鎖環式同步器

同步器有多種結構形式，目前汽車上廣泛採用摩擦慣性式同步器。它是依靠摩擦作用實現同步的。結構上除有接合套、花鍵轂、對應齒輪上的接合齒圈外，還增設了使接合套與對應齒圈的圓周速度迅速達到同步的機構，以及阻止兩者在達到同步之前接合以防止衝擊的機構。鎖環式同步器是其中一種，其結構緊湊，但徑向尺寸小、錐面間摩擦力矩較小，多用於傳遞轉矩不大的轎車和輕型貨車的變速器。

基本介紹

• 中文名：鎖環式同步器

基本結構

圖1所示是鎖環式慣性同步器的結構分解圖，圖1b 所示是其裝配圖。其主要由花鍵轂4、接合套5、鎖環(同步環)1 和6、滑塊2 以及彈簧圈3 等元件組成。

圖1 鎖環式

花鍵轂 4的內孔和外圓柱面上都加工有花鍵，其內花鍵與第二軸12連線，並用墊圈和卡環作軸向定位，外花鍵與接合套的內花鍵作滑動連線。接合套5 的外圓柱面加工有與換擋撥叉配合的環槽，撥動換擋撥叉可使接合套沿花鍵轂做軸向移動。

花鍵轂4的兩側與齒輪8和11之間各有一個鎖環1和6。鎖環有內錐面，齒圈9、10的端部有相同的外錐面，兩者之間通過錐面相接觸，組成錐面摩擦副。通過這對摩擦副的摩擦，可使轉速不等的兩個齒輪在接合之前迅速達到同步。為了增強錐面之間的摩擦作用，一般在鎖環的內錐面上製造出細密的螺紋槽，以使兩錐面接觸後破壞油膜，提高摩擦係數。

鎖環的外圓柱面上有短花鍵齒圈，花鍵齒的斷面形狀和尺寸與齒輪8、11上的接合齒圈9、10的外花鍵齒均相同。兩個齒圈和鎖環上的花鍵齒，在對著接合套5的一端都制有倒角，並且與接合套5內花鍵齒齒端的倒角相同，稱為鎖止角。兩個鎖環的端部沿圓周方向均布有三個缺口c。

三個滑塊2 分別裝在花鍵轂4 的三個軸向槽b 中，滑塊可沿槽b 做軸向移動。滑塊的中部有凸起a，在兩個彈簧圈3 的作用下，將滑塊壓在接合套的內表面上，使滑塊中部凸起a 正好嵌在接合套中部的內環槽中，保證接合套在空擋時處於正中位置。滑塊的兩端伸入鎖環的缺口c 中，滑塊的寬度小於缺口c，只有當滑塊位於缺口c的中央時，接合套才能與鎖環接合。

工作過程

圖 2 所示為鎖環式慣性同步器的工作過程示意圖(變速器由三擋換入四擋)，以此圖為例來說明鎖環式慣性同步器的工作過程。

圖2 鎖環式工作過程

空擋位置

當接合套5 剛從三擋退到空擋時(圖14.17a)，與齒輪8 製成一體的接合齒圈9、接合套5 和鎖環1都在其自身及其所聯繫的一系列運動件的慣性作用下，繼續沿原方向轉動。設它們的轉速分別是n9、n5、n1，則此時n1 =n5，n9>n5，即n9>n1。接合套5 及滑塊2 都處於中間位置，並由彈簧圈3定位；鎖環1 在軸向是自由的，它的內錐面與接合齒圈9的外錐面不接觸，如圖2a中兩條虛線所示。

摩擦力矩的形成與鎖止過程

若要掛入直接擋，駕駛員通過操縱機構撥動接合套5 並帶動滑塊2 一同向左移動。當滑塊左端面與鎖環1 的缺口的內端面接觸時，便同時推動鎖環移向接合齒圈9，兩者(n9>n1)一經接觸便產生摩擦力矩；接合齒圈9 便通過摩擦力矩的作用帶動鎖環相對於接合套5 及花鍵轂超前一個角度；當鎖環缺口的一個側面與滑塊接觸時，鎖環便與接合套同步轉動。由於滑塊未位於缺口中央，接合套花鍵齒相對於鎖環花鍵齒錯開了約半個齒厚，使接合套的齒端倒角與鎖環上相應的齒端倒角恰好互相抵住而不能再向左移動進入接合，如圖2b所示。

由於在接合套與鎖環齒端倒角相牴觸時，駕駛員始終對接合套施加一個軸向推力，該軸向推力使接合套的齒端倒角面與鎖環的齒端倒角面之間產生正壓力N，力N可分解為軸向力F1和切向力F2。F2形成一個試圖撥動鎖環相對於接合套反轉的力矩，稱為撥環力矩M2。

在待接合齒圈與鎖環未達到同步之前，鎖環上作用著兩個方向相反的力矩：F2產生的撥環力矩M2和慣性力矩Mj(摩擦力矩M1)。如果M2>M1，鎖環即可相對於接合套向後倒轉一個角度，以便二者進入嚙合；如果M2<M1，鎖環則不能倒轉，而通過其齒端鎖止角阻止接合套進入嚙合，這就是鎖環的鎖止作用。

對於一定的軸向推力，撥環力矩M2的大小取決於鎖環與接合套齒端倒角(鎖止角)的大小，而慣性力矩Mj的大小則取決於摩擦錐面的錐角大小。實際上在設計同步器時，都經過適當地選擇齒端倒角和摩擦面錐角，保證在達到同步之前始終保持M2>M1，駕駛員軸向作用力的加大只能加快同步的速度，縮短換擋的時間。

同步嚙合

隨著駕駛員施加於接合套上的推力加大，摩擦力矩不斷增加，使齒圈9 的轉速迅速降低。當與鎖環1、接合套5達到同步時，作用在鎖環上的慣性力矩消失。但是，由於軸向分力F1的作用，兩個摩擦錐面以靜摩擦方式接合在一起。因而此時切向力F2形成的撥環力矩M2，便使鎖環1、齒圈9及與之相連的各零件一起相對於接合套向後倒轉一個角度，滑塊2 處於鎖環缺口的中央，兩花鍵齒不再牴觸，此時接合套5 壓下彈簧圈3 繼續左移，而與同步環的花鍵齒進入嚙合，同步環的鎖止作用消失，如圖2c所示。

接合套與同步環接合後，軸向分力F1已不存在，錐面之間的摩擦力矩也消失。此時如果接合套花鍵齒與接合齒圈花鍵齒髮生牴觸，如圖2c 所示，則與上述相似，靠齒圈9花鍵齒端斜面上切向分力，使齒圈9 及與之相連各零件一起相對於接合套向後倒轉一個角度，使接合套5與接合齒圈9進入嚙合，如圖2d所示，最後完成了換入四擋的全過程。