手動變速箱同步器作為汽車傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，在車輛行駛傳遞動力方面起著不可替代的作用，換檔卡滯直接影響汽車性能的發(fā)揮和正常行駛，文章從同步器結(jié)構(gòu)和加工工藝方面，歸納了一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)，加工注意事項(xiàng)等方面排查換檔卡滯關(guān)鍵要素，通過仿真、檢測以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的評價(jià)和工藝優(yōu)化，逐步提升同步器換檔性能。

一 、引言

隨著變速器技術(shù)的發(fā)展，無論是機(jī)械式手動變速器（MT），還是裝備TCU的機(jī)械式自動變速箱（AMT）、雙離合器自動變速器（DCT），同步器作為換檔機(jī)構(gòu)都是必不可少的。手動變速器汽車由于換檔頻繁，駕駛員對于換檔操縱是否舒適十分敏感，此項(xiàng)性能直接影響檔駕駛員對車量的評價(jià)，對于AMT和DCT變速器換檔卡滯，會造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡滯后再次重復(fù)換檔過程，從而錯失換檔時機(jī)，延長換檔時間直接影響正常動力性能。

二、換檔困難的主要因素：

離合器系統(tǒng)，同步器換檔過程中離合器是否分離徹底，直接影響同步器的同步過程，針對AMT和DCT離合器開啟和閉合的控制時機(jī)尤為重要。換檔操作系統(tǒng)，拉鎖運(yùn)動不暢，調(diào)整不當(dāng)?shù)戎苯佑绊憮Q檔性能。鑒于本文重點(diǎn)分析同步器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工藝，再此對離合器不再詳述。

三、同步器結(jié)構(gòu)分析：

目前汽車上廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器，它有：滑塊式同步器，鎖銷式同步器，多錐式同步器以及短行程式同步器、自行增力式同步器等。
文章重點(diǎn)分析滑塊式同步器，其結(jié)構(gòu)包涵：同步器齒轂，滑動齒套、滑塊、彈簧、同步環(huán)、同步錐體。（如下圖）這種同步器結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸較小，滑塊彈簧穩(wěn)定性好，使用可靠，制造工藝性好等特點(diǎn)。

A同步器空檔位置：



B同步器到達(dá)同步位置：



四、工作原理和換檔過程

其工作原理眾所周知，不再累述。以下解析析換檔過程，以解析同步過程中容易出現(xiàn)卡滯的異常點(diǎn)：

2.1開始階段：滑動齒套與同步錐體有轉(zhuǎn)速差△ω，在換檔撥叉頭作用下推動滑動齒套軸向運(yùn)動，消除推塊與同步環(huán)間隙，同步環(huán)錐面受力摩擦面止動同步錐體形成預(yù)同步。




2.2同步階段：滑動齒套繼續(xù)推動推塊，滑塊槽分解軸向力形成錐面正壓力，及滑塊下壓力，滑塊下移，滑動齒套鎖止角與同步環(huán)鎖止角接觸擦止動同步環(huán)，錐面受力時摩擦面摩擦力矩提升，在鎖止角作用下，實(shí)現(xiàn)鎖止同步 ，直至消除 △ω。



2.3撥環(huán)階段：同步完成后轉(zhuǎn)速差消失，滑動齒套推力分解為撥環(huán)力矩，滑動齒套穿越同步環(huán)。



2.4 接合階段：滑動齒套鎖止角與同步錐體鎖止角形成二次撥環(huán)。



2.5完成階段：滑動齒套完成二次撥環(huán)，越過同步錐體換檔完成。



由以上同步過程逐步排查同步器卡滯點(diǎn)：

第一階段排查同步器齒轂和滑動齒套的配合情況，即實(shí)際花鍵配合狀態(tài)，主要檢查自滑性和偏擺量。
第二階段排查同步環(huán)與同步錐體的接觸面積，應(yīng)大于80%，主要檢查錐角角度、錐面圓度、直線度等，同時重點(diǎn)關(guān)注新型摩擦材料的摩擦系數(shù)對錐角的要求，以免發(fā)生臨界自鎖。
第三階段排查同步環(huán)旋轉(zhuǎn)角度是否符合設(shè)計(jì)要求，杜絕頂齒及鎖止角卡滯。即同步環(huán)是否偏轉(zhuǎn)半個齒厚。
第四、五階段排查鎖鎖止角、軸向關(guān)聯(lián)尺寸，主要為鎖止角端面的殘留平臺，避免發(fā)生對齒，軸向位置杜絕同步環(huán)在齒套返角處形成二次鎖環(huán)。

