汽车同步器结构与应用
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同步器使变速器换挡轻便、 迅速， 无冲击， 无 噪声， 且可延长齿轮寿命， 提高汽车的加速性能并
节油， 故轿车的变速器除倒挡、 货车变速器除 I 挡、 倒挡外， 其他挡位多装用同步器。 换挡时， 在轴向 力作用下摩擦元件相接触， 在惯性转矩作用下产生 摩擦力矩， 使被接合的两部分逐渐同步。 2.2 同步器工作原理
n=3 200±1% r/min， 4-5-4 挡 n=3 200±1% r/min。 2） 试验油温： T= （80±5） ℃。 3） 换挡摇臂销力： 1 挡≤448 N， 2 挡≤448 N，
3 挡≤374 N， 4 挡≤224 N， 5 挡≤135 N。 4） 循环次数： 1-2-1 挡 10 万次， 2-3-2 挡 20
表 1 变速器各挡速比
挡位 1L 2L 3L
速位 3.765 2.057 1.428
挡位 4L 5L RL
速位 1.000 0.830 3.875
3.1 试验目的 在动态的情况下， 评价同步器换挡性能寿命。
3.2 试验流程 1） 输出轴输入转速为： 1-2-1 挡 n=1 408±
1% r/min， 2-3-2 挡 n=2 577±1% r/min， 3-4-3 挡
由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋 转， 变换挡位时存在一个 “同步” 问题。 因此设计 师创造出 “同步器”， 通过同步器使将要啮合的齿 轮达到一致的转速而顺利啮合[1]。 理想的同步器应 该具有良好的同步性能和锁止性能， 既能用较小的 换挡力得到尽量少的同步时间， 而且要保证同步器 的输入输出端角速度在未达到一致时接合套与锁环 不会进入接合[2]。 1 汽车同步器的应用背景与要求 1.1 汽车同步器的应用背景
表 2 可靠性试验数据
样本编号 1号 2号 3号 4号
试验挡位 1/2 3/4 2/3 4/5
试验情况 换挡正常 换挡正常 换挡正常 换挡正常
试验后样品状况 各零部件状况良好 各零部件状况良好 各零部件状况良好 各零部件状况良好
评价指标： 各挡位试验期间不能出现同步器失 效或连续 5 次出现换挡撞击声， 否则试验中断； 各 挡换挡力符合设计要求； 试验后， 各挡位仍可顺利 换挡， 无异响； 拆检后， 各挡同步器应完好， 无零 件损坏。
滑移齿套左行， 滑移齿套的齿端倒角与同步环 相应的齿端倒角正好互相抵触而不能进入结合。 这 时必须使同步齿环相对于接合套后退一个角度。 需 要适当地选择锁止角与摩擦锥面的锥角， 保证到达 同步之前， 惯性力总是大于拨环力矩， 使得接合套 齿端与同步环齿端总是互相抵触而不能接合。 2.2.3 脱锁阶段
文章编号：1674-9146（２０13）01－００81－０2
术 Applied Technology 应 用 技
汽车同步器结构与应用
黄俊
（柳州上汽汽车变速器有限公司， 广西 柳州 545006）
摘 要：介绍了汽车同步器的应用背景与要求， 论述了汽车同步器的结构组成与工作原理， 对 SC16M5 型变速器进行 了同步测试， 取得了很好的效果。 该综合测试系统的提出为汽车同步器性能的提高具有现实意义。 关键词：汽车；同步器；变速器；测试 中图分类号：U463.212 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.01.081
为了保证变速器能换挡平顺、 轻便， 减小驾驶 者所能感受到的冲击和噪声， 减轻换挡力， 同步器 的设计一般有以下要求： 选择合适的摩擦半径和摩 擦锥面角， 使之满足变速器同步时间的要求； 操纵 迅速而省力； 同步容量足够大， 工作平稳， 低噪 声； 体积小、 质量轻， 工作可靠； 使用寿命长等。 2 汽车同步器的结构组成与工作原理 2.1 同步器结构
同步器工作原理实质是利用被接合件的惯性防 止同步前换挡， 避免冲击和噪声的产生。 为了详细 了解同步器的工作原理， 同步器的换挡过程可以分 5 个阶段。 2.2.1 开始阶段
在换挡拨叉的推动下， 同步器离开中间位置做 轴向移动， 拨叉推动第二轴上的滑动齿套左移， 并 带动滑块一起向左移动， 当滑块左端面与同步环缺 口内的端面接触时， 推动同步环移向同步锥， 使具 有转速差的两锥面一经接触便产生摩擦作用。 同步 锥带动同步环相对于滑移齿套超前一个角度， 倒同 步环缺口的另一个侧面与滑块接触时， 同步环便与 滑移齿套同步移动。 2.2.2 同步阶段
