Ottmar Back：同步器系统创新性的解决方案

　　中国汽车工程学会联合中汽翰思管理咨询公司于2010年4月23日-24日、第十一届北京国际汽车工业展览会期间，在北京国家会议中心举办“2010国际汽车自动变速器技术及中国产业化研讨会”。搜狐汽车全程报道。

　　以下是贺尔碧格传动技术公司批量产及应用开发副总裁Ottmar Back先生报告实录。

　　Ottmar Back：韩先生谢谢对我的介绍，大家早上好。听了前面两个电子方面的发言之后，我说一下变速箱机械方面的原理，非常荣幸在这里跟大家介绍我们在同步器系统方面的创新性解决方案。

　　在过去十几年中，我们一直都是汽车产业的非常重要的供应商，在2009年，我们对于贺尔碧格而言，也是充满挑战的一年，我们真正有1680名员工，我们包括两个业务部门，一个是换档业务部门，还有另外一个业务部门专门设计关于扭矩方面的产品的。我们的生产厂主要是位于德国的，在德国南部的慕尼黑，另外在加拿大、印度、中国我们都有自己的生产厂，还有开发中心，在德国、比利时，在中国有研发中心。在中国我们的生产规模，在位于台州，在这里我们主要生产同步器的元器件，主要用于卡车的元器件，我们这里有280名员工，我们向手工变速器和TCU变速器，还有整车厂，开始给他们提供元器件，刚开始的时候，我们从德国进口这些元器件，提供给当地的厂商，但是我们现在在常州开始生产本土化的元器件。

　　今天我的主题是同步器系统的创新方案，对于同步器而言，我们目前使用的最广泛的概念，是模块化概念，主要用于自动执行器和手动执行器，我们需要进一步减少噪音，同时通过同步器我们也要进一步改善效率，通过进一步改善扭矩的阻力，实现效率的提升。除此之外通过金属成型，进一步实现成本优势。新同步器系统SKS，我想给大家做一个非常简要的介绍，之后我跟大家介绍一下我们在设计SKS的时候，所遵循的原则。我们有一些优势，当然了，除了成本优势之外，还有其他的SKS的产品优势，之后介绍一下SKS做的内部测试项目，另外跟大家介绍一下，SKS今后的领域，最后做一个总结。

　　首先介绍一下我们的SKS，也就是我们的全同步器系统，我们用于我们的同步器，用于各种不同的变速器中，我们有着非常全的变速器系统的产品家族，包括多锥和单锥的同步器，另外呢，我们也目前我们有非常多的同步器产品，已经安装在不同的变速器车型中。要想把这个领域中的市场领袖地位，我们一方面呢，要降低成本，另一方面我们也要大量地投入开发新的同步器，我们有组件测试单元，来进一步的测试同步器的摩擦以及损耗方面的相关数据，除此之外还有功能设计，包括扭矩的阻力，还有包括DOE方面的测试，也会做车辆测试，测试整车的换档质量，根据不同的方案，制订不同的标杆。

　　现在我们来看一看实际上的设计情况，我们知道，同步器大多数的同步器目前都是采用了博格华纳的原则，主要的设计理念。主要是使用阻止锁和阻止键，我们看到在过去多年中，这种制造工艺发生变化，从锻造已经转移到了金属成型的技术，可以看到现在在很多的变速器中，这种同步器还是有了非常广泛的应用，但是今天我们看到，大多数的零部件，都有越来越多的零部件是采用金属成型的方式来生产的。而且也包括有很多的摩擦材料的创新已经出现在市场中。

　　摩擦材料对于我们来说，我们是材料自身就是摩擦内衬了，我们看到在今天，结烧和碳材料有着很好的性能，除此之外，我们已经通过金属成型，通过更好的摩擦材料，我们实现了成本方面的降低，而且也看到他们的性能更高，更加适合应用于DCT中去。我们现在做了一些什么呢？在这里可以看到是锁止环，传统的直径还有它的锥体，我们在这里有一个校准键，这个校准键主要是要在同步器开始的时候，将校准键设置在阻止槽中，这是基本的原则。但是如果我们把锁止键给消除掉，内部垫一些摩擦材料就可以了，这里整个工艺可以进一步简化。但是我们也需要这种锁止键的替代的功能，所以我们在这里我们就设计了SKS的锁止单元，这个单元可以发挥锁止键的功能，把这些锁止的功能可以放在自己独特的锁止套中。

