对商用车变速器换挡性能的探讨

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[摘 要]车辆行驶性能的好坏，不仅取决于发动机，而且在很大程度上还依赖于变速器以及变速器与发动机的匹配。变速器是车辆传动系统的关键部件之一，其性能优劣直接影响到车辆使用安全、乘驾舒适性以及能耗方面的特性。如何有效提高商用车变速器的换挡性能，保证“轻型乘用车化，重型轻型化”是当前环境下发展的必然趋势。本文对商用车变速器换档性能进行了探讨。

[关键词]商用车；变速器；换档性能；探讨

中图分类号：U463.212 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0143-01

随着商用车消费人群的改变，商用车变速器的设计和性能都发生了明显的变化。最开始时，由于商用车的消费人群很少，货车司机很少接触商用车，因此商用就是要求耐用、耐脏，在性能上也就要求变速器可以抗压，使用的寿命尽可能长。

1 商用车变速器研究现状分析

汽车变速器的功能是为汽车的行驶传递动力，主要是在动力传递的过程中修改传动比，以改变发动机的特性，同时为驾驶调节汽车的速度。变速器分为两种，分别是自动变速器和手动变速器。手动变速器是在汽车行驶过程中，司机在汽车的行驶条件发生变化时，随机应变地进行加速或者刹车，随着速度发生变化对应地修改适合的档位。这就要求驾驶员对汽车的离合器踏板、加速器踏板和变速操作杆非常的熟悉，并且可以准确地使用，以保证汽车在行驶过程中具有良好的动力性和实用性。但其因为操作复杂，程序繁多，造成了不稳定因素存在。而自动变速器则可以智能地根据路面状况来改变速度、变动距离，具有很好的驾驶性能、安全性能和行驶性能。

在上个世纪40年代，西方国家开始研制自动变速器。在90年代初时，很多电子技术被运用在变速器上，这也让自动变速器取得了重大突破。在90年代末期，美国车型的自动变速器使用率超过90%，日本则是达到了70%，连欧洲也有三分之一的汽车是使用自动变速器的。

我国的发展相对缓慢，在上个世纪80年代时才开始研究自动变速器，而且受诸多因素的制约，当时还是一度依赖进口。21世纪初，我国在自动变速器的进口金额达到了3亿美元。不过，随着国家和企业对自动化变速器的关注度持续提高且政府的支持力度加大，我国在自动变速器的研究上也取得了很多进展，多种变速器百花齐放，被运用于多种车型。

2 商用车变速器换挡性能影响分析

2.1 静态换挡力影响分析

静态换挡力是指变速器在静止不工作时的换挡力，其实也就是指变速器静止不工作时，挂挡所需要克服的阻力。静态换挡力是变速器整体动态换挡力的组成因素之一，静态换挡力过大，即使同步器性能大提升，也不能使动态换挡性能同比改善。静态换挡力的组成因素很多，如变速器换挡轴与壳体之间的摩擦力、同步器定位弹簧力、换挡轴定位弹簧力、顶盖空挡定位力、齿套与齿座以及齿轮结合齿之间的摩擦力以及各种相关阻力等。在设计和制造变速器时，除了保证换挡手感所需的定位力以外，其他一切相关阻力，从挂挡手感上来说，都是越小越好。如通常都要求变速器换挡轴以及壳体换挡轴孔表面粗糙度值Ra=0.8μm以下，使得换挡轴和壳体之间的滑动摩擦系数降低，尽量减少摩擦阻力对变速器换挡性能的影响，在一些高档的轻型载货汽车和乘用车变速器上，换挡轴与换挡轴孔不直接连接，而是采用线性轴承连接方式，来最大程度地减小换挡的摩擦阻力。

一般在商用车变速器换挡时起码要克服两个以上的弹簧力：换挡轴自锁力和同步器推块弹簧力。还有一部分商用车变速器在顶盖上还有个空挡定位力，这几个弹簧力就是静态换挡时除了摩擦阻力外所需克服的最大力的来源，同时实现了变速器换挡有明确的位置感，但是当这三个力不能在同一作用点产生作用时，反而会导致换挡手感极差，甚至整个换挡过程都在克服弹簧力，导致完全没有挡位感。现在乘用车和轻型变速器上都已经逐步采取自锁弹簧力和顶盖空挡定位力合并，同时减小同步器弹簧力，使得在换挡时只有顶盖上的一个力起主要作用，来保证换挡的舒适性。

在类似换挡钢球爬坡地方，都采用圆弧过渡，避免尖角过渡，保证在转动过程中的一种顺滑性，避免了在换挡过程中的卡滞感觉。自锁钢球与自锁弹簧间增设减磨垫，换挡时钢球由滑动摩擦变为滚动摩擦，也可采用现在流行的舍弗勒机构，来保证自锁钢球的顺滑性。同步器齿座以及齿套在加工制造时一般也采取插齿加工和拉削加工保证挂挡方向的顺滑性，或者在轻型变速器中采用粉末冶金制造同步器齿座、齿套的模式来保证自效果，从而减少摩擦阻力。

2.2 换挡行程影响分析

研究国内外商用车变速器，变速器本身换挡行程在逐步减小已成为一种趋势，这对提高换挡性能也是一种很有成效的办法。假设换挡半径为25mm，换挡行程原来为13mm，当换挡行程调整为10mm后，则如果保证变速器外部换挡行程与原行程一致时，则可以适当增加变速器外部换挡臂长度，加大换挡杠杆比，相当于杠杆比由原来的1变成了1.3，大大提升了变速器的换挡性能。所以在保证变速器换挡啮合长度的情况下，在设计中应该尽量减小变速器的换挡行程。

2.3 从动盘总成影响分析

从同步器换挡力和换挡时间的计算可以知道，当变速器速比确定后，也即转速差确定后，同步器需要克服的惯量越大，则同步器换挡力和换挡时间（或者说换挡冲量）会显著增大。而相对于变速器内部的齿轮、轴等，同步器需要克服的最大的转动惯量其实完全是由离合器从动盘决定。

总结：变速器拉线效率、拉线支架刚性等都能直接影响汽车的换挡性能。汽车换挡性能的提升绝对不只是提升变速器换挡性能就能解决，更不是提升变速器的同步器性能就能一劳永逸，只能从变速器整体出发，从传动系统出发，才能更经济、更全面地提升汽车的换挡性能。

参考文献

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