新型汽车底盘拆装与检修：变速器操纵机构与锁止机构详解

1.功用与要求

为了保证在任何情况下变速器都能准确、安全、可靠地工作，对变速器操纵机构提出以下要求：

1）应设自锁装置，防止变速器自动脱档，并保证轮齿以全齿宽啮合。

2）应设互锁装置，防止变速器同进挂入两个档位，以免造成发动机熄火或零部件损坏。

3）应设倒档锁，防止误挂倒档，否则会发生安全事故。

2.操纵机构

根据变速操纵杆（简称变速杆）与变速器的相互位置不同，变速器操纵机构可分为直接操纵式和远距离操纵式两种类型。

（1）远距离操纵式 在有些汽车上，由于变速器离驾驶人座位较远，故需要在变速杆与拨叉之间加装一些辅助杠杆或一套传动机构，构成远距离操纵。这种操纵机构也称为间接操纵式变速器操纵机构，其结构如图3-24所示。该机构应有足够的刚性，且各连接件间隙不能过大，否则换档时手感不明显。由于布置上的原因，它多用于轿车和轻型汽车上。

（2）直接操纵式 汽车的变速器布置在驾驶人座位附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶人可直接操纵的操纵机构为直接操纵式操纵机构。这种机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成，多集装于变速器上盖或侧盖内。CA1092型汽车6速直接操纵式变速器操纵机构示意图如图3-25所示。

图3-24 变速器的操纵机构

箭头A—换档运动 箭头B—选档 1—连接杆 2—推杆 3—换档拨叉轴 4—变速器换档连杆

图3-25 6速直接操纵式变速器操纵机构示意图

3.换档拨叉机构

换档拨叉机构主要由变速杆、叉形拨杆、换档轴、各档拨块、拨叉轴及拨叉等组成，各种变速器由于档位及档位排列位置不同，其拨叉和拨叉轴的数量及排列位置也不相同。

大众捷达、宝来型轿车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、选档机构壳体、横向（选档）拉索、纵向（挂档）拉索等组成，如图3-26所示。变速杆通过一系列中间连接杆件操纵变速器的内操纵机构，以进行选档、换档。变速杆以球形轴承为支点，可以直接左右、前后摆动。

图3-26 大众捷达、宝来轿车变速器的操纵机构

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（换档轴）。

内操纵机构组成如图3-27所示。内操纵机构主要由换档机构盖的换档轴，内部换档模块，倒档锁止装置，所有凸轮块、弹簧和换档机构的导向元件以及调整换档机构的角杆组成。内部换档模块包括换档拨叉、换档盘和轴承。变速杆通过一系列中间连接杆件操纵变速器的内操纵机构，以进行选档、换档。

图3-27 大众捷达、宝来变速器内操纵机构

选档动作如图3-28所示，变速杆的选档动作（左—右）通过变速杆转换为选档拉索的前后动作。变速杆安装在支承轴的旋转轴承上。选档拉索的前后动作通过变速器的外部换档机构的继动杆转化为换档轴的上下移动。在变速器内，这个上下动作使换档轴上的换档指与相应档位的换档盘凸轮槽啮合，从而选定档位。

换档动作如图3-29所示，档位选定后，通过变速杆将挂档动作（前—后）传递到选档拉索。前后移动的挂档拉索使换档轴转动。滑块用于保持选档拉索的继动杆在选定位置不变。变速器内换档轴的换档指旋转时，通过与之啮合的凸轮槽移动所对应的换档盘，从而驱动换档拨叉移动，挂入相应的档位。

图3-28 选档动作

图3-29 换档动作(www.xing528.com)

4.锁止装置

（1）自锁装置 自锁装置可以对各档拨叉轴进行轴向定位锁止，以防止其自动产生轴向移动而造成自动挂档或自动脱档，并保证各档传动齿轮以全齿长啮合。自锁装置一般由自锁钢球和自锁弹簧组成，如图3-30所示。这类自锁装置是在变速器盖的前端凸起部钻有3个深孔，孔中装有自锁钢球及自锁弹簧，其位置正处于拨叉轴的正上方。每根拨叉轴对着钢球的表面沿轴向设有3个凹槽，槽的深度小于钢球的半径。中间的凹槽是空档位置，相邻凹槽之间的距离正好等于滑动齿轮（或接合套）由空档移至相应工作档位并保证齿轮处于全齿长啮合或是完全退出啮合的距离。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，拨叉轴的轴向位置便被固定，其拨叉及相应的接合套或滑动齿轮便被固定在空档位置或某一工作档位置，而不能自行挂档或脱档。当需要换档时，驾驶人通过变速杆对拨叉轴施加一定的轴向力，克服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。当拨叉轴移至另一凹槽与钢球相对正位置时，钢球又被压入凹槽（此动作传到手柄上，使驾驶人具有手感），此时拨叉所带动的接合套或滑动齿轮便被拨入空档或被拨入另一工作档位。

