重卡變速器帶雙取力器的設計

劉　麗

（中國重型汽車集團有限公司技術發展中心（大同研發中心）， 山西　大同　037004）

引言

隨著工程建設等項目逐漸增多和城市環保垃圾清運等需求，對真空吸污車、瀝青灑布車、高壓清洗車、干混砂漿運輸車、粉粒物料運輸車（粉灌車）等特殊功能的重型汽車需求也越來越多。這些車型的特點是變速器的后端需要有兩個動力輸出，而且最大功率在50 kW左右。

為實現以上車型的多功能應用就需要匹配雙動力輸出，這些動力輸出均來自變速器匹配的取力器，隨著社會的進一步發展，以上車型的需求會越來越多，因此雙輸出口取力器也逐步受到廣泛的應用，亟待開發一個雙動力輸出的取力器，以滿足市場需求。

1　國內外雙取力器現狀

國內外雙取力器主要有兩種結構形式，一種是以美國某公司為代表的雙取力器，該雙后取力器分別布置在變速器輸出法蘭的左上方和右下方，是真正意義上的雙后取力器，中國重型汽車集團有限公司（以下簡稱“公司”）部分重型變速器的雙后取力器結構形式和該雙后取力器相同。由于公司部分重型變速器為變速器副箱采用行星齒輪結構，而且在變速器左側還要布置緩速器，因此該取力器結構布置無法實現[1]。

另一種是以德國某公司為代表的雙后取力器，該雙后取力器采用一個動力輸入，兩個動力輸出形式。由于變速器副箱為行星齒輪結構，取力器采用加長輸入軸從變速器主箱中間軸取力，取力器均包含變速器輸出軸端蓋，在加裝該取力器時需要將變速器輸出法蘭和輸出軸端蓋一起拆下，該結構的好處是取力器殼體強度足夠大，但是已售車輛如需加裝該取力器需要將變速器輸出法蘭拆下后裝配取力器，不但裝配麻煩，而且還可能由于裝配不專業引起漏油等故障。

2　雙取力器設計方案

2.1　取力器輸出扭矩及速比參數設計

根據前期的《雙取力器研究》，可將新開發的雙取力器速比和扭矩參數設定如下：動力直接輸出的輸出口速比為1.00，扭矩為850 N·m；動力間接輸出的輸出口速比為0.74，扭矩為500 N·m。后期根據市場情況需求開發動力間接輸出的輸出口速比為0.76，扭矩為700 N·m的產品。由于目前HW50、HW70取力器輸入軸允許最大扭矩為1 350 N·m，因此在設計雙取力器時總輸出扭矩應該不大于1 350 N·m。新開發雙取力器應盡量借用現有取力器零部件以降低開發費用。因此將新開發雙取力器速比參數及結構形式設定見表1：

表1　雙取力器速比參數及結構形式表

2.2　雙取力器結構設計

2.2.1方案一（HW70-09+HW100組合結構，見下頁圖1）

以HW70取力器為樣本進行設計，保持HW70齒輪、換擋機構等不變，通過更改取力器后殼、第一軸等加裝HW100取力器，實現雙取力器功能。具體如下：更改并加長取力器第一軸，更改后的取力器為新設計的HW70-09取力器，預留突出的花鍵可以加裝取力器HW100，HW70-09和HW100一起組合成雙輸出口的新取力器。HW70-09取力器可以單獨使用，在不需要雙動力輸出的情況下可以將輸出口密封作為普通取力器使用。HW100取力器在加長取力軸的基礎上也可以單獨加裝并使用。由于取力器輸入軸扭矩限制，在取力器輸出口2扭矩設定到700 N·m時，取力器輸出口1允許使用輸出扭矩為650 N·m。

該組合式雙取力器的優點是：匹配靈活，HW70-09完全可以取代目前的HW70取力器，需要匹配雙取力器時僅僅增加一個HW100取力器即可；HW100取力器通過改變輸入軸可以直接安裝在變速器上使用，增加了取力器種類，可以給客戶更多選擇；設計簡單，該方案僅需要對取力器殼體、潤滑方式和第一軸重新設計即可。

2.2.2方案二（獨立的雙取力器結構，見圖2）

以HW70取力器為樣本設計，更改取力器第一軸結構，將輸出法蘭與第一軸連接起來，作為動力輸出口如圖2所示。當僅需要一個動力輸出口時可以將動力輸出口1去掉，當做HW50或HW70取力器使用。

圖1　HW70-09+HW100組合結構雙取力器

圖2　獨立的雙取力器

該雙取力器的優點為：在HW70基礎上進行改進，需要增加零件少，價格便宜；重量輕，有利于整車的輕量化設計；經過對兩種設計方案的對比，從更改零部件的種類，難度和成本等方面分析，最終確認采用第二種方案[2]。

2.3　雙取力器操縱設計

該雙取力器為適應不同工況，車輛對取力器輸出控制采用各個取力輸出口單獨控制如圖3所示，利用壓縮空氣控制氣缸操縱取力器換擋機構。

按照整體式方案進行設計，則第1輸出口需要重新設計取力器換擋機構，如果將該操縱機構布置在取力器內，需要對取力器殼體進行重新布置以滿足取力器結合的需要，由于兩個換擋氣缸均布置在取力器殼體內，在不使用雙取力時會造成浪費。為此，對第1輸出口設計布置縱氣缸，實現對HW50取力器的單獨控制。

圖3　取力器氣缸操縱剖面圖

2.4　雙取力器輸出端輸出方式設計

目前公司要求取力器標配為直聯式輸出，但對于雙取力器，由于兩動力輸出口距離較小（僅為104 mm），如果都采用直聯式輸出，兩直聯泵難以布置。考慮到取力器兩輸出口同時匹配直聯泵對取力器殼體強度要求較高，在設計時采用一個法蘭輸出和一個直聯輸出的方式。

2.5　取力器和變速器的連接

方便已售車輛加裝雙取力器，需要設計整體式安裝的取力器。HW70取力器由于齒輪較大，需要重新設計固定孔位，并對變速器后殼進行更改。連接螺栓布置在取力器殼體外部，將取力器殼體和變速器連接部分向外延伸。

2.6　取力器潤滑方式

目前，公司HW50、HW70取力器潤滑方式為強制潤滑和飛濺潤滑相結合的潤滑方式，由于該雙后取力器輸出法蘭將原HW50、HW70強制潤滑油路位置占用，因此雙取力器的強制潤滑油路需要重新設計。可以將取力器進油口由取力器輸出軸后端移到取力器頂部進行噴淋加飛濺潤滑的方式。

3　結語

以上分析為商用車變速器雙取力器的設計開發過程。目前，該雙取力器被廣泛應用于多功能專用車型上，雙取力器的成功開發不僅創造了更多的經濟效益，而且進一步奠定了公司專用車底盤的霸主地位。

[1]任傳波.汽車產品開發[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]陳家瑞.汽車構造（下冊）[M].北京：機械工業出版社，2006.