淺談同步器各處間隙設計

陳秋里

（中國重汽集團大同齒輪有限公司 總成裝配部，山西 大同 037006）

引言

現代人對于汽車變速器的追求，主要表現為操縱換擋輕便、減輕駕駛員的疲勞、延長變速器的壽命，所以全同步器變速器成為未來發展的主流。全同步器變速器可以使駕駛員擺脫兩腳離合的操作，能夠快速可靠地進行平順換擋。同步器設計除了考慮同步器本身的性能之外，還要考慮同步器各部位間隙，以及與之相配合零件之間的間隙，間隙太小容易干涉，間隙太大造成軸向零件晃動，因此，合理設計同步器組件間隙尤為重要。

1 同步器簡介

目前市場上使用的的同步器按結構分為鎖銷式同步器、鎖環式同步器，而后者的使用越來越廣泛，后文將主要分析鎖環式同步器。

鎖環式同步器按結構又分為單錐同步器、雙錐同步器、多錐同步器。主要區別在于摩擦面的多少，摩擦面多，則換擋省力或換擋時間短，摩擦面少，則換擋費力或換擋時間長［1］。

摩擦材料是影響同步器性能的主要因素之一，對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達到同步有重要作用。摩擦材料好，則換擋省力或換擋時間短，摩擦材料差，則換擋費力或換擋時間長［2］。目前同步器摩擦材料主要有銅、噴鉬、樹脂、碳材料等。

2 同步器構成相關間隙

同步器主要尺寸是同步環錐面上的螺紋槽、錐環角度、錐面的平均半徑、錐面的寬度、同步環徑向厚度等尺寸。

同步器配合包括7個尺寸，分別為空擋間隙、助走距離、從變位到倒棱脫出尺寸、同步環花鍵強度（齒厚）確保尺寸、同步器后備行程、接合齒倒棱脫出尺寸、接合齒嚙合長，這7個尺寸的和即為換擋行程。詳見圖1所示。

圖1 同步器構成尺寸

1）空擋間隙：空擋間隙指同步器鎖銷座與同步環間的距離，根據經驗，雙錐同步器最小值要求1.2 mm以上，單錐同步器最小值要求0.7 mm以上，保證合適的空擋間隙可以提升同步環耐燒性能，否則會造成同步環脫不開，易燒傷等早期故障。

2）助走距離：同步器鎖銷座與同步環接觸后，掛擋齒套與同步環間的距離，稱為助走距離。該處間隙設計的不能太小，間隙下的同步器去油效果差，同步器同步時間變長，影響同步器同步性能或造成換擋打齒。

3）從變位到倒棱脫出尺寸：該間隙為助走條件成立以及其他相關要素綜合妥協出的結果。該間隙與助走距離反映齒輪噪聲性能。

4）同步環花鍵強度（齒厚）確保尺寸：主要跟同步器相關軸向尺寸設計相關，根據空間決定該尺寸厚度，另外能滿足同步環彎曲強度即可，一般要大于0.5 mm。

5）后備行程：是同步器壽命的一個重要參數，單錐同步器最小值要求1.4 mm以上，雙錐同步器最小值要求1.6 mm以上，具體摩擦層材料不同，后備行程要求也不同，而且同步器使用在單中間還是雙中間軸上要求也不同。

6）接合齒倒棱脫出尺寸：保證正常的嚙合長及掛擋性能時的綜合考評尺寸。

7）接合齒嚙合長：是保證不脫擋的一個重要參數。最小值要1.5～2 mm以上。

3 其他軸向間隙

除了上述同步器構成尺寸外，還需考慮以下與同步器相關的間隙，詳見圖2所示。

8）錐環與齒座的間隙：為了避免干涉。

9）同步環與齒座的間隙。設計時要保證該間隙大于錐環與齒座的間隙，這樣裝配中錐環與齒座面先接觸，保護同步環端面不受損傷。

10）齒套掛擋后，齒套與鎖銷的距離。計算此間隙是為了防止掛擋后，鎖銷脫出，無法摘擋。除了要校核新品的狀態，還要校核后備行程磨損后該處間隙值。

11）齒套掛擋后，齒套與撥叉爪正背面間隙。校核該處間隙為了防止撥叉爪磨損，一般撥叉爪材料較齒套軟，如果為氣缸換擋，并且是長通氣結構，就容易造成撥叉爪的磨損。

圖2 同步器相關間隙

12）對于內外環勾連的雙錐同步器結構，要考慮內環和外環的勾連量。勾連量太小，容易脫開，造成同步器失效，掛擋沖擊。

13）柱塞底座外徑和同步環的間隙。考慮掛擋時柱塞頂住同步環造成干涉。

4 結語

根據多年來設計變速箱的經驗及售后故障的分析，對于脫擋、打齒、鎖銷脫出、掛擋沖擊等，總結了有關同步器設計相關的幾處重要的軸向間隙，及每種間隙對同步器壽命的影響，可以為今后新品開發及故障判斷提供一些思路。

［1］ 王望予，主編.汽車設計［M］.（第四版）.北京：機械工業出版社，2004.

［2］ 高維山，主編.變速器［M］.北京：人民交通出版社，1990.