　　SKS跟整个系统有什么样的变化呢？在今天我们可以看到，这是整个我们SKS的一个架构图，在这里我们可以看到，这里有一个锁套，这里可以看到整个封套发生了一些变化，之后我们在这里有锁槽，这也是跟之前的技术并没有发生非常大的变化。所有的变化只是这个锁槽方面发生了细微的变化，这里面包括一个偏转件，一个锁止键和一个弹簧，而它的锁止单元，位于以前的偏转的区域，这里没有发生很大的变化。同步环在凹槽和锁止单元之间进行了耦合，下面我们详细看一看整个系统。大家可以看到，这里面在这个槽中，灰色的部分是同步器，这种弹簧将锁止单元的锁止键，换到沟槽中，换档的时候，向着目标档位的齿轮轴转移，在这个过程中，会带着SKS的单元一起移动，由此会压到同步环，轴会产生同步环与齿轮锥面之间的摩擦扭矩，这就导致相对于齿座会进行旋转。而且同步环的旋转，希望能够有三维的运动，大家可以看到是整个旋转的过程，同步环的旋转会引起同步键的旋转，尤其同步键进一步向凹槽移动。现在我开始整个模拟的过程，大家看到现在换档能够从指套转移到同步环上，转速在锥体的摩擦扭矩消失同时，回到中心的位置，由此能够释放齿套所指，之后可以轴向移动，并且与键之间实现结合。我们可以看到，通过这样的设计，就能够实现齿套所指的释放后的齿套轴向移动，从而能够实现与结合指之间的结合。

　　我前面已经说过了，除了成本方面有优势之外，我们看到SKS还有其他方面的优势，在技术方面也有非常多的优势，这种新的设计。大家可以看到，我们在SKS上面取消了锁止齿，这就使得与结合尺结合的倒角设计成为可能。而这里呢，倒角角度也可以被进一步优化，而且不会影响锁止功能，能够进一步确保锁止功能的安全性，倒锥也可以有配置，从而增长导向尺度。现在我们可以看到，它就像是双锥的系统，或者是三锥的系统一样，倒锥配置更短，而且外齿也可以增宽，这种措施进一步改善换档的质量，而且也可以，就像进一步优化双锥的架构。而且由于他没有锁止齿，所以我们也可以使得整个锁套能够更大，而且呢，它的锁止单元中的锁止功能，也可以进行独立的设置，而不再需要去跟同步环进行同步的设置。由此能够进一步实现结合尺结合的效率和性能。在这里呢，我们最一开始的时候，也看到在我们的系统中，还有另外一个非常重要的优势，尤其是我们的系统跟烧结摩擦材料结合之后，我们的同步环可以通过冲压成型，实现成本效益，在生产方面，有着非常巨大的成本效益，尤其是对于单锥，以及多锥的同步器，可以使用固定的组建。可以减少同步环在运行过程中的振动趋势，由此能够减少运动的磨损和噪音。另外呢，这也是为什么它能够减少振动，能够减少扭矩的损失，它能够减少在同步器中的阻矩的损失，主要是因为引导对面的同步环，减少摆动倾向，这种倾向的减少，也会减少阻力损失，从而减少倒锥长度。

　　在这里呢，我们可以看到，以SKS的阻止单元而形成的振动趋势，对于变速箱而言是一个非常重要的设计。能够进一步减少这一侧的压力，也就是说在原理上，我们不再需要使用摩擦的内衬，在这个区域不再需要使用摩擦内衬。SKS环可以改进轴向力，可以从这一侧改进轴向力，从而改进轴向力的阻止作用方式，会形成更为均匀的作用，这样能提高性能。我们也测试了SKS的系统，在车辆和变速箱中进行了广泛的测试。为此呢，我们能够对功能可靠性和换档质量采用了现代化的技术和方法。在这个汽车里面，我们使用了GSKA的系统进行测量，有很多人对这个系统很熟悉了。在这里我们分析了配备标准的同步器和变速箱，对他们进行了对比测量，大家可以看到，这里有红色，红色是同比力，在这个领域非常重要，在这里呢，我们有二级负载的扭矩，这里的核心是一个二次冲击。

