陳小國(guó)

(陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西西安 710077)

一種多擋位變速箱操縱系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

陳小國(guó)

(陜西法士特汽車傳動(dòng)工程研究院，陜西西安 710077)

某系列變速箱操縱系統(tǒng)故障多發(fā)，隨動(dòng)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(duì)該系列變速箱的操縱系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過分析改進(jìn)后氣路原理，從理論上說明了改進(jìn)的可行性；對(duì)操縱裝置總成結(jié)構(gòu)、工藝性進(jìn)行比較分析，闡明了改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及實(shí)用價(jià)值。

變速器；操縱系統(tǒng)；氣路改進(jìn)；隨動(dòng)閥；單H閥

0　引言

法士特某系列變速器廣泛應(yīng)用在公路長(zhǎng)途運(yùn)輸車、非公路自卸車等領(lǐng)域，以其皮實(shí)耐用的特性為廣大客戶認(rèn)可。但現(xiàn)有單H操縱機(jī)構(gòu)氣路采用了隨動(dòng)閥，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、價(jià)格昂貴、不可維修等，嚴(yán)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(duì)單H操縱機(jī)構(gòu)及氣路原理進(jìn)行分析比較，決定對(duì)操縱機(jī)構(gòu)及氣路進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。

1　改進(jìn)前后氣路原理分析

1.1改進(jìn)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(dòng)，副箱高低擋轉(zhuǎn)換為氣操縱，氣動(dòng)路線原理示意圖如圖1所示。

來自整車儲(chǔ)氣罐的壓縮空氣(0.7～0.8 MPa)經(jīng)過空氣濾清調(diào)節(jié)器1，調(diào)壓至0.41～0.44 MPa后，經(jīng)主氣管2進(jìn)入隨動(dòng)閥，隨動(dòng)閥的通斷狀態(tài)由手球上的高低擋轉(zhuǎn)換開關(guān)來控制：當(dāng)手球上開關(guān)在低擋區(qū)時(shí)，主氣管2與低擋區(qū)氣管4接通，變速箱在低擋區(qū)工作；當(dāng)手球上開關(guān)在高擋區(qū)時(shí)，主氣管2與高擋區(qū)氣管5接通，變速箱在高擋區(qū)工作。

當(dāng)變速箱處在空擋位置時(shí)，隨動(dòng)桿8處在圖2中所示位置，空擋燈13接通；當(dāng)變速箱掛上任一擋位時(shí)，撥叉軸7會(huì)推動(dòng)隨動(dòng)桿8向右移動(dòng)，壓縮空擋燈13的觸頭，空擋燈斷開，同時(shí)隨動(dòng)桿8向右移動(dòng)推動(dòng)隨動(dòng)閥柱銷10，隨動(dòng)閥柱銷10頂住隨動(dòng)閥活塞12，此時(shí)，隨動(dòng)閥進(jìn)出氣路固定，避免了變速箱工作時(shí)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(dòng)閥的工作原理圖，S與主進(jìn)氣口常通，當(dāng)手球處于低擋位置時(shí)，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(qū)工作；當(dāng)手球處于高擋位置時(shí)，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(qū)工作。

該氣路功能上很好地實(shí)現(xiàn)了該系列變速箱的操縱要求，但由于隨動(dòng)閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜、緊貼主箱殼體安裝、溫度高，閥體內(nèi)O型圈失效快，故障率高，價(jià)格昂貴，不可維修等嚴(yán)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(shí)，上蓋上3根撥叉軸孔與隨動(dòng)桿安裝孔垂直偏心交錯(cuò)，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(dòng)桿配合處有細(xì)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(shí)撥叉軸與軸孔壁的摩擦增大，同時(shí)撥叉軸推動(dòng)隨動(dòng)桿要克服隨動(dòng)桿的摩擦阻力，導(dǎo)致變速箱使用中掛擋沉重，嚴(yán)重影響了整車使用，對(duì)法士特變速箱的市場(chǎng)聲譽(yù)也造成不良影響。

1.2改進(jìn)后氣路原理分析

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

來自整車儲(chǔ)氣罐的壓縮空氣(0.7～0.8 MPa)經(jīng)過空氣濾清調(diào)節(jié)器1，調(diào)壓至0.41～0.44 MPa后，進(jìn)入主氣管2和控制進(jìn)氣管3(紅色氣管)。