万次， 3-4-3 挡 20 万次， 4-5-4 挡 10 万次。 5） 换挡频率： 10~16 次/min。
3.4 试验结果 试验达到规定的换挡次数停止试验， 期间若出
现同步器失效或者连续 5 次出现换挡撞击声， 则试 验中断， 拆检、 测量同步器齿环轴向磨损间隙， 判 断失效情况。 具体见表 2。
只要驾驶员继续加力于滑移齿套上， 摩擦作用
收稿日期：２０12－11－19；修回日期：２０12－12－19 作者简介：黄 俊（1977-），男，江苏南通人，助理工程师，主要从事变速器开发研究，E-mail：1929997816@qq.com。
百度文库
科技创新与生产力
2013年 1 月 总第 228 期
081
应 用 技 术 Applied Technology
电出版社,2005. [2] 廖军.汽车变速器系统综合试验台的分析研究[J].广西机
械,2012(4):12-15. [3] 龚宗洋,张为公.机械式汽车变速箱同步器试验系统研
制[J].工业仪表与自动化装置,2005(5):25. （责任编辑 高 远）
Structure and Application of Automobile Synchronizer
现代人对于汽车舒适性的追求， 要求换挡平稳 迅速， 省力无冲击。 而这反映到变速器上就是换挡 时同步器冲击反馈到变速杆上[3]。 同步器是汽车变 速器的重要部件， 它使同步器输入、 输出部分同步 后再结合， 从而减小了换挡时的冲击和噪声， 减轻 换挡力， 使得换挡平顺， 轻便， 减轻驾驶员的疲劳。 1.2 汽车同步器的要求
总之， 同步器是手动变速器中的重要组成部分， 它对于变速器换挡过程中的换挡轻便性、 平顺性等 主要技术指标都有很重要的影响， 能够减轻换挡手 柄上换挡力， 减小换挡冲击和驾驶员的疲劳。 该研 究为汽车同步器性能的提高提供了一个综合测试系 统， 值得后续应用与测试。
参考文献： [1] 孙建忠,白风仙.特种电机及其控制[M].北京:中国水利水
SCI-TECH INNOVATION & PRODUCTIVITY
082
Ｎｏ．1 Jan. ２０13，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．228
进行同步器试验， 应尽可能保证变速器总成实 际工况， 充分了解设计过程、 使用情况、 变速器总 成的参数等。 下面以 SC16M5 变速器为例说明， 此 变速器设计输入最大扭矩 190 N·m， 设计最大输入 转速 6 000 r/min， 前进挡为全同步器结构， 1/2 挡 位双锥面同步器， 3/4/5 为单锥面同步器， 倒挡为 滑移齿结构， 各挡速比见表 1。
就迅速被同步侧的齿轮转速降到与同步环转速相 同， 而后二者保持同步旋转， 即被同步侧齿轮相对 于同步环的转速为零， 于是其惯性力矩便消失。 但 由于轴向力的作用， 两个摩擦锥面还是紧密接合着 的。 因而此时切向力 R 形成的拨环力矩便使同步 环连同被同步侧齿轮与之相连的所有零件一起相对 于滑移齿套向后退转一个角度， 此时滑动齿套压下 弹簧圈继续左移， 而与同步环的花键齿圈进入接 合， 同步环的锁止作用即行消失。 2.2.4 接合阶段
滑移齿套与同步环接合后， 轴向力不再存在， 锥面间的摩擦力矩也就消失。 作用在齿轮侧花键齿 端斜面上的切向分力， 使齿轮侧及其相连零件相对 于同步环及滑动齿套转过一个角度， 使滑动齿套与 齿轮侧的花键齿圈进入接合。 2.2.5 完成阶段
滑动齿套继续向左运动， 通过花键齿到达最终 位置， 完成换挡过程。 3 汽车同步器的应用试验
Huang Jun
（Liuzhou Shangqi Automobile Transmission Co., Ltd, Liuzhou 545006 China）
Abstract: According to application background and requirements of automobile synchronizer, the author expounded structure and work principle of the synchronizer, and tested SC16M5 transmission, which was obtained excellent effect. Integration test system had practical significance for improving function of automobile synchronizer. Key words: automobile; synchronizer; transmission; test
