同步器

舊式變速器的換檔要採用"兩腳離合"的方式，升檔在空檔位置停留片刻(但是離合器需要抬起來，目的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，也是無法掛進去的），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。但這個操作比較複雜，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。

基本介紹

• 中文名：同步器
• 外文名：Synchronizer
• 分類：常壓式、慣性式和自行增力式
• 位  置：變速箱內
• 作  用：實現換檔同步
• 用  途：汽車構造

分類結構

同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等形式。目前廣泛採用的是慣性式同步器。它主要由接合套、同步鎖環等組成，它的特點是依靠摩擦作用實現同步。

主要產品

常壓式同步器

圖1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作滑動連線。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。

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 於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於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於接合套上的推力，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，即掛入直接檔，如圖1c所示。　　由此可見，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，主要在於前者的摩擦作用能使需接合的兩花鍵齒圈迅速地達到並保持同步。並且由於帶彈簧的定位銷6對接合套的阻力，使兩齒圈在達到同步之前暫不接合。

常壓式同步器

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，此時齒間仍將產生衝擊。 因此常壓式同步器工作不很可靠，目前較少採用。

有的重型貨車，為改善換檔過程， 採用摩擦片式常壓同步器（圖2）。它與上述常壓式同步器的區別是，充分利用軸向空間，以增加摩擦片數來增大同步時所需的摩擦力矩。

摩擦片式常壓同步器

慣性式同步器

慣性式同步器與常壓式同步器一樣，都是依靠摩擦作用實現同步。但它可以從結構上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，以避免齒間衝擊和發生噪聲。
慣性式同步器廣泛套用於轎車和輕、中型貨車的變速器中。常用的結構形式有鎖環式慣性同步器和鎖銷式慣性同步器兩種。

花鍵轂7與第二軸用花鍵連線，並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，各有一個青銅製成的鎖環（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，以便兩錐面接觸後破壞油膜，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，並可沿槽軸向滑動。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。只有當滑塊位於缺口12的中央時，接合套與鎖環的齒方可能接合。

在掛三檔時，用撥叉3撥動接合套8並帶動滑塊2一起向左移動。當滑塊左端面與鎖環9的缺口12的端面接觸時，便推動鎖環9壓向齒輪1，使鎖環9的內錐面壓向齒輪1的外錐面。由於兩錐面具有轉速差（n1>n9），所以一接觸便產生摩擦作用。齒輪1即通過摩擦作用帶動鎖環相對於接合套超前轉過一個角度，直到鎖環9的缺口12與滑塊的另一側面,接觸時，鎖環便與接合套同步轉動。此時，接合套的齒與鎖環的齒錯開了約半個齒厚，從而使接合套的齒端倒角面與鎖環相應的齒端倒角面正好互相牴觸而不能進入嚙合。當變速器由二檔換入三檔（直接檔）時，接合套8從二檔退到空檔，齒輪1和接合套 8連同鎖環9都在其本身及其所聯繫的一系列運動件的慣性作用下，繼續沿原方向旋轉。駕駛員的換檔操縱力通過接合套作用於鎖環的鎖止角斜面上，在此斜面上產生的法向壓力為N。法向壓力N可分解為軸向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使鎖環相對於接合套向後（用箭頭指示M2）轉動的趨勢，稱為撥環力矩。軸向力 Fl則使齒輪1 通過摩擦錐面對鎖環9作用一與轉動方向同向摩擦力矩M1（用箭頭指示M1）。這一摩擦力矩M1阻止鎖環相對接合套向後退轉。如果撥環力矩M2大於摩擦力矩M1，則鎖環9即可相對於接合套向後退轉一個角度，以便二者進入接合；若M2<M1（此時還有滑塊對鎖環缺口一側的阻擋作用），則二者相對位置不變，不可能進入接合。在設計同步器時，適當地選擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步（n1=n9）之前，齒輪1施加在鎖環9上的摩擦力矩M1總是大於切向力F2形成的撥環力矩M2，不論駕駛員通過操縱機構加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環齒端總是互相牴觸而不能接合。

鎖環9對接合套的鎖止作用是由於上述摩擦力矩M1造成的。因為此摩擦力矩的作用與鎖環9（及與之連線的接合套8、花鍵轂7、變速器輸出軸及整個汽車等）和齒輪1（及與之連線的離合器從動部分和變速器內部分齒輪）兩部分的轉動慣性有關，故稱此種同步器為"慣性式"同步器。

自行增力式同步器

這種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，主要區別在於同
步環產生的摩擦力矩由於同步環內的彈簧片作用而得到成倍的增長。圖3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與第二軸固定連線，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，
並可相對於轂軸向移動。接合齒圈3與常嚙合齒輪固定連線。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，並用擋片8加以軸向限位。滑塊5的凸起部插於同步環的開口處，處於空檔時兩側有間隙，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，使彈簧片鬆弛，於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，而同步環處於接合套的屋頂狀凹槽里，被可靠地定位。因此，在掛檔位置，毋需採用一般變速器所必須設定的自鎖裝置。
在圖3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。

由於彈簧片的增力作用，故這種同步器能使換檔更為省力並且迅速。

波爾舍同步器