2 建議措施

多錐面齒環(huán)式同步器是把普通齒環(huán)式同步器原來的2個(gè)錐形零件17和18分別做成17和17a及18和18a4個(gè)錐形零件，即在原來的錐環(huán)17和錐體18之外，又額外增加了2個(gè)錐環(huán)17a和18a，如圖1所示。外錐環(huán)17a同樣是由3個(gè)滑塊推動(dòng)，而夾在中間的同步齒環(huán)17 上制有3 個(gè)缺口，在17a上制有相應(yīng)的3個(gè)凸塊S，17a通過凸塊和缺口驅(qū)動(dòng)同步齒環(huán)17，所以17a和17是同二軸9一道轉(zhuǎn)動(dòng)的。夾在中間的另1個(gè)錐環(huán)18a上制有3個(gè)缺口，該缺口卡在制作在一軸錐體18上相應(yīng)的3個(gè)凸塊R 之上，所以18a是同一軸一道轉(zhuǎn)動(dòng)的。結(jié)果是當(dāng)?shù)诙S9和第一軸之間有相對(duì)角速度差時(shí)，在整個(gè)錐體結(jié)構(gòu)中就存在著3對(duì)滑動(dòng)摩擦錐面，而不是1對(duì)。所以在總體尺寸一樣的情況下，加在嚙合套16上一定的軸向推力所產(chǎn)生的同步力矩，就等于作用在3對(duì)錐面之間的摩擦力矩的總和，即約為只有1對(duì)摩擦錐面的普通齒環(huán)式同步器的同步力矩的3倍。所以對(duì)于加在換檔桿上一定的推力來說，就能產(chǎn)生大得多的同步力矩，從而縮短了同步時(shí)間，提高了同步器的工作性能，有利于換檔操作。這種同步器的結(jié)構(gòu)，對(duì)于變速器總長(zhǎng)度的影響也是很小的。

圖1 多錐面齒環(huán)式同步驟

3 結(jié)語

多錐面齒環(huán)式同步器的一個(gè)好處是錐面摩擦系數(shù)的最小值，從普通齒環(huán)式同步器的最小值0.075降低到0.055，而同步力矩如按最小摩擦系數(shù)等于0.08計(jì)，則同步力矩等于普通齒環(huán)式同步器的1.7倍。可見多錐面齒環(huán)式同步器的最小摩擦系數(shù)可降低到很低的水平，這顯然是個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)。而它的同步力矩，在不提高錐面壓強(qiáng)的條件下，可以增大2～3倍，這就足以應(yīng)付較大的輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

［1］張炳力.汽車設(shè)計(jì)［M］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2011.

［2］（英）朱利安／哈皮安—史密斯.現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)概論［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.