提升副箱同步器换挡时间的几种途径

赵晓江 刘锦轩

摘 要：针对某地区用户反映整车在起步时副箱换挡转换慢的问题，我们通过试验台架进行了模拟测试并根据试验情况提出了提升副箱同步器换挡时间的几种途径。

关键词：换挡时间;润滑油;锁销式同步器

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：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

同步器是汽车换挡过程中的非常关键的功能部件，其作用就是避免换挡过程中齿轮之间的冲击，实现平稳换挡。同步器性能的好坏直接影响到汽车的换挡操作性能和换挡的品质[1]。根据某地区用户的实车反馈，装有我公司12挡变速器的整车在起步时有换挡迟滞现象，主要是副箱同步器挂低挡比较困难（这些车辆所加变速器油主要为85W/90（GL-5）重载齿轮油，且起步时的油温均低于45℃）。针对用户反映的问题，我们在试验台架上对该12挡变速器在低温条件下进行了副箱换挡性能试验，通过试验测得，在油温低于30℃时，两台变速器高挡→低挡在10s内无法换挡，这和客户反映的起步时副箱换挡慢问题一致，随着变速器油温的升高，副箱高挡→低挡换挡时间才逐渐缩短。

1 锁销式同步器结构及工作原理

该12挡变速器所装副箱同步器结构为锁销式同步器，图1是其具体结构图，其高低挡转换过程主要分为四个阶段：

1）摘至空挡：滑套从一侧挡位摘至空挡，在同步器压簧的作用下，两侧锥环总成（带锁止销）反向旋转一定角度，锁止销与滑套上的锁止孔呈锁止状态;

2）同步阶段：同步器锥环锥面与齿轮锥面贴合，产生摩擦力矩;

3）拨环阶段：同步结束，摩擦力矩降为零，锥环总成在拨环力矩作用下，回转一定角度，滑套越过锁止销台阶;

4）結合齿啮合：滑套与齿轮结合齿相结合，挂挡结束。此时，变速器进入高挡区或者低挡区。

2 原因分析

图2是样品①在油温30℃时，副箱高挡向低挡转换的曲线。从图上可以看出，当同步过程结束后，气缸活塞继续移动，理论上滑套克服锁止销锁力后继续沿轴向移动，此时对应的低挡气压应该有瞬时的下降过程，但本图中低挡气压一直不变，扭矩也没有完全消失。说明滑套拨环力矩不够，未能克服锁止销锁止力矩，导致同步完成后无法完成换挡。造成这种现象的原因有以下几点：气缸体积不够大、副箱同步器锁止角较大、变速器润滑油的粘度较大、主箱的附加惯量过大等。

3 缩短副箱换挡时间的途径

考虑到改进时间和加工的难易程度，我们尝试通过增大副箱同步器低挡环锁止角、更改变速器油品和增大主箱同步器间隙三种途径进行改进。

3.1 增大同步器锁止角角度

将目前副箱同步器低挡环锁止角增大后，按照相同的试验条件进行试验，得到的换挡时间曲线见图3。将同步器锁止角增大后，换挡时间在变速器油温27～40℃时，有明显的缩短，但在起步时，换挡时间超过8s，对用户来说仍然偏长。

3.2 增大同步器锁止角+更改变速器油品

考虑到油品的粘度特性不同，所以我们在增大锁止角同步器的基础上，分别加入75W/80和75W/90润滑油，加油至油面观察孔;按照主箱先摘到空挡后切换副箱方式进行试验，

副箱高挡→低挡换挡时间如图4所示，变速器润滑油的改变对35℃以下换挡时间影响较大，特别是采用了75W/80润滑油，在油温25℃时，副箱高挡→低挡换挡时间缩短至1s以内，达到了用户的要求。但75W/80润滑油价格较高、在市场销售范围较窄，考虑到经济因素，更换油品成本较大。

3.3 增大同步器锁止角+增大主箱同步器间隙

副箱高低挡转换时，主箱同步器处于空挡，同步器摩擦环间隙存在油阻，转速升高时要克服很大的搅油阻力。因此，我们通过增大同步器主箱同步器间隙来减小搅油阻力。对样品①变速器增大同步器锁止角，同时更换二轴总成（三套同步器轴向安装距各增加1mm），加入（GL-5）85W/90齿轮油，加油至油面观察孔。按照主箱先摘到空挡后切换副箱方式进行试验，如图5所示，在油温25℃时，换挡时间为2.56s。

4 结论

总结：增大同步器锁止角同时更换75W/80润滑油，可以保证汽车在起步时（变速器油温25℃ 左右）副箱高挡→低挡换挡时间1s以内，满足用户要求;考虑到更换油品的成本问题，若增大同步器锁止角或者对增大主箱同步器间隙，建议司机原地热车，待变速器油温升高后（变速器油温45℃ 以后），副箱高挡→低挡换挡时间也可以到1s以内。

参考文献

[1] 张慧芳.变速器同步器锥角的设计方法探讨[J]，煤炭技术，2012，31 （2）：5I-52.