關于商用車變速器換擋性能探討

摘 要：車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發動機，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發動機的匹配。隨著汽車工業的迅速發展，汽車保有量以驚人的速度增長，汽車對人的生活有了很大的影響，人們對汽車的要求也越來越高。變速器是車輛傳動系統的關鍵部件之一，其性能優劣直接影響到車輛使用安全、乘駕舒適性以及能耗方面的特性。文章講述的是商用車變速器的研究現狀以及變速器換擋的性能分析。

關鍵詞：商用車；變速器；關換擋性能

1 商用車變速器研究現狀

汽車變速器的功能是為汽車的行駛傳遞動力，主要是在動力傳遞的過程中修改傳動比，以改變發動機的特性，同時為駕駛調節汽車的速度。變速器分為兩種，分別是自動變速器和手動變速器。手動變速器是在汽車行駛過程中，司機在汽車的行駛條件發生變化時，隨機應變地進行加速或者剎車，隨著速度發生變化對應地修改適合的檔位。這就要求駕駛員對汽車的離合器踏板、加速器踏板和變速操作桿非常的熟悉，并且可以準確地使用，以保證汽車在行駛過程中具有良好的動力性和實用性。但其因為操作復雜，程序繁多，造成了不穩定因素存在。而自動變速器則可以智能地根據路面狀況來改變速度、變動距離，具有很好的駕駛性能、安全性能和行駛性能。

在上個世紀40年代，西方國家開始研制自動變速器。在90年代初時，很多電子技術被運用在變速器上，這也讓自動變速器取得了重大突破。在90年代末期，美國車型的自動變速器使用率超過90%，日本則是達到了70%，連歐洲也有三分之一的汽車是使用自動變速器的。

我國的發展相對緩慢，在上個世紀80年代時才開始研究自動變速器，而且受諸多因素的制約，當時還是一度依賴進口。21世紀初，我國在自動變速器的進口金額達到了3億美元。不過，隨著國家和企業對自動化變速器的關注度持續提高且政府的支持力度加大，我國在自動變速器的研究上也取得了很多進展，多種變速器百花齊放，被運用于多種車型。

2 商用車變速器換擋性能影響

隨著商用車消費人群的改變，商用車變速器的設計和性能都發生了明顯的變化。最開始時，由于商用車的消費人群很少，貨車司機很少接觸商用車，因此商用車就是要求耐用、耐臟，在性能上也就要求變速器可以抗壓，使用的壽命盡可能長。不過，隨著中國汽車市場的繁華，現在商用車和乘用車出現了合二為一的情況，現在就不僅僅要求耐用了，還要求商用車駕乘的舒適性、車身的穩定性、減震性以及隔噪效果等，更重要是要求汽車在換擋方面的性能提高。從目前汽車的消費趨勢看，各大變速器廠商需要關注商用車變速器換擋性能的提高。

變速器換擋性能的提高，可以通過優化同步器的容量和換擋力來實現。比如，改變設備的材料，將同步器中的同步環由原本的銅環改為鋼基噴鉬環，如果條件允許，甚至可以把鋼基噴鉬環改為碳顆粒環或者碳纖維環，這樣子可以增大同步環的摩擦系數，從而提高換擋的性能。再者，可以增加同步器的錐數，由原本的單錐同步器換成雙錐甚至是多錐的同步器，以加大同步器的摩擦面積，提高變速器的換擋性能。這只是從公式上推導得知的理論知識，在實際應用中卻很難達到想要的效果，因為還要考慮變速器靜態換擋力的影響和換擋行程及動盤總成的影響。

2.1 靜態換擋力影響

在汽車靜止的時候，掛一檔所需要克服的阻力稱為靜態換擋力，也是指變速器不工作時的換擋力。變速器的整體換擋力包括靜態換擋力和動態換擋力。當靜態換擋力太大時，就算已經大幅度提升了同步器的性能，也是沒辦法改善動態換擋性能的。

