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手动变速器的换挡装置

手动变速器的换挡装置常见的有直接滑动齿轮式、接合套式和同步器式3种结构型 式,目前同步器式换挡装置被普遍使用。
变速器换挡装置除应能保证顺利地挂挡和退挡外,在结构上还必须保证在汽车行驶过程中,当变速器换人某一挡位后不会出现自动脱挡现象。常见的防止自动脱挡的结构有齿端倒斜面式和减薄齿式两种。

1)直接滑动齿轮式换挡装置。
直接滑动齿轮式 换挡装置用于直齿轮传动的挡位,换挡齿轮与轴通过 花键相连接,常用于一挡、倒挡。

2)接合套式换挡装置。
接合套式换挡装置用在 斜齿轮传动的挡位。
当欲挂某一挡时,拨动接合套使 之与花键毂及接合齿圈同时啮合,即挂人该挡。接合 套式换挡装置由于其接合齿短,换挡时拨叉移动量小,故操作较轻便,且换挡承受冲击的面积增加,使换挡时冲击力减小,换挡元件的寿命增长。
下面以某五挡变速器中四挡和五挡相互转换的接合套式换挡装置为例介绍换挡装置工作过程,如图3. 6所示。

它是通过 操纵机构轴向移动套在花键毂4上的接合套3,使其内 齿圈与齿轮5或齿轮2端面上的外接合齿圈啮合,从而获得五挡或四挡。

手动变速器的换挡装置

①从低速挡(四挡)换人高速挡(五挡)。
变速器在低速挡工作时,接合套3与齿轮2上 的接合齿圈啮合,二者啮合的圆周速度w1=w2,如图3.6所示。若从此低速挡换人高速挡,驾驶员应先踩下离合器踏板使离合器分离,接着采用变速操纵机构将接合套右移,使其处在空挡位置。当接合套3与齿轮2上的接刚刚脱离时,视w2与w3相等。;
由于齿轮2的转速小于齿轮5的转速,所以圆周速度w2〈w5,即由低速挡换人空挡的瞬 间,mw3〈w5。为使轮齿免受冲击,此时不应立即将接合套右移至与齿轮5上的接合齿圈啮合而挂上高速挡,目卩让空挡短时保留。
此时,因离合器分离而使变速器第一轴上传动件与 发动机中断了动力传递,加上与第二轴相比,第一轴乃至相关传动件转动惯量很小,所以下降较快(接合套通过花键毂和第二轴直至与整个车辆联系在一起,转动惯量很大, 所以w3下降很慢,如图3. 7(a)所示。因w5和w3下降速率不等,随着空挡停留时间的推 移,w5和w3终将在t0时刻达到相等,此交点即为自然同步状态。此时通过操纵机构将接 合套3右移至与齿轮5上的接合齿圈啮合而挂人高速挡,则不会产生轮齿间冲击。因此,由低速挡换人高速挡时,驾驶员把握最佳时机非常重要。

②从高速挡(五挡)换人低速挡(四挡)。

变速器在高速挡工作时,接合套3与齿轮5上 的接合齿圈啮合,如图3. 6所示。参照低速挡换高速挡的分析,无论是高速挡工作时,还 是高速挡换人空挡的瞬间,接合套3与齿轮5上的接合齿圈的圆周速度均相等,即w5=w3又因w5=w3所以w5=w2,如图3. 7(b)所示。此时同样不宜立刻由空挡换人低速挡。 但在空挡停留时,由于w2下降速度比w3快,不可能出现w3=w2的情况,且空挡停留时 间愈长,w3与w2的差距愈大,根本不可能达到自然同步状态,表明在任何时刻换挡都会 产生冲击。对此,驾驶员应采用“两脚离合器”的换挡步骤。即第一次踩下离合器踏板, 切断发动机动力,将高速挡换人空挡(接着松开离合器踏板,接合动力并踩下油门加油, 使发动机转速提高时,齿轮2及其接合齿圈的转速相应得以提高,直至W2>w3。至此再踩 下离合器踏板切断动力,迫使02迅速下降至W2=w3,与此对应的时刻t0,即是由空挡换 人低速挡的最佳时机,如图3. 7(b)所示。

手动变速器的换挡装置

此时通过操纵机构将接合套3左移至与齿轮2上 的接合齿圈啮合而挂人低速挡,不会产生轮齿间冲击。由高速挡换人低速挡时,驾驶员把 握最佳时机更为关键。

接合套式换挡装置换挡操作方法同样适用于滑移齿轮式换挡装置。但受驾驶经验及其 他因素的影响,要求在很短的时间内迅速准确地实施完成所需的换挡,要靠相当熟练的操 作技能,使驾驶员劳动强度增大,并且在实际中完全做到无冲击换挡是很困难的。因此, 采用同步器换挡装置已成为越来越广泛应用的先进技术。

(3)同步器式换挡装置
同步器式换挡装置是在接合套式换挡装置的基础上又加装了同步元件而构成的一种换 挡装置,简称同步器。
同步器是对接合套换挡装置的继承与发展,同步器保证在换挡时使 接合套与待啮合齿圈的圆周速度迅速相等,缩短变速器换挡时间,并防止二者在同步之前进人啮合,从而可消除换挡时的冲击。
同步器有常压式、惯性式和自行增力式等种类。这里仅介绍目前广泛采用的惯性式同步器。惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的,在其上面设有专设机构保证接合套与待接合 的花键齿圈在达到同步之前不可能接触,从而避免了齿间冲击。惯性式同步器按结构又分为 锁环式和锁销式两种,汽车、轻型和中型货车的变速器广泛采用了锁环式惯性同步器。

手动变速器的换挡装置

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