英语原文共 12 页
Gear Selection Interlock Mechanism for Commercial Vehicle Transmission
商用车变速器选档互锁机构
Amit Sandooja
摘要：
在汽车变速器中，驾驶员平顺换档的舒适性和档位的选择是变速器设计人员最关心的问题。为了达到这一舒适度，在过去几年中进行了大量的工作和改进，汽车制造商仍在继续改进。除了在驾驶时平稳换档和选择档位外，驾驶员的安全也是车辆制造商关注的主要问题。本文涉及一种车辆换档杆安全联锁机构，该机构将换档杆置于驱动位置，直至达到预定的条件。车辆中存在各种换档模式，这取决于变速箱中的档数。一般来说，商用车通常使用两种换档模式。1挡-2挡、3挡-4挡、5挡-6挡、倒挡和倒挡-1挡、2挡-3挡、4挡-5挡、6挡。在第一种换档模式中，空档位于3-4档之间，而倒档是分开的。在这种情况下，档位选择位置是通过左右移动选档杆来确定的，并且为倒车档选择提供了合适的互锁机构。这种选档模式通常用于汽车和商用车辆。但在第二种换档模式中，有可能选错档位，从而造成人身和财产损失。为避免这种情况的发生，设计了一种换档杆互锁机构，确保换档杆移动到所需的预定位置并安全驾驶。本文设计了一种具有二类换档方式的六速手动变速器，并对其进行了联锁机构设计。
关键词：汽车变速器，5MT350，换挡舒适性，6速，手动，联锁机构
引言：
现在几乎所有的汽车都有最低5速的手动变速器以获得更高的速度和更好的燃油效率。例如，5MT350变速箱表示5速手动变速箱，设计扭矩为350牛米。5MT350变速箱换档方式如图1所示。在此模式中，空档位于2档和3档之间。1st rev和4th-5th位于空档的相邻侧。如果相同的变速箱转换为6档，则附加档位将置于变速箱内部，换档模式如图2所示发生变化。此档位模式也与5档相似，唯一的区别是6档在上侧与4-5档相邻。
在图2所示的6档换档模式中，只要车辆以5档的速度行驶，车辆就可以在预定的条件下平稳、安全地行驶，但当档位从5档换到6档时，车辆的危险系数会增加。当从5档换到6档时，变速箱内的选择弹簧上的力增加。当返回或降档时，当驾驶员移动换档杆时，由于选择弹簧上的高力，换档杆立即到达空档位置，而不是5档，3档如图3所示接合。换档模式的这种行为会导致发动机卡滞，从而导致财产损失。如果我们将空档位置从2-3档换到4-5档，也会出现同样的问题，如图4所示，当驾驶员将换档杆从1档换到2档时，由于选择弹簧上的力很大，换档杆倾向于向空档位置移动，而不是2档，4档接合。换档模式的这种行为增加了发动机的负荷，从而导致车辆停止和燃油经济性的损失。
为了保证驾驶时的安全换档，一种方法是设计如图5所示的换档模式，使倒档位于模式的末端，所有前进档都位于空档周围。但是，如果我们需要将图1所示的5档变速模式转换为6档变速模式，那么设计者必须确保驾驶员的安全。本文介绍了选档互锁机构的设计，以保证行车时的安全性，避免上述任何形式的损坏。凸轮轮廓和止动机构设计并放置在1-Rev和2-3档之间，它锁定换档杆从1档到4档的移动，并且仅允许2档或3档换档。当档位滑到2档或3档时，互锁机构释放并回到其原始位置，如图6所示。
介绍：
如今，几乎所有的汽车（汽车和商用）都有最低5速的手动变速器和适合城市、公路和丘陵地区的变速驱动桥。车辆采用最低5速变速箱，以获得更高的速度和更好的燃油效率。但是现在有一天，6速和7速手动变速器和变速器被用于高速和更高的燃油效率。
