謝嵩松 楊連波

【摘 要】針對某手動擋車型的手柄游隙大的問題，通過對手柄游隙的分析，將手柄游隙重新定義為兩個部分，分別為手柄在擋自然游隙和操作游隙。通過測試，明確在不同擋位的自然游隙和一定操作力下的操作游隙。文章對問題車型手柄游隙的形成進(jìn)行系統(tǒng)分析，并在整車布置、零件結(jié)構(gòu)和零件間間隙配合等方面進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果制定改善措施。應(yīng)用改善措施后，手柄游隙明顯改善，有效地解決了手柄游隙問題。該項分析工作對解決同類問題具有參考價值。

【關(guān)鍵詞】手動變速箱；換擋系統(tǒng)；換擋手柄；手柄游隙

【中圖分類號】U463.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）02-0107-03

0 引言

人們在日常使用手動擋汽車中，經(jīng)常性地操作換擋手柄，換擋手柄是否可以精確反映當(dāng)前擋位和在擋位時的游隙影響著用戶的感知質(zhì)量。

換擋手柄游隙的評價分為兩個部分，第一部分為操作換擋手柄進(jìn)入相應(yīng)擋位后的位置與松開手柄后手柄自動偏移的位置之間的距離，此距離為換擋手柄的在擋自然游隙，主要影響人們對手柄在擋位置的感知精確度。第二部分為換擋手柄靜止在各個擋位位置時，用一定操作力（5 N）晃動手柄產(chǎn)生的位移，此位移為換擋手柄的操作游隙，主要影響人們對操作手柄的動態(tài)感知，若操作游隙過大，人們會感覺手柄過于松曠。

目前，已有眾多學(xué)者針對手動變速器換擋性能問題開展研究工作，但是對操作換擋手柄時存在的游隙問題分析較少。本文以某手動擋車型的換擋手柄游隙為研究對象，通過測試的方式量化手柄游隙的問題，對換擋系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出整改方案。經(jīng)實車驗證，措施方案對降低游隙效果明顯。

1 手柄游隙問題確認(rèn)

采用主觀評價和客觀測試相結(jié)合的方式對手柄游隙問題進(jìn)行分析。通過主觀評價發(fā)現(xiàn)，問題車型手柄在擋自然游隙和操作游隙明顯偏大，主觀感受手柄進(jìn)擋后回彈量大，在擋時比較松曠。然后采用換擋性能測試設(shè)備對手柄游隙進(jìn)行客觀測試。

圖1所示為手柄在擋自然游隙，圖中各擋位的“x”標(biāo)記為進(jìn)擋時手柄在的位置，“+”標(biāo)記為松手后手柄自然停留的位置，“x”標(biāo)記和“+”標(biāo)記的距離為該擋位的自然游隙?？梢杂^察到手柄在1擋、2擋、5擋、R擋有明顯的自然間隙，間隙值見表1。1擋、3擋、5擋、R擋的間隙值都在15以上，與主觀感受手柄進(jìn)擋后回彈量大一致。

圖2所示為手柄的操作間隙，在圖中各擋位的自然停留位置，用5 N的力在換擋方向和選擋方向施力，畫出一個操作間隙的“十”字，“十”字的橫向長度和豎向長度就是操作間隙在兩個方向的間隙量?？梢杂^察到各擋位的操作間隙都較大，間隙值見表2。各擋位的橫向間隙分布不均，間隙值為6～15 mm不等，各擋位的豎向間隙普遍較大，間隙值為14.5～19.5 mm不等，與主觀感受在擋位時手柄比較松曠一致。

通過分析可知，所研究的手柄游隙是由換擋系統(tǒng)的間隙造成，此換擋系統(tǒng)包括整車上的手柄、換擋器、拉索、變速器換擋子系統(tǒng)組成。解決手柄游隙問題可以從以下2個方面進(jìn)行：一是對現(xiàn)有換擋系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，從設(shè)計上減少手柄游隙；二是提高零件精度，減少零件間的配合間隙。針對故障車型手柄游隙的問題，我們將對整個換擋系統(tǒng)進(jìn)行梳理分析，從整車布置優(yōu)化、零件自身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、零件間隙配合優(yōu)化等方面對手柄游隙進(jìn)行優(yōu)化。

2 換擋系統(tǒng)梳理分析

2.1 整車布置分析

根據(jù)整車上的手柄人機工程位置和發(fā)動機的布置位置，確定了變速器總成和換擋器的布置位置，選換擋拉索為連接變速器總成和換擋器的零件，它的布置空間有限，因此問題車型使用了如圖3所示的“Q”形布置結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可以將動力總成的振動隔斷，避免振動傳遞到車內(nèi)的換擋器上，但此結(jié)構(gòu)由于將拉索繞了一個圈，拉索的行程效率低，索芯與襯套的間隙累積大，導(dǎo)致手柄的游隙大。

