新型多锥锁销同步器

乔湘鹤，方向进

(浙江万里扬变速器股份有限公司研究院，浙江金华321000)

0 前言

汽车变速器采用同步器实现快速、无撞击换挡，是提高车辆使用性能和安全性能的有效措施。现代车辆除少数重载车辆对驾驶舒适性要求还偏低，还未对同步器有绝对要求外，几乎所有车辆变速器都已经采用了不同形式的同步器总成来保证车辆的驾驶舒适性要求。

1 同步器发展现状

惯性同步器在现代汽车变速器中得到了广泛的应用，基本分为惯性锁止式和惯性增力式两种，用得最多的惯性锁止式同步器又分为锁环式同步器(图1 (a))和锁销式同步器(图1(b))两大类。

基本上来说，它们都是由摩擦元件、弹性元件以及锁止元件组成。挂挡时，在轴向力作用下，摩擦元件产生摩擦力矩，使被结合部分逐渐同步，锁止元件防止在同步前强行挂挡，弹性元件使得啮合套等在空挡时保持在中间位置，不影响结合或者分离过程。

锁环式同步器工作可靠，在这些年有了很大的发展，出现了多种结构的多锥同步器，图2 是现在国内广泛应用在商用车和乘用车上的双锥同步器。图3 是现在应用在乘用车变速器和高档轻卡上的三锥同步器。

2 锁销同步器

锁销同步器在一些特定工况下，相比锁环同步器其实还是有着比较大的优势。比如轴向尺寸比较富余的时候，锁销同步器摩擦面不受啮合套大小影响，较锁环同步器有明显的增大，大大提高车辆的挂挡性能;比如因为有定位销和定位基准的存在，使得锁销同步器同步环更容易找准接触面，使得摩擦效果更好，受力面积更大。特别是在一些气动换挡的副箱中，锁销同步器的使用使得变速器性能更加可靠。

现在国内外不少重载变速器还是采用锁销同步器为主，特别是副箱气动换挡的变速器总成，为了保证同步器的使用性能和可靠性，并尽可能地提高同步器的换挡性能，作者在原单锥锁销的基础上开发了一种双锥锁销同步器，如图4 所示，就是一个左边单锥右边双锥的锁销同步器总成，双锥同步器端的内锥铆接在锁销上，外环与内锥周向互相固定，这样内锥与外环通过齿套联接与轴同步转动，中间环与齿轮同步转动。当挂挡时，因轴与齿轮转速不同，导致外环、内锥与中间环产生转速差，使得2 对锥面相互摩擦，产生摩擦力以使得齿轮与轴之间的转速差趋向于0，从而完成挂挡。

根据同步器摩擦力矩计算公式

Mf=P×μ×R锥/sinα式中:P 为作用在同步锥面的轴向力;

μ 为同步锥面间的摩擦因数;

R锥为锥面平均半径;

α 为同步锥角。

当其他条件完全不变时，摩擦面增加1 个，相当于摩擦锥面半径增大将近一倍，同步器摩擦力矩增加将近一倍，使得在同样的换挡时间下，换挡力可以将近减轻50%。通过试制、试验后，测定该套锁销同步器在同样工作条件下，换挡力减轻了大约40%以上，大大提高了变速器的换挡性能。而且这种结构的同步器总成单锥同步环与双锥的内环完全通用，可以满足各类变速器不同需要的选择，当变速器总成因成本以及从动盘减少不需要双锥同步器时，则可以两边直接转换成单锥同步器，实现各类变速器总成的无缝对接。

双中间轴变速器因为其主箱不带同步器，双中间轴分担载荷，在中国重型变速器市场占据了统治地位，但是因加工精度以及本身主轴齿轮浮动的原因，副箱同步器早期磨损或者过早失效是双中间轴变速器市场的主要问题之一，为了解决这一问题，国外已经有公司大胆地采用了三锥锁销同步器总成，图5为老状态单锥锁销同步器，图6 为国外同类型产品所采用的三锥同步器总成。

三锥同步器的使用可以大大提高同步器的摩擦力矩，几乎达到原设计的3 倍左右，使得变速器采用较小的换挡力，获得同样的换挡时间，保证整套同步器在气动换挡时所受的冲击力下降，同步器的使用性能和可靠性都能够大大提高。

很显然，锁销同步器的多锥化，能够进一步地扩宽锁销同步器的使用范围，提高变速器的挂挡性能，为变速器行业同步器的使用开拓出一条新的道路。

【1】吴宗泽.机械零件设计手册［M］.北京:机械工业出版社，2003.

【2】刘维信.汽车设计［M］.北京:清华大学出版社，2001.