CN110206880A - 一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法 - Google Patents

Abstract

一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，该方法针对带同步器的换挡气缸，先通过特定的公式计算出合理的同步器锁止齿冲击力，再根据该锁止齿冲击力对换挡气缸的内部结构进行节流化设计。该设计不仅能够显著延长同步器的使用寿命，而且不会影响变速箱的换挡力、摘档力以及换挡时间。

Description

一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法

技术领域

本发明属于汽车传动变速行走系统领域，具体涉及一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法。

背景技术

变速箱换挡气缸主要用于汽车变速箱中，其是在气压的作用下通过活塞杆带动拨叉移动，从而实现抵挡、空挡以及高档的来回切换。目前，商用车用带同步器的换挡气缸在变速箱主箱位于抵档位时对同步器会产生较大的冲击，使得同步器在使用过程中容易出现疲劳损伤，从而影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的同步器使用寿命较短的问题，提供一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，该方法针对带同步器的换挡气缸，依次包括以下步骤：

步骤一、根据下式计算同步器的锁止齿冲击力：

上式中，F₁为拖柱弹簧的水平分力，可根据同步器弹簧参数及工作压缩量计算得到，F₂为锁止齿冲击力，σ_max为同步环能够承受的最大应力，d₁为同步环摩擦锥面直径，d₂为同步器锁止面直径，μ为同步环摩擦锥面的摩擦系数，μ’为同步器锁止面的摩擦系数，a为同步环摩擦锥面的锥角，β为同步器锁止面的锁止角，S为同步器锁止面的受力面积；

步骤二、根据步骤一计算得到的锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构。

步骤二中，所述根据锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构是指：

先通过下式计算得到换挡气缸内活塞的运动速度，再根据运动速度对换挡气缸的内部结构进行节流化设计：

F₂＝mv/t

上式中，m为活塞运动件的质量，v为活塞的运动速度，t为冲击时间。

所述对换挡气缸的内部结构进行节流化设计为：调整换挡气缸的进气气道通径。

所述带同步器的换挡气缸包括换挡气缸、与换挡气缸相配合的同步器，所述换挡气缸包括换挡气缸本体及其内部设置的内腔，所述内腔中设置有气缸活塞，所述气缸活塞的一侧通过活塞杆与换挡拨叉的一端相连接，换挡拨叉的另一端的外壁与同步器的齿套的内壁插入配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法先采用特定的公式计算得到合理的锁止齿冲击力，再根据该锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构，该方法可有效降低变速箱主箱低档时对同步器的机械冲击力，进而将同步器的使用寿命由常规的18万次延长至40万次以上。因此，本发明显著延长了同步器的使用寿命。

2、本发明一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法采用调整换挡气缸的进气气道通径的形式来实现换挡气缸内部的节流，该设计不仅在保证同步器使用寿命的同时不会影响变速箱的换挡力、摘档力以及换挡时间，而且对换挡气缸结构的改动较小，工艺简单、容易实现。因此，本发明不仅在保证同步器使用寿命的同时不会影响变速箱的换挡力、摘档力以及换挡时间，而且调整工艺简单易行。

附图说明

图1为本发明所述带同步器的换挡气缸的结构框图。

图2为本发明实施例1中换挡气缸的结构示意图。

图3为图2中一号进气管的结构示意图。

图4为图2中二号进气管的结构示意图。

图中，换挡气缸1、换挡气缸本体11、内腔111、气缸活塞112、一号进气管12、一号进气管道121、二号进气管13、二号进气管道131、同步器2、齿套21、活塞杆3、换挡拨叉4。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，该方法针对带同步器的换挡气缸，依次包括以下步骤：

步骤一、根据下式计算同步器的锁止齿冲击力：

上式中，F₁为拖柱弹簧的水平分力，可根据同步器弹簧参数及工作压缩量计算得到，F₂为锁止齿冲击力，σ_max为同步环能够承受的最大应力，d₁为同步环摩擦锥面直径，d₂为同步器锁止面直径，μ为同步环摩擦锥面的摩擦系数，μ’为同步器锁止面的摩擦系数，a为同步环摩擦锥面的锥角，β为同步器锁止面的锁止角，S为同步器锁止面的受力面积；

步骤二、根据步骤一计算得到的锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构。

步骤二中，所述根据锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构是指：

先通过下式计算得到换挡气缸内活塞的运动速度，再根据运动速度对换挡气缸的内部结构进行节流化设计：

F₂＝mv/t

上式中，m为活塞运动件的质量，v为活塞的运动速度，t为冲击时间。

所述对换挡气缸的内部结构进行节流化设计为：调整换挡气缸的进气气道通径。

所述带同步器的换挡气缸包括换挡气缸1、与换挡气缸1相配合的同步器2，所述换挡气缸1包括换挡气缸本体11及其内部设置的内腔111，所述内腔111中设置有气缸活塞112，所述气缸活塞112的一侧通过活塞杆3与换挡拨叉4的一端相连接，换挡拨叉4的另一端的外壁与同步器2的齿套21的内壁插入配合。

