重型汽車變速器強制潤滑系統

常娟，孫智金

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重型汽車變速器強制潤滑系統

常娟，孫智金

（陜西法士特汽車傳動工程研究院，陜西 西安 710021）

針對大扭矩、主副箱雙中間軸變速器面臨的副箱零部件潤滑不充分問題，提出一種重型汽車變速器強制潤滑系統，解決了主副箱變速器副箱齒輪潤滑問題，有效地提高了變速器的壽命。

重型汽車；變速器；潤滑

引言

傳統的汽車變速器一般是通過飛濺潤滑來實現變速器內部零件的潤滑，但是由于變速器結構設計的限制，飛濺潤滑油量有限，不能滿足大扭矩、多檔位、主副箱變速器的潤滑要求[1]。主副箱變速器是在單箱變速器的基礎上通過倍檔或半檔機構形成的多檔位變速器。雙中間軸主副箱變速器，因其獨特的結構，在相同條件下具有更大的承載力，滿足大扭矩發動機的匹配需求，深受商用車市場青睞。

1 主副箱雙中間軸變速器潤滑特點

圖1為雙中間軸主副箱變速器結構示意圖。主箱和副箱均有兩個中間軸，且兩個中間軸與水平面均成一定角度排列在輸出軸兩側。位于變速器低處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件處于變速器殼體的下方，浸漬在潤滑油中，屬于浸漬潤滑；位于變速器高處的主箱中間軸、副箱中間軸及其上零件只有一部分浸潤在油液中，依靠變速器運轉時齒輪高速旋轉甩動潤滑油進行飛濺潤滑。而實驗以及售后的數據表明，大扭矩變速箱中，位于高處的中間軸僅靠飛濺潤滑很難滿足要求，往往因為潤滑不良而最先出現點蝕[2]；另外，輸入軸的扭矩傳到副箱經過速比放大，使得副箱比主箱承受更大的扭矩，副箱內的零部件處于整個變速器工況最嚴苛的環境中。因此，副箱零部件，特別是位于高處的副箱中間軸的充分潤滑成為整個變速器潤滑系統的難點。本文提出了一種變速器強制潤滑系統，設計了新的油路和油管，對副箱零部件進行強制潤滑，可以有效改善副箱零部件潤滑條件，以及副箱中間軸因潤滑不良造成點蝕的情況，提高變速器使用壽命。

2 變速器強制潤滑系統結構設計

強制潤滑的目的是為解決主副箱雙中間軸變速器中副箱高處零部件的潤滑問題，要將潤滑油從低處引至高處，需要借助于油泵。而副箱本身空間有限，因此需要設計結構緊湊的大流量壓力油泵。同時需要設計輔助噴淋的潤滑油管，將潤滑油引至需要潤滑的零部件。

2.1 油泵設計

油泵通過主箱中間軸取力，其轉速N1由式（1）確定：

N1=N×n1×n2（1）

其中：N為發動機轉速；n1為變速器常嚙合齒輪速比； n2為油泵驅動齒輪與轉子速比。

油泵安裝在變速器底部，需要設計油濾網。依據泵油量及安裝空間來設計油泵的結構和外形尺寸，油泵技術參數見表1。

表1 油泵技術參數

2.2 潤滑系統設計

圖2為強制潤滑系統結構示意圖。主箱中間軸9一端通過軸承支撐在變速器殼體7的隔墻上，軸頭上安裝的油泵驅動輪8與中間軸9一起轉動，油泵1安裝在變速器殼體7隔墻上靠近中間軸的位置，通過油泵驅動齒輪驅動油泵轉子轉動，達到泵油的目的。變速器殼體7外壁上有兩個孔(見圖2（d）)，與油泵的出油口14相通的是冷卻油孔5，可以外接冷卻裝置；另一個為冷卻后回油孔4，潤滑油經冷卻裝置冷卻后回流至變速器內。殼體上與回油孔4垂直相通的臺階孔是潤滑油孔12(見圖2（c）)，臺階起到對直油管13輔助限位的作用。

