如何提升直接操縱變速器的換檔吸入感

 直接操縱式變速器是指駕駛員可以直接操縱變速器的操縱桿來撥動內部換檔機構實現車輛換檔的一種變速器類型，它被廣泛應用于大多數小轎車和長頭貨車（如皮卡車型）。直接操縱式變速器具有傳動效率高，成本優勢等特點，但直操式變速器的整車震動控制難、換擋感覺差也是制約其發展的重要原因。在這里就介紹一種提升直操式變速器換擋吸入感的方法，希望可以對直操式變速器的發展做出一點小小的嘗試和推進。

直接操縱式變速器特有的操縱方式，使得變速器的操縱桿和所有換檔操縱裝置都必須設置在變速器蓋上，而變速器則要布置在駕駛員座位的近旁，才可以實現它的功能。正是這種特有的結構，變速器的換檔機構在布置上存在空間擁擠、零部件的累積間隙大，變速器整體換擋感覺差，改善空間較小，針對以上的問題點，我們通過不斷的嘗試，最終通過在機構上增加一個換檔塊和定位銷來解決換檔吸入感差的問題，并且同時減小了換檔的空行程比例，換擋感覺明顯改善。首先通過如下圖1來了解一款直接操縱變速器的選換擋機構。

 

注：① 操縱桿  ② 選換檔軸合件  ③ 各檔撥塊  ④ 自鎖彈簧  ⑤ 各檔撥叉軸及撥叉

圖1為一款愛信產直接操縱式變速器的選換檔操縱機構，機構通過①操縱桿--②選換檔軸合件--③換檔撥塊--⑤撥叉軸及撥叉的傳遞順序實現換檔，圖中可以看出，操縱桿球頭首先與選換檔臂相連接，再通過選換檔軸合件與各檔位換檔撥塊連接，各撥塊再傳遞到撥叉和同步器齒套相連，通過我們對實際機構的測繪，這個過程間隙累積了約1.5mm，如果按照6的杠桿比推算到駕駛室球頭，空行程達到了9mm，占到總行程的10%，這對換檔感覺來說是個很壞的影響。在這個機構中，作用到駕駛員手上的力主要來自機構中的④自鎖彈簧力、同步器彈簧力及變速器各機構的摩擦阻力。

 

為了有效改善以上問題，我們在選換檔軸合件上增加了一個換檔塊，在原操縱座上增加了一個定位銷（定位銷的應用在乘用車及商用車很多車型已經有較為成功的經驗），見下圖2  

 

 

圖3為圖2中M銷機構的局部放大圖，通過增加圖3中的換檔塊，可以對原有設計帶來以下幾點的優化：

1、前面已經提到原機構的操縱傳遞順序及各個組件之間的間隙存在，增加換檔塊后，我們可以在設計時把原機構中換檔頭與換檔撥塊的間隙、撥叉與齒套的間隙包容到換檔塊的行程設計中，使駕駛員在操作時只感受到操縱桿與選換檔臂的間隙，而這個間隙在設計時可以設計的很小。

2、為了保證變速器整體的換檔力大小，我們必須把把原機構中的力調整小。在優化原機構換檔性能的方案研究過程中，我們曾做過一個實際的驗證，就是對機構不做其他調整，只是增加自鎖彈簧的剛度，通過實際的測量，我們發現除了彈簧力對機構的影響，系統的摩擦阻力也隨之變大了。相反，我們在減小自鎖彈簧力的時候，系統的摩擦阻力也會變小，這對機構中力的構成是極好的。

3、換檔塊的增加對選換檔機構的空擋位置有了一個精確地定位，選檔時的選檔卡滯現象也比改進前改善了很多，或者可以說已經完全避免了因操作或者加工超差帶來的輕微選檔卡滯現象，這是我們所喜聞樂見的。

那么在換檔塊和定位銷的設計過程中應注意哪些要素呢，總結起來大致有以下兩點：

1、換檔塊的設計主要設計要領其實就是常見的M槽設計理念，設計是應將換擋過程中幾個力的因素考慮全面，通過前面的圖2就可以清晰的看出每個起作用的力在那個節點上起的作用，在這里的作用無非就是助力和阻力兩種，像換檔塊在爬坡階段就是阻力，下坡階段就是助力，而系統的摩擦力或拖曳力一直起阻力的作用，如果每個檔位的撥叉軸上還設計有M槽的話，還應考慮各個力的作用節點要設計的合理，不能適得其反。在這里引入一個概念，叫定位銷爬坡與下坡的行程比，以下簡稱行程比。例如在換檔塊的M槽設計時，應充分考慮撥叉軸上M槽的行程比，設計原則最好是撥叉軸上的行程比略小于換檔塊的行程比，另外對于同步器在換擋過程中的力的作用也要綜合考慮，只有相關的幾個力設計合適，才可以對換檔摘擋時的吸入力有實質性的幫助。

2、定位銷的設計，應尤其注意在換檔塊上的干涉情況，應在設計過程中做好充分的圖紙模擬和校驗工作。

 

    顯而易見，通過在原機構上增加換檔塊及定位銷，使直接操縱式變速器的選換檔性能得到了很好的提升，但是在變速器總成中，對換檔力的影響因素很多，在我們的研究過程中我們也發現有很多其他的細節需要去更加深入的研究和創新，我們也會在該領域繼續探索，與大家共同分享技術創新帶來的收獲。