一般来说，5速变速箱具有常见的换档模式，即1-2档、3-4档、5-rev。这种换档模式在变速箱内部有换档互锁机构，以防止从5档降到倒档。商用车变速器中常用的另一种换档模式是倒挡-1挡、2挡-3挡和4挡-5挡，如图7所示。在这种换档模式中，换档和选档不需要互锁机构。但是，当此换档模式用于图8所示的6速换档模式，即倒挡-1挡、2挡-3挡、4挡-5挡和6挡时，就需要为驾驶员安全提供一些安全联锁机制。
当空档在4-5档时，该互锁机构可设置在2-3档和倒挡-1档之间；当空档在2-3档时，该互锁机构可设置在2-3档和4-5档之间。在我们的6MT350手动变速器中，这个互锁机构安装在变速箱上部的1档和2档和3档之间，如图9所示。
换挡联锁装置：
随着人们的生活水平越来越好，消费者对手动换挡汽车的驾驶体验要求也越来越高，尤其是变速器的换挡手感，直接影响消费者对整个车的驾驶感受及购车意愿。而手动变速器换挡机构布置，动态运动是不是合理直接决定了换挡性能。
变速器的内部换挡机构，既要满足选档、换挡等基本功能，又要改观驾驶者的操作手感。而如何进行平顺的选档、保持合适的换挡力、互锁机构何时作用与退出作用的时间点，决定了换挡的平顺性、清晰感、准确性，从而决定了手感的好坏。
互锁机构安装在换档上壳体总成的顶部。联锁机构的主要部件以及图10所示的上变速器总成如下所示：
- 、换档指换档；
- 、选档杆选档；
- 、互锁指；
- 、止动销；
- 、弹簧球止动总成。
在空档状态下，换档指和互锁指处于各自的设计位置，如图11所示。在该变速器中，我们考虑10.0毫米换档指行程，以选择要接合的档位所需的位置，以及8.0度倾斜运动，以使齿轮与CB环接合，如图11所示。
当换档指从空档位置移动到2-3档位置时，如图12所示。互锁指保持在中间位置。弹簧球止动装置在互锁指上施加负载，使指保持在其设计位置，直到施加外部或第二个负载源。在这个位置，当换档指向左移动10.0毫米时，换档指和互锁指之间应留有足够的间隙，以便平稳不间断地换档。在此位置，换档指只能在2档或3档换档，如图12所示。
当换档指向1档位置进一步移动10.0毫米时，换档指向互锁指施加负载。如图13所示，该负载倾向于转动互锁棘爪，直到换档棘爪到达REV-1档位置。在该位置，换档指可以倾斜8.0度，以根据需要接合倒车档或1档。
当换档指旋转8.0度以换档时，换档指和互锁指之间的接触已被移除，互锁指上没有施加外部负载源。如图14所示，互锁指通过施加在互锁指止动轮廓上的止动弹簧力返回其中间位置。
在升档过程中，当驾驶员从1档换到2档时，换档指倾向于返回其空档位置，并与互锁指接触并施加负载。由于此负载，互锁指旋转方向正确。当联锁指与止动销接触时，其旋转停止。止动销的位置设计为当互锁指停止时，换档 手指处于2-3档位置，如图15所示。在此位置，止动销停止互锁指的进一步旋转，并且不允许换档指到达其空档位置。在此阶段，换档指只能接合2档或3档。
当驾驶员换2档或3档时，换档指和互锁指之间的接触被移除，互锁指通过作用在互锁指的止动斜面上的弹簧力到达其空档位置，如图16所示。在这一阶段，所有档位都可以在互锁机构不相互作用的情况下向上移动。
当换档指从空档位置移到倒档1档位置，并从倒档1档位置返回到二档3档位置时，此互锁机构工作。在2档到1档和1档到2档的升档过程中，该互锁机构确保了换档指的正锁定，避免了驾驶过程中的任何事故。
原型设计和评估：
在图17所示的6mt350手动变速器上，制作并组装了换档上盖和互锁机构的样机。该变速器安装在车辆上，用于评估以下测试。
bull;从REV-1档位置返回时，换档指卡在2-3档位置。
bull;在试验台上进行换档耐久性试验，以评估变速器水平。
bull;在车辆水平上进行换档耐久性试验。
