汽車變速器操縱機構及氣路控制原理分析

系列速度計算系統故障頻發：動閥故障、掛紙重量。本文深入剖析了其操縱及氣路控制原理,分析查找故障原因,對該系列變速器的操縱系統進行了改進設計。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。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,其本身結構復雜,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,提高了變速器使用成本,用戶抱怨較多。法士特公司通過對單H操縱機構及氣路原理的分析比較,決定對操縱機構及氣路進行改進設計。隨動閥隨動原理法士特某系列雙中間軸變速器采用單H操縱,主箱為手操動,副箱高低檔轉換為氣操縱,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(0.7～0.8MPa)經過空氣濾清調節器(1),調壓至0.41-0.44MPa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檔轉換開關來控制:當手球上開關在低檔區時,主氣管(2)與低檔區氣管(4)接通,變速器在低檔區工作;當手球上開關在高檔區時,主氣管(2)與高檔區氣管(5)接通,變速器在高檔區工作。當變速器處在空檔位置時,隨動桿處在圖2中所示位置,空檔燈接通;當變速器掛上任一檔位時,撥叉軸會推動隨動桿向右移動,壓縮空檔燈的觸頭,空檔燈斷開,同時隨動桿向右移動推動隨動閥柱銷,隨動閥柱銷頂住隨動閥活塞,此時,隨動閥進出氣路固定,避免了變速器工作時,高低檔的突變跳檔(如1,6檔,2,7檔等的互變),保證變速器的正常工作。圖3為隨動閥的工作原理圖,S與主進氣口常通,當手球處于低檔位置時,S管與P管接通,氣路如圖3(a)所示,低檔氣管通氣,變速器在低檔區工作;當手球處于高檔位置時,S管與P管斷開,氣路如圖3(b)所示,高檔氣管通氣,變速器在高檔區工作。該氣路功能上很好的實現了該系列變速器的操縱要求,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器使用成本,用戶抱怨較多。同時,上蓋上三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,掛檔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,導致變速器使用中掛檔沉重,嚴重影響了整車使用。采用低壓閥和氣路控制閥組合替代,實現高層次版產改進采用了單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如圖4(單桿左操縱為例)。來自整車儲氣罐的壓縮空氣(0.7～0.8MPa)經過空氣濾清調節器(1),調壓至0.41～0.44MPa后,進入主氣管(2)和控制進氣管(3)(紅色氣管)。當主箱處于空檔位置時,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),當手球按鈕處于低檔區時,控制出氣管(7)內有氣,氣管5～9接通,進入單H閥的壓縮空氣會通過低檔氣管(9)進入副箱換檔氣缸,從而實現低檔。當手球按鈕處于高檔區時,控制出氣管(7)內無氣,氣管5～8接通,則壓縮空氣會通過高檔氣管(8)進入副箱換檔氣缸,進而實現高檔。控制出氣管(7)內有氣與否,與換檔手柄上的高低檔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,可實現高檔;當撥頭處于低位時,控制出氣管內有氣,則可實現低檔。當主箱處于掛檔位置時,氣路控制閥斷開,此時壓縮空氣不能進入單H閥,也無法實現高低檔轉換。也就是說,只有主箱在空檔位置時,才能進行高低檔轉換,同時,主箱處于掛檔時,氣路控制閥斷開,副箱高低檔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檔,在氣缸撥叉軸上加了防脫檔機構,這樣即可避免跳檔(如1,6檔,2,7檔等的互變)和副箱脫檔,保證變速器正常工作。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器的換檔操縱要求。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。“經過近兩年推廣應用,表明單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。”操縱機構的加工基于氣路原理的改變,我們對操作結構進行了重新設計,重新設計的操縱結構盡量多的借用了已有零部件,結構相對舊的操縱更簡單,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,三根撥叉軸上與隨動桿配合的槽也不需要再加工,變速器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),除了倒檔燈要裝在上蓋上,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。在新產品上的應用將得到顯著發展經過近兩年推廣應用,表明單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了相應改進,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器的滿意度,提高