梁建剛 凌新新 譚火南 李明 靖寧

摘要：某款桿式電子換擋器上市后，市場(chǎng)反饋換擋器手感不佳引起客戶抱怨。因此需要對(duì)換擋手感進(jìn)行優(yōu)化提升。通過(guò)對(duì)手感分析，建立了換擋手感主、客觀評(píng)價(jià)體系，對(duì)換擋手感各影響因素確定了優(yōu)化目標(biāo)。根據(jù)目標(biāo)值對(duì)某款電子換擋器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，優(yōu)化后的換擋器樣件裝車后進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，得到評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)及市場(chǎng)的一致認(rèn)可，相關(guān)投訴明顯減少。通過(guò)建立換擋手感體系，能夠有效的評(píng)價(jià)出換擋手感的優(yōu)劣，為電子換擋器手感優(yōu)化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：電子換擋器;換擋手感;換擋力;間隙;吸入感

中圖分類號(hào)：U461.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2020）04-0080-04

梁建剛

畢業(yè)于南京工程學(xué)院，學(xué)士學(xué)歷，現(xiàn)任廣汽研究院操縱主管工程師，主要研究方向：操縱系統(tǒng)零部件研發(fā)。

乘用車電子換擋器一般安裝在車輛中通道或者儀表臺(tái)上，電子換擋器通過(guò)整車線束與變速箱上的執(zhí)行器相連接。駕駛?cè)送ㄟ^(guò)手握換擋球頭前后運(yùn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)換擋桿運(yùn)動(dòng)，電子換擋器控制器GSM識(shí)別到換擋請(qǐng)求后，將擋位信號(hào)通過(guò)整車線束傳遞給執(zhí)行器，執(zhí)行器推動(dòng)變速箱搖臂進(jìn)行擋位切換，從而實(shí)現(xiàn)變速箱換擋。由于電子換擋器通過(guò)電信號(hào)來(lái)進(jìn)行換擋控制，擺脫了變速箱對(duì)傳統(tǒng)換擋手感的束縛，使電子換擋器手感設(shè)計(jì)可以按照人體最舒適的手感進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文通過(guò)主觀評(píng)價(jià)及客觀數(shù)據(jù)相結(jié)合的方法，總結(jié)出影響換擋手感的因素，并對(duì)相關(guān)因素進(jìn)行客觀數(shù)據(jù)量化，總結(jié)出優(yōu)良的換擋手感目標(biāo)值，以此建立換擋手感的評(píng)價(jià)體系，達(dá)到提高換擋手感品質(zhì)的目的。

1換擋手感原理分析

某車型電子換擋器的結(jié)構(gòu)（單穩(wěn)態(tài)5點(diǎn)式）簡(jiǎn)圖如圖1所示，駕駛員用手推動(dòng)換擋球頭，換擋桿會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，換擋桿底部安裝一個(gè)彈簧和子彈頭，子彈頭頂部貼緊齒形槽的底部。駕駛員在球頭上施加一個(gè)F力，使換擋桿上的子彈頭沿著齒形槽的運(yùn)動(dòng)。換擋器只停留在初始點(diǎn)（O點(diǎn)）位置，向前或后方向推動(dòng)，各有兩個(gè)位置，在前后各兩個(gè)位置處松手后，換擋桿均自動(dòng)回到初始點(diǎn)（O點(diǎn)）位置。將向前兩個(gè)位置命名為F1和F2，向后的兩個(gè)位置定義為B1和B2。本文主要研究單穩(wěn)態(tài)5點(diǎn)桿式電子換擋器的手感。

換擋手感即：在一定行程內(nèi)，換擋力F的變化?？梢酝ㄟ^(guò)相關(guān)試驗(yàn)設(shè)備測(cè)量出換擋力F的變化曲線。試驗(yàn)設(shè)備上有角度傳感器，角度傳感器與換擋器旋轉(zhuǎn)中心同心，球頭通過(guò)仿形工裝夾緊，仿形工裝與一段連桿連接，連桿后面通過(guò)氣缸推動(dòng)，在連桿上布置有力傳感器。氣缸推動(dòng)連桿前后運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)換擋球頭工裝一起運(yùn)動(dòng)，球頭工裝會(huì)帶動(dòng)另外一個(gè)擺臂繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)，角度傳感器會(huì)識(shí)別出擺臂的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，力傳感器會(huì)識(shí)別氣缸施加的作用力，從而輸出一組力與換擋角度的曲線圖嗍。對(duì)某款電子換擋器進(jìn)行測(cè)試，圖2為測(cè)試設(shè)備及測(cè)量出的換擋曲線。其中F為向前方向，F(xiàn)1為第一位置，F(xiàn)2為第二位置;B為向后方向。B1為第一位置，B2為第二位置。F方向和B方向力值行程相同，方向相反。本文后續(xù)只討論F方向。

2換擋手感影響因素

市場(chǎng)上客戶反饋換擋器手感問(wèn)題如：晃動(dòng)大、力太重、換擋不順暢、操作行程太短、容易推過(guò)頭等，我們對(duì)市場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行分類總結(jié)，共總結(jié)出6項(xiàng)因素：換擋力、換擋行程、間隙、清晰度、吸人感和澀感。對(duì)理想的換擋手感曲線圖3的解析，在曲線中可以反應(yīng)出相關(guān)影響因素：

換擋力：即換擋過(guò)程中的每一段的最大換擋力;F方向手感有兩段，第一段（從初始位置到f1行程）最大力為F1，第二段（從f1行程點(diǎn)到f2行程點(diǎn)）最大力為F3。

