针对某六挡变速器脱挡故障的改进措施

2015-03-20石鹏成

机械管理开发 2015年8期

石鹏成

（中国重汽集团大同齿轮有限公司技术中心，山西大同 037305）

引言

变速器作为汽车底盘的重要部件之一，主要功能有：传递发动机扭矩、通过不同齿轮副的啮合实现传动比的变换、改变发动机输出扭矩的方向、实现倒车等［1］。传动比的变换是驾驶员通过对变速器的操纵机构进行控制，实现换挡，从而改变变速器的输出转速和输出扭矩。脱挡故障的发生将导致变速器主要功能丧失，是顾客不可容忍的一种变速器故障形式。就此针对某六挡变速箱脱挡故障进行分析并提出改进措施。

1 市场故障信息分析

2014年1～4 月份，脱挡故障共发生8频次。其中三四挡脱挡故障6频次，占全部脱挡故障的75%。根据故障信息反馈，脱挡故障主要发生在云南、广西地区。该地区路况特殊，坡路及颠簸路段较多，换挡操作频繁，对齿套、锥环结合齿部冲击大。

2 失效模式分析

对故障箱进行拆解，分析结果如下：

1）由传动系统分析，挂挡后齿套与锥环有效啮合长度偏小。

根据图1中故障件图片显示，三四挡齿套（如图1－1所示）、锥环（如图1－2所示）啮合痕迹短，最短处不足1.5mm；锥环部分结合齿处倒棱形成的尖角发生磨损，严重的甚至被打磨成圆角。

图1 故障件图片

2）从操纵系统分析，叉轴自锁槽与自锁钢球中心偏离。

挂挡时，若齿套沿轴向移动到位后，自锁钢球恰好落入叉轴自锁槽中心，如图2－1所示，这种状态是变速器设计的理想状态。但在实际零件加工及总成装配过程中，误差是不可避免的。若误差累积偏向同一方向，就可能出现齿套沿轴向移动到位，而自锁钢球未落入叉轴自锁槽中心，且钢球中心与自锁槽中心偏离值较大，如图2－2所示。此时自锁钢球在自锁弹簧压力作用下，会迫使叉轴发生轴向移动，从而带动换挡拨叉、齿套等相关零件都发生轴向移动，使齿套与锥环有效啮合长度减小，引起脱挡故障。

图2 挂挡时自锁钢球在叉轴自锁槽中位置示意图

3 改进措施

3.1 传动类零件改进

对三四挡齿套和三四挡齿轮锥环的倒棱部分尺寸进行调整，适当增大倒棱角度，如图3所示，使挂挡时齿套与锥环有效啮合长度增加；对三四挡齿套倒角起始直径尺寸进行调整，适当减小倒角起始直径，如图4所示，使挂挡时齿套与锥环有效啮合长度增加。根据经验，一般最小有效啮合长度不小于3mm。

图3 调整倒棱角度增加有效啮合长度

图4 调整倒角起始直径增加有效啮合长度

3.2 操纵类零件改进

对换挡叉轴限位槽进行更改，将自锁槽由圆弧形槽底变更为长形槽底，两端圆弧的状态，使自锁槽宽增加2mm，弥补误差累计导致的叉轴自锁槽与钢球中心偏离距离，消除自锁钢球与叉轴自锁槽偏心引起脱挡的隐患，如图5所示。

图5 叉轴自锁槽形状变更示意图

4 改进验证

4.1 路试验证

将装配改进后零件的试验箱装在整车上进行道路试验，分别在柏油路面和土路（包括平路和坡路）行驶，未发生脱挡现象。将市场返回的故障箱更换改进后的零件进行道路试验，载重5～6t，在平路、坡路和土路路况进行试验，并模拟驾驶过程中的猛加油或松油门驾驶状态，均未发生脱挡现象，各挡位选换挡性能正常。

4.2 用户验证

在南宁地区有一位用户，整车出现四挡脱挡故障。2014年5月30日发一台改进后的变速器总成到南宁给用户进行更换，在空载和重载情况下，选择不同路段进行路试试验，均未再发生四挡脱挡故障。2012年6月12日对该用户进行回访，整车更换改进后变速器总成后行驶约1 600km，未发生脱挡故障。2014年12月10日对该用户进行再次回访，此时整车更换改进后变速器总成已行驶约28 000km，未发生脱挡故障，用户表示满意。