优化止动器剖面提高手动变速器的换挡品质



优化止动器剖面提高手动变速器的换挡品质

现今消费者在选择汽车时对汽车换挡品质的要求日益提高，理想的换挡品质则依靠合适的换挡力实现迅速而精确的换挡。由于变速器中同步器的使用会使换挡出现顿挫感，同步器同步后锁止环释放接合套，输入端与输出端产生新的角速度差，造成接合套与接合齿圈啮合过程中锁止面之间发生碰撞，产生二次冲击现象，出现换挡顿挫或滞涩，因此通过优化止动器剖面可以解决该问题。详细阐述了影响换挡品质的各种因素，通过优化止动器剖面改善施加在换挡操纵杆上的力。

使用手动变速器时其遵循标准换挡模式，也称为H-模式。H-模式由一系列换挡平面组成，这些换挡平面即为止动器剖面，所有用于换挡的止动器剖面分为选择剖面和换挡剖面两类。驾驶员换挡时首先选择目标挡位所在的平面，此时选择止动器剖面开始工作。之后驾驶员前后操纵换挡操纵杆与所需的齿轮结合，此时换挡止动器剖面开始工作。理想情况下，通过各齿轮换挡时所需的换挡力应该是相同的，但由于各挡同步器产生的脉冲不同，使得各挡换挡力之间产生差异，静态条件下该力变化的范围应当维持在5N以内。通过对止动器剖面进行优化来减轻同步器脉冲带来的影响。由于影响换挡品质的因素中除了止动器剖面外，换挡操纵杆质量、回位装置和接触面的摩擦等均会对换挡品质产生影响，因此在优化止动器剖面时，主要考虑换挡操纵杆质量的影响。换挡操纵杆的重力沿重心垂直向下，由于杆在不同挡位时倾斜的角度不同，因而需要逐一分析各挡位处换挡操纵杆重力的影响。以一个5挡手动变速器为例，对优化止动器剖面所需要的算法做了介绍，并结合运动学分析理论，对汽车静态和动态条件下各种参数进行了测量，利用换挡品质评价系统对选取的5挡手动变速器换挡品质进行评价。评价过程中发现，止动器剖面优化前4挡至5挡和5挡至4挡的力约为23～34N，差异达到了11N。优化后4挡至5挡和5挡至4挡的力约为24～27N，差异缩减至3N。该结果验证了通过优化止动器剖面改善换挡品质的有效性。

Karthik Bhargav Siriyapuraju et al. SAE 2015-01-1135.

编译：王祥