如何提升直接操纵变速器的换档吸入感

 直接操纵式变速器是指驾驶员可以直接操纵变速器的操纵杆来拨动内部换档机构实现车辆换档的一种变速器类型，它被广泛应用于大多数小轿车和长头货车（如皮卡车型）。直接操纵式变速器具有传动效率高，成本优势等特点，但直操式变速器的整车震动控制难、换挡感觉差也是制约其发展的重要原因。在这里就介绍一种提升直操式变速器换挡吸入感的方法，希望可以对直操式变速器的发展做出一点小小的尝试和推进。

直接操纵式变速器特有的操纵方式，使得变速器的操纵杆和所有换档操纵装置都必须设置在变速器盖上，而变速器则要布置在驾驶员座位的近旁，才可以实现它的功能。正是这种特有的结构，变速器的换档机构在布置上存在空间拥挤、零部件的累积间隙大，变速器整体换挡感觉差，改善空间较小，针对以上的问题点，我们通过不断的尝试，最终通过在机构上增加一个换档块和定位销来解决换档吸入感差的问题，并且同时减小了换档的空行程比例，换挡感觉明显改善。首先通过如下图1来了解一款直接操纵变速器的选换挡机构。

 

注：① 操纵杆  ② 选换档轴合件  ③ 各档拨块  ④ 自锁弹簧  ⑤ 各档拨叉轴及拨叉

图1为一款爱信产直接操纵式变速器的选换档操纵机构，机构通过①操纵杆--②选换档轴合件--③换档拨块--⑤拨叉轴及拨叉的传递顺序实现换档，图中可以看出，操纵杆球头首先与选换档臂相连接，再通过选换档轴合件与各档位换档拨块连接，各拨块再传递到拨叉和同步器齿套相连，通过我们对实际机构的测绘，这个过程间隙累积了约1.5mm，如果按照6的杠杆比推算到驾驶室球头，空行程达到了9mm，占到总行程的10%，这对换档感觉来说是个很坏的影响。在这个机构中，作用到驾驶员手上的力主要来自机构中的④自锁弹簧力、同步器弹簧力及变速器各机构的摩擦阻力。

 

为了有效改善以上问题，我们在选换档轴合件上增加了一个换档块，在原操纵座上增加了一个定位销（定位销的应用在乘用车及商用车很多车型已经有较为成功的经验），见下图2  

 

 

图3为图2中M销机构的局部放大图，通过增加图3中的换档块，可以对原有设计带来以下几点的优化：

1、前面已经提到原机构的操纵传递顺序及各个组件之间的间隙存在，增加换档块后，我们可以在设计时把原机构中换档头与换档拨块的间隙、拨叉与齿套的间隙包容到换档块的行程设计中，使驾驶员在操作时只感受到操纵杆与选换档臂的间隙，而这个间隙在设计时可以设计的很小。

2、为了保证变速器整体的换档力大小，我们必须把把原机构中的力调整小。在优化原机构换档性能的方案研究过程中，我们曾做过一个实际的验证，就是对机构不做其他调整，只是增加自锁弹簧的刚度，通过实际的测量，我们发现除了弹簧力对机构的影响，系统的摩擦阻力也随之变大了。相反，我们在减小自锁弹簧力的时候，系统的摩擦阻力也会变小，这对机构中力的构成是极好的。

3、换档块的增加对选换档机构的空挡位置有了一个精确地定位，选档时的选档卡滞现象也比改进前改善了很多，或者可以说已经完全避免了因操作或者加工超差带来的轻微选档卡滞现象，这是我们所喜闻乐见的。

那么在换档块和定位销的设计过程中应注意哪些要素呢，总结起来大致有以下两点：

1、换档块的设计主要设计要领其实就是常见的M槽设计理念，设计是应将换挡过程中几个力的因素考虑全面，通过前面的图2就可以清晰的看出每个起作用的力在那个节点上起的作用，在这里的作用无非就是助力和阻力两种，像换档块在爬坡阶段就是阻力，下坡阶段就是助力，而系统的摩擦力或拖曳力一直起阻力的作用，如果每个档位的拨叉轴上还设计有M槽的话，还应考虑各个力的作用节点要设计的合理，不能适得其反。在这里引入一个概念，叫定位销爬坡与下坡的行程比，以下简称行程比。例如在换档块的M槽设计时，应充分考虑拨叉轴上M槽的行程比，设计原则最好是拨叉轴上的行程比略小于换档块的行程比，另外对于同步器在换挡过程中的力的作用也要综合考虑，只有相关的几个力设计合适，才可以对换档摘挡时的吸入力有实质性的帮助。

2、定位销的设计，应尤其注意在换档块上的干涉情况，应在设计过程中做好充分的图纸模拟和校验工作。

 

    显而易见，通过在原机构上增加换档块及定位销，使直接操纵式变速器的选换档性能得到了很好的提升，但是在变速器总成中，对换档力的影响因素很多，在我们的研究过程中我们也发现有很多其他的细节需要去更加深入的研究和创新，我们也会在该领域继续探索，与大家共同分享技术创新带来的收获。