自動(dòng)變速箱駐車爪回位彈簧的設(shè)計(jì)

韋鈰濰 文敏 劉立娟 李良 梁甲 莫發(fā)堂

摘 要：本文對(duì)某型號(hào)自動(dòng)變速箱駐車機(jī)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，對(duì)自動(dòng)變速箱回位彈簧的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證進(jìn)行了相關(guān)說明。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)變速箱;駐車機(jī)構(gòu);回位彈簧

1 引言

一般來說，自動(dòng)變速箱車型中都有P擋，即駐車擋。P擋的功能是車輛駐車后保持車子靜止不動(dòng)的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)該功能的機(jī)構(gòu)稱為駐車機(jī)構(gòu)。

駐車棘輪和駐車爪的嚙合和脫離分別實(shí)現(xiàn)駐車和退P擋。退P擋時(shí)，駐車爪與駐車棘輪自動(dòng)分離，且不允許卡滯。駐車爪回到非P擋位置通常由回位彈簧提供回位力實(shí)現(xiàn)。P擋功能涉及到整車和人身安全，對(duì)零部件的可靠性要求較高。本位將簡(jiǎn)要介紹一種回位彈簧的設(shè)計(jì)，以及相關(guān)試驗(yàn)，以期為行業(yè)相關(guān)工作者提供一種設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的思路或方法。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

駐車機(jī)構(gòu)屬于執(zhí)行機(jī)構(gòu)，駕駛艙內(nèi)的換擋器總成屬于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)駕駛員將換擋手柄掛入P擋或退出P擋，與換擋器相連接的拉索則帶動(dòng)變速箱端的駐車機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

某型號(hào)自動(dòng)變速箱駐車機(jī)構(gòu)如圖1所示。

2.2 工作原理

換擋搖臂和扇形板分別與換擋剛性連接;推桿總成尾端與扇形板間隙配合，首端插入換擋導(dǎo)向塊;駐車爪與駐車爪圓柱銷間隙配合，駐車爪圓柱銷安裝在殼體上;駐車棘輪安裝在主減齒輪系統(tǒng)中。換擋搖臂在拉索拉動(dòng)或推動(dòng)下，帶動(dòng)換擋軸繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)過相應(yīng)擋位角度后，定位銷鋼球落入扇形板凹槽內(nèi)并鎖定在相應(yīng)擋位。同時(shí)，扇形板的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推桿總首端在換擋導(dǎo)向塊內(nèi)前后運(yùn)動(dòng)。當(dāng)推桿總分朝駐車棘輪方向運(yùn)動(dòng)至最后一個(gè)擋位即P擋時(shí)，則推動(dòng)駐車爪繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)某一角度，駐車爪頭部卡入駐車棘輪內(nèi)，實(shí)現(xiàn)駐車。反之，推桿超駐車棘輪反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，即從P擋退出到其他擋位（R/N/D），推桿總成將與駐車爪分離，駐車爪子在回位彈簧的回位力作用下，與駐車棘輪分離，退回到初始的非P擋位置。

3 回位彈簧的設(shè)計(jì)目標(biāo)

3.1 回位彈簧的功能：

（1）回位功能：退P擋后，駐車爪在回位彈簧作用力下回到NP擋（除P擋外其他擋位）。

（2）穩(wěn)定功能：在NP擋時(shí)，駐車爪應(yīng)始終保持在原始位置不脫離，見圖2。

3.2 回位彈簧的設(shè)計(jì)原理

3.2.1 設(shè)計(jì)思路

在NP擋時(shí)，駐車爪回位彈簧產(chǎn)生的回位力F應(yīng)能使駐車爪保持穩(wěn)定，不發(fā)生脫離原始位置掉落到旋轉(zhuǎn)的駐車棘輪上，以免導(dǎo)致變速箱損壞甚至引發(fā)安全事故。駐車爪脫離初始位置發(fā)生意外掉落的原因主要為車輛行駛壞路、方坑路或受到外部力量撞擊產(chǎn)生的振動(dòng)。車輛發(fā)生的撞擊加速度通常很大，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，時(shí)速50km/h撞擊，加速度值≈20g。故回位彈簧的設(shè)計(jì)主要考慮避免壞路和方坑路產(chǎn)生的振動(dòng)加速度即可。

3.2.2 當(dāng)駐車爪在駐車棘輪上方時(shí)

4.1 變速箱下線測(cè)試

變速箱完成總裝后，進(jìn)行下線測(cè)試。原理為：變速箱掛P擋，通過變速箱左右半軸加扭矩，保持若干秒后;卸載，然后退P擋;最后通過液力變矩器端（輸入端）輸入轉(zhuǎn)速，左右半軸有轉(zhuǎn)速，則證明駐車爪能夠在回位彈簧作用力下推出駐車棘輪。

4.2 振動(dòng)臺(tái)架試驗(yàn)

通過工裝夾具將后殼體總成按要求安裝在振動(dòng)臺(tái)上，模擬整車過顛簸路。后殼體、駐車爪以及臺(tái)架分別安裝振動(dòng)傳感器，用以讀取試驗(yàn)過程中的振動(dòng)加速度。掃頻方式為正弦掃頻，頻率從5Hz到200Hz，檢測(cè)駐車爪上產(chǎn)生的最大加速度時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，即固有頻率。

找到駐車車爪的固有頻率后，通過給振動(dòng)臺(tái)架設(shè)置不同的加速度值，然后再固有頻率附近進(jìn)行掃頻。例如設(shè)置振動(dòng)加速度10g，掃頻范圍為20Hz到80Hz，通過試驗(yàn)檢查駐車爪是否會(huì)因振動(dòng)脫離NP擋位置以及脫離NP擋掉落的距離。當(dāng)駐車爪滿足以下條件，則判斷合格：

4.3 整車壞路試驗(yàn)

通過整車試驗(yàn)?zāi)M各種苛刻的路況和操作，可以驗(yàn)證駐車爪回位彈簧設(shè)計(jì)的可靠性。整車通過顛簸路和比利時(shí)路等工況，可驗(yàn)證駐車爪回位彈簧是的回位和保持功能是否正常，并避免行駛過程中發(fā)生駐車爪與駐車棘輪碰撞導(dǎo)致變速箱損壞乃至安全事故的發(fā)生;通過坡道駐車和退P擋，能夠確認(rèn)駐車爪是否能夠在回位彈簧的作用力下，從P擋位置回到非P擋位置。

5 結(jié)束語

文中對(duì)駐車爪回位彈簧工作原理，設(shè)計(jì)思路以及相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，以期能為從事相關(guān)技術(shù)開發(fā)的人員提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]梅英豪，閻礁.動(dòng)力總成懸置道路載荷譜采集與分析[J]. 上海汽車，2015.7-11.

[2]周紹鵬，周金偉，黃玲，楊志勇，游小平.汽車縱向加速度運(yùn)動(dòng)模型分析研究[J].汽車實(shí)用技術(shù)-2019.

[3]方紅燕.汽車可靠性耐久性試驗(yàn)道路研究[J].汽車與配件.2008（44）.