一種多擋位變速箱操縱系統的改進設計

陳小國

(陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西西安 710077)

一種多擋位變速箱操縱系統的改進設計

陳小國

(陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西西安 710077)

某系列變速箱操縱系統故障多發，隨動閥失效、掛擋沉重。深入剖析了其操縱及氣路控制原理，分析查找故障原因，對該系列變速箱的操縱系統進行了改進設計。通過分析改進后氣路原理，從理論上說明了改進的可行性；對操縱裝置總成結構、工藝性進行比較分析，闡明了改進后的經濟價值及實用價值。

變速器；操縱系統；氣路改進；隨動閥；單H閥

0　引言

法士特某系列變速器廣泛應用在公路長途運輸車、非公路自卸車等領域，以其皮實耐用的特性為廣大客戶認可。但現有單H操縱機構氣路采用了隨動閥，結構復雜、故障率高、價格昂貴、不可維修等，嚴重影響了整車的正常工作，提高了變速箱使用成本，用戶抱怨較多。該公司通過對單H操縱機構及氣路原理進行分析比較，決定對操縱機構及氣路進行改進設計。

1　改進前后氣路原理分析

1.1改進前氣路原理分析

法士特某系列雙中間軸變速箱采用單H操縱，主箱為手操動，副箱高低擋轉換為氣操縱，氣動路線原理示意圖如圖1所示。

來自整車儲氣罐的壓縮空氣(0.7～0.8 MPa)經過空氣濾清調節器1，調壓至0.41～0.44 MPa后，經主氣管2進入隨動閥，隨動閥的通斷狀態由手球上的高低擋轉換開關來控制：當手球上開關在低擋區時，主氣管2與低擋區氣管4接通，變速箱在低擋區工作；當手球上開關在高擋區時，主氣管2與高擋區氣管5接通，變速箱在高擋區工作。

當變速箱處在空擋位置時，隨動桿8處在圖2中所示位置，空擋燈13接通；當變速箱掛上任一擋位時，撥叉軸7會推動隨動桿8向右移動，壓縮空擋燈13的觸頭，空擋燈斷開，同時隨動桿8向右移動推動隨動閥柱銷10，隨動閥柱銷10頂住隨動閥活塞12，此時，隨動閥進出氣路固定，避免了變速箱工作時高低擋的突變跳擋(如1、6擋，2、7擋等的互變)，保證變速箱的正常工作。

圖3[1]為隨動閥的工作原理圖，S與主進氣口常通，當手球處于低擋位置時，S管與P管接通，氣路如圖3(a)所示，低擋氣管通氣，變速箱在低擋區工作；當手球處于高擋位置時，S管與P管斷開，氣路如圖3(b)所示，高擋氣管通氣，變速箱在高擋區工作。

該氣路功能上很好地實現了該系列變速箱的操縱要求，但由于隨動閥結構復雜、緊貼主箱殼體安裝、溫度高，閥體內O型圈失效快，故障率高，價格昂貴，不可維修等嚴重影響了整車的正常工作和變速箱使用成本，用戶抱怨較多。同時，上蓋上3根撥叉軸孔與隨動桿安裝孔垂直偏心交錯，且軸孔較深，工藝上難以保證四孔同軸度及位置度要求，上蓋廢品率高； 撥叉軸與隨動桿配合處有細軸頸，剛度受到較大影響；軸孔同軸度超差和撥叉軸剛度減弱，掛擋時撥叉軸與軸孔壁的摩擦增大，同時撥叉軸推動隨動桿要克服隨動桿的摩擦阻力，導致變速箱使用中掛擋沉重，嚴重影響了整車使用，對法士特變速箱的市場聲譽也造成不良影響。

1.2改進后氣路原理分析

采用單H閥和氣路控制閥組合代替隨動閥，改進后的氣動路線原理見圖4(單桿左操縱為例)。

來自整車儲氣罐的壓縮空氣(0.7～0.8 MPa)經過空氣濾清調節器1，調壓至0.41～0.44 MPa后，進入主氣管2和控制進氣管3(紅色氣管)。

當主箱處于空擋位置時，氣路控制閥4開通，壓縮氣體經過氣路控制閥后進入單H閥6，當手球按鈕處于低擋區時，控制出氣管7內有氣，氣管5-氣管9接通，進入單H閥的壓縮空氣會通過低擋氣管9進入副箱換擋氣缸，從而實現低擋。當手球按鈕處于高擋區時，控制出氣管7內無氣，氣管5-氣管8接通，則壓縮空氣會通過高擋氣管8進入副箱換擋氣缸，進而實現高擋。控制出氣管7內有氣與否，與換擋手柄上的高低擋轉換撥頭所處位置有關。當撥頭處于高位時，控制出氣管內無氣，可實現高擋；當撥頭處于低位時，控制出氣管內有氣，則可實現低擋。

