汽车同步器总成间隙的研究与探讨

Value Engineering

0引言

随着变速器的发展，各大变速器公司对换档的操纵平稳性、舒适性，换档力大小，换档可靠性、耐久性要求越来越高，这对同步器系统技术提出了更为苛刻的要求与标准。

通过对变速器设计、制造、以及售后市场反馈的大量研究分析，发现同步器间隙是关系换档品质一个非常关键因素。

1同步环与结合齿之间的轴向间隙L1—空档时结合齿与同步环的间隙；L2—空档时齿套与结合齿的间隙；L3—空档时滑块与同步环的间隙；L7—挂上档时，齿套内花键尖点的到滑块（钢球式）高点的距离；

L8—挂上档后，滑块滑到对面档位后，齿套内花键尖点的到滑块（钢球式）高点的距离。

注：L7，L8的正负区分，在齿套控制范围内为正，脱离齿套控制范围为负。

L1即同步器后备量，是为了保证同步器寿命的重要参数，以前后备量的值一般在1.5-2mm 之间，随着铜环材料耐磨性的提高以及各种不同摩擦材料的引入，后备量趋于减小，现在取值范围为0.8-1.8mm ；

L2—空档时齿套与同步环的间隙，要求L2>L3，为了

避免同步器未同步之前，齿套就通过同步环，导致不同步

啮合，产生换档冲击；

L3—空档时滑块与同步环的间隙，通常L3为0.5～1mm ，L3确定时注意点：

①L2>L3，通常L2-L3=0.2～0.3mm ；②空档情况下，L3的最小值要保证不与同步环接触，即L3min>0；

③挂上档时，滑块不能脱出齿套的控制范围（见图2，造成无法退档），首先要保证L7大于零，其次一旦滑块受到同步环的撞击，远离齿套，与对面档位同步环接触时，要

保证滑块也不能脱离齿套的控制。

（这会造成无法退档）在滑块远离挂档侧同步环

与摘档侧同步环接触，这时如果滑块高点滑出齿套花键，这时若摘档，滑块受力分析如图3。

齿套花键给滑块一个经过

钢球中心的力F ，

此力分解成一个水平的力F1，一个垂直力F2，F2会使滑块压紧齿毂，此时齿毂与滑块之间的摩擦力f 增大：

f=F2×μ=F ×cos α×μμ—滑块底部与齿毂之间的摩擦系数。

F1=F ×sin α若能摘挡，需F1>f ，即F ×sin α>F ×cos α×μ

tg α>μα>arctg μ

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—作者简介：贾玉灵（1977-），女，河北保定人，学士，工程师，研究方

向为汽车变速器。

汽车同步器总成间隙的研究与探讨

Research and Discussion on Automobile Synchronizer Assembly Clearance

贾玉灵JIA Yu-ling ；刘雅丽LIU Ya-li ；石刚SHI Gang

（长城汽车股份有限公司，保定071000）（Great Wall Motors Co.，Ltd.，Baoding 071000，China ）

摘要：本文对同步器总成中同步环、结合齿、齿套、齿毂、滑块之间形成的各种径向、轴向间隙结合实际中同步器的多种失效后

果：打齿、

无法摘档、三锥同步器中内环三爪脱出、寿命短失效、怠速噪音、挂档卡滞等分析研究，得出同步器设计中的技巧及方法。Abstract:As a critical component in automotive mechanical transmission,synchronizer is highly related to the driving performance and shift quality.In addition to the elements such as friction material,multi-cone,friction coefficient etc.that people habitually pay attention to during synchronizer design,clearance between synchronizer hub,sleeve,key and ring is particularly a critical factor in present synchronizer failure.

关键词：手动变速器；同步器；间隙；失效Key words:Manual Transmission ；Synchronizer ；Clearance ；Failure 中图分类号：U46文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）

