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同步器構造及工作原理

變速器同步器是利用摩擦原理 實現同步的,現代汽車上廣泛使用的是慣性式同步器,同步器可以從結構上保證待嚙合的接合套與接合齒輪的花鍵齒在達到同步之前不可能接觸,可以避免齒間沖擊和噪音。

同步器的作用是為了讓離合器片也要和飛輪同步,轉速必須一致才可順利掛檔,如果換擋慢了,轉速落到怠速,是無法掛進去的),減檔要在空檔位置(同時保持離合器抬起)加油門,以減少齒輪的轉速差。但這個操作比較復雜,難以掌握精確。因此設計師創造出"同步器",通過同步器使將要嚙合的齒輪達到一致的轉速而順利嚙合。

同步器工作原理不容易理解,下面用一個同步器工作過程的動畫來說明同步器工作原理

同步器工作原理動畫 》》》》》》》》查看更多同步器工作原理動畫


同步器有常壓式,慣性式和自行增力式等種類。目前廣泛采用的是慣性式同步器。它主要由接合套、同步鎖環等組成

下面在這里僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器。

慣性式同步器是依靠摩擦作用實現同步的,在其上面設有專設機構保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸,從而避免了齒間沖擊。

工作原理可以用某汽車三檔變速器中的二、三檔同步器為例說明。花鍵轂7與第二軸用花鍵連接,并用墊片和卡環作軸向定位。在花鍵轂兩端與齒輪1和4之間,各有一個青銅制成的鎖環(也稱同步環)9和5。鎖環上有短花鍵齒圈,花鍵齒的斷面輪廓尺寸與齒輪1,4及花鍵轂7上的外花鍵齒均相同。在兩個鎖環上,花鍵齒對著接合套8的一端都有倒角(稱鎖止角),且與接合套齒端的倒角相同。

鎖環式慣性同步器構造

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慣性同步器

鎖環具有與齒輪1和4上的摩擦面錐度相同的內錐面,內錐面上制出細牙的螺旋槽,以便兩錐面接觸后破壞油膜,增加錐面間的摩擦。三個滑塊2分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽11內,并可沿槽軸向滑動。在兩個彈簧圈6的作用下,滑塊壓向接合套,使滑塊中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中,起到空檔定位作用。滑塊2的兩端伸入鎖環9和5的三個缺口12中。只有當滑塊位于缺口12的中央時,接合套與鎖環的齒方可能接合

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同步器分解圖

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剖面圖

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鎖銷式慣性同步器

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自行增力式同步器

自行增力式同步器與常壓式和慣性式同步器一樣,也是利用摩擦原理實現同步,主要區別在于同步環產生的摩擦力矩由于同步環內的彈簧片作用而得到成倍的增長。

圖所示為波爾舍自行增力式同步器。

兩個齒輪通過軸承空套在第二軸上,而花鍵轂2與第二軸固定連接,轂的外緣有三個凸起的軸向鍵,與接合套1上的三個相應鍵槽配合。接合套與轂一起轉動,并可相對于轂軸向移動。

接合齒圈3與常嚙合齒輪固定連接。彈性的開口同步環4、滑塊5、支承塊6及兩個彈簧片7均裝在接合齒圈內,并用擋片8加以軸向限位。滑塊5的凸起部插于同步環的開口處,處于空檔時兩側有間隙,支承塊內圓上的凸起則嵌入接合齒圈軸頸上相應的槽中,槽比凸起稍寬些。同步環外表面沿軸向兩端制出外錐面,而接合齒圈和接合套的兩側齒端也制出與其配合的內錐面。


只要接合套與待嚙合齒輪之間存在轉速差,彈簧片的支承力就阻止同步環直徑縮小,因而也就阻止了接合套移動。在二者的轉速差為零(同步)時,彈簧片卸除載荷,即以右彈簧片的上端為支點,彈簧片伸張,其下端頂住支承塊凸起右側,推動接合齒圈連同低檔齒輪一道順時針方向轉動一個角度,使彈簧片松弛,于是阻止同步環直徑縮小的支承力消失。

此時,在不大的換檔力作用下,接合套便可壓縮同步環,與右側的接合齒圈接合,而同步環處于接合套的屋頂狀凹槽里,被可靠地定位。因此,在掛檔位置,毋需采用一般變速器所必須設置的自鎖裝置。
在圖所示的右視圖中,該齒輪接合齒圈內左右各有一個彈簧片,上述換檔過程中僅由右側的彈簧片起作用。當從下一個檔位換到該檔時,便由左側的彈簧片施加徑向力,加速同步過程。
由于彈簧片的增力作用,故這種同步器能使換檔更為省力并且迅速。

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常壓式同步器

如圖所示為裝有常壓式同步器的變速器。 在第一軸齒輪2與空套在第二軸5上的齒輪4 之間裝有花鍵轂1。花鍵轂以其內 外花鍵分別與第二軸和接合套3作滑動連接。向左或向右撥動接合套,其內花鍵齒圈可與齒輪2或齒輪4的接合齒圈接合,即掛上直接檔或第二檔。

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在齒輪2與4接合齒圈相對的一側均有一個外錐面。相應地在花鍵轂兩側加工出內錐面。在花鍵轂的徑向孔內,裝有定位銷6,它借彈簧的壓力嵌入在接合套3內切出的環形凹槽中 。

圖1上部的三個圖為在掛直接檔的過程中同步器的工作示意圖。圖1a表示接合套在空檔位置。掛直接檔時, 向左撥動接合套,則通過定位銷帶動花鍵轂1一同左移。當花鍵轂的內錐面與齒輪2的外錐面接觸時,花鍵轂即不能再繼續左移。

由于接合套與花鍵轂之間有彈簧頂住的定位銷6,若駕駛員作用在接合套上的力不大,則 定位銷便阻止接合套在花鍵轂停止不動的情況下繼續向左移動。此時位置如圖1b所示。兩錐匭在駕駛員通過操縱機構加于接合套和花鍵轂上的力的作用下互相壓緊。齒輪2與花鍵轂存在轉速差,因而兩錐面一經接觸,便產生摩擦作用。這種摩擦作用促使第一軸齒輪的轉速迅速降低到與花鍵轂的轉速(亦即接合套的轉速)相等,因而二者花鍵齒的圓周速度相等(同步)。

此時駕駛員繼續增大加于接合套上的推力,使接合套克服彈簧力 壓下定位銷6而相對花鍵轂繼續左移, 其內 花鍵齒圈便與齒輪 的接合齒圈接合,即掛入直用常壓式同步器換檔與用接合套換檔比較,在工作過程上的區別,主要在于前者的摩擦作用能使需接合的兩花鍵齒圈迅速地達到并保持同步。并且由于帶彈簧的定位銷6對接合套的阻力,使兩齒圈在達到同步之前暫不接合。


但在此種同步器中,對接合套的軸向阻力是由彈簧壓力造成, 故其大小有限(“常壓式”的名稱即由此而得)。如果駕駛員用力較猛,則可能在未達到同步前,接合套便克服彈簧壓力,壓下定位銷而與齒輪2的接合齒圈接觸,此時齒間仍將產生沖擊。 因此常壓式同步器工作不很可靠,目前較少采用。

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同步器的工作原理及分類

同步器時變速器的換檔過程


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