转动互锁指所需的外力会增加换档杆上的换档负载，使驾驶员不满意。因此，应优化互锁指上的负载，使驾驶室换档杆的换档感觉差异最小。联锁指上的棘爪形状和弹簧特性旨在保持联锁的回位能力，并且应将最小负载转移到换档杆上。止动弹簧上的载荷分布如图18所示。
在车上进行了联锁机构耐久性试验，如上所述，联锁机构在车辆水平上的操作如图19所示。
结论：
本文涉及一种车辆换档杆安全联锁机构，该机构将换档杆置于驱动位置，直至达到预定的条件。车辆中存在各种换档模式，这取决于变速箱中的档数。一般来说，商用车通常使用两种换档模式。1挡-2挡、3挡-4挡、5挡-6挡、倒挡和倒挡-1挡、2挡-3r挡、4挡-5挡、6挡。在第一种换档模式中，空档位于3-4档之间，而倒档是分开的。在这种情况下，档位选择位置是通过左右移动选档杆来确定的，并且为倒车档选择提供了合适的互锁机构。这种选档模式通常用于汽车和商用车辆。但在第二种换档模式中，有可能选错档位，从而造成人身和财产损失。为避免这种情况的发生，设计了一种换档杆互锁机构，确保换档杆移动到所需的预定位置并安全驾驶。本文设计了一种具有二类换档方式的六速手动变速器，并对其进行了联锁机构设计。提出了六速6mt350变速器选档互锁机构的概念，并进行了详细的设计和评价。联锁机构在车辆级运行成功。在棘爪弹簧上设计了65N的预紧力，该预紧力增加了旋钮上最大10N的负载，同时考虑了换档指和互锁指之间的摩擦系数为0.09。根据表1所示的换档耐久性试验循环，在试验台上成功完成了换档耐久性试验。该机构可确保换档指在其设计的理想位置上的正锁定。
附加文献：5速手动变速器单轨内换档系统的设计
Jibin Paul K, VIvek Ramesh and Ganesh N Adiga
摘要：本文详细介绍了载货汽车五速手动变速器单轨内换档系统的设计。手动变速器中的换档是通过启动同步器套筒并使其与所需的档位接合来实现的。同步器套筒的启动受换档拨叉的影响，换档拨叉由一根轨道/轴支撑在变速器中。传统的5速变速箱使用多轨换档系统，其中每个拨叉即。拨叉1-2、拨叉3-4和拨叉5用于启动同步器套筒，由单独的导轨支撑并固定。本文介绍一种单轨换档系统的设计，该系统将所有的换档拨叉支撑在一个共轨/轴上，从而使整个系统紧凑，减轻了系统的重量。在建议的设计中，除了支撑三个拨叉外，单轨还用于驱动倒挡，在这种情况下，倒挡是滑动啮合式的。
设计中使用的三个叉子都是铝制压铸叉子。拨叉1-2和3-4为滑动式，在启动各自的同步器套筒的同时在固定轨道上滑动。这两个叉子内部有一个完整的轨端。轨端是一个金属板件，在压铸过程中插入叉内，从而将两部分结合在一起，使设计简单。进一步简化了设计，在叉1-2和3-4内插入的轨道端部已变得常见，从而降低了部件开发成本。
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在这种设计中，拨叉5通过销固定在导轨上。执行轨端和倒档执行指也固定在导轨上。因此，在5档和倒车档执行过程中，整个导轨与拨叉5、导轨端和拨叉一起移动。由于两个齿轮的执行元件都固定在导轨上并一起移动，因此在设计时要小心确保在5档接合时不会启动倒车档。为了确保铝叉的刚度和整个系统的强度，进行了详细的CAE模拟。拨叉轨道端部的斜面设计与换档塔架H型闸门的斜面相关联，以确保齿轮之间的对角移动顺畅。
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资料编号：[5877]
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