换挡机构、布置和同步器的设计

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1、附录9.换挡机构、布置和同步器的设计Changingconnections车辆变速器需要特定装置，以使传动比及发动机动力与经常行驶工况相匹配。动力匹配是车辆变速器四大主要功能之一。对于手动变速箱，驾驶员控制操纵换挡。而全自动变速箱，变速控制单元实现传动比变化。半自动变速箱可以减轻驾驶员的工作强度，这取决于其自动化程度（见章节6.6和6.7）。就自动变速器而言，驾驶员使用转换开关或变速杆控制一定功能，如空挡、倒档。在这里，不考虑CVT变传动比装置。换挡装置在驾驶员和车辆间起了重要作用。是决定操纵舒适性的关键因素。换挡装置的部件很大程度上取决于换挡时是否中断动力传递。所以我们同样见到章节6.3

2、.1---动力中断时换挡和6.3.2---动力不中断时换挡。在下面的讨论中，我们加以区分如下：l内部换挡元件：变速器内部换挡机构有换挡选择杆、拨叉、同步器、带刹等l外部换挡元件：变速器外部换挡机构有变速杆、四连杆机构、远程控制转换轴和缆索操纵装置。图9.1表示了内部换挡元件，齿轮啮合参与动力传动。区别在于形面锁止离合器（如牙嵌离合器）和摩擦式离合器（如多片离合器）。事实上，由于内外部机构设计和联接种类是无限的，在本章只讲述基本组成部分。章节12.1至12.4考察了一些现有设计的典型例子。本章主要介绍同步器的设计和结构。图9.1变速器内部换挡机构a)滑动齿轮b)牙嵌离合器接合a)销接合b)无

3、锁止结构的同步器c)带锁止结构的同步器d)伺服锁定同步器机构（波尔舍系统）e)动力转换变速器中液压驱动的多盘离合器f)行星齿轮中液压驱动的多盘制动器【9.1】9.1换挡元件的系统分类下面的形态表给出了换挡元件的概况（表格9.1）参数结构（换挡元件）换挡力驱动形式人力机械式电控-液压式电控-气压式电磁式簧储动力式范例变速杆自动变速器图9.1h商用车变速单元图12.8电磁离合器“按钮”选挡机构选挡块选挡杆球铰四连杆装置选挡轴回转轴控制拉线线控换挡范例3-滑块式换挡机构（MB）020变速箱（VW）图9.4图12.2（ZF）图12.11（ZF）MQ变速箱（VW）图12.5AS-TRONIC(ZF)

4、图12.18移位换挡叉变速拨叉活塞范例图12.7(ZF)图12.2（ZF）图12.5（VW）可变式自动变速器图12.12（MB）摩擦联接单锥/多锥式扩张环多盘式带制轮木范例锥式同步器波尔舍同步器离合器、制动器图6.27带图6.24自由轮(自动)图6.27刚性锁止牙销滑动齿轮牵引销范例图9.1b,d,e,f图9.1c图9.1a摩托车变速箱表格9.1换挡元件形态表对于不同的换挡装置，我们区分为下面两种：l直接操纵机构变速杆在变速箱机体上（尤其常见于商用车）l间接操纵机构变速杆和变速器空间上相分离，“远程换挡”。―机械式或缆索连接―辅助动力换挡（如气动、液压、电动/线控换挡）随着半自动变速箱日益

5、增多，间接换挡控制装置会越来越普遍。如此“线控换挡”装置据预测到2010年会占西欧半自动和全自动变速器市场的20%份额。【9.15】9.1.1动力中断状态下齿轮变速器换挡元件最简单的变速器类型是滑动齿轮（图9.1a）。这种齿轮不总是啮合状态，而是在需要时转入动力流中。滑动齿轮应用于乘用车和商用车变速器的倒挡上。图9.2非同步装置的啮合牙形a)全齿形ZFb)ZF齿形c)贝利埃齿形d)偏转齿形（迈巴赫超越离合器）非同步常啮合传动常见于商用车变速器。常啮合齿轮对由球轴承和滚子轴承支承运动，经由滑动犬牙套筒（接合套）（图9.16）与变速器轴齿形锁止联接。凹割形齿形（图9.2）用以防止齿轮分离（掉挡

6、）。换挡包括选挡和挂挡两个动作。选挡时，选择目标挡位的换挡套筒。挂挡时，移动目标挡位齿轮进行动力传递。图9.3表示直接操纵式三位置同步器式变速器，就是这种换挡的例子。变速杆1和球铰链2用于选择挡位、传递操纵力。图9.3变速杆推动换挡套筒，这片空间被认为门开关。当门开关选定时，变速杆选择指3进入拨叉轴4的凹槽中。拨叉轴4在变速杆纵向力作用下轴向移动，从而挡位改变。叉形选挡杆6与换挡接合套7相联接。由于每个叉形选挡杆能挂上两个空套齿轮9的任何一个，拨叉轴4上的三个位置（两个终止位，一个中间位），由锁止装置5保证。如图所示，叉形选挡杆能轴向双向移动，并且绕一固定枢轴旋转。这被称为换挡拨叉。靠选择

7、变速杆长度，换挡力可以减小，却要以增加换挡冲击为代价（见图12.2）。在半自动和全自动变速器中，必须要保证，只有需要的挡位齿轮才参与动力传递。如鼓式换挡器就是为此用于半自动赛车变速箱。这种换挡器能绕两个方向旋转，操纵拨叉沿曲线路径运动。这种装置广泛应用于摩托车上。图9.4所示为外部换挡元件，和一些乘用车安装好的变速器横截面的内部换挡元件。远程控制为机械式四连杆结构。展示的换挡布置现用于大众--高尔夫MK.Ⅲ和大众--帕萨