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摘 要：某车型6MT换挡机构在从空挡换入1挡或2挡时，难进入，通过对故障车辆进行实际和理论分析，找到根本原因并对该问题提出改进措施。通过批量验证，改进措施将该车型从空挡到1/2挡换挡困难问题彻底解决，提升了整车品质，赢得了市场声誉。

关键词：卡滞;换挡机构;选挡行程;选挡拉索

1 前言

6MT相对5MT有换挡平顺、燃油经济性好、噪音相对较低等优点。某新车型搭载的6MT变速器，在整车装配后，存在空挡不能正常进入1/2挡问题，严重影响车辆的操控性和驾驶品质，市场反应强烈，是当时急需解决的重大问题。

2 某车型6MT换挡系统组成

图1

某车型的换挡系统主要组成如图1，换挡机构、换挡安装支架、选换挡拉索、变速器。换挡机构、换挡安装支架布置在驾驶室内，变速器布置在发动机舱，而选换挡拉索则连接变速器选换挡支架和换挡机构。

该车型挡位布置如图2，6MT变速器，6个前进挡，1个倒车挡，倒车挡布置在1挡旁边。

图2图3

该车型的换挡机构如图3，图3位置为空挡位置，当提拉块贴着换挡限位面时，即為选挡到1/2挡。该车型的故障为空挡时，挂1挡或者2挡，不能顺利进入，有明显的阻碍力，通过试验，故障主要表现为两种形式，第一种换挡杆要想进入1/2挡，提拉块必须稍微远离换挡限位面（不能贴紧换挡限位面）;第二种为换挡杆要想进入1/2挡，提拉块必须贴紧换挡限位面，同时向换挡限位面施力才能进入1/2挡位。

3 故障车数据分析

3.1 换挡机构数据分析

通过测量换挡机构实际的选挡拉索行程（空挡位置与1/2挡位置行程变化量），了解故障车辆换挡机构空挡到1/2挡的选档行程分布。测量方法：空挡位置记录拉索芯与套管尺寸（如图4），换挡杆选挡到1/2挡时（套管固定，拉索芯可移动），记录拉索芯与套管尺寸（如图5），两尺寸相减即为换挡机构空挡到1/2挡的行程。测量20组故障车的换挡机构空挡到1/2挡行程，测量数据如下表1：

结论：故障车换挡机构空挡到1/2挡行程出现两极化，即小于等于11mm或大于等于16mm。

3.2 变速器端数据分析

图6 图7

对故障车变速器端空挡位置到1/2挡选挡行程进行测量，了解变速器空挡到1/2挡行程分布。测量方法如图6、图7：测量变速器空挡位置拉索芯与套管相对尺寸，测量变速器1/2挡位置拉索芯与套管尺寸（套管固定，拉索芯可移动），两尺寸相减为变速器空挡到1/2挡选挡行程。测量20组数据，测量结果如表2：

结论：变速器端空挡到1/2挡行程测量值分布较集中，在11.8mm值波动，且波动范围较小（手动操作变速器摇臂，使空挡位挂入1/2挡，因此，只能确认从空挡位能进入1/2挡，不能精确测量出变速器空挡位选挡到1/2挡的行程分布）。

3.3 故障原因初步判定

通过实际测量变速器端、换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程拉索变化量，（变速器端空挡到1/2档行程为11.8mm，换挡机构端空挡到1/2挡≤11mm，≥16mm），换挡机构端到变速器端拉索传动效率85%-90%，即：空挡到1/2挡故障车的换挡机构拉索到变速器端实际行程为≤11*（85%-90%）或≥16*（85%-90%），11.8mm这个值均未在变速器实际的空挡到1/2挡行程范围内。故可初步判定为该车型从空挡位不能进入1/2挡原因为：换挡机构的1/2挡选挡行程与变速器端的1/2挡选挡行程不匹配，导致变速器端不能进入1/2挡，即表现出需将换挡杆提拉块在挨住换挡限位面时，后退少许或用力贴合限位面才能进入1/2挡。

4 理论分析

通过变速器的设计尺寸，进行理论数据换算。

图8

图9

变速器选挡设计尺寸如图8，变速器选换挡简单示意图如图9（王字槽运动，限位钢柱固定）。变速器端选挡摇臂85±0.2mm，1/2挡到空挡（空挡到1/2挡）摇臂旋转角度8°±1.5°，变速器选挡摇臂：L;摇臂旋转角度：β;选挡变化时，换算为变速器端选挡拉索行程变化量：S，即：

S=2πLβ/360   公式①

通过角度换算到拉索行程如下表3：

表3

变速器端选挡变化 变化行程Smin（mm） 变化行程Smax（mm）

空挡到1/2挡

（1/2挡到空挡） 9.62 14.1

定换挡机构端拉索行程变化量为S1，实际考虑选挡拉索运动过程中有行程损耗，不能达到100%效率，一般拉索效率在85%-90%之间，即换挡机构实际的行程只有85%-90%的效率转换到变速器端，记拉索效率为η。即：

S1=S/η  公式②

故变速器端在空挡，拉索在行程9.62-14.1mm能正常进行1/2挡，但换挡机构端拉索需达到S/85%-S/90%  之间才能使变速器正常进入1/2挡位。

当拉索传动效率为85%时，即：

S1min=9.62/0.85=11.32mm;

S1max=14.1/0.85=16.59mm。

当拉索传动效率为90%时，即：

S1min=9.62/0.9=10.69mm;

S1max=14.1/0.9=15.67mm。

即：当拉索传输效率为85%-90%之间时，换挡机构端拉索行程变化量S1必须满足在11.32-15.67mm之间，变速器端一定能正常进入1/2挡，即几率为100%;