當主箱處于掛擋位置時，氣路控制閥斷開，此時壓縮空氣不能進入單H閥，也無法實現高低擋轉換。也就是說，只有主箱在空擋位置時，才能進行高低擋轉換，同時，主箱處于掛擋時，氣路控制閥斷開，副箱高低擋轉換氣缸活塞兩側均無氣壓，為防止整車顛簸時副箱活塞震動脫擋，作者在氣缸撥叉軸上加了防脫擋機構，這樣即可避免跳擋(如1、6擋，2、7擋等的互變)和副箱脫擋，保證變速箱正常工作。

單H閥的工作原理：當P氣管不通氣時，氣管8與氣管5接通，氣管9與通氣塞11接通；當P氣管通氣時，氣管9與氣管5接通，氣管8與通氣塞10接通。

氣路控制閥的工作原理：當觸頭處于自由狀態時，氣管2與氣管5接通；當觸頭被壓下時，氣管2與氣管5斷開。

此氣路完全滿足某系列變速箱的換擋操縱要求。將原氣路中隨動閥用單H閥和氣路控制閥組合替代，由于單H閥和氣路控制閥結構簡單，可靠性好，單個閥出現問題時只需更換其中一個閥，且兩閥價格總和不到隨動閥價格的一半，單從閥體本身即大大降低了整箱的生產成本，同時也降低了用戶的使用成本。

2　操縱機構設計

基于氣路原理的改變，作者對操作結構進行了重新設計。重新設計的操縱結構盡量多地借用了已有零部件，結構相對舊的更簡單，圖5(a)、(b)分別為改進設計前后雙桿右操縱裝置結構圖。

經過改進設計后，單桿(左/右)操縱裝置兩信號燈都裝在操縱殼體上，上蓋上原有的信號燈孔和隨動桿安裝的橫孔不需要再加工，且省去了隨動桿，3根撥叉軸上與隨動桿配合的槽也不需要再加工，變速箱殼體上裝隨動閥的面及面上的孔也可以不用加工，從工藝加工及零件數量上來看，也對降低成本有較大作用；改進設計后的雙桿操縱(左/右)，除了倒擋燈要裝在上蓋上，兼具上述優點，且操縱裝置本身結構得到了很大的簡化。圖5為改進前后的雙桿右操縱裝置總成，不難看出，裝置結構簡單，零件數量減少，可靠性更強，維修更方便。

3　結論

經過近兩年推廣應用，單H閥和氣路控制閥取代隨動閥在

單H操縱中的應用完全滿足使用要求，且具有更高的可靠性。新氣路被廣泛認可，主機廠紛紛要求對原有技術協議進行相應改進，終端用戶也主動要求改為新氣路。新氣路的推廣促進了該系列變速器的廣泛使用，明顯提高了顧客對該系列變速箱的滿意度，提高了產品美譽度。隨著公司產品的擴展，新操縱裝置已被多個擋系列變速器借用。此改進方案也逐步推廣到其他單H操縱變速器上。隨著該系列變速箱產量的不斷提高和新產品的推廣，此改進將獲得顯著的經濟效益和社會效益。

【1】龐海平，張永慶，婁棚天.法士特雙中間軸變速器維修使用手冊[M].西安：陜西省科學技術出版社，2012.

Improved Design for a Multi-gear Transmission Control System

CHEN Xiaoguo

(Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Institute, Xi’an Shaanxi 710077,China)

A series of fault-prone transmission control system have servo valve failure and hanging heavy at gearing. The operation principle and pneumatic control principle were deeply analyzed to find the cause of the problem, and the design of operation system of the series of transmission was improved.Through analyzing the principle of improved pneumatic loop, improvement feasibility was explained theoretically. By comparative analysis of the process, related sect1s and control device assembly structure before and after the improvement, the improved economic value and practical value were clarified.

Transmission；Control system；Pneumatic loop improvement; Servo valve; Single H valve

2015-08-03

陳小國(1980—)，男，碩士，工程師，從事變速器的設計與開發工作。E-mail:chenxg_mine@126.com。