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价值工程

一旦tgα≤μ，滑块与齿套达到锁止状态，无法摘档。

sinα=L8/R R——

—钢球半径

L8=R×sin（arctgμ）即L8≤R×sin（arctgμ）时，滑块达到自锁，无法摘档。

注意：在选用滑块设计时，

①滑块的轴向长度尽可能的大，防止在极限情况下无法退档；

②滑块的轴向活动空间要限制；

③滑块与齿套的接触长度要尽可能的长。

2同步环与与齿毂的径向、轴向间隙

L4—同步环与齿毂的径向间隙；

L5—空档时同步环与齿毂的轴向间隙；

L6—同步环与齿毂

花键端面的轴向间隙。

L4在保证不干涉的

情况下越小越好，L4设计

时要考虑：齿毂的加工圆

度、公差，同步环制作公

差、圆度，通常L4为0.5～

1mm；

L4越小同步环的径向活动范围越小，同步环在受冲击时与齿毂发生撞击，噪音频率越低，整车上越不易于分辨；

L5也是越小越好，同上也是为了减少同步环的活动范围，起到同步环轴向限位的作用；L5取值要考虑同步环的制作公差、平面度，齿毂的制作公差、平面度，以及三锥式同步环内环三爪的长度（装配好后三爪长度通常会比外环底面高），L5通常为0.5～1mm。

L6保证空档时同步环与齿毂不干涉，同时也能起到同步环轴向限位：

在同步器设计时，通常根据L4、L5（L6）制作工艺、尺寸链的设计，同时也要考虑成本，选取其中一个作为精确控制（即精限位）尺寸，达到限制同步环活动范围的目的。

同时L5、L6在设计时会把L6作为首选控制尺寸，原因一：L6从加工上容易控制，精度也高，原因二：在相同减小0.1mm精度为例，因为圆周半径大小不一致，L6减小0. 1mm时同步环摆动增加量会大大小于L5减小0.1mm时同步环增加的摆动量，控制效果会更明显。

3同步环与齿轮的径向间隙

L9—双锥同步环内环与齿轮的径向间隙

L9一是保证双锥同步环与齿轮有一定的间隙，转动时保证不干涉，二是此间隙要小，以防止空档时内环撞击窜动，产生噪音。

通常L9取值为0.2～

0.3mm；主要考虑齿轮与

内环配合处的加工的圆

度，公差，同时还要注意

齿轮圆周表面的粗糙度

不易过粗，可选Ra1.6。

4齿毂与齿套的花

键侧隙、顶隙、倾斜量

L10—齿毂与齿套的花键侧隙；

L11—齿毂与花键的顶隙；

L12—齿毂与齿套配合时的倾斜量（齿毂与齿套配合放置，压住齿毂齿套配合处

的边缘不动，齿套的轴向晃

动量）。

齿毂与齿套配合设计

时是大径（小径）定心，还是

齿侧定心，决定了L10，L11

的大小，如为大径（小径）定

心，则L11值较小，通常为

0～0.2mm，如为齿侧定心，

则L10较小，通常有效的齿

侧间隙为L10为0～0.1mm，无论是齿侧定心还是大径定心，最后要保证齿毂齿套配合的倾斜量；

L12，即倾斜量的大小一是关系着齿毂齿套的滑动自如性，换档过程中的顺畅性，要求要有一定的倾斜量，不能过小，二是如倾斜量过大，齿套摆动过大，会给发生掉档、无法摘档等问题。通常L12设计为0.3～0.7mm。

5同步环总成在齿毂与齿轮之间的间隙

L13—三锥同步器外环与内环的间隙；

L14—三锥同步环在内外环分离的极限状态，即内环紧靠齿轮锥面（此时齿

轮的轴向间隙要考虑），

外环靠近齿毂时，内锥

环的三爪与外环的三槽

的搭边长度。

L13的大小影响同

步环的寿命，L13在未

使用前，值较大，且要求

L13最小值要大于同步

环的寿命磨损量，寿命到期后，要保证内外环有间隙，同步环总成不能失效。L13通常为1～1.5mm，要求L13>L1；

L14设计时要考虑：

①强度：外环一般材料是铜，在搭边长度范围内是不是会变形，面压是不是过大，导致外环压溃失效；

②L14是不是足够大，极限状态下内环三爪是不是脱出外环三槽，变速器寿命将尽时，同步环会有磨损，此时内环三爪会不会脱出外环三槽的控制。

6拨叉与齿套之间的间隙

L15—拨叉与齿套的轴向间隙；

L16—拨叉与齿套的径向间隙。

L15的大小影响拨叉与齿套的装配性，当挂上档后，齿套与齿轮为一体，运转过程中会有振动传出，齿套与拨叉的轴向间隙会切断振动传播路线，

防止振动传到车辆手·24·