2.2 零件自身機構(gòu)分析

故障車型的換擋系統(tǒng)涉及多個子零件，篩選出對手柄游隙影響較大的2個零件，對這些零件逐一進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。例如，選換擋拉索作為換擋系統(tǒng)的核心零件，它影響整個系統(tǒng)的行程效率和力效率。其結(jié)構(gòu)如圖4所示，軸芯是拉索的核心子零件，為了保證軸芯能在整車全壽命周期內(nèi)有效地傳遞駕駛員對變速器的操縱意圖，軸芯的外部需要增加一層內(nèi)襯做為它的保護層。軸芯和內(nèi)襯之間存在著間隙，此間隙影響手柄的游隙，間隙的大小受到軸芯的材質(zhì)、工藝水平、結(jié)構(gòu)等影響。

2.3 零件間間隙配合分析

換擋系統(tǒng)內(nèi)部的多個零件通過不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，每一個連接副都存在著間隙，篩選出對手柄間隙影響較大的2個連接副。例如，選換擋拉索與變速器連接，故障車型使用圓柱孔和圓柱銷的形式進(jìn)行連接。為了保證整車裝配時的便利性，孔和銷的配合為間隙配合，此配合間隙影響手柄游隙，間隙的大小受整車裝配的工藝、連接方式的選擇等影響。

3 手柄間隙優(yōu)化方案

3.1 整車布置優(yōu)化方案

故障車型的選換擋拉索的布置采用“Q”形布置結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)拉索軸芯和襯套的間隙累積，導(dǎo)致軸芯的空行程達(dá)到2 mm。通過整車布置的優(yōu)化，我們可以使用如圖5所示的“C”形布置結(jié)構(gòu)。

此結(jié)構(gòu)滿足拉索對整車的隔振要求，同時拉索只繞了半圈，可以有效地減小拉索軸芯和內(nèi)襯的間隙累積，軸芯的空行程可以控制在1 mm以內(nèi)。

3.2 零件自身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

對間隙影響較大的2個零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化：？譹？訛對選換擋拉索進(jìn)行優(yōu)化，該零件的軸芯和內(nèi)襯的間隙對手柄游隙影響較大。故障車型的軸芯和內(nèi)襯間隙達(dá)到0.4 mm，通過優(yōu)化軸芯的制造工藝和控制軸芯的表面粗糙度，優(yōu)化后的軸芯和內(nèi)襯間隙可以控制在0.2 mm以內(nèi)，有效地降低了選換擋拉索工作時的空行程，從而減少手柄游隙。？譺？訛對換擋器進(jìn)行優(yōu)化，故障車型換擋器內(nèi)部共有7個連接副，通過優(yōu)化換擋器結(jié)構(gòu)將連接副減少至5個。連接副減少使得換擋器的內(nèi)部間隙得到有效減少，從而減少手柄游隙。

3.3 零件間間隙配合優(yōu)化方案

對間隙影響較大的2個零件間間隙配合進(jìn)行優(yōu)化：？譹？訛對選換擋拉索與變速器連接進(jìn)行優(yōu)化，故障車型是使用圓柱銷進(jìn)行間隙裝配，通過優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)，將圓柱銷優(yōu)化成球銷，配合間隙從間隙配合變?yōu)檫^渡配合，間隙由0.2 mm控制在0.05 mm以內(nèi)，有效地減小了連接副的間隙，從而減小手柄游隙。？譺？訛對變速器內(nèi)部的選換擋撥頭和撥塊的配合間隙進(jìn)行優(yōu)化，故障車型的配合間隙為0.4 mm，通過優(yōu)化撥頭和撥塊的加工工藝和提高精度等級，撥頭和撥塊的配合間隙控制在0.2 mm以內(nèi)，有效地減小了連接副的間隙。

4 效果驗證

按照優(yōu)化方案進(jìn)行樣件制造，手柄游隙得到有效改善。手柄的自然游隙如圖6所示，1擋、2擋、5擋、R擋的自然游隙都得到了改善，改善效果見表3。

手柄的操作游隙如圖7所示，各擋位的操作游隙都得到了改善，改善效果見表4。

5 結(jié)語

本文對手柄游隙進(jìn)行了分解定義，提出手柄游隙分為自然游隙和操作游隙，有利于對手柄游隙的認(rèn)識，同時進(jìn)行客觀評價時將2種游隙分開評價，有助于問題的分析。

分析表明，手柄的游隙主要是由整車布置、零件內(nèi)部間隙和零件間間隙構(gòu)成，為后續(xù)此類問題的解決提供參考。

參 考 文 獻(xiàn)

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