带润滑油路的新型三锥面同步器开发研究

魏小强，吕文彻

带润滑油路的新型三锥面同步器开发研究

魏小强，吕文彻

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710119）

目前双锥面存在换档时间过长和换档力大的问题，三锥面同步器比双锥面具有更好的同步性能和换挡轻便性。三锥面因摩擦锥面较多，同步时会产生大量的热，热量的集中会造成同步环的烧蚀，降低摩擦材料的耐磨性，加快同步器的早期磨损和失效，为此在三锥面同步器的结构上设计润滑油路，这样可及时排出同步器摩擦锥面产生的热量，提高同步器的使用寿命。

三锥面同步器；润滑油路；同步性能

1 新设计的锁环式三锥面同步器

用户反馈某六档变速器在2→1、3→2挂档沉重，此变速器1/2档配置双锥面同步器，为此提出了一种带润滑油路的新型三锥面同步器的设计结构，见图1。

工作原理如下：

11和同步齿轮通过花键啮合，3的爪子伸到11的孔c中，这样同步齿轮、11、3同速转动；2的锯齿状爪子s伸到10凹槽j中，这样2和10同速转动。

2内锥面和3外锥面形成一摩擦副、3内锥面和10外锥面形成一摩擦副、10内锥面和11锥面f形成一摩擦副，由此形成了三个摩擦副；组成摩擦副的一对接触面，可使用各种摩擦材料，任一接触锥面或两个接触锥面都可带摩擦材料。

挂档时，1带动6和5一起克服7的径向力向挂档侧移动，5的端面会靠上2的凸起部分，此时三个摩擦副面贴紧，开始同步至齿轮、11、3、2、10的转速一致。同步结束后1将6压下，7进一步被压缩，1越过6和2、11同时啮合，完成挂档。工作过程和双锥面挂档过程相同，只是同步时三个锥面同时参与同步过程，同步时间更短。

图1 三锥面同步器结构图及润滑油路图

2 三锥面同步器润滑结构与油路工作过程

10的结构带有内外两个锥面，将原双锥面4的内表面由柱面改成锥面，可在此锥面喷涂或粘接摩擦材料，并带有矩形状过油槽j结构。

图2 同步器结合齿圈模型

11内壁带有收油槽e，收油槽为一沿径向旋转的凹面，在轴向两侧有凸起或台阶阻止油液流出，便于收油。11上带有油槽d和油孔a，油液可进入三个摩擦面，还有过油孔c，可带走同步时摩擦锥面热量并及时排出。

变速器工作时，中间轴旋转会带动油液飞溅，在离心力的作用下沉积在11收油槽e内，收油槽e和径向油槽d和油孔a相连，此时收集在收油槽e中的润滑油分流，一路经由油孔a润滑10内表面和11锥面结合处的摩擦面，并沿摩擦锥面流出去，另一路经由油槽d流向10内表面和11锥面结合处的摩擦面，并一直由里向外流向10外表面和3内表面结合处的摩擦面，再接着流向3外表面和2内表面结合处的摩擦面，并沿各个摩擦锥面流出去，最后沿着过油孔c、摩擦副与9、摩擦副与11的两侧间隙流出同步器，最后回到变速器油底壳，由此形成了润滑油路。

3 三锥面和单、双锥面同步器同步能力对比

用软件建立某六档变速器各档零件相应的三维模型，获取相关零件的转动惯量，用公式计算各档同步惯量和同步性能。在其它条件相同的情况下，1→2档时，同步冲量单、双、三锥面依次是1940、1000、700Ns；2→1档时，同步冲量单、双、三锥面依次是3440、1780、1250Ns。

由此看出，双锥面是单锥面同步效率的1.94倍，三锥面是单锥面同步效率的2.76倍，三锥面是双锥面同步效率的1.43倍，说明三锥面相比双锥面有良好的同步性能。

4 结论

该三锥面同步器的设计具有以下的特点：

（1）三锥面和原有双锥面同步器相比，零件数量相同，加工工艺和难度基本一致。在变速器中的安装尺寸不变，可直接替换，互换性好。

（2）该同步器首次引入了润滑油路设计，可以保证三个摩擦锥面都可以可靠而良好的润滑，可使同步器工作时摩擦表面的温度显著下降，带走同步摩擦过程中产生的大量热，提高同步器的使用寿命。

（3）三锥面同步器和双锥面零件个数一样，借用双锥面的零件，制造成本略微增加。

相比双锥面：

① 同步时间更短、同步性能提高了1.43倍。

② 换档更轻便，提高了司机操纵舒适性，降低司机劳动强度和抱怨。

③ 三锥面同步器的结合齿圈和摩擦环设计润滑用的油槽，由此组成润滑油路，可显著降低同步时三个摩擦锥面产生的大量热，避免同步环的烧蚀，提高摩擦材料的耐磨性，降低同步器的早期磨损和失效。

[1] 刘惟信.汽车设计[M].北京:清华大学出版社,2001.

[2] 王望予.汽车设计（第四版）[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3] 马超圣.汽车变速器同步器,（第一版）[M].汽车杂志社,1990.

[4] 高维山,张思浦.变速器[J].北京:人民交通出版社,1990.

Development and research of new type triple-cone synchronizerwith oil lubricant passage way

Wei Xiaoqiang, Lv Wenche

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

At present, the double-cone synchronizer has the problems of long shift time and large shift force, the triple-cone face has better synchronization performance and shiftlightness than the double-cone face. Triple-cone surface will produce more heat in short time when it is synchronized because there are many friction cones. The concentration of heat will cause the ablation of synchronous ring, reduce the wear resistance of friction material, and accelerate the early wear and failure of synchronizer. Therefore, oil lubricant passage way is designed on the structure of tri-cone synchronizer, so that the friction cone surface heat energy of synchronizer can be removed in time. And then improve the service life of synchronizer.

Three-cone synchronizer; Oil lubricant passage way; Synchronization performance

A

1671-7988(2019)21-97-02

U462.1

A

1671-7988(2019)21-97-02

魏小强（1985.05-），工科硕士，工程师，就职于陕西法士特汽车传动工程研究院。研究方向：汽车变速器设计开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.034

CLC NO.:U462.1