机械式变速器分离拨叉异响解决方案

李艳红

摘 要：合理选择机械式手动变速器分离拨叉的材料、支撑销材料、表面处理工艺，以及优化设计拨叉与分离轴承的的相对滑移率等，可以有效的消除商用车踩离合器踏板时，分离拨叉发出的“吱吱”异响声。配合恰当的润滑脂，可以保护各运动副，避免干磨擦造成分离拨叉、支撑销磨损，不仅可以消除异响，还能提高分离系统的使用寿命。

关键词：变速器 离合器 分离拨叉 异响 滑移率

Solution to Abnormal Noise of Mechanical Transmission Separation Fork

Li Yanhong

Abstract：Reasonable selection of the material for the release fork of the mechanical manual transmission， support pin material， surface treatment， and optimized design of the relative slip rate of the fork and release bearing， etc.， can effectively eliminate the "creaking" noise from the shift fork when the commercial vehicles step on the clutch pedal. With proper lubricating grease， each movement pair can be protected to avoid wear of the separation fork and support pin caused by dry friction. At the same time ， it can eliminate abnormal noise and increase the service life of the separation system.

Key words：transmission， clutch， release fork， abnormal noise， slip rate

当今国内市场上的轻卡、皮卡汽车，其使用的变速器总成，大多数沿用了传统的机械式分离拨叉机构。其缺点是在踩离合器时，由于多个摩擦副相对运动摩擦，发生刺耳的“吱吱”异响。随着人们的生活水平提高，商用车驾驶员也越来越注重其车辆的驾驶感受，其抱怨分离拨叉异响的售后案例越来越频繁。对于踩离合器时的异响问题，通常难以通过理论或经验上的预测，而是需要通过实际试验模拟验证，从而进行分析得出结论并解决。本文从一款实际应用的手动变速器的分离系统出发，并对其进行台架试验测试，分析零件材料、表面处理工艺、润滑脂对分离拨叉异响的影响，给实际变速器产品的分离系统开发带来参考意义。

1 分离拨叉异响原理

1.1 分离拨叉异响现象

分离拨叉异响是一种商用车手动变速器常见的故障模式，其发生于踩离合器踏板时，离合器分离缸顶着分离拨叉相对其支撑点旋转运动、分离拨叉的叉脚顶着分离轴承的支撑点旋转运动，因为其运动副之间产生干摩擦，从而一方面给变速器带来“吱吱”异响噪音，另一方面加剧运动副之间磨损，而后者又加剧了前者的发生。虽然这种异响和磨损不会给传动系统带来立即失效的故障，但是每次踩离合时都伴随一声刺耳的异响声，主观上不能接受。

1.2 异响发生原理

在分离拨叉工作过程中，分离拨叉以杠杆的形式在以支撑销作为支点的圆球面上滚动，如图2所示，理论上两者做相对滚动，其动摩擦系数较低，不会产生难以接受的摩擦异响。实际上，因为分离拨叉采取冲压工艺，其材料选用局限于低碳钢板，例如Q235碳素结构钢，正火后未经过其它硬化处理，在承受离合器膜片弹簧载荷下有较大的弹性变形，从而导致实际工装状态以相对滑动为主，如图3所示，其摩擦副之间的相对滑移率较高，从而带来较大的摩擦异响噪音。

2 异响解决方案研究

2.1 优化摩擦副接触面尺寸

如图4所示，拨叉与支撑销接触处的摩擦面为球面，球面与拨叉本体连接处的圆弧斜率突变，在此点上，摩擦力的方向将产生急剧变化，零件振动加剧，从而产生异响。优化方法：加大过渡处的圆弧倒角，使其摩擦力缓慢平稳改变方向，降低摩擦音。

2.2 添加润滑脂

在分离拨叉球窝里涂抹涂润滑脂，如图5所示，可以有效降低摩擦异响。以德国科德宝OKSS润滑脂为例。其特点：

√ 可以在变速器离合器腔体里的高温度范围及极端应力下提供润滑;

√ 低损耗，延长润滑周期，经济效益明显。

3 强化拨叉硬度

采取渗氮方式（浸渗），提高拨叉表面硬度，一方面可以减小拨叉运动接触面的形变，另一方面可以减小表面磨损，这两者都可以有效降低摩擦异响声。表1为渗氮之前与渗氮后分离拨叉的硬度实测数据，从台架试验结果对比，未硬化的拨叉普遍在1000次分离循环内发生异响，而经过硬化的拨叉可以达到50万次分离无异响。

4 在支撑销上增加尼龙

通过包塑工艺在支撑销顶部增加一层尼龙PA66+GF30%+PTFE15%，如图6所示，可以有效降低动摩擦系数到0.6%以内，从而大幅度的降低摩擦异响噪音。

5 结语

通过对以上四种措施反复的进行台架试验及数據分析（因篇幅有限，本文没有列出所有的试验计划、试验方法、试验参数、试验分析过程等），可以得出解决商用车分离拨叉异响问题的四种措施，这四种措施不一定需要同时在同一变速器系统实施，需要根据实际的整车应用选取其中的方案。如果出现个别车辆需要在特定的恶劣工况试验，例如在敞开露天、沙尘粒、冻土这些极端工况下，以上四条措施可能还不足以应对异响问题，则建议直接采取CSC液压分离轴承来彻底避免异响问题。

参考文献：

[1]Harald Naunheimer.汽车变速器理论基础、选择、设计与应用[M].机械工业出版社，2017（8）：241+242+434.

[2]高维山，张思浦.变速器 [M].人民交通出版社，1990（8）：164.