汽车传动系统：手动变速器操控简介

1.变速器操纵机构的功用与要求

变速器操纵机构的功用是保证驾驶员根据汽车使用条件，准确可靠地使变速器挂入所需要的挡位工作，并可随时使之退入空挡。为了使变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，对变速器操纵机构提出下列要求：

（1）能防止变速器自动换挡和自动脱挡，因此，在操纵机构中应设有自锁装置。

（2）能保证变速器不会同时挂入两个挡位，以免造成发动机熄火或零部件损坏。因此在操纵机构中应设有互锁装置。

（3）能防止误挂倒挡，因此在操纵机构中应设有倒挡锁装置。

2.变速器操纵机构的类型及构造

在有些汽车上，由于变速器离驾驶员座位较远，因而变速杆不能直接布置在变速器盖上。变速杆和变速器之间通常需要加装一些辅助杠杆或一套传动机构，构成远距离操纵机构。这种远距离操纵机构多用于发动机前置前轮驱动的乘用车。

图2－14所示为变速杆安装在驾驶室地板上的典型双钢索换挡联动装置，其变速杆在驾驶员座位旁穿过驾驶室地板安装在车架上，中间通过一根选挡拉索传递变速杆的左右摆动动作B实现选挡，挂挡拉索传递变速杆的前后移动动作A实现挂挡。一汽大众捷达、宝来汽车的手动变速器采用此种操纵形式。

图2-14　5挡手动变速器的远距离操纵机构

轿车手动变速器的操纵机构由外操纵机构和内操纵机构组成。外操纵机构主要由变速杆、换挡装置壳体、选挡拉索、换挡拉索等组成，如图2－15所示，变速杆通过一系列中间连接杆件、选挡拉索、换挡拉索操纵变速器换挡轴，进行选挡、换挡。手动变速器内操纵机构结构如图2－16所示，选挡拉索通过转向杆使换挡轴上下运动完成选挡；换挡拉索通过带平衡重的换挡杆使换挡轴旋转，完成换挡操作。

图2-15　手动变速器外操纵机构

图2-16　手动变速器内操纵机构结构分解

拉索操纵装置隔离了传动系统的振动，拉索连接着变速杆和变速器，将变速杆的动作传递给变速器（换挡轴）。

手动变速器内操纵机构结构如图2－17所示，主要由换挡轴、换挡机构盖和内部换挡模块组成。内部换挡模块包括换挡盘、换挡拨叉、换挡块和轴承。每个换挡盘杆分别与各挡换挡拨叉相连。

图2-17　手动变速器内操纵机构结构

选挡动作：变速杆的选挡动作通过变速选挡机构、选挡拉索进行方向转化后，再通过变速器外部换挡机构的转向杆转化为换挡轴的上下运动。在变速器内，这个上下动作使换挡轴上的换挡指与相应挡位的换挡盘凸轮槽啮合，从而选定挡位。

换挡动作：挡位选定后，通过变速杆将挂挡动作传递到换挡拉索，使得带平衡重的换挡杆带动换挡轴旋转。滑块用于保持选挡拉索的转向杆在选定位置不变。换挡轴上的换挡指旋转时，移动与之啮合的换挡盘，从而驱动该换挡盘连接的换挡拨叉移动，挂入相应的挡位。

轿车用手动变速器操纵机构除了上述结构外，还有一种常用结构，如图2－18所示，变速杆的选挡动作通过选挡拉索使换挡轴轴向运动完成选挡，变速杆的挂挡动作通过换挡拉索及相关杆件后转化为换挡轴的旋转运动。该结构的内换挡操纵机构类似于直接操纵式的内换挡机构，换挡轴上的换挡指进而使拨块及拨叉向前或向后移动，实现挂挡。

图2-18　手动变速器操纵机构结构示意

3.定位锁止机构(www.xing528.com)

1）自锁装置

自锁装置的作用有两个：一是保证轮齿以全齿宽啮合，防止变速器自动脱挡或掉挡；二是给驾驶员换挡的感觉。大多数变速器的自锁装置都是采用自锁钢球对拨叉轴进行轴向定位锁止的。如图2－19所示，在变速器盖或变速器壳体中钻有一个深孔，孔中装入自锁钢球和自锁弹簧。每根拨叉轴对着自锁钢球的表面沿轴向设有三个凹槽，槽的深度小于钢球的半径。中间的凹槽对正钢球时为空挡位置，前边或后边的凹槽对正钢球时则处于某一工作挡位置，相邻凹槽之间的距离保证齿轮处于全齿长啮合或是完全退出啮合。中间凹槽对正钢球时，钢球便在自锁弹簧的压力作用下嵌入该凹槽内，拨叉的轴向位置便被固定，不能自行挂挡或自行脱挡。当需要换挡时，驾驶员通过变速杆对拨叉轴施加一定的轴向力，克服自锁弹簧的压力而将自锁钢球从拨叉轴凹槽中挤出并推回孔中，拨叉轴便可滑过钢球进行轴向移动，并带动拨叉及相应的接合套或滑动齿轮轴向移动，当拨叉轴移至其另一凹槽与钢球相对正时，钢球又被压入凹槽（此动作传到变速杆手柄上，使驾驶员具有很强的手感），此时拨叉所带动的接合套或滑动齿轮便被拨入空挡或被拨入另一工作挡位。

