魏小強，呂文徹

帶潤滑油路的新型三錐面同步器開發(fā)研究

魏小強，呂文徹

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710119）

目前雙錐面存在換檔時間過長和換檔力大的問題，三錐面同步器比雙錐面具有更好的同步性能和換擋輕便性。三錐面因摩擦錐面較多，同步時會產(chǎn)生大量的熱，熱量的集中會造成同步環(huán)的燒蝕，降低摩擦材料的耐磨性，加快同步器的早期磨損和失效，為此在三錐面同步器的結(jié)構(gòu)上設(shè)計潤滑油路，這樣可及時排出同步器摩擦錐面產(chǎn)生的熱量，提高同步器的使用壽命。

三錐面同步器；潤滑油路；同步性能

1 新設(shè)計的鎖環(huán)式三錐面同步器

用戶反饋某六檔變速器在2→1、3→2掛檔沉重，此變速器1/2檔配置雙錐面同步器，為此提出了一種帶潤滑油路的新型三錐面同步器的設(shè)計結(jié)構(gòu)，見圖1。

工作原理如下：

11和同步齒輪通過花鍵嚙合，3的爪子伸到11的孔c中，這樣同步齒輪、11、3同速轉(zhuǎn)動；2的鋸齒狀爪子s伸到10凹槽j中，這樣2和10同速轉(zhuǎn)動。

2內(nèi)錐面和3外錐面形成一摩擦副、3內(nèi)錐面和10外錐面形成一摩擦副、10內(nèi)錐面和11錐面f形成一摩擦副，由此形成了三個摩擦副；組成摩擦副的一對接觸面，可使用各種摩擦材料，任一接觸錐面或兩個接觸錐面都可帶摩擦材料。

掛檔時，1帶動6和5一起克服7的徑向力向掛檔側(cè)移動，5的端面會靠上2的凸起部分，此時三個摩擦副面貼緊，開始同步至齒輪、11、3、2、10的轉(zhuǎn)速一致。同步結(jié)束后1將6壓下，7進(jìn)一步被壓縮，1越過6和2、11同時嚙合，完成掛檔。工作過程和雙錐面掛檔過程相同，只是同步時三個錐面同時參與同步過程，同步時間更短。

圖1 三錐面同步器結(jié)構(gòu)圖及潤滑油路圖

2 三錐面同步器潤滑結(jié)構(gòu)與油路工作過程

10的結(jié)構(gòu)帶有內(nèi)外兩個錐面，將原雙錐面4的內(nèi)表面由柱面改成錐面，可在此錐面噴涂或粘接摩擦材料，并帶有矩形狀過油槽j結(jié)構(gòu)。

圖2 同步器結(jié)合齒圈模型

11內(nèi)壁帶有收油槽e，收油槽為一沿徑向旋轉(zhuǎn)的凹面，在軸向兩側(cè)有凸起或臺階阻止油液流出，便于收油。11上帶有油槽d和油孔a，油液可進(jìn)入三個摩擦面，還有過油孔c，可帶走同步時摩擦錐面熱量并及時排出。

變速器工作時，中間軸旋轉(zhuǎn)會帶動油液飛濺，在離心力的作用下沉積在11收油槽e內(nèi)，收油槽e和徑向油槽d和油孔a相連，此時收集在收油槽e中的潤滑油分流，一路經(jīng)由油孔a潤滑10內(nèi)表面和11錐面結(jié)合處的摩擦面，并沿摩擦錐面流出去，另一路經(jīng)由油槽d流向10內(nèi)表面和11錐面結(jié)合處的摩擦面，并一直由里向外流向10外表面和3內(nèi)表面結(jié)合處的摩擦面，再接著流向3外表面和2內(nèi)表面結(jié)合處的摩擦面，并沿各個摩擦錐面流出去，最后沿著過油孔c、摩擦副與9、摩擦副與11的兩側(cè)間隙流出同步器，最后回到變速器油底殼，由此形成了潤滑油路。

3 三錐面和單、雙錐面同步器同步能力對比

用軟件建立某六檔變速器各檔零件相應(yīng)的三維模型，獲取相關(guān)零件的轉(zhuǎn)動慣量，用公式計算各檔同步慣量和同步性能。在其它條件相同的情況下，1→2檔時，同步?jīng)_量單、雙、三錐面依次是1940、1000、700Ns；2→1檔時，同步?jīng)_量單、雙、三錐面依次是3440、1780、1250Ns。

由此看出，雙錐面是單錐面同步效率的1.94倍，三錐面是單錐面同步效率的2.76倍，三錐面是雙錐面同步效率的1.43倍，說明三錐面相比雙錐面有良好的同步性能。

4 結(jié)論

該三錐面同步器的設(shè)計具有以下的特點：

（1）三錐面和原有雙錐面同步器相比，零件數(shù)量相同，加工工藝和難度基本一致。在變速器中的安裝尺寸不變，可直接替換，互換性好。

（2）該同步器首次引入了潤滑油路設(shè)計，可以保證三個摩擦錐面都可以可靠而良好的潤滑，可使同步器工作時摩擦表面的溫度顯著下降，帶走同步摩擦過程中產(chǎn)生的大量熱，提高同步器的使用壽命。

（3）三錐面同步器和雙錐面零件個數(shù)一樣，借用雙錐面的零件，制造成本略微增加。

相比雙錐面：

① 同步時間更短、同步性能提高了1.43倍。

② 換檔更輕便，提高了司機(jī)操縱舒適性，降低司機(jī)勞動強度和抱怨。

③ 三錐面同步器的結(jié)合齒圈和摩擦環(huán)設(shè)計潤滑用的油槽，由此組成潤滑油路，可顯著降低同步時三個摩擦錐面產(chǎn)生的大量熱，避免同步環(huán)的燒蝕，提高摩擦材料的耐磨性，降低同步器的早期磨損和失效。

[1] 劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001.

[2] 王望予.汽車設(shè)計（第四版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[3] 馬超圣.汽車變速器同步器,（第一版）[M].汽車雜志社,1990.

[4] 高維山,張思浦.變速器[J].北京:人民交通出版社,1990.

Development and research of new type triple-cone synchronizerwith oil lubricant passage way

Wei Xiaoqiang, Lv Wenche

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710119 )

At present, the double-cone synchronizer has the problems of long shift time and large shift force, the triple-cone face has better synchronization performance and shiftlightness than the double-cone face. Triple-cone surface will produce more heat in short time when it is synchronized because there are many friction cones. The concentration of heat will cause the ablation of synchronous ring, reduce the wear resistance of friction material, and accelerate the early wear and failure of synchronizer. Therefore, oil lubricant passage way is designed on the structure of tri-cone synchronizer, so that the friction cone surface heat energy of synchronizer can be removed in time. And then improve the service life of synchronizer.

Three-cone synchronizer; Oil lubricant passage way; Synchronization performance

A

1671-7988(2019)21-97-02

U462.1

A

1671-7988(2019)21-97-02

魏小強（1985.05-），工科碩士，工程師，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院。研究方向：汽車變速器設(shè)計開發(fā)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.034

CLC NO.:U462.1