1-油泵；2-螺栓；3-蓋板及襯墊； 4-回油孔；5-冷卻油孔；6-三通管接頭；7-變速器殼體；8-油泵驅動齒輪；9-中間軸；10-彎油管

（a）強制潤滑系統整體結構

11-后蓋；12-潤滑油孔；13-直油管

（b）A-A剖視圖

（c）C-C剖視圖

14-出油口；15- 油泵安裝孔

（d）D-D剖視圖

圖2 強制潤滑系統結構示意圖

16.-副箱上中間軸；17-減速齒輪

圖3為潤滑系統后蓋殼體結構。直油管13一端插入潤滑油孔12中，另一端帶有螺紋與三通管接頭6連接；三通管接頭6的固定端安裝在后蓋11上，一端接直油管13，另一端接彎油管10；油泵出來的潤滑油經回油孔4進入潤滑油孔12，再經直油管13進入三通管接頭6，然后通過彎油管10被引至副箱高處；彎油管10靠近中間軸的部位開有若干小油孔，另一端開放，給油管經過處的齒輪和軸潤滑。

3 變速器潤滑系統工作原理及安裝方式

3.1 工作原理

該強制潤滑系統的優點是：與冷卻系統共用油泵，又不依賴冷卻系統。變速器工作時，裝在中間軸9上的油泵驅動齒輪8驅動油泵轉子旋轉，油泵1從變速器內部吸油，經出油口14進入冷卻油孔5。當變速器不接冷卻系統時，殼體外壁兩個油孔處用蓋板和襯墊3密封，蓋板中間向外突起，讓出內部空間用來回油。潤滑油經冷卻油孔5通過蓋板處的空腔進入回油孔4，回流到潤滑油孔12，通過直油管13進入副箱，再經過彎油管10潤滑副箱上中間軸16及減速齒輪17。當變速器接冷卻系統時，去掉蓋板和襯墊3及螺栓2，冷卻油孔5接一根外部油管至冷卻系統。冷卻后的油通過外部油管經回油孔4進入變速器中，然后進入潤滑油道12中，通過直油管13進入副箱進行潤滑。

3.2 強制潤滑系統安裝方式

先將變速器主箱及副箱其余零件安裝完成，然后在合箱前安裝強制潤滑系統相關零件。三通管接頭6擰入后蓋11對應的螺紋孔中，將管接頭橫向的一頭調整到大致與右側后蓋外壁平行的位置；將彎油管10有折彎的一頭插入后蓋上部固定孔中，調整伸入的長度，使其另一端對準三通管接頭6橫向的螺紋部分，擰動三通管接頭6上的活動螺紋套，將彎油管旋緊；接下來將直油管13旋進三通管接頭6豎直的接頭中；然最后將裝有油管的副箱總成整體安裝在變速器殼體7上，完成合箱。為了使直油管13更好的插入變速器殼體上的潤滑油孔12中，孔口處設計為大倒角，起導向作用。

4 驗證

本設計是基于某16檔大扭矩變速器副箱中間軸點蝕故障的改進項目。在臺架試驗中，未裝強制潤滑系統的變速器完成規定的試驗循環次數后拆解，發現副箱中間軸多處點蝕，如圖4所示。

加裝本強制潤滑系統后，在同樣的試驗條件下進行臺架試驗，完成規定的循環次數后拆解，副箱中間軸齒面磨損均勻完整，沒有點蝕現象，如圖5所示。

圖4 未裝強制潤滑輪齒點蝕

圖5 加裝強制潤滑后齒面完好

5 結語

在傳統飛濺潤滑不能滿足大扭矩主副箱變速器潤滑要求的情況下，通過設計新的強制潤滑系統，可以有效改善變速器副箱零部件的潤滑情況，降低齒輪點蝕失效，有利于提高齒輪壽命從而延長變速器使用壽命。

該強制潤滑系統所有潤滑油管均在變速器內部，不影響外觀及與整車的匹配。

[1] 原鑫.重型汽車變速器潤滑失效模式分析及控制[J].機械工程與自動化.2014(5):173-174.

[2] 徐曉春,朱洪,吳妙仙.汽車變速器潤滑[J].汽車工程師,2011（6）: 61-62.

Forced Lubrication System for Heavy Vehicle Transmission

Chang Juan, Sun Zhijin

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710021 )

This paper analyzed the insufficient lubrication phenomenon of auxiliary case parts in heavy duty transmission of double countershafts, then presented a new forced lubrication system in order to solve the lubrication problem of auxiliary case gear. Finally this system proved to be effective in increasing life of heavy vehicle transmission.

heavy vehicle; transmission; lubrication

A

1671-7988(2018)18-187-03

U463.212

A

1671-7988(2018)18-187-03

CLC NO.: U463.212

常娟（1984-）女，陜西延安人，工程師，碩士，主要從事汽車變速器設計與開發工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.063