淺析MT車型換檔操縱機構總成支座體的外連接設計

李家雄 李俊達

摘要：在MT車型換檔操縱機構總成的設計中，支座體的設計是重點和難點之一。其性能的好壞，對換檔操縱機構總成功能的實現，對車輛的駕駛性和顧客體驗都有重大影響。本文探討了MT車型換檔操縱機構總成支座體設計的設計過程及要點，為換檔操縱機構總成支座體的設計提供參考。

關鍵詞：支座體；接口匹配；結構

1引言

換檔操縱機構總成是駕駛員控制車輛行駛的關鍵部件，不管是前驅車輛還是后驅車輛，不管是手動檔車輛還是自動檔車輛，駕駛員都要通過換檔操縱機構總成，控制車輛的動力總成，實現車輛在前進一后退，停一走以及不同檔位間的切換。

從車內直接觀察，看到的與換檔有關的部分僅僅是人手直接操縱的部分，MT車型通常是換檔手柄。在這個直接操縱部分下面，還有著一套機械連動結構，完成不同的檔位的選擇及連接。圖1是一種典型的手動檔車型換檔操縱機構總成的爆炸視圖，從圖中我們可以看出，支座體是其中的主要部件之一，負責支撐整個換檔操縱機構總成。

2換檔操縱機構總成支座體的功能要求

2.1實現換檔操縱機構總成與車體的連接

換檔操縱機構總成安裝在地板上或副儀表板上，要實現換檔操作，必須操作換檔桿移動。如果把換檔桿直接安裝在地板或副儀表板上，需要在地板或副儀表板上做出復雜的機構，不利于地板或副儀表板的設計。支座體簡化了換檔操縱機構總成與安裝面的連接，使換檔操縱機構總成與周邊零件相對獨立。

2.2實現換檔操縱機構總成和選換檔軟軸總成的連接

選換檔軟軸總成用于連接換檔操縱機構總成和手動變速器總成。支座體把選換檔軟軸總成的運動范圍限制在支座體內部，在支座體與選換檔軟軸總成從乘員艙穿出到發動機艙的出口之間，選檔軟軸與周圍零件之間沒有相對運動。

2.3支撐選換檔連動機構

在手動變速器上，選檔和換檔分別由選檔和換檔機構完成，并分別通過選檔軟軸和換檔軟軸與換檔操縱機構總成相連接，實現遠程操縱。因此必須要有一套連動機構，把換檔手柄上選檔和換檔操作轉換成選檔和換檔軟軸的運動。這套連動機構完全安裝在換檔操縱機構總成支座體上，既保證了選換檔動作的正常實施，又減少了與周圍環境的互相干擾。

3換檔操縱機構總成支座外連接設計類型

3.1與車身安裝面的連接

在換檔操縱機構與車身的連接上，一般都是在支座體上設計通孔，以螺栓螺母連接的方式固定在安裝面上。由于在支座體上只設計通孔，所以與車身的螺栓連接設計對支座體的影響只有螺栓數量和螺栓直徑。

換檔操作具有前后方向及左右方向的運動，支座體需要在四個方向固定，減少換檔時換檔器的晃動。而且換檔器支座體前端還要連接換檔軟軸總成及選檔軟軸總成，支座體通常設計成類似長方體的箱形或其變形，與安裝面的固定點也設計成四個，成矩形分布（圖2）。

在螺栓直徑的選擇上，按經驗設計，用得最多的是M6和M8的螺栓及同樣規格的螺母。從連接強度來看，M8的螺栓較好，不過現在出于整車減重等要求，M6螺栓的使用越來越普遍，也能滿足連接要求。

支座體直接安裝在車體上，車體的振動會傳遞到支座體上，為了避免振動通過支座體傳遞到換檔手柄球上，影響換檔舒適性，要在支座體和車體間設計減振措施。可以把安裝點設計成凸臺形式，減少振動傳遞，并在安裝點增加具有減振作用的橡膠件。

支座體通常采用塑料或鋼，而車體安裝面的材質也是鋼，在螺栓連接壓緊力的作用下，卡在連接部件問的橡膠件會出現變形，影響減振性能。所以在螺栓與橡膠件及車體與橡膠件之前，需要增加用于保持橡膠件形狀的套筒件（圖3）。

3.2與選換檔軟軸總成連接

選換檔軟軸總成由外層的套管及內部的芯軸組成。內部的芯軸連接換檔桿和變速器換檔機構，實現檔位切換；外層的套管固定在換檔操縱機構總成和變速器之間，形成芯軸運動路線，進行換檔操作時芯軸只能在套管內作軸向運動。