當(dāng)主箱處于空擋位置時(shí)，氣路控制閥4開通，壓縮氣體經(jīng)過氣路控制閥后進(jìn)入單H閥6，當(dāng)手球按鈕處于低擋區(qū)時(shí)，控制出氣管7內(nèi)有氣，氣管5-氣管9接通，進(jìn)入單H閥的壓縮空氣會(huì)通過低擋氣管9進(jìn)入副箱換擋氣缸，從而實(shí)現(xiàn)低擋。當(dāng)手球按鈕處于高擋區(qū)時(shí)，控制出氣管7內(nèi)無氣，氣管5-氣管8接通，則壓縮空氣會(huì)通過高擋氣管8進(jìn)入副箱換擋氣缸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高擋?？刂瞥鰵夤?內(nèi)有氣與否，與換擋手柄上的高低擋轉(zhuǎn)換撥頭所處位置有關(guān)。當(dāng)撥頭處于高位時(shí)，控制出氣管內(nèi)無氣，可實(shí)現(xiàn)高擋；當(dāng)撥頭處于低位時(shí)，控制出氣管內(nèi)有氣，則可實(shí)現(xiàn)低擋。

當(dāng)主箱處于掛擋位置時(shí)，氣路控制閥斷開，此時(shí)壓縮空氣不能進(jìn)入單H閥，也無法實(shí)現(xiàn)高低擋轉(zhuǎn)換。也就是說，只有主箱在空擋位置時(shí)，才能進(jìn)行高低擋轉(zhuǎn)換，同時(shí)，主箱處于掛擋時(shí)，氣路控制閥斷開，副箱高低擋轉(zhuǎn)換氣缸活塞兩側(cè)均無氣壓，為防止整車顛簸時(shí)副箱活塞震動(dòng)脫擋，作者在氣缸撥叉軸上加了防脫擋機(jī)構(gòu)，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(dāng)P氣管不通氣時(shí)，氣管8與氣管5接通，氣管9與通氣塞11接通；當(dāng)P氣管通氣時(shí)，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(dāng)觸頭處于自由狀態(tài)時(shí)，氣管2與氣管5接通；當(dāng)觸頭被壓下時(shí)，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(dòng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性好，單個(gè)閥出現(xiàn)問題時(shí)只需更換其中一個(gè)閥，且兩閥價(jià)格總和不到隨動(dòng)閥價(jià)格的一半，單從閥體本身即大大降低了整箱的生產(chǎn)成本，同時(shí)也降低了用戶的使用成本。

2　操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于氣路原理的改變，作者對(duì)操作結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。重新設(shè)計(jì)的操縱結(jié)構(gòu)盡量多地借用了已有零部件，結(jié)構(gòu)相對(duì)舊的更簡(jiǎn)單，圖5(a)、(b)分別為改進(jìn)設(shè)計(jì)前后雙桿右操縱裝置結(jié)構(gòu)圖。

經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)后，單桿(左/右)操縱裝置兩信號(hào)燈都裝在操縱殼體上，上蓋上原有的信號(hào)燈孔和隨動(dòng)桿安裝的橫孔不需要再加工，且省去了隨動(dòng)桿，3根撥叉軸上與隨動(dòng)桿配合的槽也不需要再加工，變速箱殼體上裝隨動(dòng)閥的面及面上的孔也可以不用加工，從工藝加工及零件數(shù)量上來看，也對(duì)降低成本有較大作用；改進(jìn)設(shè)計(jì)后的雙桿操縱(左/右)，除了倒擋燈要裝在上蓋上，兼具上述優(yōu)點(diǎn)，且操縱裝置本身結(jié)構(gòu)得到了很大的簡(jiǎn)化。圖5為改進(jìn)前后的雙桿右操縱裝置總成，不難看出，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件數(shù)量減少，可靠性更強(qiáng)，維修更方便。

3　結(jié)論

經(jīng)過近兩年推廣應(yīng)用，單H閥和氣路控制閥取代隨動(dòng)閥在

單H操縱中的應(yīng)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(rèn)可，主機(jī)廠紛紛要求對(duì)原有技術(shù)協(xié)議進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，終端用戶也主動(dòng)要求改為新氣路。新氣路的推廣促進(jìn)了該系列變速器的廣泛使用，明顯提高了顧客對(duì)該系列變速箱的滿意度，提高了產(chǎn)品美譽(yù)度。隨著公司產(chǎn)品的擴(kuò)展，新操縱裝置已被多個(gè)擋系列變速器借用。此改進(jìn)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(chǎn)量的不斷提高和新產(chǎn)品的推廣，此改進(jìn)將獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(cè)[M].西安：陜西省科學(xué)技術(shù)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(guó)(1980—)，男，碩士，工程師，從事變速器的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。E-mail:chenxg_mine@126.com。