浅谈同步器各处间隙设计

陈秋里

（中国重汽集团大同齿轮有限公司 总成装配部，山西 大同 037006）

引言

现代人对于汽车变速器的追求，主要表现为操纵换挡轻便、减轻驾驶员的疲劳、延长变速器的寿命，所以全同步器变速器成为未来发展的主流。全同步器变速器可以使驾驶员摆脱两脚离合的操作，能够快速可靠地进行平顺换挡。同步器设计除了考虑同步器本身的性能之外，还要考虑同步器各部位间隙，以及与之相配合零件之间的间隙，间隙太小容易干涉，间隙太大造成轴向零件晃动，因此，合理设计同步器组件间隙尤为重要。

1 同步器简介

目前市场上使用的的同步器按结构分为锁销式同步器、锁环式同步器，而后者的使用越来越广泛，后文将主要分析锁环式同步器。

锁环式同步器按结构又分为单锥同步器、双锥同步器、多锥同步器。主要区别在于摩擦面的多少，摩擦面多，则换挡省力或换挡时间短，摩擦面少，则换挡费力或换挡时间长［1］。

摩擦材料是影响同步器性能的主要因素之一，对换挡齿轮和轴的角速度能迅速达到同步有重要作用。摩擦材料好，则换挡省力或换挡时间短，摩擦材料差，则换挡费力或换挡时间长［2］。目前同步器摩擦材料主要有铜、喷钼、树脂、碳材料等。

2 同步器构成相关间隙

同步器主要尺寸是同步环锥面上的螺纹槽、锥环角度、锥面的平均半径、锥面的宽度、同步环径向厚度等尺寸。

同步器配合包括7个尺寸，分别为空挡间隙、助走距离、从变位到倒棱脱出尺寸、同步环花键强度（齿厚）确保尺寸、同步器后备行程、接合齿倒棱脱出尺寸、接合齿啮合长，这7个尺寸的和即为换挡行程。详见图1所示。

图1 同步器构成尺寸

1）空挡间隙：空挡间隙指同步器锁销座与同步环间的距离，根据经验，双锥同步器最小值要求1.2 mm以上，单锥同步器最小值要求0.7 mm以上，保证合适的空挡间隙可以提升同步环耐烧性能，否则会造成同步环脱不开，易烧伤等早期故障。

2）助走距离：同步器锁销座与同步环接触后，挂挡齿套与同步环间的距离，称为助走距离。该处间隙设计的不能太小，间隙下的同步器去油效果差，同步器同步时间变长，影响同步器同步性能或造成换挡打齿。

3）从变位到倒棱脱出尺寸：该间隙为助走条件成立以及其他相关要素综合妥协出的结果。该间隙与助走距离反映齿轮噪声性能。

4）同步环花键强度（齿厚）确保尺寸：主要跟同步器相关轴向尺寸设计相关，根据空间决定该尺寸厚度，另外能满足同步环弯曲强度即可，一般要大于0.5 mm。

5）后备行程：是同步器寿命的一个重要参数，单锥同步器最小值要求1.4 mm以上，双锥同步器最小值要求1.6 mm以上，具体摩擦层材料不同，后备行程要求也不同，而且同步器使用在单中间还是双中间轴上要求也不同。

6）接合齿倒棱脱出尺寸：保证正常的啮合长及挂挡性能时的综合考评尺寸。

7）接合齿啮合长：是保证不脱挡的一个重要参数。最小值要1.5～2 mm以上。

3 其他轴向间隙

除了上述同步器构成尺寸外，还需考虑以下与同步器相关的间隙，详见图2所示。

8）锥环与齿座的间隙：为了避免干涉。

9）同步环与齿座的间隙。设计时要保证该间隙大于锥环与齿座的间隙，这样装配中锥环与齿座面先接触，保护同步环端面不受损伤。

10）齿套挂挡后，齿套与锁销的距离。计算此间隙是为了防止挂挡后，锁销脱出，无法摘挡。除了要校核新品的状态，还要校核后备行程磨损后该处间隙值。

11）齿套挂挡后，齿套与拨叉爪正背面间隙。校核该处间隙为了防止拨叉爪磨损，一般拨叉爪材料较齿套软，如果为气缸换挡，并且是长通气结构，就容易造成拨叉爪的磨损。

图2 同步器相关间隙

12）对于内外环勾连的双锥同步器结构，要考虑内环和外环的勾连量。勾连量太小，容易脱开，造成同步器失效，挂挡冲击。

13）柱塞底座外径和同步环的间隙。考虑挂挡时柱塞顶住同步环造成干涉。

4 结语

根据多年来设计变速箱的经验及售后故障的分析，对于脱挡、打齿、锁销脱出、挂挡冲击等，总结了有关同步器设计相关的几处重要的轴向间隙，及每种间隙对同步器寿命的影响，可以为今后新品开发及故障判断提供一些思路。

［1］ 王望予，主编.汽车设计［M］.（第四版）.北京：机械工业出版社，2004.

［2］ 高维山，主编.变速器［M］.北京：人民交通出版社，1990.