手動變速器的換擋裝置

手動變速器的換擋裝置常見的有直接滑動齒輪式、接合套式和同步器式3種結構型 式，目前同步器式換擋裝置被普遍使用。
變速器換擋裝置除應能保證順利地掛擋和退擋外，在結構上還必須保證在汽車行駛過程中，當變速器換人某一擋位後不會出現自動脫擋現象。常見的防止自動脫擋的結構有齒端倒斜面式和減薄齒式兩種。


1)直接滑動齒輪式換擋裝置。
直接滑動齒輪式 換擋裝置用於直齒輪傳動的擋位，換擋齒輪與軸通過 花鍵相連接，常用於一擋、倒擋。

2)接合套式換擋裝置。
接合套式換擋裝置用在 斜齒輪傳動的擋位。
當欲掛某一擋時，撥動接合套使 之與花鍵毂及接合齒圈同時嚙合，即掛人該擋。接合 套式換擋裝置由於其接合齒短，換擋時撥叉移動量小，故操作較輕便，且換擋承受沖擊的面積增加，使換擋時沖擊力減小，換擋元件的壽命增長。
下面以某五擋變速器中四擋和五擋相互轉換的接合套式換擋裝置為例介紹換擋裝置工作過程，如圖3. 6所示。

它是通過 操縱機構軸向移動套在花鍵毂4上的接合套3，使其內 齒圈與齒輪5或齒輪2端面上的外接合齒圈嚙合，從而獲得五擋或四擋。

①從低速擋（四擋)換人高速擋（五擋）。
變速器在低速擋工作時，接合套3與齒輪2上 的接合齒圈嚙合，二者嚙合的圓周速度w1=w2，如圖3.6所示。若從此低速擋換人高速擋，駕駛員應先踩下離合器踏板使離合器分離，接著采用變速操縱機構將接合套右移，使其處在空擋位置。當接合套3與齒輪2上的接剛剛脫離時，視w2與w3相等。 
由於齒輪2的轉速小於齒輪5的轉速，所以圓周速度w2〈w5，即由低速擋換人空擋的瞬 間，mw3〈w5。為使輪齒免受沖擊，此時不應立即將接合套右移至與齒輪5上的接合齒圈嚙合而掛上高速擋，目卩讓空擋短時保留。
此時，因離合器分離而使變速器第一軸上傳動件與 發動機中斷了動力傳遞，加上與第二軸相比，第一軸乃至相關傳動件轉動慣量很小，所以下降較快（接合套通過花鍵毂和第二軸直至與整個車輛聯系在一起，轉動慣量很大， 所以w3下降很慢，如圖3. 7(a)所示。因w5和w3下降速率不等，隨著空擋停留時間的推 移，w5和w3終將在t0時刻達到相等，此交點即為自然同步狀態。此時通過操縱機構將接 合套3右移至與齒輪5上的接合齒圈嚙合而掛人高速擋，則不會產生輪齒間沖擊。因此，由低速擋換人高速擋時，駕駛員把握最佳時機非常重要。


②從高速擋(五擋)換人低速擋（四擋）。

變速器在高速擋工作時，接合套3與齒輪5上 的接合齒圈嚙合，如圖3. 6所示。參照低速擋換高速擋的分析，無論是高速擋工作時，還 是高速擋換人空擋的瞬間，接合套3與齒輪5上的接合齒圈的圓周速度均相等，即w5=w3又因w5=w3所以w5=w2，如圖3. 7(b)所示。此時同樣不宜立刻由空擋換人低速擋。 但在空擋停留時，由於w2下降速度比w3快，不可能出現w3=w2的情況，且空擋停留時 間愈長，w3與w2的差距愈大，根本不可能達到自然同步狀態，表明在任何時刻換擋都會 產生沖擊。對此，駕駛員應采用“兩腳離合器”的換擋步驟。即第一次踩下離合器踏板， 切斷發動機動力，將高速擋換人空擋（接著松開離合器踏板，接合動力並踩下油門加油， 使發動機轉速提高時，齒輪2及其接合齒圈的轉速相應得以提高，直至W2>w3。至此再踩 下離合器踏板切斷動力，迫使02迅速下降至W2=w3，與此對應的時刻t0，即是由空擋換 人低速擋的最佳時機，如圖3. 7(b)所示。

此時通過操縱機構將接合套3左移至與齒輪2上 的接合齒圈嚙合而掛人低速擋，不會產生輪齒間沖擊。由高速擋換人低速擋時，駕駛員把 握最佳時機更為關鍵。

接合套式換擋裝置換擋操作方法同樣適用於滑移齒輪式換擋裝置。但受駕駛經驗及其 他因素的影響，要求在很短的時間內迅速准確地實施完成所需的換擋，要靠相當熟練的操 作技能，使駕駛員勞動強度增大，並且在實際中完全做到無沖擊換擋是很困難的。因此， 采用同步器換擋裝置已成為越來越廣泛應用的先進技術。

(3)同步器式換擋裝置
同步器式換擋裝置是在接合套式換擋裝置的基礎上又加裝了同步元件而構成的一種換 擋裝置，簡稱同步器。
同步器是對接合套換擋裝置的繼承與發展，同步器保證在換擋時使 接合套與待嚙合齒圈的圓周速度迅速相等，縮短變速器換擋時間，並防止二者在同步之前進人嚙合，從而可消除換擋時的沖擊。
同步器有常壓式、慣性式和自行增力式等種類。這裡僅介紹目前廣泛采用的慣性式同步器。慣性式同步器是依靠摩擦作用實現同步的，在其上面設有專設機構保證接合套與待接合 的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。慣性式同步器按結構又分為 鎖環式和鎖銷式兩種，轎車、輕型和中型貨車的變速器廣泛采用了鎖環式慣性同步器。