手动变速器同步器设计

《手动变速器同步器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、手动变速器同步器摘要目前，美国的乘用车手动变速器几乎全部都采用滑块式同步器。本文论述了该类型同步器的常规设计参数，主要包括设计准则、当前设计惯例、设计方法评估以及对同步器性能影响很大的变量。对于早期汽车来说，其内燃机转矩特性使得在汽车动力总成到驱动轮之间安装变速器成为必然，低速低转矩特性使得传动比的选择成为必然。1895年，EmileLevassor发明了一种三挡平行轴式变速器以用在Panhard和Levassor汽车上，这种设计理念在今天仍然有着很广泛的应用。第一种原始的变速器不能使其由一种速比平稳地过渡到另一种速比；另外，以某一速度旋转的齿轮在花键轴上轴向移动并且与其相啮合的旋转的齿轮啮

2、合。这样就需要一种技术使得变速器换挡的时候不磨损齿轮且不损坏齿轮啮合部位的齿。这时采用的其他几种型式的变速器有行星齿轮驱动、摩擦驱动及带驱动式。但是这种平行轴式“碰撞箱”变速器的应用最为广泛，且直到20世纪30年代之前其型式基本上没有变更过。此时位于变速器中一种被称作同步器的小的离合器被发明了，它们使得传动比的选择更容易且使得相关部件的磨损更小。同步器的作用是在变速器中添加一个摩擦离合器，当车辆换挡时这个离合器便开始起作用。由于同步器的作用，换挡时变速器齿轮、发动机离合器盘和动力输出轴的相对速度减小为零。基本上所有型式的摩擦离合器都被应用于同步器中。接下来我们要介绍几种比较常见的同步器及它们

3、的工作原理。这里要介绍的同步器有锥形和非锥形离合器两种型式。锥形离合器由于其较小的尺寸就可以有较大的转矩容量而被广泛应用在同步器中。同步器类型常压式同步器-常压式同步器并不如其名字所示那样。其压力并不是一直存在，它是由驾驶者所控制的。因为这种装置依靠一个作用在锥面上的已知力，因此被称作常压式同步器。通过弹簧力的作用，在换挡过程中的任何时间段内离合器锥面上一直都作用着一个固定的力。虽然当变速器相应部件圆周速度相等时，驾驶者察觉不到任何迹象，但是当驾驶者施加足够大的推力压下产生固定弹簧力的装置时，同步器接合套便和锁止齿圈啮合，如图1所示。多锥面多盘同步器-多锥面同步器由于采用一个额外的有两个附加

4、面的锥面而有更多的接合面。这种设计的主要优点在于它能够降低作用力和单位压力使转矩增加，因而有较好的耐磨损特性。38图1常压式同步器在过去，单盘离合器取代锥形离合器应用在同步器中，但是单盘离合器的缺点是相对锥形离合器来说其转矩容量有所降低，这些在后面的力学分析部分中将更进一步地论述。所有同步器的缺点是在换挡时，发动机必须和驱动轮暂时分离。对于轻型车来说，这个缺点可以忽略不计，但是对于重型车来说，这个缺点非常明显。虽然如此，由于换挡过程中消耗了大量能量，如果发动机离合器没有松开，同步器就会当即磨损或过热。为解决这一问题，不需要发动机离合器松开的被称作“动力同步器”的变速器被尝试应用。这种类型的变

5、速器将多个离合器压紧在一起，这些离合器能消耗换挡过程中的能量并且传递发动机转矩。通过由凸轮和连杆组成的这一复杂的系统，一个离合器被松开时另一个离合器便被应用。这种类型的变速器的一个应用实例是ZF多离合器变速箱。多个压紧的离合器起着相同的作用。图2自行增力式同步器自行增力式同步器-最著名的自行增力式同步器是波尔舍式。其工作原理与内张型鼓式制动器类似。当同步器接合套（如图2所示）移向待啮合齿轮时，接合套便与由待啮合齿轮带动的同步环接触。二者接触使接合套和同步环之间产38生摩擦，二者之间的摩擦使同步环外张以使接合套和同步环间产生更大的摩擦力。当同步结束，接合套和齿轮相对速度不存在时，外张停止，接合

6、套沿着同步环移动以完成接合。由于其自增力作用，这种型式的同步器换挡更为省力且迅速。锁销式惯性同步器-锁销式惯性同步器属于惯性同步器的一种类型，其结构及截面视图如图3所示。由该图可以看出，这种结构采用锥形离合器，通过锁销的作用实现工作。移向待啮合齿轮的接合套通过锥形锁销支撑。锁销穿过的接合套孔直径稍微大些，（在进行换挡操作时）由锥面引起的摩擦力矩使锁销向孔的另一面移动。锁销倒角也会引起力矩，与由锥面引起的摩擦力矩相比，其方向相反，大小稍微小些。由以上描述可以看出，未同步前接合套不会向待啮合齿轮方向移动。当同步过程结束后，锥面惯性力矩消失。由锁销倒角抵在接合套孔所引起的拨环力矩使摩擦锥盘与齿轮相

7、对接合套转过一个角度以完成接合套与齿轮的接合。图3锁销式惯性同步器同步器应用范围尽管上述所提到的同步器都曾经或正在被应用，但是没有哪有一种同步器比滑块式同步器的应用更为广泛。在美国，几乎所有的乘用车手动变速器都采用这种类型的同步器。一般来说，该型同步器包括一个锥形离合器和一个能引起相反力矩的结构，这种结构与前面提到的锁销式惯性同步器中的结构类似。基本的离合器设计原理适用于除自行增力式同步器外的其他所有的同步器