李家雄 李俊達(dá)

摘要：在MT車型換檔操縱機(jī)構(gòu)總成的設(shè)計中，支座體的設(shè)計是重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。其性能的好壞，對換檔操縱機(jī)構(gòu)總成功能的實現(xiàn)，對車輛的駕駛性和顧客體驗都有重大影響。本文探討了MT車型換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座體設(shè)計的設(shè)計過程及要點(diǎn)，為換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座體的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：支座體；接口匹配；結(jié)構(gòu)

1引言

換檔操縱機(jī)構(gòu)總成是駕駛員控制車輛行駛的關(guān)鍵部件，不管是前驅(qū)車輛還是后驅(qū)車輛，不管是手動檔車輛還是自動檔車輛，駕駛員都要通過換檔操縱機(jī)構(gòu)總成，控制車輛的動力總成，實現(xiàn)車輛在前進(jìn)一后退，停一走以及不同檔位間的切換。

從車內(nèi)直接觀察，看到的與換檔有關(guān)的部分僅僅是人手直接操縱的部分，MT車型通常是換檔手柄。在這個直接操縱部分下面，還有著一套機(jī)械連動結(jié)構(gòu)，完成不同的檔位的選擇及連接。圖1是一種典型的手動檔車型換檔操縱機(jī)構(gòu)總成的爆炸視圖，從圖中我們可以看出，支座體是其中的主要部件之一，負(fù)責(zé)支撐整個換檔操縱機(jī)構(gòu)總成。

2換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座體的功能要求

2.1實現(xiàn)換檔操縱機(jī)構(gòu)總成與車體的連接

換檔操縱機(jī)構(gòu)總成安裝在地板上或副儀表板上，要實現(xiàn)換檔操作，必須操作換檔桿移動。如果把換檔桿直接安裝在地板或副儀表板上，需要在地板或副儀表板上做出復(fù)雜的機(jī)構(gòu)，不利于地板或副儀表板的設(shè)計。支座體簡化了換檔操縱機(jī)構(gòu)總成與安裝面的連接，使換檔操縱機(jī)構(gòu)總成與周邊零件相對獨(dú)立。

2.2實現(xiàn)換檔操縱機(jī)構(gòu)總成和選換檔軟軸總成的連接

選換檔軟軸總成用于連接換檔操縱機(jī)構(gòu)總成和手動變速器總成。支座體把選換檔軟軸總成的運(yùn)動范圍限制在支座體內(nèi)部，在支座體與選換檔軟軸總成從乘員艙穿出到發(fā)動機(jī)艙的出口之間，選檔軟軸與周圍零件之間沒有相對運(yùn)動。

2.3支撐選換檔連動機(jī)構(gòu)

在手動變速器上，選檔和換檔分別由選檔和換檔機(jī)構(gòu)完成，并分別通過選檔軟軸和換檔軟軸與換檔操縱機(jī)構(gòu)總成相連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程操縱。因此必須要有一套連動機(jī)構(gòu)，把換檔手柄上選檔和換檔操作轉(zhuǎn)換成選檔和換檔軟軸的運(yùn)動。這套連動機(jī)構(gòu)完全安裝在換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座體上，既保證了選換檔動作的正常實施，又減少了與周圍環(huán)境的互相干擾。

3換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座外連接設(shè)計類型

3.1與車身安裝面的連接

在換檔操縱機(jī)構(gòu)與車身的連接上，一般都是在支座體上設(shè)計通孔，以螺栓螺母連接的方式固定在安裝面上。由于在支座體上只設(shè)計通孔，所以與車身的螺栓連接設(shè)計對支座體的影響只有螺栓數(shù)量和螺栓直徑。

換檔操作具有前后方向及左右方向的運(yùn)動，支座體需要在四個方向固定，減少換檔時換檔器的晃動。而且換檔器支座體前端還要連接換檔軟軸總成及選檔軟軸總成，支座體通常設(shè)計成類似長方體的箱形或其變形，與安裝面的固定點(diǎn)也設(shè)計成四個，成矩形分布（圖2）。