靜態換擋力主要是指變速操作桿對換擋頭的阻力和換擋時產生的阻力。變速操作桿的阻力包括同步器的彈簧力、頂蓋空擋定位力、拔叉軸附近的摩擦力、鎖球的彈簧力；換擋的阻力是指換擋頭和附近零件接觸時產生的摩擦力，以及齒套與齒座、齒輪結合齒之間摩擦力。

變速器在設計和生產時，第一個要考慮的是換擋手感的定位力。換擋手感的定位力要求越小越好，但是也需要保持在一定范圍內。當換擋手感定位力確定后，需要考慮換擋時操作桿和其他零件時所產生的摩擦力，降低這部分的摩擦力也就是對應地降低了靜態換擋力。同步器彈簧力是一個很重要的影響因素，降低同步器彈簧力能直接影響到靜態換擋力。具體方法有：選擇適合的同步器同步環的直徑。在制作同步環時如果同步環的直徑較小時就取下限，反之直徑較大時就取上限。同步器的彈簧在的設計也很重要，因為同步器的彈簧力較大時會產生較大的阻力，相應地增大了靜態換擋力；但是同步器彈簧的彈力太小時也會出現不規則的換擋沖擊，這會給商用車的行駛帶來不穩定因素。

鎖球彈簧力也是一個很重要的影響因素。鎖球彈簧的力是通過撥叉軸的軸向傳播出去的，可以通過減小鎖球彈簧力的擺動角度，或者是改變拔叉軸的角度，使拔叉軸槽剛好和鎖球擺動時到達的點剛好相切，以減小靜態換擋力。不過，拔叉軸孔的同軸度不好且軸向摩擦力大時，又會影響到換檔時的手感。

摩擦因素的存在也會對靜態換擋力產生影響。因為摩擦力只能盡可能地減少，無法消除，所以變速器換擋零件的使用材料應盡可能選擇摩擦力小的，比如選擇表面是光滑的零件、圓形的零件等等。拔叉軸支承處采用直線軸承，如果條件允許的情況下可直接使用滾動摩擦來代替滑動摩擦，上述這些都是可以降低摩擦因素的方法。摩擦因素一旦降低，相應的摩擦力也會減少，靜態換擋力也會相應減少。

2.2 換擋行程影響

從國內外商用車變速器可以看出，變速器的換擋行程一直在往小的方面發展，這不失為提高換擋性能的一種見效明顯的方法。換擋半徑是30mm，換擋的行程就是15mm。如果將換擋行程修改為10mm后，要是想保持變速器的外部換擋行程還是原來的15mm，可以增加外部換擋的換擋臂長度，增加換擋杠桿的比例，也就是將原來的杠桿臂從1調到1.5，這樣子可以大大提升換擋的性能。因此在保證變速器換擋嚙合長度的情況下，在設計中應該盡量減小變速器的換擋行程。

2.3 從動盤總成影響

計算出同步器的換檔力和換擋時間可以知道變速比（又稱轉速差）。確定轉速差后，同步器需要克服的慣量越大，也就是同步器換擋力會增大，換擋的時間也會加長。同步器不僅要克服變速器內部齒輪和軸的轉動慣量，還要克服離合器從動盤決定的轉動慣性。在保持換擋力不變的情況下，動盤的慣量增加時，換擋克服轉動的慣量需要更長的換擋時間。

3 結束語

汽車變速器是汽車傳動系統的關鍵部件，對汽車的動力性、經濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩性與效率都有直接的影響。汽車變速器是汽車驅動的關鍵之一，其性能的優劣直接決定了汽車的好壞。汽車變速器的拉線效率、拉線的支架剛性也都是可以影響汽車換擋性能的。提高變速器的換擋性能不一定就能提高汽車換擋性能，變速器的同步器性能也不能直接提高汽車換擋性能。汽車換擋性能的提高需要從整體出發，由傳動系統入手，一步步提高汽車的換擋性能，這才能達到更經濟、更明顯的效果。

參考文獻

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