提升副箱同步器換擋時間的幾種途徑

趙曉江 劉錦軒

摘 要：針對某地區用戶反映整車在起步時副箱換擋轉換慢的問題，我們通過試驗臺架進行了模擬測試并根據試驗情況提出了提升副箱同步器換擋時間的幾種途徑。

關鍵詞：換擋時間;潤滑油;鎖銷式同步器

中圖分類號：U467? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）22-129-02

Abstract： In response to the problem that car users in a certain region report that the shifting time of the lock-pin synchronizer is slow when the vehicle starts， we conducted a simulation test through the test stand and proposed several ways to increase the shift time of the auxiliary box synchronizer according to the test situation.

Keywords： Shifting time; Lubricating oil; Lock-pin synchronizer

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）22-129-02

引言

同步器是汽車換擋過程中的非常關鍵的功能部件，其作用就是避免換擋過程中齒輪之間的沖擊，實現平穩換擋。同步器性能的好壞直接影響到汽車的換擋操作性能和換擋的品質[1]。根據某地區用戶的實車反饋，裝有我公司12擋變速器的整車在起步時有換擋遲滯現象，主要是副箱同步器掛低擋比較困難（這些車輛所加變速器油主要為85W/90（GL-5）重載齒輪油，且起步時的油溫均低于45℃）。針對用戶反映的問題，我們在試驗臺架上對該12擋變速器在低溫條件下進行了副箱換擋性能試驗，通過試驗測得，在油溫低于30℃時，兩臺變速器高擋→低擋在10s內無法換擋，這和客戶反映的起步時副箱換擋慢問題一致，隨著變速器油溫的升高，副箱高擋→低擋換擋時間才逐漸縮短。

1 鎖銷式同步器結構及工作原理

該12擋變速器所裝副箱同步器結構為鎖銷式同步器，圖1是其具體結構圖，其高低擋轉換過程主要分為四個階段：

1）摘至空擋：滑套從一側擋位摘至空擋，在同步器壓簧的作用下，兩側錐環總成（帶鎖止銷）反向旋轉一定角度，鎖止銷與滑套上的鎖止孔呈鎖止狀態;

2）同步階段：同步器錐環錐面與齒輪錐面貼合，產生摩擦力矩;

3）撥環階段：同步結束，摩擦力矩降為零，錐環總成在撥環力矩作用下，回轉一定角度，滑套越過鎖止銷臺階;

4）結合齒嚙合：滑套與齒輪結合齒相結合，掛擋結束。此時，變速器進入高擋區或者低擋區。

2 原因分析

圖2是樣品①在油溫30℃時，副箱高擋向低擋轉換的曲線。從圖上可以看出，當同步過程結束后，氣缸活塞繼續移動，理論上滑套克服鎖止銷鎖力后繼續沿軸向移動，此時對應的低擋氣壓應該有瞬時的下降過程，但本圖中低擋氣壓一直不變，扭矩也沒有完全消失。說明滑套撥環力矩不夠，未能克服鎖止銷鎖止力矩，導致同步完成后無法完成換擋。造成這種現象的原因有以下幾點：氣缸體積不夠大、副箱同步器鎖止角較大、變速器潤滑油的粘度較大、主箱的附加慣量過大等。

3 縮短副箱換擋時間的途徑

考慮到改進時間和加工的難易程度，我們嘗試通過增大副箱同步器低擋環鎖止角、更改變速器油品和增大主箱同步器間隙三種途徑進行改進。

3.1 增大同步器鎖止角角度

將目前副箱同步器低擋環鎖止角增大后，按照相同的試驗條件進行試驗，得到的換擋時間曲線見圖3。將同步器鎖止角增大后，換擋時間在變速器油溫27～40℃時，有明顯的縮短，但在起步時，換擋時間超過8s，對用戶來說仍然偏長。

3.2 增大同步器鎖止角+更改變速器油品

考慮到油品的粘度特性不同，所以我們在增大鎖止角同步器的基礎上，分別加入75W/80和75W/90潤滑油，加油至油面觀察孔;按照主箱先摘到空擋后切換副箱方式進行試驗，

副箱高擋→低擋換擋時間如圖4所示，變速器潤滑油的改變對35℃以下換擋時間影響較大，特別是采用了75W/80潤滑油，在油溫25℃時，副箱高擋→低擋換擋時間縮短至1s以內，達到了用戶的要求。但75W/80潤滑油價格較高、在市場銷售范圍較窄，考慮到經濟因素，更換油品成本較大。

3.3 增大同步器鎖止角+增大主箱同步器間隙

副箱高低擋轉換時，主箱同步器處于空擋，同步器摩擦環間隙存在油阻，轉速升高時要克服很大的攪油阻力。因此，我們通過增大同步器主箱同步器間隙來減小攪油阻力。對樣品①變速器增大同步器鎖止角，同時更換二軸總成（三套同步器軸向安裝距各增加1mm），加入（GL-5）85W/90齒輪油，加油至油面觀察孔。按照主箱先摘到空擋后切換副箱方式進行試驗，如圖5所示，在油溫25℃時，換擋時間為2.56s。

4 結論

總結：增大同步器鎖止角同時更換75W/80潤滑油，可以保證汽車在起步時（變速器油溫25℃ 左右）副箱高擋→低擋換擋時間1s以內，滿足用戶要求;考慮到更換油品的成本問題，若增大同步器鎖止角或者對增大主箱同步器間隙，建議司機原地熱車，待變速器油溫升高后（變速器油溫45℃ 以后），副箱高擋→低擋換擋時間也可以到1s以內。

參考文獻

[1] 張慧芳.變速器同步器錐角的設計方法探討[J]，煤炭技術，2012，31 （2）：5I-52.