AMT副箱同步器卡滞原因及解决方案

孙文军，李轩，范珊珊，杨小辉（陕西法士特汽车传动研究院，陕西 西安 710100）



AMT副箱同步器卡滞原因及解决方案

孙文军，李轩，范珊珊，杨小辉
（陕西法士特汽车传动研究院，陕西 西安 710100）

商用车AMT副箱同步器，在换档过程中会出现卡滞现象，影响车辆舒适性，严重时会导致交通事故。文章详细分析副箱同步器结构，找出造成卡滞的原因“同步卡滞”和“对齿卡滞”，并提出针对AMT的解决方案，通过道路试验观测，该方案一定程度上能够缓解同步器卡滞问题。

自动变速器；副箱；同步器；选换档

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.085

CLC NO.: U472.4Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)08-248-03

引言

换档时欲使变速器不产生齿轮或者花键齿间的冲击，需要进行速度调节，以达到同步，使换档平顺。传统变速器依靠同步器来达到同步，而AMT系统，利用自身电控优势，通过变速器中间轴制动器和发动机升速来自动调速，以满足同步条件，所以主箱无需采用同步器，而是采用滑套结构，这样自动换档过程简单轻便。但是副箱执行机构为气动电磁阀，且无速度调节功能，因而需要安装同步器。由于同步器设计缺陷以及环境条件恶化，会导致卡滞问题的出现。本文将详细分析导致同步器卡滞的原因，并提出AMT副箱反推的功能，大大减小同步器卡滞出现的概率。

1、同步器卡滞原因分析

同步器利用摩擦原理，使待啮合的齿轮和接合套迅速达到同步，可以分为常压式、惯性式、自行增力式。惯性式同步器目前应用广泛，根据摩擦锁止原件的不同，又可分为锁环式和锁销式。本章将介绍同步器结构，分析换档过程中同步器的工作原理，据此分析同步器卡滞原因，为找到解决方案提供基础。

1.1同步器结构介绍

与锁环式惯性同步器相比，锁销式惯性同步器在结构上允许采用直径较大的摩擦锥面，因此而可以产生较大的摩擦力矩，缩短同步时间，这也是变速器副箱采用锁销式同步器的原因。锁销式同步器结构如下图所示：

锁销式同步器总成由一个齿套、两个同步锥环、六个高低档锁销以及三个定位销组成，锁销与定位销在同一圆周上相互间隔地均匀分布。锁销中部直径较大，轴肩处和齿套上的销孔端面制有角度相同的倒角，称为锁止角。只有在锁销和齿套孔对中时，锁止角才不相抵触，齿套方能轴向移动进行挂档。在齿套上的定位销孔中部钻有斜孔（如A-A所示），内装有弹簧和钢球，起空档定位的作用。

1.2同步器同步过程

锁销式同步器也是利用摩擦原理实现同步的。在由低范围档换入高范围档时，齿套受到拨叉的轴向推力作用，带动高档同步锥环与齿轮锥面贴合，产生摩擦力矩，使锥环连同锁止销一起反向旋转一定角度，锁止销与滑套上的锁止孔呈锁止状态，阻止齿套继续前移。此时，锁止面上的法向压紧力N有一个轴向分力F2，如下图所示，通过锁销作用在锥环上并使之与齿轮锥面压紧，因而齿套与待接合的花键齿圈迅速达到同步。只有达到同步时，起锁止作用的惯性力矩消失，作用在锁销上的切向分力F1（产生拨环力矩）才能通过锁销使同步锥环相对于齿套转过一个角度，使锁销重新与销孔对中。齿套继续左移，如果此时齿套与接合齿发生抵触，则与下图相似，作用在接合齿端斜面上的切向分力，使接合齿圈及其相连零件相对于齿套转过一个角度，齿套与接合齿圈接合，换档过程结束。

