后驅(qū)五擋變速器優(yōu)化方向探討

摘要：當(dāng)前，我公司供客戶的后驅(qū)五擋變速器（以下稱SC16M5系列變速器）已經(jīng)發(fā)展到第六個(gè)年頭，具有換擋性能穩(wěn)定、故障率低、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。從變速器近年來(lái)的發(fā)展歷程來(lái)看，變速器不是一成不變的，需要適應(yīng)社會(huì)的需求進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，才能不被淘汰。本文從用戶的需求和變速器優(yōu)化可行性進(jìn)行分析，對(duì)SC16M5系列變速器的優(yōu)化方向進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：SC16M5變速器；用戶需求；優(yōu)化方向

1 概述

我公司供客戶的SC16M5系列變速器從2011年開始批產(chǎn)，便開始牢牢占據(jù)著公司生產(chǎn)總額的半壁江山，該系列變速器2016年產(chǎn)量90萬(wàn)臺(tái)，2017年預(yù)計(jì)85萬(wàn)臺(tái)，2017年產(chǎn)量預(yù)計(jì)能占到柳州公司變速器總產(chǎn)量的50%以上。如此高的產(chǎn)量，說(shuō)明該變速器性能穩(wěn)定，被客戶認(rèn)可。變速器表現(xiàn)優(yōu)秀，這與持續(xù)改進(jìn)是分不開的。見下表，從2015年開始，我司SC16M5系列變速器進(jìn)行的持續(xù)改進(jìn)有8項(xiàng)之多，包括輸入軸油封漏油改進(jìn)、五擋難掛、三四擋打齒、分離軸承異響等。所以說(shuō)，不斷的持續(xù)改進(jìn)，才把產(chǎn)品做得更好。本文針對(duì)市場(chǎng)的發(fā)展需求并兼顧變速器改進(jìn)的可性行，對(duì)未來(lái)SC16M5系列變速器的優(yōu)化方向進(jìn)行探討。

2 持續(xù)改進(jìn)的指導(dǎo)性原則

變速器持續(xù)改進(jìn)的輸入一般客戶提出需求，我們公司的宗旨是一切以客戶為導(dǎo)向。客戶提出需求的原因一般分為兩種，一種是應(yīng)對(duì)市場(chǎng)問題，另一種是自身性能需求。比如以上表提出的SC16M5C3＼＼C8輸入軸油封漏油改進(jìn)，是為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)問題；對(duì)于SC16M5D3提出的NVH性能、換擋性能提升，則是客戶對(duì)于整車整體性能提升的需求。了解到持續(xù)改進(jìn)的指導(dǎo)性原則，我們才能更好的預(yù)測(cè)未來(lái)變速器的改進(jìn)方向。

3 持續(xù)改進(jìn)的方向探討

以下是筆者遵循持續(xù)改進(jìn)原則作出的幾個(gè)改進(jìn)預(yù)測(cè)。

3.1 倒擋增加同步環(huán)

同步環(huán)在變速器內(nèi)起到的作用是換擋過(guò)程中減少同步器齒套和結(jié)合齒結(jié)合瞬間的沖擊，它的原理是靠同步器齒套推動(dòng)滑塊，滑塊再推動(dòng)同步環(huán)錐面與齒輪錐面摩擦，在摩擦力矩作用下使得同步環(huán)齒套與齒輪結(jié)合齒嚙合之前保證轉(zhuǎn)速相同，即相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，之后迅速嚙合，消除了換擋沖擊[1]。但目前，我公司在供客戶的SC16M5系列變速器上倒擋系統(tǒng)是沒有同步環(huán)的（見圖1），為什么呢？因?yàn)榈箵跏窃陂_車時(shí)比較少用的一個(gè)擋位，按照駕校理論和開車常識(shí)，掛倒擋時(shí)車輛基本上都處于靜止?fàn)顟B(tài)，變速器內(nèi)的五倒擋同步器齒套與倒擋結(jié)合齒也處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以不需要同步環(huán)就可以順利完成掛入倒擋動(dòng)作。但隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的思想越來(lái)開放，特別是年輕人更不想循規(guī)蹈矩，他們?cè)絹?lái)越重視自身的感官舒適性，一些司機(jī)在掛倒擋時(shí)更不會(huì)每次都刻意使得汽車靜止，所以會(huì)產(chǎn)生打齒聲音影響感官感受。如果能在倒擋方向增加同步環(huán)，就可以使得掛倒擋時(shí)不需要車輛靜止，同步環(huán)會(huì)產(chǎn)生摩擦力矩使得倒擋從動(dòng)齒與同步器齒套同向轉(zhuǎn)動(dòng)并順利結(jié)合。如果變速器倒擋不加同步環(huán)，可以預(yù)見，隨著人們對(duì)汽車性能需求越來(lái)越高，倒擋打齒也會(huì)成為一個(gè)投訴熱點(diǎn)；同時(shí)，對(duì)于車企來(lái)說(shuō)，倒擋增加同步環(huán)降低了客戶的駕駛難度，倒車更任性，這也是一個(gè)賣點(diǎn)。從技術(shù)層面上說(shuō)，增加倒擋同步環(huán)在結(jié)構(gòu)上是可行的，需要更改同步器、加同步環(huán)、倒擋從動(dòng)齒增加錐面（見圖2），難度不大。會(huì)增加小額成本，這需要客戶提出輸入，才可以進(jìn)行更改。