当换挡机构端拉索行程变化量S1在10.69-16.59mm之间时，有一定几率导致变速器端不能正常进入1/2挡;

但当换挡机构端拉索行程变化量S1在小于等于9.62mm（拉索传动效率100%），大于等于16.59mm（拉索传动效率≤85%）之间时，变速器端是一定不能正常进入1/2挡，即几率为0%。

换挡机构端拉索行程变化量与变速器端能正常进入1/2挡几率关系如下表4：

表4

换挡机构端拉索行程变化量S1（mm） 变速器端能正常进入1/2挡几率

11.32-15.67 100%

10.69-16.59 一定几率

≤9.62或≥16.59 0%

通过实际测量故障车换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程≤11mm或≥16mm，与理论测量值对比分析，该车型空挡位不能正常进入1/2挡原因为换挡机构空挡到1/2挡的选挡行程小于或大于了变速器端空挡到1/2挡的选挡行程，导致不能正常进入1/2挡。

当换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程≤11mm时，王字槽处于未到达1/2挡槽未到达限位钢柱，如图10。

即此时，换挡机构换挡杆的提拉块必须贴紧换挡限位块且用力，增大空挡到1/2挡的行程，才能使王字槽的1/2挡槽进入到限位钢柱。

图10

当换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程≥16mm时，王字槽处于1/2挡槽超过了限位钢柱，如图11。

图11

即此时，换挡机构换挡杆的提拉块必须从贴紧换挡限位块状态变为稍微远离换挡限位块一些，才能使王字槽的1/2挡进入限位钢柱。

5 解决方案

通过实际测量的变速器端空挡到1/2挡选挡行程分布在11.8mm，在考虑拉索效率的前提下，取拉索效率85%，那么换挡机构的空挡到1/2挡选挡行程应为13.88mm;在拉索效率为90%时，换挡机构的空挡到1/2挡行程应为13.1mm。

实际考虑拉索的传动效率几乎不可能再小于85%，故制定措施换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程为13mm，公差为±1mm。即规定换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程為13±1mm。

当我们拉索传动效率为90%时，根据公式①②：

换挡机构选挡行程在13mm时，计算变速器选挡行程为11.7mm，摆角为7.89°;

换挡机构选挡行程在12-14mm时，计算变速器选挡行程为10.8mm

-12.6mm，变速器摇臂摆角为7.3°-8.5°。

当拉索传动效率为85%时，根据公式①②：

换挡机构选挡行程在13mm时，计算变速器选挡行程为11.05mm，摆角为7.45°;

换挡机构选挡行程在12-14mm时，计算变速器选挡行程为10.2-11.9mm，变速器摇臂摆角为6.88°-8.02°。

变速器摇臂摆角范围为6.88°-8.5°在变速器的规定摆角范围内（8°±1.5°）。

即当换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程在13±1mm，能确保换挡手柄顺利进入1/2挡，如图12状态。

图12

6 优化方案验证

制作换挡机构工装，确保换挡机构空挡到1/2挡选挡行程满足在12-14mm。工装模拟选挡拉索，一端连接换挡机构选挡杆，一端固定在换挡机构，如图13。即换挡杆从空挡位置选挡到1/2挡位置，提拉块与限位块贴合，工装的活动杆伸长，且伸长到标识范围内（标识如图14，15）， 既满足空挡到1/2挡选挡行程12-14mm，若伸长量没有达到标识范围，或超过了标识范围，即代表该换挡机构空挡到1/2挡选挡行程不足12mm或超过14mm，不满足规定要求。

图13

图14 图15

该工装的出现也解决了该车型换挡机构来料无法检验选挡行程的重大难题（以前该车型换挡机构选挡行程无法检验），同时该方法合理，以换挡机构的输出，即拉索行程的变化为检验，避免了因机构的配合件公差或传动公差导致选挡拉索行程超出变速器端选挡行程，若控制提拉块与换挡限位块的尺寸，可能由于各部件单件的制造公差或配合件的装配公差导致相同的提拉块与换挡限位块尺寸，但空挡到1/2挡选挡拉索行程不一样。直接控制选挡拉索行程即控制换挡机构的输出量能确保变速器端一定能进入1/2挡位。

通过制定该措施，该车型1/2挡难进入问题得到解决，且没有复发情况出现，为该车型市场口碑提升做出了极大贡献。

7 总结

6MT与5MT相比，6MT优势显著，6MT相比5MT增加了一个挡位（如图16，17），每个挡位间传动比会更小，这样车辆换挡会相对比较平顺，同时5MT在高速时，发动机转速较高，而6MT在高速时发动机转速会相对更低，噪音会相对下降，也会相对节油。

图16 6MT图17 5MT

但从结构上来说，6MT在1挡旁边设置了个倒挡，而变速器端又没有结构来限制车辆在某种情况下只有进入1挡或倒挡，故只有在换挡机构上来进行防误操作设置，即前面提到的换挡机构提拉块，这里提拉块的作用就是保证不误进入倒挡，要进入倒挡必须将提拉块拉起，越过限位块才能正常进入倒挡。这样就有一个问题，5MT可以通过变速器结构来限位，保证换挡机构正常进入各挡位，但6MT的1/2挡位由于没有变速器的结构限位，只能靠换挡机构端结构来进行保证。所以6MT的换挡机构空挡到1/2挡的选挡行程尤其重要，只有确保了换挡机构端空挡到1/2挡选挡行程，才能确保变速器端从空挡顺利进入1/2挡。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论[J].2009.3.

[2]陈家瑞.汽车构造[J].2009.2.