一、两种结构介绍
传统机械式变速器倒挡机构一般不采用同步器,在挂倒挡时,由于二轴上滑套的外花键与倒挡齿轮的内花键有可能存在相位差,要挂进倒挡,就必须使倒挡齿轮和滑套相对转过一个角度。由于停车时,车速为0、而滑套和车轮是硬连接,所以只能是倒挡齿轮转过一个角度。
某双中间轴机械式变速器倒挡动力传递路线如图1所示。
挂倒挡时,驾驶员拨动排挡杆,推动拨叉拨动可在二轴上滑动的滑套,使滑套的外花键与倒挡齿轮的内花键结合,从而实现动力的传递。
传统的滑套外花键与倒挡齿轮的内花键端面结构如图2所示,花键端面为1个小于45°的大倒角,大倒角结构具有加工简单,经济性好的优势。法士特众多型号的变速器均采用此种结构。大倒角结构的劣势在于挂挡时,内外花键结合面容易发生卡滞,从而使驾驶员感觉换挡沉重,影响倒挡的挂挡手感。
法士特近年来改进后的滑套外花键与倒挡齿轮的内花键端面结构如图3所示。
这种结构花键端面是一个圆角,可近似认为是锥形,较之端面大倒角,加工复杂,成本也高,但优势在于挂挡轻便,手感好。
二、两种结构挂挡过程分析
车辆停车时,倒挡齿轮内花键与滑套的外花键的相对位置关系是随机的,最恶劣的情况是滑套的外花键的齿与倒挡齿轮内花键的齿齿对齿。这种情形下,驾驶员需要推动拨叉使倒挡齿轮转过一个内花键齿的角度,才能挂进倒挡。对于花键端面大倒角结构,实践中驾驶员只有不断摇晃排挡杆来使倒挡齿轮旋转进而挂进倒挡;对于花键端面圆角结构,驾驶员施加的推力在倒挡齿轮的周向上能够产生一个扭转力矩,此力矩拨动倒挡齿轮转过一个花键齿的角度,从而挂进倒挡。
对于大倒角结构,挂挡时两倒角面紧紧贴合,容易发生卡滞,而圆角结构由于存在周向力,可相互滑动,从而改善了卡滞感,使司机操作的舒适性得以提高。两种结构挂挡中间过程如图4所示。
三、装车试验
端面大倒角的齿轮如图5,端面圆角的齿轮如图6、滑套的外花键端面和与之配对的倒挡齿轮的结构相似。
经装车进行对比试验,证明端面圆角对倒挡卡滞、沉重的改善非常明显。新结构的变速器给某公交公司车辆匹配后,驾驶员纷纷表示改善明显。
四、结论
文章对比了两种倒挡滑套与倒挡齿轮内外花键端面结构的优劣,分析、实验及客户体验均表明,配合花键端面圆角的结构相比于端面大倒角的结构,对于倒挡手感改善非常明显,值得推广。法士特已在最新一代的产品中全面采用此种结构。