节油， 故轿车的变速器除倒挡、 货车变速器除 I 挡、 倒挡外， 其他挡位多装用同步器。 换挡时， 在轴向 力作用下摩擦元件相接触， 在惯性转矩作用下产生 摩擦力矩， 使被接合的两部分逐渐同步。 2.2 同步器工作原理
n=3 200±1% r/min， 4-5-4 挡 n=3 200±1% r/min。 2） 试验油温： T= （80±5） ℃。 3） 换挡摇臂销力： 1 挡≤448 N， 2 挡≤448 N，
3 挡≤374 N， 4 挡≤224 N， 5 挡≤135 N。 4） 循环次数： 1-2-1 挡 10 万次， 2-3-2 挡 20
表 1 变速器各挡速比
挡位 1L 2L 3L
速位 3.765 2.057 1.428
挡位 4L 5L RL
速位 1.000 0.830 3.875
3.1 试验目的 在动态的情况下， 评价同步器换挡性能寿命。
3.2 试验流程 1） 输出轴输入转速为： 1-2-1 挡 n=1 408±
1% r/min， 2-3-2 挡 n=2 577±1% r/min， 3-4-3 挡
由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋 转， 变换挡位时存在一个 “同步” 问题。 因此设计 师创造出 “同步器”， 通过同步器使将要啮合的齿 轮达到一致的转速而顺利啮合[1]。 理想的同步器应 该具有良好的同步性能和锁止性能， 既能用较小的 换挡力得到尽量少的同步时间， 而且要保证同步器 的输入输出端角速度在未达到一致时接合套与锁环 不会进入接合[2]。 1 汽车同步器的应用背景与要求 1.1 汽车同步器的应用背景
表 2 可靠性试验数据
样本编号 1号 2号 3号 4号
试验挡位 1/2 3/4 2/3 4/5
试验情况 换挡正常 换挡正常 换挡正常 换挡正常
试验后样品状况 各零部件状况良好 各零部件状况良好 各零部件状况良好 各零部件状况良好
评价指标： 各挡位试验期间不能出现同步器失 效或连续 5 次出现换挡撞击声， 否则试验中断； 各 挡换挡力符合设计要求； 试验后， 各挡位仍可顺利 换挡， 无异响； 拆检后， 各挡同步器应完好， 无零 件损坏。
滑移齿套左行， 滑移齿套的齿端倒角与同步环 相应的齿端倒角正好互相抵触而不能进入结合。 这 时必须使同步齿环相对于接合套后退一个角度。 需 要适当地选择锁止角与摩擦锥面的锥角， 保证到达 同步之前， 惯性力总是大于拨环力矩， 使得接合套 齿端与同步环齿端总是互相抵触而不能接合。 2.2.3 脱锁阶段
文章编号：1674-9146（２０13）01－００81－０2
术 Applied Technology 应 用 技
汽车同步器结构与应用
黄俊
（柳州上汽汽车变速器有限公司， 广西 柳州 545006）
摘 要：介绍了汽车同步器的应用背景与要求， 论述了汽车同步器的结构组成与工作原理， 对 SC16M5 型变速器进行 了同步测试， 取得了很好的效果。 该综合测试系统的提出为汽车同步器性能的提高具有现实意义。 关键词：汽车；同步器；变速器；测试 中图分类号：U463.212 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2013.01.081
为了保证变速器能换挡平顺、 轻便， 减小驾驶 者所能感受到的冲击和噪声， 减轻换挡力， 同步器 的设计一般有以下要求： 选择合适的摩擦半径和摩 擦锥面角， 使之满足变速器同步时间的要求； 操纵 迅速而省力； 同步容量足够大， 工作平稳， 低噪 声； 体积小、 质量轻， 工作可靠； 使用寿命长等。 2 汽车同步器的结构组成与工作原理 2.1 同步器结构
同步器工作原理实质是利用被接合件的惯性防 止同步前换挡， 避免冲击和噪声的产生。 为了详细 了解同步器的工作原理， 同步器的换挡过程可以分 5 个阶段。 2.2.1 开始阶段
在换挡拨叉的推动下， 同步器离开中间位置做 轴向移动， 拨叉推动第二轴上的滑动齿套左移， 并 带动滑块一起向左移动， 当滑块左端面与同步环缺 口内的端面接触时， 推动同步环移向同步锥， 使具 有转速差的两锥面一经接触便产生摩擦作用。 同步 锥带动同步环相对于滑移齿套超前一个角度， 倒同 步环缺口的另一个侧面与滑块接触时， 同步环便与 滑移齿套同步移动。 2.2.2 同步阶段
万次， 3-4-3 挡 20 万次， 4-5-4 挡 10 万次。 5） 换挡频率： 10~16 次/min。
