機械式變速器分離撥叉異響解決方案

李艷紅

摘 要：合理選擇機械式手動變速器分離撥叉的材料、支撐銷材料、表面處理工藝，以及優化設計撥叉與分離軸承的的相對滑移率等，可以有效的消除商用車踩離合器踏板時，分離撥叉發出的“吱吱”異響聲。配合恰當的潤滑脂，可以保護各運動副，避免干磨擦造成分離撥叉、支撐銷磨損，不僅可以消除異響，還能提高分離系統的使用壽命。

關鍵詞：變速器 離合器 分離撥叉 異響 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

當今國內市場上的輕卡、皮卡汽車，其使用的變速器總成，大多數沿用了傳統的機械式分離撥叉機構。其缺點是在踩離合器時，由于多個摩擦副相對運動摩擦，發生刺耳的“吱吱”異響。隨著人們的生活水平提高，商用車駕駛員也越來越注重其車輛的駕駛感受，其抱怨分離撥叉異響的售后案例越來越頻繁。對于踩離合器時的異響問題，通常難以通過理論或經驗上的預測，而是需要通過實際試驗模擬驗證，從而進行分析得出結論并解決。本文從一款實際應用的手動變速器的分離系統出發，并對其進行臺架試驗測試，分析零件材料、表面處理工藝、潤滑脂對分離撥叉異響的影響，給實際變速器產品的分離系統開發帶來參考意義。

1 分離撥叉異響原理

1.1 分離撥叉異響現象

分離撥叉異響是一種商用車手動變速器常見的故障模式，其發生于踩離合器踏板時，離合器分離缸頂著分離撥叉相對其支撐點旋轉運動、分離撥叉的叉腳頂著分離軸承的支撐點旋轉運動，因為其運動副之間產生干摩擦，從而一方面給變速器帶來“吱吱”異響噪音，另一方面加劇運動副之間磨損，而后者又加劇了前者的發生。雖然這種異響和磨損不會給傳動系統帶來立即失效的故障，但是每次踩離合時都伴隨一聲刺耳的異響聲，主觀上不能接受。

1.2 異響發生原理

在分離撥叉工作過程中，分離撥叉以杠桿的形式在以支撐銷作為支點的圓球面上滾動，如圖2所示，理論上兩者做相對滾動，其動摩擦系數較低，不會產生難以接受的摩擦異響。實際上，因為分離撥叉采取沖壓工藝，其材料選用局限于低碳鋼板，例如Q235碳素結構鋼，正火后未經過其它硬化處理，在承受離合器膜片彈簧載荷下有較大的彈性變形，從而導致實際工裝狀態以相對滑動為主，如圖3所示，其摩擦副之間的相對滑移率較高，從而帶來較大的摩擦異響噪音。

2 異響解決方案研究

2.1 優化摩擦副接觸面尺寸

如圖4所示，撥叉與支撐銷接觸處的摩擦面為球面，球面與撥叉本體連接處的圓弧斜率突變，在此點上，摩擦力的方向將產生急劇變化，零件振動加劇，從而產生異響。優化方法：加大過渡處的圓弧倒角，使其摩擦力緩慢平穩改變方向，降低摩擦音。

2.2 添加潤滑脂

在分離撥叉球窩里涂抹涂潤滑脂，如圖5所示，可以有效降低摩擦異響。以德國科德寶OKSS潤滑脂為例。其特點：

√ 可以在變速器離合器腔體里的高溫度范圍及極端應力下提供潤滑;

√ 低損耗，延長潤滑周期，經濟效益明顯。

3 強化撥叉硬度

采取滲氮方式（浸滲），提高撥叉表面硬度，一方面可以減小撥叉運動接觸面的形變，另一方面可以減小表面磨損，這兩者都可以有效降低摩擦異響聲。表1為滲氮之前與滲氮后分離撥叉的硬度實測數據，從臺架試驗結果對比，未硬化的撥叉普遍在1000次分離循環內發生異響，而經過硬化的撥叉可以達到50萬次分離無異響。

4 在支撐銷上增加尼龍

通過包塑工藝在支撐銷頂部增加一層尼龍PA66+GF30%+PTFE15%，如圖6所示，可以有效降低動摩擦系數到0.6%以內，從而大幅度的降低摩擦異響噪音。

5 結語

通過對以上四種措施反復的進行臺架試驗及數據分析（因篇幅有限，本文沒有列出所有的試驗計劃、試驗方法、試驗參數、試驗分析過程等），可以得出解決商用車分離撥叉異響問題的四種措施，這四種措施不一定需要同時在同一變速器系統實施，需要根據實際的整車應用選取其中的方案。如果出現個別車輛需要在特定的惡劣工況試驗，例如在敞開露天、沙塵粒、凍土這些極端工況下，以上四條措施可能還不足以應對異響問題，則建議直接采取CSC液壓分離軸承來徹底避免異響問題。

參考文獻：

[1]Harald Naunheimer.汽車變速器理論基礎、選擇、設計與應用[M].機械工業出版社，2017（8）：241+242+434.

[2]高維山，張思浦.變速器 [M].人民交通出版社，1990（8）：164.