同步器：摩擦式惯性同步器及工作原理

目前所采用的同步器几乎都是摩擦式惯性同步器。惯性同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专门机构，以保证接合套与待啮合的齿圈在达到同步之前不能接触，从而避免齿间冲击。

1.锁环式惯性同步器构造

锁环式惯性同步器的结构如图2－12所示，花键毂用内花键套装在二轴外花键上，用垫圈、卡环轴向定位。花键毂两端与齿轮之间各有一个青铜制成的锁环（同步环）。锁环上有短花键齿圈，其花键的尺寸和齿数与花键毂、齿轮的外花键齿相同。两个齿轮和锁环上的花键齿，靠近接合套的一端都有倒角（锁止角），与接合套齿端的倒角相同。锁环有内锥面，与齿轮的外锥面锥角相同。在锁环内锥面上制有细密的螺纹（或直槽），当锥面接触后，它能及时破坏油膜，增加锥面间的摩擦力。锁环内锥面摩擦副称为摩擦件，外沿带倒角的齿圈是锁止件，锁环上还有三个均布的缺口。三个滑块分别装在花键毂上三个均布的轴向槽内，沿槽可以轴向移动。滑块被两个弹簧圈的径向力压向接合套，滑块中部的凸起部位压嵌在接合套中部的环槽内。滑块和弹簧是推动件。滑块两端伸入锁环的缺口中，滑块窄，缺口宽，两者之差等于锁环的花键齿宽。锁环相对滑块顺转和逆转都只能转动半个齿宽，且只有当滑块位于锁环缺口的中央时，接合套与锁环才能接合。

图2-12　锁环式惯性同步器的结构

2.锁环式惯性同步器工作原理

以二挡换三挡为例，说明同步器的工作原理，如图2－13所示。

（1）空挡位置。接合套刚从二挡退入空挡时，如图2－13（a）所示，三挡齿轮、接合套、锁环以及与其有关联的运动件，因惯性作用而沿原方向继续旋转（图示箭头方向）。由于齿轮是高挡齿轮（相对于二挡齿轮来说），因此接合套、锁环的转速低于齿轮的转速。(www.xing528.com)

（2）挂挡。欲换入三挡时，驾驶员通过变速杆使拨叉推动接合套连同滑块一起向左移动，如图2－13（b）所示，滑块又推动锁环移向齿轮，使锥面接触。驾驶员作用在接合套上的轴向推力使两锥面有正压力N，又因两者有转速差，所以产生摩擦力矩，如图2－13（c）所示。通过摩擦作用，齿轮带动锁环相对于接合套向前转动一个角度，使锁环缺口靠在滑块的另一侧（上侧）为止，此时接合套的内齿与锁环上错开了约半个齿宽，接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面互相抵住，如图2－13（d）所示。

（3）锁止。驾驶员的轴向推力使接合套的齿端倒角面与锁环的齿端倒角面之间产生正压力，形成一个企图拨动锁环相对于接合套反转的力矩，这一力矩称为拨环力矩。这样，在锁环上同时作用着方向相反的摩擦力矩和拨环力矩，同步器的结构参数可以保证在同步前（存在摩擦力矩）拨环力矩始终小于摩擦力矩，所以在同步之前无论驾驶员施加多大的操纵力，都不会挂上挡，即产生锁止作用，如图2－13（e）所示。

（4）同步啮合。随着驾驶员施加于接合套上的推力加大，摩擦力矩不断增加，使齿轮的转速迅速降低。当齿轮、接合套和锁环达到同步时，作用在锁环上的摩擦力矩消失，如图2－13（f）所示，此时在拨环力矩的作用下，锁环、齿轮以及与之相连的各零件都相对于接合套反转一角度，如图2－13（g）所示，滑块处于锁环缺口的中央，键齿不再抵触，锁环的锁止作用消除。接合套压下弹簧圈继续左移（滑块脱离接合套的内环槽而不能左移），与锁环的花键齿圈进入啮合，进而再与齿轮进入啮合，换入三挡，如图2－13（h）所示。

图2-13　锁环式惯性同步器的工作原理

图2-13　锁环式惯性同步器的工作原理（续）

锁环式同步器尺寸小，结构紧凑，摩擦力矩也小，多用于轿车和轻型车辆。