謝嵩松 楊連波

【摘 要】針對(duì)某手動(dòng)擋車(chē)型的手柄游隙大的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)手柄游隙的分析，將手柄游隙重新定義為兩個(gè)部分，分別為手柄在擋自然游隙和操作游隙。通過(guò)測(cè)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(duì)問(wèn)題車(chē)型手柄游隙的形成進(jìn)行系統(tǒng)分析，并在整車(chē)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(wèn)題。該項(xiàng)分析工作對(duì)解決同類(lèi)問(wèn)題具有參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】手動(dòng)變速箱；換擋系統(tǒng)；換擋手柄；手柄游隙

【中圖分類(lèi)號(hào)】U463.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0107-03

0 引言

人們?cè)谌粘Ｊ褂檬謩?dòng)擋汽車(chē)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(shí)的游隙影響著用戶的感知質(zhì)量。

換擋手柄游隙的評(píng)價(jià)分為兩個(gè)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(kāi)手柄后手柄自動(dòng)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(duì)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(gè)擋位位置時(shí)，用一定操作力（5 N）晃動(dòng)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(duì)操作手柄的動(dòng)態(tài)感知，若操作游隙過(guò)大，人們會(huì)感覺(jué)手柄過(guò)于松曠。

目前，已有眾多學(xué)者針對(duì)手動(dòng)變速器換擋性能問(wèn)題開(kāi)展研究工作，但是對(duì)操作換擋手柄時(shí)存在的游隙問(wèn)題分析較少。本文以某手動(dòng)擋車(chē)型的換擋手柄游隙為研究對(duì)象，通過(guò)測(cè)試的方式量化手柄游隙的問(wèn)題，對(duì)換擋系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出整改方案。經(jīng)實(shí)車(chē)驗(yàn)證，措施方案對(duì)降低游隙效果明顯。

1 手柄游隙問(wèn)題確認(rèn)

采用主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)試相結(jié)合的方式對(duì)手柄游隙問(wèn)題進(jìn)行分析。通過(guò)主觀評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題車(chē)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(shí)比較松曠。然后采用換擋性能測(cè)試設(shè)備對(duì)手柄游隙進(jìn)行客觀測(cè)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(shí)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(jiàn)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(huà)出一個(gè)操作間隙的“十”字，“十”字的橫向長(zhǎng)度和豎向長(zhǎng)度就是操作間隙在兩個(gè)方向的間隙量。可以觀察到各擋位的操作間隙都較大，間隙值見(jiàn)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(shí)手柄比較松曠一致。

通過(guò)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(chē)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(wèn)題可以從以下2個(gè)方面進(jìn)行：一是對(duì)現(xiàn)有換擋系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，從設(shè)計(jì)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(duì)故障車(chē)型手柄游隙的問(wèn)題，我們將對(duì)整個(gè)換擋系統(tǒng)進(jìn)行梳理分析，從整車(chē)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(duì)手柄游隙進(jìn)行優(yōu)化。

2 換擋系統(tǒng)梳理分析

2.1 整車(chē)布置分析

根據(jù)整車(chē)上的手柄人機(jī)工程位置和發(fā)動(dòng)機(jī)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(wèn)題車(chē)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(dòng)力總成的振動(dòng)隔斷，避免振動(dòng)傳遞到車(chē)內(nèi)的換擋器上，但此結(jié)構(gòu)由于將拉索繞了一個(gè)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(jī)構(gòu)分析

故障車(chē)型的換擋系統(tǒng)涉及多個(gè)子零件，篩選出對(duì)手柄游隙影響較大的2個(gè)零件，對(duì)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(gè)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(chē)全壽命周期內(nèi)有效地傳遞駕駛員對(duì)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(hù)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(gè)零件通過(guò)不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，每一個(gè)連接副都存在著間隙，篩選出對(duì)手柄間隙影響較大的2個(gè)連接副。例如，選換擋拉索與變速器連接，故障車(chē)型使用圓柱孔和圓柱銷(xiāo)的形式進(jìn)行連接。為了保證整車(chē)裝配時(shí)的便利性，孔和銷(xiāo)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(chē)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(chē)布置優(yōu)化方案

故障車(chē)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(guò)整車(chē)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(duì)整車(chē)的隔振要求，同時(shí)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(duì)間隙影響較大的2個(gè)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化：？譹？訛對(duì)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(duì)手柄游隙影響較大。故障車(chē)型的軸芯和內(nèi)襯間隙達(dá)到0.4 mm，通過(guò)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(shí)的空行程，從而減少手柄游隙。？譺？訛對(duì)換擋器進(jìn)行優(yōu)化，故障車(chē)型換擋器內(nèi)部共有7個(gè)連接副，通過(guò)優(yōu)化換擋器結(jié)構(gòu)將連接副減少至5個(gè)。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(duì)間隙影響較大的2個(gè)零件間間隙配合進(jìn)行優(yōu)化：？譹？訛對(duì)選換擋拉索與變速器連接進(jìn)行優(yōu)化，故障車(chē)型是使用圓柱銷(xiāo)進(jìn)行間隙裝配，通過(guò)優(yōu)化裝配結(jié)構(gòu)，將圓柱銷(xiāo)優(yōu)化成球銷(xiāo)，配合間隙從間隙配合變?yōu)檫^(guò)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(duì)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(chē)型的配合間隙為0.4 mm，通過(guò)優(yōu)化撥頭和撥塊的加工工藝和提高精度等級(jí)，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(yàn)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(jiàn)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(jiàn)表4。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)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(duì)手柄游隙的認(rèn)識(shí)，同時(shí)進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)時(shí)將2種游隙分開(kāi)評(píng)價(jià)，有助于問(wèn)題的分析。

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

參 考 文 獻(xiàn)

[1]周應(yīng)軍.變速軟軸在汽車(chē)工程中的應(yīng)用[J].上海汽車(chē)，2007（7）：20-22.

[2]王玉平.重型載貨汽車(chē)變速器遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].汽車(chē)技術(shù)，2007（4）：13-16.