新型多錐鎖銷同步器

喬湘鶴，方向進(jìn)

(浙江萬(wàn)里揚(yáng)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(shí)現(xiàn)快速、無(wú)撞擊換擋，是提高車輛使用性能和安全性能的有效措施?，F(xiàn)代車輛除少數(shù)重載車輛對(duì)駕駛舒適性要求還偏低，還未對(duì)同步器有絕對(duì)要求外，幾乎所有車輛變速器都已經(jīng)采用了不同形式的同步器總成來(lái)保證車輛的駕駛舒適性要求。

1 同步器發(fā)展現(xiàn)狀

慣性同步器在現(xiàn)代汽車變速器中得到了廣泛的應(yīng)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(huán)式同步器(圖1 (a))和鎖銷式同步器(圖1(b))兩大類。

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

鎖環(huán)式同步器工作可靠，在這些年有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)的多錐同步器，圖2 是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用在商用車和乘用車上的雙錐同步器。圖3 是現(xiàn)在應(yīng)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(huán)同步器其實(shí)還是有著比較大的優(yōu)勢(shì)。比如軸向尺寸比較富余的時(shí)候，鎖銷同步器摩擦面不受嚙合套大小影響，較鎖環(huán)同步器有明顯的增大，大大提高車輛的掛擋性能;比如因?yàn)橛卸ㄎ讳N和定位基準(zhǔn)的存在，使得鎖銷同步器同步環(huán)更容易找準(zhǔn)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(dòng)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(xiàn)在國(guó)內(nèi)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(dòng)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(chǔ)上開發(fā)了一種雙錐鎖銷同步器，如圖4 所示，就是一個(gè)左邊單錐右邊雙錐的鎖銷同步器總成，雙錐同步器端的內(nèi)錐鉚接在鎖銷上，外環(huán)與內(nèi)錐周向互相固定，這樣內(nèi)錐與外環(huán)通過(guò)齒套聯(lián)接與軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，中間環(huán)與齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)掛擋時(shí)，因軸與齒輪轉(zhuǎn)速不同，導(dǎo)致外環(huán)、內(nèi)錐與中間環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速差，使得2 對(duì)錐面相互摩擦，產(chǎn)生摩擦力以使得齒輪與軸之間的轉(zhuǎn)速差趨向于0，從而完成掛擋。

根據(jù)同步器摩擦力矩計(jì)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(shù);

R錐為錐面平均半徑;

α 為同步錐角。

當(dāng)其他條件完全不變時(shí)，摩擦面增加1 個(gè)，相當(dāng)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(shí)間下，換擋力可以將近減輕50%。通過(guò)試制、試驗(yàn)后，測(cè)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(jié)構(gòu)的同步器總成單錐同步環(huán)與雙錐的內(nèi)環(huán)完全通用，可以滿足各類變速器不同需要的選擇，當(dāng)變速器總成因成本以及從動(dòng)盤減少不需要雙錐同步器時(shí)，則可以兩邊直接轉(zhuǎn)換成單錐同步器，實(shí)現(xiàn)各類變速器總成的無(wú)縫對(duì)接。

雙中間軸變速器因?yàn)槠渲飨洳粠狡?，雙中間軸分擔(dān)載荷，在中國(guó)重型變速器市場(chǎng)占據(jù)了統(tǒng)治地位，但是因加工精度以及本身主軸齒輪浮動(dòng)的原因，副箱同步器早期磨損或者過(guò)早失效是雙中間軸變速器市場(chǎng)的主要問(wèn)題之一，為了解決這一問(wèn)題，國(guó)外已經(jīng)有公司大膽地采用了三錐鎖銷同步器總成，圖5為老狀態(tài)單錐鎖銷同步器，圖6 為國(guó)外同類型產(chǎn)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(dá)到原設(shè)計(jì)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(shí)間，保證整套同步器在氣動(dòng)換擋時(shí)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(jìn)一步地?cái)U(kuò)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(yè)同步器的使用開拓出一條新的道路。

【1】吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

【2】劉維信.汽車設(shè)計(jì)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2001.