石鵬成

（中國重汽集團大同齒輪有限公司技術中心，山西 大同 037305）

引言

變速器作為汽車底盤的重要部件之一，主要功能有：傳遞發(fā)動機扭矩、通過不同齒輪副的嚙合實現(xiàn)傳動比的變換、改變發(fā)動機輸出扭矩的方向、實現(xiàn)倒車等［1］。傳動比的變換是駕駛員通過對變速器的操縱機構進行控制，實現(xiàn)換擋，從而改變變速器的輸出轉(zhuǎn)速和輸出扭矩。脫擋故障的發(fā)生將導致變速器主要功能喪失，是顧客不可容忍的一種變速器故障形式。就此針對某六擋變速箱脫擋故障進行分析并提出改進措施。

1 市場故障信息分析

2014年1～4 月份，脫擋故障共發(fā)生8頻次。其中三四擋脫擋故障6頻次，占全部脫擋故障的75%。根據(jù)故障信息反饋，脫擋故障主要發(fā)生在云南、廣西地區(qū)。該地區(qū)路況特殊，坡路及顛簸路段較多，換擋操作頻繁，對齒套、錐環(huán)結合齒部沖擊大。

2 失效模式分析

對故障箱進行拆解，分析結果如下：

1）由傳動系統(tǒng)分析，掛擋后齒套與錐環(huán)有效嚙合長度偏小。

根據(jù)圖1中故障件圖片顯示，三四擋齒套（如圖1－1所示）、錐環(huán)（如圖1－2所示）嚙合痕跡短，最短處不足1.5mm；錐環(huán)部分結合齒處倒棱形成的尖角發(fā)生磨損，嚴重的甚至被打磨成圓角。

圖1 故障件圖片

2）從操縱系統(tǒng)分析，叉軸自鎖槽與自鎖鋼球中心偏離。

掛擋時，若齒套沿軸向移動到位后，自鎖鋼球恰好落入叉軸自鎖槽中心，如圖2－1所示，這種狀態(tài)是變速器設計的理想狀態(tài)。但在實際零件加工及總成裝配過程中，誤差是不可避免的。若誤差累積偏向同一方向，就可能出現(xiàn)齒套沿軸向移動到位，而自鎖鋼球未落入叉軸自鎖槽中心，且鋼球中心與自鎖槽中心偏離值較大，如圖2－2所示。此時自鎖鋼球在自鎖彈簧壓力作用下，會迫使叉軸發(fā)生軸向移動，從而帶動換擋撥叉、齒套等相關零件都發(fā)生軸向移動，使齒套與錐環(huán)有效嚙合長度減小，引起脫擋故障。

圖2 掛擋時自鎖鋼球在叉軸自鎖槽中位置示意圖

3 改進措施

3.1 傳動類零件改進

對三四擋齒套和三四擋齒輪錐環(huán)的倒棱部分尺寸進行調(diào)整，適當增大倒棱角度，如圖3所示，使掛擋時齒套與錐環(huán)有效嚙合長度增加；對三四擋齒套倒角起始直徑尺寸進行調(diào)整，適當減小倒角起始直徑，如圖4所示，使掛擋時齒套與錐環(huán)有效嚙合長度增加。根據(jù)經(jīng)驗，一般最小有效嚙合長度不小于3mm。

圖3 調(diào)整倒棱角度增加有效嚙合長度

圖4 調(diào)整倒角起始直徑增加有效嚙合長度

3.2 操縱類零件改進

對換擋叉軸限位槽進行更改，將自鎖槽由圓弧形槽底變更為長形槽底，兩端圓弧的狀態(tài)，使自鎖槽寬增加2mm，彌補誤差累計導致的叉軸自鎖槽與鋼球中心偏離距離，消除自鎖鋼球與叉軸自鎖槽偏心引起脫擋的隱患，如圖5所示。

圖5 叉軸自鎖槽形狀變更示意圖

4 改進驗證

4.1 路試驗證

將裝配改進后零件的試驗箱裝在整車上進行道路試驗，分別在柏油路面和土路（包括平路和坡路）行駛，未發(fā)生脫擋現(xiàn)象。將市場返回的故障箱更換改進后的零件進行道路試驗，載重5～6t，在平路、坡路和土路路況進行試驗，并模擬駕駛過程中的猛加油或松油門駕駛狀態(tài)，均未發(fā)生脫擋現(xiàn)象，各擋位選換擋性能正常。

4.2 用戶驗證

在南寧地區(qū)有一位用戶，整車出現(xiàn)四擋脫擋故障。2014年5月30日發(fā)一臺改進后的變速器總成到南寧給用戶進行更換，在空載和重載情況下，選擇不同路段進行路試試驗，均未再發(fā)生四擋脫擋故障。2012年6月12日對該用戶進行回訪，整車更換改進后變速器總成后行駛約1 600km，未發(fā)生脫擋故障。2014年12月10日對該用戶進行再次回訪，此時整車更換改進后變速器總成已行駛約28 000km，未發(fā)生脫擋故障，用戶表示滿意。

5 結語

通過路試試驗及用戶實際用車驗證，上述改進措施可以有效消除該六擋變速器脫擋故障。以上改進措施應推廣到所有帶同步器變速器總成的設計應用中，提高變速器換擋功能的可靠性，提升變速器產(chǎn)品的品質(zhì)。

［1］ 周林福.汽車底盤構造與維修［M］.北京：人民交通出版社，2005.