AMT副箱同步器卡滯原因及解決方案

孫文軍，李軒，范珊珊，楊小輝（陜西法士特汽車傳動研究院，陜西 西安 710100）

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AMT副箱同步器卡滯原因及解決方案

孫文軍，李軒，范珊珊，楊小輝
（陜西法士特汽車傳動研究院，陜西 西安 710100）

商用車AMT副箱同步器，在換檔過程中會出現卡滯現象，影響車輛舒適性，嚴重時會導致交通事故。文章詳細分析副箱同步器結構，找出造成卡滯的原因“同步卡滯”和“對齒卡滯”，并提出針對AMT的解決方案，通過道路試驗觀測，該方案一定程度上能夠緩解同步器卡滯問題。

自動變速器；副箱；同步器；選換檔

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.085

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

引言

換檔時欲使變速器不產生齒輪或者花鍵齒間的沖擊，需要進行速度調節，以達到同步，使換檔平順。傳統變速器依靠同步器來達到同步，而AMT系統，利用自身電控優勢，通過變速器中間軸制動器和發動機升速來自動調速，以滿足同步條件，所以主箱無需采用同步器，而是采用滑套結構，這樣自動換檔過程簡單輕便。但是副箱執行機構為氣動電磁閥，且無速度調節功能，因而需要安裝同步器。由于同步器設計缺陷以及環境條件惡化，會導致卡滯問題的出現。本文將詳細分析導致同步器卡滯的原因，并提出AMT副箱反推的功能，大大減小同步器卡滯出現的概率。

1、同步器卡滯原因分析

同步器利用摩擦原理，使待嚙合的齒輪和接合套迅速達到同步，可以分為常壓式、慣性式、自行增力式。慣性式同步器目前應用廣泛，根據摩擦鎖止原件的不同，又可分為鎖環式和鎖銷式。本章將介紹同步器結構，分析換檔過程中同步器的工作原理，據此分析同步器卡滯原因，為找到解決方案提供基礎。

1.1同步器結構介紹

與鎖環式慣性同步器相比，鎖銷式慣性同步器在結構上允許采用直徑較大的摩擦錐面，因此而可以產生較大的摩擦力矩，縮短同步時間，這也是變速器副箱采用鎖銷式同步器的原因。鎖銷式同步器結構如下圖所示：

鎖銷式同步器總成由一個齒套、兩個同步錐環、六個高低檔鎖銷以及三個定位銷組成，鎖銷與定位銷在同一圓周上相互間隔地均勻分布。鎖銷中部直徑較大，軸肩處和齒套上的銷孔端面制有角度相同的倒角，稱為鎖止角。只有在鎖銷和齒套孔對中時，鎖止角才不相抵觸，齒套方能軸向移動進行掛檔。在齒套上的定位銷孔中部鉆有斜孔（如A-A所示），內裝有彈簧和鋼球，起空檔定位的作用。

1.2同步器同步過程

鎖銷式同步器也是利用摩擦原理實現同步的。在由低范圍檔換入高范圍檔時，齒套受到撥叉的軸向推力作用，帶動高檔同步錐環與齒輪錐面貼合，產生摩擦力矩，使錐環連同鎖止銷一起反向旋轉一定角度，鎖止銷與滑套上的鎖止孔呈鎖止狀態，阻止齒套繼續前移。此時，鎖止面上的法向壓緊力N有一個軸向分力F2，如下圖所示，通過鎖銷作用在錐環上并使之與齒輪錐面壓緊，因而齒套與待接合的花鍵齒圈迅速達到同步。只有達到同步時，起鎖止作用的慣性力矩消失，作用在鎖銷上的切向分力F1（產生撥環力矩）才能通過鎖銷使同步錐環相對于齒套轉過一個角度，使鎖銷重新與銷孔對中。齒套繼續左移，如果此時齒套與接合齒發生抵觸，則與下圖相似，作用在接合齒端斜面上的切向分力，使接合齒圈及其相連零件相對于齒套轉過一個角度，齒套與接合齒圈接合，換檔過程結束。

1.3同步器卡滯原因

按照理論設計，同步器在未達到同步前，不論加在接合套上的軸向推力多大，總是保持鎖止而防止接合套與接合齒圈接合。如果加在同步器錐環上的摩擦力矩過小，則同步時間過長或者難以達到同步，那么將發生同步卡滯。如圖3.a所示的位置，接合套和接合齒不能同步，慣性力矩無法消除，撥環力矩無法使錐環相對接合套反轉一個角度，那么鎖止銷與滑套上的鎖止孔一直呈鎖止狀態。

如果同步結束后，接合套無法繼續移動，與接合齒圈的外花鍵發生抵觸，如圖3.b所示，此時稱為對齒卡滯。另外，由于同步器潤滑不夠，特別是在低溫下，潤滑油粘度升高，容易造成卡滯。

為了準確查找同步器卡滯原因，選取低溫環境，進行道路測試。下表是一組試驗統計結果，可以看出，從高范圍檔→低范圍檔比從低范圍檔→高范圍檔換檔時間長，同步時間長，且發生對齒的次數多。低檔區的轉動慣量比高檔區的轉動慣量大，因而更難達到同步，與試驗結果相同。

表1　同步器卡滯實驗統計結果

2、同步器卡滯解決方案

在AMT系統中，副箱裝有范圍檔位移傳感器，可以檢測同步器當前位置狀態，如果長時間處于同步或者對齒位置，則判斷為同步卡滯或者對齒卡滯。卡滯后，將使范圍檔氣缸反向移動，重新進行換檔操作。

表2　換擋過程中范圍檔位移值

表2所示為范圍檔在換檔過程中，各階段所對應的位移值。此即為判斷范圍檔是否卡滯的依據。對齒卡滯時反向移動首先應克服撥叉與同步器滑動齒套的間隙，然后繼續移動。另外，同步時的位移，由于摩擦錐面的磨損，會根據使用時間而有所變化。總之，在檢測到卡滯時，采取范圍檔氣缸反推的方法，使之重新掛檔。

3、試驗驗證

2013年12月至2014年1月，平均氣溫-3℃，測試車輛為福田GTL、陜汽、華菱，變速器為16JZS200A，變速箱油品為85W，測試場地為法士特試車場，持續兩個多月低溫試驗，其中93%能夠在范圍檔反推作用下成功恢復。

采集換檔過程中的范圍檔位移、范圍檔電磁閥1、范圍檔電磁閥2、當前檔位等信號，從曲線可以看出，范圍檔卡滯后，通過電磁閥1和2的反向動作，可以反推撥叉，重新進行換檔。如圖4紅色標示所示：

4、結論

本文詳細介紹了同步器結構，分析了同步器在換檔過程中所起的同步作用，由于設計缺陷和環境因素導致同步器同步卡滯以及對齒卡滯現象。針對AMT電控氣動系統，提出了反推功能來緩解同步器卡滯問題，經過試驗驗證，該方案能夠明顯改善同步器卡滯問題，但由于同步器同步時間不確定，卡滯現象無法明確界定，后期還會進一步改進。

[1]賈玉靈,劉雅麗,石剛.汽車同步器總成間隙的研究與探討.價值工程，2012年第30期.

[2]吳修義.汽車變速器鎖銷式同步器失效分析和解決措施.重型汽車.2010年第5期.

[3]焦勇.淺談重型變速器鎖銷式同步器的故障分析及解決辦法.機械.2010年z1期.

[4]陳家瑞.汽車構造[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

孫文軍（1981-），男，工程師，就職于陜西法士特汽車傳動研究院。主要從事AMT的研究。