換擋行程：即換擋桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度;F方向手感有兩段，第一段：換擋桿轉(zhuǎn)動(dòng)到f1行程點(diǎn)的角度，第二段換擋桿轉(zhuǎn)動(dòng)到f2行程點(diǎn)的角度。

間隙：換擋桿在初始狀態(tài)下的晃動(dòng)量;間隙過(guò)大容易引起松垮感，影響換擋品質(zhì)。

清晰度：駕駛員可以感知到從F1段到F2段的力值變化，即F3-F2的差值;清晰度過(guò)大容易給人感覺(jué)坎太明顯不舒服。清晰度過(guò)小又容易感知不到F2位置，因此合理的清晰度對(duì)換擋手感影響較大。

吸入感：通過(guò)最大換擋力到f1行程點(diǎn)的斜率變化趨勢(shì);評(píng)價(jià)吸入感主觀性強(qiáng)，客觀數(shù)據(jù)難體現(xiàn)，因此以主觀評(píng)價(jià)為主。

澀感：換擋手感曲線的光滑度;澀感影響換擋過(guò)程中的順滑度，越順滑手感越好，評(píng)價(jià)澀感主觀性強(qiáng)，客觀數(shù)據(jù)難體現(xiàn)，因此以主觀評(píng)價(jià)為主。

即換擋手感的主要影響因素由換擋力、換擋行程、間隙、清晰度、吸入感、澀感組成。其中前四項(xiàng)可以進(jìn)行客觀數(shù)據(jù)與主觀評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法，吸入感和澀感客觀數(shù)據(jù)難量化，主要以主觀評(píng)價(jià)為準(zhǔn)。

3換擋手感影響因素的目標(biāo)值

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有市場(chǎng)上8款主流車型的電子換擋器進(jìn)行對(duì)標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行客觀數(shù)據(jù)測(cè)量及主觀評(píng)價(jià)，其客觀測(cè)量結(jié)果如下表1所示：

再通過(guò)對(duì)8款電子換擋器進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，其中對(duì)換擋力、換擋行程、間隙及清晰度主觀評(píng)價(jià)采用5分制，即：最高分5分，最差分為1分。對(duì)吸人感、澀感、整體表現(xiàn)的主觀評(píng)價(jià)，由于其無(wú)法采用客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行量化及其對(duì)手感的影響較大，因此采用10分制。即：最高10分，最低2分。評(píng)價(jià)團(tuán)隊(duì)由專業(yè)評(píng)價(jià)人員和普通消費(fèi)者組成，人員>20人，其中女性>5名。換擋手感主觀評(píng)價(jià)表如表2所示：

按照上表2的評(píng)價(jià)方法，對(duì)8款電子換擋器主觀評(píng)價(jià)結(jié)果（去極值取平均）如下表3所示：

其中，換擋力、行程、間隙、清晰度、吸人感和澀感6項(xiàng)均是整體手感的影響因素。為探究這6項(xiàng)對(duì)整體手感的影響程度，以整體手感評(píng)分為因變量，該6項(xiàng)的評(píng)分為自變量，列出多元線性回歸方程如下：

通過(guò)對(duì)以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出每個(gè)影響因素對(duì)整體手感的影響程度，按照影響程度從高到低排序，即：澀感>吸入感>間隙>清晰度>換擋力>換擋行程。

即，澀感對(duì)整體的換擋手感影響最大，換擋行程對(duì)整體手感的影響最小。在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)影響程度進(jìn)行取舍，優(yōu)先保障排名靠前的影響因素。

對(duì)表1和表3的分析，可以將每個(gè)單項(xiàng)最優(yōu)的主、客觀數(shù)據(jù)提取，組合成最優(yōu)的換擋手感目標(biāo)值，即表4所示：

4換擋手感評(píng)價(jià)體系驗(yàn)證

對(duì)某款電子換擋器進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)對(duì)子彈頭與換擋桿的配合來(lái)優(yōu)化間隙;對(duì)齒形槽形狀優(yōu)化來(lái)改善換擋力、行程、吸入感和清晰度;對(duì)零件材料及潤(rùn)滑脂的優(yōu)化來(lái)改善澀感。其中齒形槽的形狀、材料對(duì)換擋手感影響較大，因此齒形槽的設(shè)計(jì)是換擋器設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文重點(diǎn)在于手感評(píng)價(jià)體系的建立，因此對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化不進(jìn)行深入討論。某款電子換擋器優(yōu)化前后主、客觀數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果如表5所示：

通過(guò)表5可以發(fā)現(xiàn)改善后的樣件在各項(xiàng)的主、客觀評(píng)價(jià)上有明顯改善，達(dá)到了設(shè)定目標(biāo)。在組織的手感主觀評(píng)審過(guò)程中，得到專業(yè)人員及普通消費(fèi)者的一致認(rèn)可。應(yīng)用在上市車型上，換擋手感相關(guān)投訴明顯減小，得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。

5總結(jié)

換擋手感的主、客觀評(píng)價(jià)體系及評(píng)價(jià)目標(biāo)的建立，能夠有效的幫助我們找到換擋手感的優(yōu)缺點(diǎn)，有針對(duì)性的進(jìn)行換擋手感的優(yōu)化，通過(guò)相關(guān)項(xiàng)目的驗(yàn)證，此評(píng)價(jià)體系得到一致認(rèn)可。為換擋手感品質(zhì)提升及品牌競(jìng)爭(zhēng)力的提高，提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。