　　我们在测量的过程中，对于热状态和冷状态都进行了测量，而且对换档进行了评估，在评估的过程中，我说了非常重要的指导原则，就是二次冲击，这种二次冲击是指套和结合尺结合的一种性能特征。当然了，在测试的过程中，我们也使用了我们的新的实验台架来检查锁止安全性的设计配置，我们也与安全公司，使用他们的台架，开展测试工作。我们也做了整个变速器的耐久性的测试，在同步实验台进行了测试，我们看到所有的组件，在整个过程中，是我们非常关注的测试对象，锁止单元用于传输到同步环上，因此选择合适的材料成份之外，耐久性能也是重要的因素，也是在设计尺套间的设计配置方面，要考虑的非常重要的因素。另外做了耐久性的测试，我们做了几千次的测试，大家可以看到这里在做了这样的测试之后呢，耐久性的值的结果更好，它的压力模式的性能更好。

　　对我们更有趣的一个测试就是我们对这个测试后的一个SKS锁止单元的元件的研究，发现在同步环磨损测量同样证实了，在摩擦层改进的结果呢，更加的均匀。所以呢，我们在安全性方面有所改进。下面是一个单锥和双锥和三锥的模块化的系统。我们可以在替换和添加组件的时候，SKS的基本元件可以用于配置双和三锥的同步器，理想的情况下，这种多锥的同步器，具有非耦合性的配置。一般的情况下，这也是可能的，因为结合尺独立于锁止扭矩。那么SKS是一种新的智能键的同步器，而且它这种模型方面的一系列的概念，也是成功地展示了我们之所以被证实为数十年以来，设计的一个全面性创新的范例，是被我们成功地所实施了。而且当然呢，我们有非常强的成本优势，不光是能够在锁止环的部分获得节省，如果看一下中国市场的话，实际上的锁止环，也需要非常搞得一个投资，以及非常复杂的这种建模。现在呢，基本上在中国市场也只使用我们德国的产品，当然，最后是由你们市场自己来决定，是不是要最后使用这种智能键型的同步器，转移到中国的市场，谢谢大家。

　　主持人韩枚：有五分钟提问时间。

　　提问：请问一下同步时间可以减少到多少。

　　Ottmar Back：同步时间，通常呢并不会受到影响，因为我们是有一样的这种系数，有同样的效率，这和传统的系统是一样的。但是你可以看到能够获得一个更好的压力模型。我们也可以使用更高的一些应用的硬力，如果这样做的话，可以降低整个的同步时间，谢谢。

　　提问：谢谢您刚才的演讲，看起来好像您这个同步系统呢，比我们之前的传统的系统更加的快一些，尤其是我们这里无论是单锥和双锥的情况下，如果是这么个情况，我们在整个的变速器的设计过程中，有怎样的优势？

　　Ottmar Back：基本上呢，它距离是一样的，并没有很短，这种双锥的同步器，中间有耦合。但是对于这种锁止的单元，它也需要在不同的功能性和不同的步骤之间进行穿越，所以说在单锥当中呢，是有这样的连接，而且对于双锥的系统来讲呢，我们要尽量避免这种耦合，从而来避免出现这种小的角度。

　　提问：能给我们讲一下整个的换档的能量的最大值是多少，就是说在SKS的智能键的同步器，最大负荷压力？

　　Ottmar Back：负荷压力取决于整个的智能键的宽度，就像我之前提过的，对于普通的情况下，对我们的耐用性测试当中，差不多10牛米，而且最高的换挡在20牛米左右，最后获得一个负荷的量，在我看来，它并不是一个非常重要，这个负荷压力不是最大的问题，因为从液压的系统当中，我们知道一千五百牛顿呢，牛米，通常也是非常正常的。在这个系统当中我认为，它比起减少这种压力相比呢，没有那么的重要，尤其是在DCT里面，我们需要有更多的能量，进行这种同步。所以说我们需要更高性能的这种比较低的压力的这种同步器。