除了采用自锁装置防止自动脱档外，往往还需在换档齿轮或花键齿的结构上采取一些措施来防止自动跳档。常见的防止自动跳档的结构有齿端倒斜面式和减薄齿式两种形式。图3-31所示为齿端倒斜面式防跳档结构示意图。这种防跳档结构的接合套外齿2的两端及接合齿圈1、4的齿端都制有相同斜度的倒斜面。接合套2左移与接合齿圈1接合时（图3-31所示位置）。接合齿圈将转矩传到接合套的一侧，再经过接合套的另一侧传给花键毂3。由于接合齿圈1与接合套2齿端部为斜面接触，便产生一个垂直斜面的正压力F_N，其分力分别为F_F和F_Q，其轴向分力F_Q即可防止自动跳档。

防止跳档的减薄齿结构如图3-32所示。这种防跳档结构是使花键毂3外齿圈两端的齿厚各减薄0.3～0.4mm，使各齿中部形成一凸台。当同步器的接合套2左移与接合齿圈1接合时（图3-32所示位置），接合齿圈将转矩传到接合套的一侧，再经接合套的另一侧传给花键毂。由于接合套的后端被花键毂中部凸台挡住，在接触面上便产生一个正压力F_N，其轴向分力F_Q即可防止自动跳档。

图3-30 变速器互锁和自锁装置

图3-31 防止跳档的齿端倒斜面结构

1、4—接合齿圈 2—接合套 3—花键毂 F_F—圆周力 F_N—倒锥齿面正压力 F_Q—防止跳档的轴向力

图3-32 防止跳档的减薄齿结构

1、4—接合齿圈 2—接合套 3—花键毂 F_F—圆周力 F_N—凸台对接合套的总阻力 F_Q—防止跳档的轴向力

（2）互锁装置 互锁装置可以阻止两个拨叉轴同时移动，防止同时挂入两个档位，避免因同时啮合的两档齿轮因其传动比不同而互相卡住，造成运动干涉甚至造成零件损坏。互锁装置的结构形式很多，最常用的有锁球式和锁销式。

1）锁球式互锁装置如图3-30所示，它由互锁钢球和互锁顶销组成。在变速器盖前端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，互锁顶销就装在该通孔中。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，互锁顶销的长度则等于拨叉轴的直径减去一个凹槽的深度。互锁装置的工作情况如图3-33所示。当变速器处于空档位置时，所有拨叉轴的侧面凹槽同钢球、顶销都在同一直线上。在移动中间拨叉轴3时（图3-33），轴2两侧的钢球从其侧面凹槽中被挤出，两侧面外钢球分别嵌入拨叉轴1和3的侧面凹槽中，将轴1和3锁止在空档位置。若要移动拨叉轴3，则必须先将拨叉轴2退回至空档位置。拨叉轴3移动时将轴凹槽内钢球挤出，通过顶销推动另一侧两个钢球移动，拨叉轴1、2均被锁止在空档位置上。拨叉轴1的工作情况与上述相同示。由上述互锁装置工作情况可知：一根拨叉轴移动的同时，其他两根拨叉轴均被锁止，即可防止同时换入两个档。

图3-33 互锁装置的工作原理

2）锁销式互锁装置如图3-34所示，它是将上述相邻两拨叉轴之间的两个互锁钢球制成一个互锁销，互锁销的长度相当于两个互锁钢球的直径，其工作原理与钢球式互锁装置完全相同。自锁弹簧的预压力使锁销对拨叉轴具有自锁定位作用。

（3）倒档锁装置 当汽车在前进行驶中，换档时由于疏忽而误挂入倒档，将会使轮齿间产生极大的冲击。此外，若汽车起步时误挂倒档则容易发生事故。为防止误挂倒档，操纵机构中应设有倒档锁。

倒档锁的形式有多种，如弹簧锁销式、锁片式、扭簧式等，但应用最多的是弹簧锁销式。

弹簧锁销式倒档锁一般由倒档锁销及倒档锁弹簧组成，并将其安装在1档、倒档拨块相应的孔中，如图3-35所示。锁销内端与拨块的侧面平齐，锁销可以在变速杆下端球头的推压下，压缩弹簧而轴向移动。当驾驶人要挂倒档（或1档）时，必须有意识地用较大的力向侧面摆动变速杆（从图上看为向左侧摆动），使其下端球头右移，克服倒档锁弹簧的张力将锁销推入孔中，这样才能使变速杆下端球头进入拨块3的凹槽内，以拨动1档、倒档拨叉轴进行挂档。

图3-34 锁销式互锁装置

图3-35 弹簧锁销式倒档锁

大众捷达变速器的变速操纵装置中，倒档锁止装置被安装在变速杆下方的选档机构壳体中。倒档锁止装置的工作原理如图3-36所示。在正常的前进档换档行程内，变速杆锁止凸轮向上运动，防止锁止（是选档壳体一个内部件）。挂倒档时，驾驶人首先必须克服阻力压下锁止装置中的压力弹簧，变速杆通过球型变速杆导管向下运动，使锁止杆凸轮绕过联锁装置挂入倒档。之后弹簧又将变速杆上推到啮合位置，并使它保持在倒档位置。

图3-36 防误挂倒档的锁止装置工作图示