在螺栓直徑的選擇上，按經(jīng)驗設(shè)計，用得最多的是M6和M8的螺栓及同樣規(guī)格的螺母。從連接強(qiáng)度來看，M8的螺栓較好，不過現(xiàn)在出于整車減重等要求，M6螺栓的使用越來越普遍，也能滿足連接要求。

支座體直接安裝在車體上，車體的振動會傳遞到支座體上，為了避免振動通過支座體傳遞到換檔手柄球上，影響換檔舒適性，要在支座體和車體間設(shè)計減振措施?？梢园寻惭b點(diǎn)設(shè)計成凸臺形式，減少振動傳遞，并在安裝點(diǎn)增加具有減振作用的橡膠件。

支座體通常采用塑料或鋼，而車體安裝面的材質(zhì)也是鋼，在螺栓連接壓緊力的作用下，卡在連接部件問的橡膠件會出現(xiàn)變形，影響減振性能。所以在螺栓與橡膠件及車體與橡膠件之前，需要增加用于保持橡膠件形狀的套筒件（圖3）。

3.2與選換檔軟軸總成連接

選換檔軟軸總成由外層的套管及內(nèi)部的芯軸組成。內(nèi)部的芯軸連接換檔桿和變速器換檔機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)檔位切換；外層的套管固定在換檔操縱機(jī)構(gòu)總成和變速器之間，形成芯軸運(yùn)動路線，進(jìn)行換檔操作時芯軸只能在套管內(nèi)作軸向運(yùn)動。

支座體與選換檔軟軸總成連接主要是與選換檔軟軸的外層套管連接，固定軟軸套管的起點(diǎn)。套管與支座體的連接方式主要有以下兩類：

（1）通過固定零件連接固定。支座體和軟軸套管設(shè)計成相互配合的結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)沒有固定作用，安裝后很容易脫出，必須加入一個用于固定的零件，提高軟軸套管安裝后的撥脫力?？梢赃x用的有金屬或塑料的卡簧卡扣等（圖4）。

（2）直接固定。支座體和軟軸套管除了設(shè)計成相互配合的結(jié)構(gòu)，還在結(jié)構(gòu)中加入了增加撥脫力的結(jié)構(gòu)，安裝后可以直接達(dá)到撥脫力要求。在這種方式中，要既能快速安裝又要有一定的卡緊力，塑料卡扣是優(yōu)先選擇（圖5）。

在套管末端和換檔桿之間，由于換檔桿的前一后及左一右運(yùn)動，芯軸除了軸向運(yùn)動，還會有空間的偏擺。為了減小芯軸的偏擺角度，需要保證在換檔操處于初始狀態(tài)時，芯軸從套管末端出來后相對于套管內(nèi)部分偏擺角度為零（圖6）。

3.3與轉(zhuǎn)動球心連接

轉(zhuǎn)動球心以上部分連著換檔手柄球，以下部分連著換檔軟軸總成，左邊或右邊還有一個分支連著選檔臂。換檔時，換檔桿繞著轉(zhuǎn)動球心轉(zhuǎn)動，帶動換檔軟軸總成和選檔臂，完成換檔。

由于換檔桿轉(zhuǎn)動球心是球狀，而支座體不管是鋼材質(zhì)沖壓件還是塑料注塑件，都難以做到能與轉(zhuǎn)動球心配合的球窩結(jié)構(gòu)。而且轉(zhuǎn)動球心需要經(jīng)常轉(zhuǎn)動，需要用耐磨的材料來做，但用來做支座體的材料不一定具有此性能。所以在轉(zhuǎn)動球心和支座體之間，需要加入一個球籠結(jié)構(gòu)，用來解決上述問題（圖7）。