3.4 试验结果 试验达到规定的换挡次数停止试验， 期间若出
现同步器失效或者连续 5 次出现换挡撞击声， 则试 验中断， 拆检、 测量同步器齿环轴向磨损间隙， 判 断失效情况。 具体见表 2。
只要驾驶员继续加力于滑移齿套上， 摩擦作用
收稿日期：２０12－11－19；修回日期：２０12－12－19 作者简介：黄 俊（1977-），男，江苏南通人，助理工程师，主要从事变速器开发研究，E-mail：1929997816@qq.com。
百度文库
科技创新与生产力
2013年 1 月 总第 228 期
081
应 用 技 术 Applied Technology
电出版社,2005. [2] 廖军.汽车变速器系统综合试验台的分析研究[J].广西机
械,2012(4):12-15. [3] 龚宗洋,张为公.机械式汽车变速箱同步器试验系统研
制[J].工业仪表与自动化装置,2005(5):25. （责任编辑 高 远）
Structure and Application of Automobile Synchronizer
现代人对于汽车舒适性的追求， 要求换挡平稳 迅速， 省力无冲击。 而这反映到变速器上就是换挡 时同步器冲击反馈到变速杆上[3]。 同步器是汽车变 速器的重要部件， 它使同步器输入、 输出部分同步 后再结合， 从而减小了换挡时的冲击和噪声， 减轻 换挡力， 使得换挡平顺， 轻便， 减轻驾驶员的疲劳。 1.2 汽车同步器的要求
总之， 同步器是手动变速器中的重要组成部分， 它对于变速器换挡过程中的换挡轻便性、 平顺性等 主要技术指标都有很重要的影响， 能够减轻换挡手 柄上换挡力， 减小换挡冲击和驾驶员的疲劳。 该研 究为汽车同步器性能的提高提供了一个综合测试系 统， 值得后续应用与测试。
参考文献： [1] 孙建忠,白风仙.特种电机及其控制[M].北京:中国水利水
SCI-TECH INNOVATION & PRODUCTIVITY
082
Ｎｏ．1 Jan. ２０13，Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．228
进行同步器试验， 应尽可能保证变速器总成实 际工况， 充分了解设计过程、 使用情况、 变速器总 成的参数等。 下面以 SC16M5 变速器为例说明， 此 变速器设计输入最大扭矩 190 N·m， 设计最大输入 转速 6 000 r/min， 前进挡为全同步器结构， 1/2 挡 位双锥面同步器， 3/4/5 为单锥面同步器， 倒挡为 滑移齿结构， 各挡速比见表 1。
就迅速被同步侧的齿轮转速降到与同步环转速相 同， 而后二者保持同步旋转， 即被同步侧齿轮相对 于同步环的转速为零， 于是其惯性力矩便消失。 但 由于轴向力的作用， 两个摩擦锥面还是紧密接合着 的。 因而此时切向力 R 形成的拨环力矩便使同步 环连同被同步侧齿轮与之相连的所有零件一起相对 于滑移齿套向后退转一个角度， 此时滑动齿套压下 弹簧圈继续左移， 而与同步环的花键齿圈进入接 合， 同步环的锁止作用即行消失。 2.2.4 接合阶段
滑移齿套与同步环接合后， 轴向力不再存在， 锥面间的摩擦力矩也就消失。 作用在齿轮侧花键齿 端斜面上的切向分力， 使齿轮侧及其相连零件相对 于同步环及滑动齿套转过一个角度， 使滑动齿套与 齿轮侧的花键齿圈进入接合。 2.2.5 完成阶段
滑动齿套继续向左运动， 通过花键齿到达最终 位置， 完成换挡过程。 3 汽车同步器的应用试验
Huang Jun
（Liuzhou Shangqi Automobile Transmission Co., Ltd, Liuzhou 545006 China）
Abstract: According to application background and requirements of automobile synchronizer, the author expounded structure and work principle of the synchronizer, and tested SC16M5 transmission, which was obtained excellent effect. Integration test system had practical significance for improving function of automobile synchronizer. Key words: automobile; synchronizer; transmission; test