变速器拨头脱出故障改进设计

问晋芳

（中国重汽大同齿轮有限公司，山西 大同 037305）

引言

变速器在车辆行驶过程中使用频率很高，主要在发动、行驶、倒车时使用［1］。操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换挡，以达到变速变矩［2］。变速器操纵部分的可靠性是保证其正常使用性能的重要衡量指标。在使用过程中一旦发生问题，将直接影响车辆的行驶。

1 拨头脱出故障原理

变速箱由2挡向3挡换挡时，驾驶员在操纵时通常会进行急速斜向换挡操作［3］（如图1中动作①～⑦）。

图1 拨头脱出故障动作演示图

通过图1可看出，拨头在斜向操纵的过程中快速移动到了3、4挡列上（如图1中动作①～⑤所示）。

同时，1、2挡导块、1、2挡拨叉、1、2挡齿套，在惯性力的作用下没有停在空挡位置，继续前进到了1挡位置上（如图1中动作④～⑥）。在此状态下，变速箱1、2挡导块、1、2挡拨叉、1、2挡齿套，在1挡位置上被互锁住。

此时变速箱换挡拨头可以在3、4挡与5、6挡之间的选挡，实际变速箱已误挂入1挡，导致无法换挡。这就是拨头脱出故障的发生原理。

2 拨头脱出故障改进设计

改进设计要在确保以下所列要素的前提下完成。

一般情况，在同类变速器上没有发生故障的情况，要避免大幅度追加零件的变更，要最小限度地确定零件变更数，尽量保留已考虑的、能提高操作性的设计，避免操作性的下降。最重要的，改进设计要确保故障不再发生。

首先，通过分析1、2挡接合齿啮合规格，可发现变速箱在最初设计时充分考虑了换挡时的易挂入性。故障为2挡向3挡斜向换挡时误挂入1挡，所以1挡侧的易挂入性与拨头脱出故障相关，2挡齿侧间隙的大小与拨头脱出故障基本没有关系。

其次，分析拨头结构对故障发生的影响。通过图1可以看出，1、2挡导块、3、4挡导块、拨头的角部倒角均较大。由此可以看出最初设计时充分考虑了实际操作时的易挂入性。通过图1可发现拨头的倒角，在与2挡向3挡斜向操作方向的异侧。从图1中动作④可发现，拨头的倒角，会在斜向换挡的过程中促进1、2挡导块、1、2挡拨叉、1、2挡齿套在惯性的作用下误投入1挡，促进了拨头脱出故障的发生。因此，要考虑取掉拨头上的倒角。同时，可以考虑减小3、4挡导块上的倒角，即减小图1所示的a尺寸。在故障发生时由于导块倒角减小，增加了选挡难度，强化了停止因素，拨头停留在1、2挡导块处时间会更长，对1、2挡导块、1、2挡拨叉、1、2挡齿套的惯性力起到一定的阻止作用。

再次，1、2挡与3、4挡导块间间隙，相对于名义间隙1.95mm（如图2所示）离散较大。最大值为3.428mm（如表1所示），发生故障时实测值最大为5mm。这是换挡拨头脱出故障发生的直接原因，在换挡动作不发生干涉的情况下要尽量考虑缩小1、2挡与3、4挡导块间间隙［4］。

图2 1、2挡与3、4挡导块间隙（mm）

表1 1／2～3／4导块间间隙 mm

最后，变速箱换挡自锁力与同级别变速器具有同等的自锁力。挡位排列的不同，会使同步器挡位与啮合套挡位的换挡力不同，但是在此处讨论中的影响可忽略不计。其他间隙尺寸各数值都与同级别变速器数值相当。导块槽宽与换挡摇臂头直径间隙对本次的故障有影响，应尽量缩小间隙。

综合以上分析，采取以下措施：降低向1挡冲入的容易程度；强化停止因素；增加2挡向3挡的斜向换挡困难程度。改进方案，如表2所示。

表2 相关零件改进前后对比表

3 结语

通过本次设计改进，1、2挡与3、4挡导块间间隙明显减小，2挡向3挡换挡时，拨头脱出故障现象已解决。通过解决拨头脱出故障，保证了变速箱操纵系统在使用过程中的可靠性。

［1］ 刘惟新.汽车设计［M］.北京：清华大学出版社，2001.

［2］ 杨岐华.现代汽车手换挡变速器新工艺新技术汇编（第一集）［G］.中国汽车工程学会齿轮加工委员会.北京：中国齿轮专业协会，2001：7.

［3］ 王望予.汽车设计［M］.第3版.北京：化学工业出版社，2008.

［4］ 成大先.机械设计手册［M］.第5版.北京：化学工业出版社，2008.