五、故障再現(xiàn)及測量分析

5.1描述：某產(chǎn)品在實(shí)際使用過程中偶發(fā)換檔卡滯，雖然卡滯機(jī)率不大，但直接影響變速器的換檔品質(zhì)，影響變速性能指標(biāo)的評價(jià)。

5.2試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析：

為找到干涉點(diǎn)，對該失效形式通過試驗(yàn)臺進(jìn)行故障在現(xiàn)，反復(fù)試驗(yàn)及并記錄試驗(yàn)曲線。



如圖所示：試驗(yàn)曲線中橙色同步位移曲線非常明顯的表示出換檔卡滯的狀態(tài)，即同步完成過后的二次停頓，以及黑色換檔力曲線的數(shù)值，表現(xiàn)出此處的換檔力存在較大數(shù)值。

5.3結(jié)構(gòu)分析：基于對實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，解析同步器結(jié)構(gòu)如下圖，換檔卡滯點(diǎn)應(yīng)位于第三階段結(jié)束與第四階段初期，因此，排除其他可能直接對該階段進(jìn)行分析：



如上圖所示，第三、第四階段同步環(huán)制動同步錐體，使同步端與被同步端角速度差趨近于零，滑動齒套前移與同步錐體接觸，此時排查鎖止角端面平臺不存頂齒，排除棱線對頂形成的換檔卡滯，進(jìn)一步排查同步過程，滑動齒套鎖止面與同步錐體鎖止面接觸進(jìn)而形成撥環(huán)，初步判定第一卡滯點(diǎn)；拆解同步器后發(fā)現(xiàn)滑動齒套倒錐處有明顯接觸印記，說明同步環(huán)作用于倒錐返角，結(jié)合尺寸鏈計(jì)算、試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，初步判定第二卡滯點(diǎn)。



5.4總成靜態(tài)故障在現(xiàn)：滑動齒套對同步環(huán)完成撥環(huán)過程后，前移過程中同步滑塊在滑動齒套滑塊槽作用下繼續(xù)作用于同步環(huán)，致使同步環(huán)形成二次同步（或稱為抱環(huán)），錐環(huán)在滑塊軸向作用力下鎖止，滑塊傾斜形成鋼球下壓卡滯，從而滑動齒套前移動受阻，如上圖卡滯位置解析所示。經(jīng)過對實(shí)際卡滯狀態(tài)檢查，發(fā)現(xiàn)同步滑套鎖止面并未與同步錐體鎖止面接觸，同時同步環(huán)也不在倒錐返角處，因此，排除假想兩個卡滯點(diǎn)，如右側(cè)圖所示撬動傾斜卡滯的滑塊，齒套輕松到位。

5.5其他因素對同步器的影響

潤滑油對同步器影響極大，變速器的阻力和同步器的摩擦系數(shù)受潤滑油粘度的影響，粘度大時同步器切斷油膜的能力下降直接影響同步性能，導(dǎo)致?lián)Q檔時間過長，不能同步和換檔沖擊。同時變速器油品清潔度也是影響同步性能的主要指標(biāo)。

六、結(jié)論

本文通過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工檢測、試驗(yàn)再現(xiàn)等形式驗(yàn)證卡滯原因，經(jīng)對卡滯狀態(tài)分析、測量得出實(shí)際卡滯相關(guān)尺寸，如上圖卡滯位置解析，進(jìn)一步推斷出換檔卡滯的原因，解決換檔卡滯應(yīng)從調(diào)整彈簧滑塊的配合及位置關(guān)系，以及滑塊槽角度及深度等方面著手。同時，卡滯問題不應(yīng)排除環(huán)境問題，因此，再分析整改的過程中應(yīng)考慮綜合因素。