提升副箱同步器換擋時(shí)間的幾種途徑

趙曉江 劉錦軒

摘 要：針對(duì)某地區(qū)用戶反映整車在起步時(shí)副箱換擋轉(zhuǎn)換慢的問題，我們通過試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行了模擬測(cè)試并根據(jù)試驗(yàn)情況提出了提升副箱同步器換擋時(shí)間的幾種途徑。

關(guān)鍵詞：換擋時(shí)間;潤(rùn)滑油;鎖銷式同步器

中圖分類號(hào)：U467? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-129-02

Abstract： In response to the problem that car users in a certain region report that the shifting time of the lock-pin synchronizer is slow when the vehicle starts， we conducted a simulation test through the test stand and proposed several ways to increase the shift time of the auxiliary box synchronizer according to the test situation.

Keywords： Shifting time; Lubricating oil; Lock-pin synchronizer

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）22-129-02

引言

同步器是汽車換擋過程中的非常關(guān)鍵的功能部件，其作用就是避免換擋過程中齒輪之間的沖擊，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋。同步器性能的好壞直接影響到汽車的換擋操作性能和換擋的品質(zhì)[1]。根據(jù)某地區(qū)用戶的實(shí)車反饋，裝有我公司12擋變速器的整車在起步時(shí)有換擋遲滯現(xiàn)象，主要是副箱同步器掛低擋比較困難（這些車輛所加變速器油主要為85W/90（GL-5）重載齒輪油，且起步時(shí)的油溫均低于45℃）。針對(duì)用戶反映的問題，我們?cè)谠囼?yàn)臺(tái)架上對(duì)該12擋變速器在低溫條件下進(jìn)行了副箱換擋性能試驗(yàn)，通過試驗(yàn)測(cè)得，在油溫低于30℃時(shí)，兩臺(tái)變速器高擋→低擋在10s內(nèi)無法換擋，這和客戶反映的起步時(shí)副箱換擋慢問題一致，隨著變速器油溫的升高，副箱高擋→低擋換擋時(shí)間才逐漸縮短。

1 鎖銷式同步器結(jié)構(gòu)及工作原理

該12擋變速器所裝副箱同步器結(jié)構(gòu)為鎖銷式同步器，圖1是其具體結(jié)構(gòu)圖，其高低擋轉(zhuǎn)換過程主要分為四個(gè)階段：

1）摘至空擋：滑套從一側(cè)擋位摘至空擋，在同步器壓簧的作用下，兩側(cè)錐環(huán)總成（帶鎖止銷）反向旋轉(zhuǎn)一定角度，鎖止銷與滑套上的鎖止孔呈鎖止?fàn)顟B(tài);

2）同步階段：同步器錐環(huán)錐面與齒輪錐面貼合，產(chǎn)生摩擦力矩;

3）撥環(huán)階段：同步結(jié)束，摩擦力矩降為零，錐環(huán)總成在撥環(huán)力矩作用下，回轉(zhuǎn)一定角度，滑套越過鎖止銷臺(tái)階;

4）結(jié)合齒嚙合：滑套與齒輪結(jié)合齒相結(jié)合，掛擋結(jié)束。此時(shí)，變速器進(jìn)入高擋區(qū)或者低擋區(qū)。

2 原因分析

圖2是樣品①在油溫30℃時(shí)，副箱高擋向低擋轉(zhuǎn)換的曲線。從圖上可以看出，當(dāng)同步過程結(jié)束后，氣缸活塞繼續(xù)移動(dòng)，理論上滑套克服鎖止銷鎖力后繼續(xù)沿軸向移動(dòng)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的低擋氣壓應(yīng)該有瞬時(shí)的下降過程，但本圖中低擋氣壓一直不變，扭矩也沒有完全消失。說明滑套撥環(huán)力矩不夠，未能克服鎖止銷鎖止力矩，導(dǎo)致同步完成后無法完成換擋。造成這種現(xiàn)象的原因有以下幾點(diǎn)：氣缸體積不夠大、副箱同步器鎖止角較大、變速器潤(rùn)滑油的粘度較大、主箱的附加慣量過大等。

3 縮短副箱換擋時(shí)間的途徑

考慮到改進(jìn)時(shí)間和加工的難易程度，我們嘗試通過增大副箱同步器低擋環(huán)鎖止角、更改變速器油品和增大主箱同步器間隙三種途徑進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 增大同步器鎖止角角度

將目前副箱同步器低擋環(huán)鎖止角增大后，按照相同的試驗(yàn)條件進(jìn)行試驗(yàn)，得到的換擋時(shí)間曲線見圖3。將同步器鎖止角增大后，換擋時(shí)間在變速器油溫27～40℃時(shí)，有明顯的縮短，但在起步時(shí)，換擋時(shí)間超過8s，對(duì)用戶來說仍然偏長(zhǎng)。

3.2 增大同步器鎖止角+更改變速器油品

考慮到油品的粘度特性不同，所以我們?cè)谠龃箧i止角同步器的基礎(chǔ)上，分別加入75W/80和75W/90潤(rùn)滑油，加油至油面觀察孔;按照主箱先摘到空擋后切換副箱方式進(jìn)行試驗(yàn)，

副箱高擋→低擋換擋時(shí)間如圖4所示，變速器潤(rùn)滑油的改變對(duì)35℃以下?lián)Q擋時(shí)間影響較大，特別是采用了75W/80潤(rùn)滑油，在油溫25℃時(shí)，副箱高擋→低擋換擋時(shí)間縮短至1s以內(nèi)，達(dá)到了用戶的要求。但75W/80潤(rùn)滑油價(jià)格較高、在市場(chǎng)銷售范圍較窄，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，更換油品成本較大。

3.3 增大同步器鎖止角+增大主箱同步器間隙

副箱高低擋轉(zhuǎn)換時(shí)，主箱同步器處于空擋，同步器摩擦環(huán)間隙存在油阻，轉(zhuǎn)速升高時(shí)要克服很大的攪油阻力。因此，我們通過增大同步器主箱同步器間隙來減小攪油阻力。對(duì)樣品①變速器增大同步器鎖止角，同時(shí)更換二軸總成（三套同步器軸向安裝距各增加1mm），加入（GL-5）85W/90齒輪油，加油至油面觀察孔。按照主箱先摘到空擋后切換副箱方式進(jìn)行試驗(yàn)，如圖5所示，在油溫25℃時(shí)，換擋時(shí)間為2.56s。

4 結(jié)論

總結(jié)：增大同步器鎖止角同時(shí)更換75W/80潤(rùn)滑油，可以保證汽車在起步時(shí)（變速器油溫25℃ 左右）副箱高擋→低擋換擋時(shí)間1s以內(nèi)，滿足用戶要求;考慮到更換油品的成本問題，若增大同步器鎖止角或者對(duì)增大主箱同步器間隙，建議司機(jī)原地?zé)彳?，待變速器油溫升高后（變速器油?5℃ 以后），副箱高擋→低擋換擋時(shí)間也可以到1s以內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張慧芳.變速器同步器錐角的設(shè)計(jì)方法探討[J]，煤炭技術(shù)，2012，31 （2）：5I-52.