1.3同步器卡滞原因

按照理论设计，同步器在未达到同步前，不论加在接合套上的轴向推力多大，总是保持锁止而防止接合套与接合齿圈接合。如果加在同步器锥环上的摩擦力矩过小，则同步时间过长或者难以达到同步，那么将发生同步卡滞。如图3.a所示的位置，接合套和接合齿不能同步，惯性力矩无法消除，拨环力矩无法使锥环相对接合套反转一个角度，那么锁止销与滑套上的锁止孔一直呈锁止状态。

如果同步结束后，接合套无法继续移动，与接合齿圈的外花键发生抵触，如图3.b所示，此时称为对齿卡滞。另外，由于同步器润滑不够，特别是在低温下，润滑油粘度升高，容易造成卡滞。

为了准确查找同步器卡滞原因，选取低温环境，进行道路测试。下表是一组试验统计结果，可以看出，从高范围档→低范围档比从低范围档→高范围档换档时间长，同步时间长，且发生对齿的次数多。低档区的转动惯量比高档区的转动惯量大，因而更难达到同步，与试验结果相同。

表1　同步器卡滞实验统计结果

2、同步器卡滞解决方案

在AMT系统中，副箱装有范围档位移传感器，可以检测同步器当前位置状态，如果长时间处于同步或者对齿位置，则判断为同步卡滞或者对齿卡滞。卡滞后，将使范围档气缸反向移动，重新进行换档操作。

表2　换挡过程中范围档位移值

表2所示为范围档在换档过程中，各阶段所对应的位移值。此即为判断范围档是否卡滞的依据。对齿卡滞时反向移动首先应克服拨叉与同步器滑动齿套的间隙，然后继续移动。另外，同步时的位移，由于摩擦锥面的磨损，会根据使用时间而有所变化。总之，在检测到卡滞时，采取范围档气缸反推的方法，使之重新挂档。

3、试验验证

2013年12月至2014年1月，平均气温-3℃，测试车辆为福田GTL、陕汽、华菱，变速器为16JZS200A，变速箱油品为85W，测试场地为法士特试车场，持续两个多月低温试验，其中93%能够在范围档反推作用下成功恢复。

采集换档过程中的范围档位移、范围档电磁阀1、范围档电磁阀2、当前档位等信号，从曲线可以看出，范围档卡滞后，通过电磁阀1和2的反向动作，可以反推拨叉，重新进行换档。如图4红色标示所示：

4、结论

本文详细介绍了同步器结构，分析了同步器在换档过程中所起的同步作用，由于设计缺陷和环境因素导致同步器同步卡滞以及对齿卡滞现象。针对AMT电控气动系统，提出了反推功能来缓解同步器卡滞问题，经过试验验证，该方案能够明显改善同步器卡滞问题，但由于同步器同步时间不确定，卡滞现象无法明确界定，后期还会进一步改进。

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[2]吴修义.汽车变速器锁销式同步器失效分析和解决措施.重型汽车.2010年第5期.

[3]焦勇.浅谈重型变速器锁销式同步器的故障分析及解决办法.机械.2010年z1期.

[4]陈家瑞.汽车构造[M].北京:人民交通出版社,2006.

AMT deputy synchronizer binding reason and solution

Sun Wenjun,Li Xuan,Fan Shanshan,Yang Xiaohui
(Shaanxi research method and ford motor drive,Shaanxi Xi 'an 710100)

The synchronizer of range gear in AMT,which is used for commercial vehicles,is often blocked when shifting,reducing the comfort of vehicles and even resulting in accident in some serious situations.This paper analyses the structure of a synchronizer and finds the reasons for this phenomenon.Finally it comes up with a solution to this problem.Through a series of road test,this method is proved efficient,and the synchronizer is no longer blocked.

AMT; range gear; synchronizer; gearshift

U472.4

A

1671-7988（2016）08-248-03

孙文军（1981-），男，工程师，就职于陕西法士特汽车传动研究院。主要从事AMT的研究。