變速器撥頭脫出故障改進設計

問晉芳

（中國重汽大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

引言

變速器在車輛行駛過程中使用頻率很高，主要在發動、行駛、倒車時使用［1］。操縱機構的主要作用是控制傳動機構，實現變速器傳動比的變換，即實現換擋，以達到變速變矩［2］。變速器操縱部分的可靠性是保證其正常使用性能的重要衡量指標。在使用過程中一旦發生問題，將直接影響車輛的行駛。

1 撥頭脫出故障原理

變速箱由2擋向3擋換擋時，駕駛員在操縱時通常會進行急速斜向換擋操作［3］（如圖1中動作①～⑦）。

圖1 撥頭脫出故障動作演示圖

通過圖1可看出，撥頭在斜向操縱的過程中快速移動到了3、4擋列上（如圖1中動作①～⑤所示）。

同時，1、2擋導塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套，在慣性力的作用下沒有停在空擋位置，繼續前進到了1擋位置上（如圖1中動作④～⑥）。在此狀態下，變速箱1、2擋導塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套，在1擋位置上被互鎖住。

此時變速箱換擋撥頭可以在3、4擋與5、6擋之間的選擋，實際變速箱已誤掛入1擋，導致無法換擋。這就是撥頭脫出故障的發生原理。

2 撥頭脫出故障改進設計

改進設計要在確保以下所列要素的前提下完成。

一般情況，在同類變速器上沒有發生故障的情況，要避免大幅度追加零件的變更，要最小限度地確定零件變更數，盡量保留已考慮的、能提高操作性的設計，避免操作性的下降。最重要的，改進設計要確保故障不再發生。

首先，通過分析1、2擋接合齒嚙合規格，可發現變速箱在最初設計時充分考慮了換擋時的易掛入性。故障為2擋向3擋斜向換擋時誤掛入1擋，所以1擋側的易掛入性與撥頭脫出故障相關，2擋齒側間隙的大小與撥頭脫出故障基本沒有關系。

其次，分析撥頭結構對故障發生的影響。通過圖1可以看出，1、2擋導塊、3、4擋導塊、撥頭的角部倒角均較大。由此可以看出最初設計時充分考慮了實際操作時的易掛入性。通過圖1可發現撥頭的倒角，在與2擋向3擋斜向操作方向的異側。從圖1中動作④可發現，撥頭的倒角，會在斜向換擋的過程中促進1、2擋導塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套在慣性的作用下誤投入1擋，促進了撥頭脫出故障的發生。因此，要考慮取掉撥頭上的倒角。同時，可以考慮減小3、4擋導塊上的倒角，即減小圖1所示的a尺寸。在故障發生時由于導塊倒角減小，增加了選擋難度，強化了停止因素，撥頭停留在1、2擋導塊處時間會更長，對1、2擋導塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套的慣性力起到一定的阻止作用。

再次，1、2擋與3、4擋導塊間間隙，相對于名義間隙1.95mm（如圖2所示）離散較大。最大值為3.428mm（如表1所示），發生故障時實測值最大為5mm。這是換擋撥頭脫出故障發生的直接原因，在換擋動作不發生干涉的情況下要盡量考慮縮小1、2擋與3、4擋導塊間間隙［4］。

圖2 1、2擋與3、4擋導塊間隙（mm）

表1 1／2～3／4導塊間間隙 mm

最后，變速箱換擋自鎖力與同級別變速器具有同等的自鎖力。擋位排列的不同，會使同步器擋位與嚙合套擋位的換擋力不同，但是在此處討論中的影響可忽略不計。其他間隙尺寸各數值都與同級別變速器數值相當。導塊槽寬與換擋搖臂頭直徑間隙對本次的故障有影響，應盡量縮小間隙。

綜合以上分析，采取以下措施：降低向1擋沖入的容易程度；強化停止因素；增加2擋向3擋的斜向換擋困難程度。改進方案，如表2所示。

表2 相關零件改進前后對比表

3 結語

通過本次設計改進，1、2擋與3、4擋導塊間間隙明顯減小，2擋向3擋換擋時，撥頭脫出故障現象已解決。通過解決撥頭脫出故障，保證了變速箱操縱系統在使用過程中的可靠性。

［1］ 劉惟新.汽車設計［M］.北京：清華大學出版社，2001.

［2］ 楊岐華.現代汽車手換擋變速器新工藝新技術匯編（第一集）［G］.中國汽車工程學會齒輪加工委員會.北京：中國齒輪專業協會，2001：7.

［3］ 王望予.汽車設計［M］.第3版.北京：化學工業出版社，2008.

［4］ 成大先.機械設計手冊［M］.第5版.北京：化學工業出版社，2008.