球籠的外型是圓柱形，所以支座體只要設(shè)計成與之配合的圓柱形的凹坑，就可以把球籠安裝在支座體上。球籠固定在支座體上的方式有兩大類：

（1）球籠直接卡緊；球籠一般是注塑制造，彈性較好?？梢栽谇蚧\和支座體球籠安裝孔直接設(shè)計出用于卡緊的配合結(jié)構(gòu)，，在球籠安裝后由自身彈力直接卡緊在支座體上（圖8）。

（2）壓蓋壓緊；在這種方法中，球籠上面還有一個壓蓋，在球籠裝配后把球籠固定在球籠座內(nèi)（圖9）。

3.4與選檔臂連接

選檔臂是連接換檔桿和選檔軟軸的關(guān)鍵零件。選檔臂一端與換檔桿連接，另一端與選檔軟軸連接，中間加一個支點(diǎn)，形成杠桿。當(dāng)換檔桿擺動時，通過杠桿作用，帶動選檔軟軸運(yùn)動，實現(xiàn)選檔（圖10）。

在目前常用的設(shè)計中，選檔臂的安裝方式有以下兩種：

（1）單點(diǎn)固定擺動式（圖11）；選檔臂只有一個轉(zhuǎn)動銷，換檔桿直接帶動選檔臂轉(zhuǎn)動。

（2）帶轉(zhuǎn)動軸式（圖12）；換檔桿與選檔臂沒有直接連接，選檔時換檔桿首先帶動一個轉(zhuǎn)軸，再通過轉(zhuǎn)軸帶動選檔臂轉(zhuǎn)動。由于增加了轉(zhuǎn)動軸這個零件，支座體上也要做出用于支撐轉(zhuǎn)動軸的結(jié)構(gòu)，增加了支座體的復(fù)雜性。

4換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座外連接設(shè)計原則。

換檔操縱機(jī)構(gòu)總成是影響整車駕駛性能的關(guān)鍵部件，而支座體又起到了支撐換檔操縱機(jī)構(gòu)總成的作用，在支座體各外連接的具體設(shè)計時，需要遵循以下原則：

4.1滿足換檔操縱機(jī)構(gòu)總成與手動變速器總成的匹配要求

影響選檔軟軸和換檔軟軸的左右布置，選檔臂的布置，整體高度等。實現(xiàn)換檔是換檔操縱機(jī)構(gòu)總成的主要功能，必須首要完成與手動變速器總成的匹配。

4.2滿足整車布置的要求

影響與車身安裝點(diǎn)的連接方式和整體結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同車型內(nèi)飾的具體設(shè)計，換檔操縱機(jī)構(gòu)總成安裝點(diǎn)會有差異，安裝面會有差異。除了常見的平面，還會有斜面，安裝點(diǎn)不同面等情況，支座體必須根據(jù)具體情況靈活變動，完成支撐功能。

4.3足夠的強(qiáng)度

影響所有接口。要每一個零件都正常作用才能保證換檔操縱機(jī)構(gòu)總成功能的實現(xiàn)，接口匹配設(shè)計的時候要綜合考慮零件的壽命及驗證等。

4.4預(yù)留擴(kuò)展空間

影響與車身安裝點(diǎn)匹配等，一款車往往要配置多款動力多個配置，換檔操縱機(jī)構(gòu)總成需要考慮平臺化，預(yù)留匹配不同動力的更改余量，減少與車身等接口的重復(fù)開發(fā)。

5結(jié)語

在換檔操縱機(jī)構(gòu)總成的設(shè)計開發(fā)中，支座體的匹配設(shè)計是其中的重要內(nèi)容，是保證換檔操縱機(jī)構(gòu)功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)。接口匹配是支座體設(shè)計的關(guān)鍵部分，只有所有接口配合到位，支座體才能實現(xiàn)承上啟下的作用，實現(xiàn)換檔手柄球到手動變速器總成間的信息傳遞。作者結(jié)合某換檔操縱機(jī)構(gòu)總成支座體開發(fā)的過程，總結(jié)了支座體接口匹配的類型，匹配原則等，可以指導(dǎo)其他換檔操縱機(jī)構(gòu)總成開發(fā)。