支座體與選換檔軟軸總成連接主要是與選換檔軟軸的外層套管連接，固定軟軸套管的起點。套管與支座體的連接方式主要有以下兩類：

（1）通過固定零件連接固定。支座體和軟軸套管設計成相互配合的結構，但這種結構沒有固定作用，安裝后很容易脫出，必須加入一個用于固定的零件，提高軟軸套管安裝后的撥脫力。可以選用的有金屬或塑料的卡簧卡扣等（圖4）。

（2）直接固定。支座體和軟軸套管除了設計成相互配合的結構，還在結構中加入了增加撥脫力的結構，安裝后可以直接達到撥脫力要求。在這種方式中，要既能快速安裝又要有一定的卡緊力，塑料卡扣是優先選擇（圖5）。

在套管末端和換檔桿之間，由于換檔桿的前一后及左一右運動，芯軸除了軸向運動，還會有空間的偏擺。為了減小芯軸的偏擺角度，需要保證在換檔操處于初始狀態時，芯軸從套管末端出來后相對于套管內部分偏擺角度為零（圖6）。

3.3與轉動球心連接

轉動球心以上部分連著換檔手柄球，以下部分連著換檔軟軸總成，左邊或右邊還有一個分支連著選檔臂。換檔時，換檔桿繞著轉動球心轉動，帶動換檔軟軸總成和選檔臂，完成換檔。

由于換檔桿轉動球心是球狀，而支座體不管是鋼材質沖壓件還是塑料注塑件，都難以做到能與轉動球心配合的球窩結構。而且轉動球心需要經常轉動，需要用耐磨的材料來做，但用來做支座體的材料不一定具有此性能。所以在轉動球心和支座體之間，需要加入一個球籠結構，用來解決上述問題（圖7）。

球籠的外型是圓柱形，所以支座體只要設計成與之配合的圓柱形的凹坑，就可以把球籠安裝在支座體上。球籠固定在支座體上的方式有兩大類：

（1）球籠直接卡緊；球籠一般是注塑制造，彈性較好。可以在球籠和支座體球籠安裝孔直接設計出用于卡緊的配合結構，，在球籠安裝后由自身彈力直接卡緊在支座體上（圖8）。

（2）壓蓋壓緊；在這種方法中，球籠上面還有一個壓蓋，在球籠裝配后把球籠固定在球籠座內（圖9）。

3.4與選檔臂連接

選檔臂是連接換檔桿和選檔軟軸的關鍵零件。選檔臂一端與換檔桿連接，另一端與選檔軟軸連接，中間加一個支點，形成杠桿。當換檔桿擺動時，通過杠桿作用，帶動選檔軟軸運動，實現選檔（圖10）。

在目前常用的設計中，選檔臂的安裝方式有以下兩種：

（1）單點固定擺動式（圖11）；選檔臂只有一個轉動銷，換檔桿直接帶動選檔臂轉動。

（2）帶轉動軸式（圖12）；換檔桿與選檔臂沒有直接連接，選檔時換檔桿首先帶動一個轉軸，再通過轉軸帶動選檔臂轉動。由于增加了轉動軸這個零件，支座體上也要做出用于支撐轉動軸的結構，增加了支座體的復雜性。

4換檔操縱機構總成支座外連接設計原則。

換檔操縱機構總成是影響整車駕駛性能的關鍵部件，而支座體又起到了支撐換檔操縱機構總成的作用，在支座體各外連接的具體設計時，需要遵循以下原則：

4.1滿足換檔操縱機構總成與手動變速器總成的匹配要求

影響選檔軟軸和換檔軟軸的左右布置，選檔臂的布置，整體高度等。實現換檔是換檔操縱機構總成的主要功能，必須首要完成與手動變速器總成的匹配。

4.2滿足整車布置的要求

影響與車身安裝點的連接方式和整體結構。根據不同車型內飾的具體設計，換檔操縱機構總成安裝點會有差異，安裝面會有差異。除了常見的平面，還會有斜面，安裝點不同面等情況，支座體必須根據具體情況靈活變動，完成支撐功能。

4.3足夠的強度

影響所有接口。要每一個零件都正常作用才能保證換檔操縱機構總成功能的實現，接口匹配設計的時候要綜合考慮零件的壽命及驗證等。

4.4預留擴展空間

影響與車身安裝點匹配等，一款車往往要配置多款動力多個配置，換檔操縱機構總成需要考慮平臺化，預留匹配不同動力的更改余量，減少與車身等接口的重復開發。

5結語

在換檔操縱機構總成的設計開發中，支座體的匹配設計是其中的重要內容，是保證換檔操縱機構功能實現的基礎。接口匹配是支座體設計的關鍵部分，只有所有接口配合到位，支座體才能實現承上啟下的作用，實現換檔手柄球到手動變速器總成間的信息傳遞。作者結合某換檔操縱機構總成支座體開發的過程，總結了支座體接口匹配的類型，匹配原則等，可以指導其他換檔操縱機構總成開發。