3.2 機(jī)械式分離軸承改液壓分離軸承

在手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)中，分離軸承起到的作用是，推動(dòng)離合器分離彈簧、切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的動(dòng)力傳輸，減輕齒輪間的沖擊，以便于換擋。分離軸承一般分為兩種，一種是機(jī)械式，一種是液壓式。使用機(jī)械式分離軸承的分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（見圖3），結(jié)構(gòu)基本上由機(jī)械式分離軸承、分離撥叉、分離撥叉定位螺栓、分離搖臂、分離搖臂襯套、分離搖臂襯套卡簧組成，裝配比較繁瑣；離合系統(tǒng)頻繁使用，環(huán)境惡劣，高溫、異物粉塵較多，機(jī)械式分離軸承屬于開放式結(jié)構(gòu)，容易使得異物侵入、潤(rùn)滑不良，使得軸承容易損壞，產(chǎn)生分離異響、分離困難等故障。使用液壓軸承的分離系統(tǒng)則結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單（見圖4），僅由液壓分離軸承、分離油管和固定螺栓組成，由于液壓分離軸承集成化、全密封、液壓助推，所以工作起來(lái)分離平穩(wěn)、省力、故障率低、維修方便，對(duì)于整車廠來(lái)說(shuō)占空間小，更容易布置匹配當(dāng)下流行的雙質(zhì)量飛輪離合器系統(tǒng)。目前，我公司供客戶的SC16M5系列變速器僅SC16M5D3使用液壓分離軸承，其余的SC16M5C3＼＼C8＼＼B9還在使用機(jī)械式分離軸承，可以預(yù)計(jì)在將來(lái)，人們對(duì)車輛的性能要求更高，液壓分離軸承成本進(jìn)一步降低時(shí)，機(jī)械式分離軸承將被液壓分離軸承取代。

3.3 增加空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)

現(xiàn)在的汽車越來(lái)越智能化，一鍵啟動(dòng)的汽車已不再稀奇。一鍵啟動(dòng)最早起源于寶馬7系，但從2015年開始一鍵啟動(dòng)汽車才開始流行，目前發(fā)展到上百家國(guó)內(nèi)車企都開發(fā)了可一鍵啟動(dòng)的汽車。一鍵啟動(dòng)省去了駕駛員插入鑰匙并扭動(dòng)鑰匙點(diǎn)火的動(dòng)作，只需輕輕一按，車子便會(huì)啟動(dòng)，相當(dāng)具有科技感，使得汽車看起來(lái)更上檔次。手動(dòng)擋汽車的一鍵啟動(dòng)原理是使用了空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)，空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)基本上有兩類，一類是接觸式，一類是非接觸式。非接觸式在工作過(guò)程無(wú)機(jī)械接觸，不存在磨損，且感應(yīng)位置準(zhǔn)確、壽命長(zhǎng)，被廣泛運(yùn)用，所以本文只介紹非接觸式空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)。

非接觸式空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)其功能由空擋位置傳感器和磁鐵感應(yīng)塊共同作用實(shí)現(xiàn)：磁鐵感應(yīng)塊通過(guò)彈性銷固定在變速器換擋軸上，空擋位置感應(yīng)器則固定在換擋軸附近的殼體上，換擋軸帶動(dòng)感應(yīng)塊移動(dòng)，使空擋位置傳感器與感應(yīng)塊的相對(duì)位置發(fā)生變化，傳感器內(nèi)置的霍爾芯片感應(yīng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，并對(duì)應(yīng)當(dāng)前擋位處于空擋還是在擋狀態(tài)輸出不同的電信號(hào)，再提供給整車相關(guān)系統(tǒng)判斷是否處于空擋，從而實(shí)現(xiàn)整車一鍵啟動(dòng)的功能[2]。非接觸式空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。換擋時(shí)磁鐵感應(yīng)塊轉(zhuǎn)動(dòng)不同的角度，使得傳感器輸出高電平或低電平信號(hào)。掛空擋時(shí)，磁鐵感應(yīng)塊正對(duì)傳感器，傳感器輸出高電平；掛進(jìn)擋時(shí)，磁鐵感應(yīng)塊斜對(duì)傳感器，傳感器輸出低電平。工作原理如圖6所示。

當(dāng)前我們公司SC16M5系列變速器都沒有匹配一鍵啟動(dòng)的汽車，這是一個(gè)發(fā)展方向。要改一鍵啟動(dòng)并不難，需要解決的是如何將空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)植入，我公司的SC16M5D系列產(chǎn)品操縱蓋總成屬于縱向結(jié)構(gòu)，選換擋軸系統(tǒng)工作區(qū)域的空間較大（見圖7），可以把磁鐵感應(yīng)塊安裝在選換擋軸上，位置傳感器裝在空間外圍的軸承箱上。SC16M5B＼＼C系列的操縱蓋總成則比較緊湊（見圖8），需加長(zhǎng)選換擋軸并拓展操縱蓋殼體空間，才能增加空擋位置檢測(cè)系統(tǒng)。

4 結(jié)語(yǔ)

以上是筆者從用戶需求和變速器優(yōu)化可行性的角度，對(duì)公司SC16M5系列變速器的優(yōu)化方向的簡(jiǎn)單探討，這些優(yōu)化方案比較簡(jiǎn)單，當(dāng)下也比較常見。這些優(yōu)化在技術(shù)層面上是沒有問題的，一切以客戶的需求為導(dǎo)向才可以進(jìn)行更改。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2]鄭立朋，柳見喜，徐雷.手動(dòng)變速器空擋位置傳感器在智能啟停系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].北京：第六屆國(guó)際汽車變速器及驅(qū)動(dòng)技術(shù)研討會(huì)論文集，2014.

作者簡(jiǎn)介：覃新傳（1986），男，壯族，廣西壯族自治區(qū)來(lái)賓人，本科，研究方向：乘用車后驅(qū)變速器開發(fā)。