图2-19　手动变速器的自锁和互锁装置

2）互锁装置

互锁装置可以阻止两个拨叉轴同时移动，防止同时挂入两个挡位，避免因同时啮合的两挡齿轮的传动比不同而互相卡住，造成运动干涉甚至造成零件损坏。

如图2－20和图2－21所示，互锁装置由互锁钢球和互锁销组成。在变速器壳体内三根拨叉轴之间的孔道中装有两个互锁钢球，每根拨叉轴朝向互锁钢球的侧面上都制有一个深度相等的凹槽，中间拨叉轴的两侧都有凹槽，凹槽之间钻有通孔，互锁销就装在该通孔中。两个互锁钢球的直径之和正好等于相邻两拨叉轴圆柱表面之间的距离加上一个凹槽的深度，互锁销的长度则等于拨叉轴的直径减去一个凹槽的深度。

当变速器处于空挡时，所有拨叉轴的侧面凹槽同互锁钢球、互锁销都在一条直线上。当移动中间拨叉轴2时，如图2－20（a）所示，拨叉轴2两侧的内钢球从其侧凹槽中被挤出，而两外钢球则分别嵌入拨叉轴1和3的侧面凹槽中，因而将拨叉轴1和3刚性地锁止在空挡位置。若欲移动拨叉轴3，则应先将拨叉轴2退回到空挡位置，拨叉轴3移动时将轴上凹槽内钢球挤出，通过互锁销推动另一侧两个钢球移动，拨叉轴1、2均被锁止在空挡位置，如图2－20（b）所示。同理，当移动拨叉轴1时，拨叉轴2和3被锁止在空挡位置，如图2－20（c）所示。由此可知，互锁装置工作的机理是当驾驶员用变速杆推动某一拨叉轴时，自动锁止其余拨叉轴，从而防止同时挂上两个挡位。

图2-20　手动变速器互锁装置工作示意

图2-21　手动变速器的互锁装置结构

图2-22　手动变速器换挡机构结构

图2－22所示的变速器操纵机构的自锁和互锁装置与上述的结构有所不同。换挡轴上端装有凸轮，安装在换挡机构盖内，凸轮是空心结构，其上有换挡轨道。在换挡机构盖上安装有两个弹簧销1、2和一个定位销，定位销内端处于凸轮上的换挡轨道内。当处于空挡时，弹簧销1处于凸轮的中间凹槽内（如图2－23（a）所示），弹簧销2处于凸轮最低点（如图2－23（b）所示），换挡轴被锁止在空挡，此时定位销在换挡轨道内的位置如图2－23（c）所示。当进行挂挡操作时，以挂一挡为例，换挡轴及其上的凸轮将先向下再顺时针旋转（从A向看）。在这个过程中，弹簧销1先被凸轮挤出中间凹槽，再压入另一凹槽内（如图2－24（a）所示），弹簧销2也将限制凸轮的位置（如图2－24（b）所示），实现自锁。此时定位销处于换挡轨道上的一挡位置（如图2－24（c）所示），定位销在换挡轨道内只能挂入一个挡位，进而实现互锁。

图2-23　手动变速器挂空挡时换挡机构位置

图2-24　手动变速器的自锁和互锁原理

3）倒挡锁装置

倒挡锁装置可以防止汽车在前进中因误挂倒挡而造成极大的冲击，使零件损坏，并防止汽车在起步时因误挂倒挡而造成安全事故。它要求驾驶员必须进行与挂前进挡不同的操纵方式或对变速杆施加更大的力，才能挂入倒挡，起到提醒作用。

倒挡锁有多种类型，最常用的是弹簧锁销式倒挡锁装置，如图2－25所示，它一般由倒挡锁销及倒挡锁弹簧组成，并将其安装在一挡、倒挡拨块相应的孔中。当驾驶员想挂倒挡时，必须用较大的力克服变速杆下端压缩弹簧力，将锁销推入锁销孔内，才能使变速杆下端进入拨块的凹槽中进行换挡。

图2-25　弹簧锁销式倒挡锁装置

提拉式、按压式和按钮式的倒挡锁止装置被安装在变速杆下方的选挡机构壳体中。当挂倒挡时，防错挡板会限制变速杆的移动，只有解除倒挡锁止机构后，才可以进行挂倒挡操作。