实施例1：

参见图1至图4，一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，该方法针对带同步器的换挡气缸，包括换挡气缸1、与换挡气缸1相配合的同步器2，所述换挡气缸1包括换挡气缸本体11及其外部设置的一号进气管12、二号进气管13，所述换挡气缸本体11的内腔111中设置有气缸活塞112，所述气缸活塞112的一侧通过活塞杆3与换挡拨叉4的一端相连接，换挡拨叉4的另一端的外壁与同步器2的齿套21的内壁插入配合，所述一号进气管12、二号进气管13的内部分别设置有一号进气管道121、二号进气管道131，所述一号进气管道121、二号进气管道131的两端分别与换挡气缸1的外部、内腔111相连通；

所述方法依次按照以下步骤进行：

步骤一、根据下式计算同步器的锁止齿冲击力：

上式中，F₁为拖柱弹簧的水平分力，根据同步器弹簧参数及工作压缩量计算得到，F₂为锁止齿冲击力，σ_max为同步环能够承受的最大应力，d₁为同步环摩擦锥面直径，d₂为同步器锁止面直径，μ为同步环摩擦锥面的摩擦系数，μ’为同步器锁止面的摩擦系数，a为同步环摩擦锥面的锥角，β为同步器锁止面的锁止角，S为同步器锁止面的受力面积；

步骤二、将锁止齿冲击力带入下式计算换挡气缸内活塞的运动速度：

F₂＝mv/t

上式中，m为活塞运动件的质量，v为活塞的运动速度，t为冲击时间；

步骤三、根据计算得到的运动速度将换挡气缸的进气气道通径由4mm调整至3.4－3.6mm。

为考察本方法对同步器使用寿命的影响，将进行进气气道调整前的换挡气缸作为对比例，将采用实施例1所述方法将进气气道通径调整为3.5mm的换挡气缸作为实施例，将两者同时进行同步器寿命检测试验，结果如下：

对比例的同步器使用寿命为185000次，而实施例的同步器使用寿命为400000次。不难看出，通过调整换挡气缸的进气气道通径可将同步器的使用寿命延长至原来的两倍以上。

另外，为考察本方法对变速箱的换挡力、摘档力以及换挡时间的影响，将实施例与对比例分别进行换挡力、摘档力以及换挡时间的测试，其中，测试温度条件有-20℃、0℃、20℃、80℃。测试结果参见表1、表2：

表1实施例在不同温度下的换挡力、摘档力以及换挡时间测试结果

表2对比例在不同温度下的换挡力、摘档力以及换挡时间测试结果

通过比较表1、2所列出的数据可以看出，实施例与对比例在不同温度条件下可达到的换挡力和摘档力没有明显的变化，且换挡时间也无显著变化，即本设计对变速箱的换挡力、摘档力以及换挡时间无影响。

Claims (4)

1.一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，其特征在于：

所述方法针对带同步器的换挡气缸，依次包括以下步骤：

步骤一、根据下式计算同步器的锁止齿冲击力：

上式中，F₁为拖柱弹簧的水平分力，可根据同步器弹簧参数及工作压缩量计算得到，F₂为锁止齿冲击力，σ_max为同步环能够承受的最大应力，d₁为同步环摩擦锥面直径，d₂为同步器锁止面直径，μ为同步环摩擦锥面的摩擦系数，μ’为同步器锁止面的摩擦系数，a为同步环摩擦锥面的锥角，β为同步器锁止面的锁止角，S为同步器锁止面的受力面积；

步骤二、根据步骤一计算得到的锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构。

2.根据权利要求1所述的一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，其特征在于：

步骤二中，所述根据锁止齿冲击力调整换挡气缸的内部结构是指：

先通过下式计算得到换挡气缸内活塞的运动速度，再根据运动速度对换挡气缸的内部结构进行节流化设计：

F₂＝mv/t

上式中，m为活塞运动件的质量，v为活塞的运动速度，t为冲击时间。

3.根据权利要求2所述的一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，其特征在于：

所述对换挡气缸的内部结构进行节流化设计为：调整换挡气缸的进气气道通径。

4.根据权利要求1所述的一种延长商用车变速箱同步器使用寿命的方法，其特征在于：

所述带同步器的换挡气缸包括换挡气缸(1)、与换挡气缸(1)相配合的同步器(2)，所述换挡气缸(1)包括换挡气缸本体(11)及其内部设置的内腔(111)，所述内腔(111)中设置有气缸活塞(112)，所述气缸活塞(112)的一侧通过活塞杆(3)与换挡拨叉(4)的一端相连接，换挡拨叉(4)的另一端的外壁与同步器(2)的齿套(21)的内壁插入配合。