基于雙中間軸的變速器產品開發

20世紀80年代，陜西法士特齒輪有限公司從美國伊頓公司引進了完整的雙軸變速器制造技術（fuller）。經過20多年的整合和創新，它已成為中國最大的重型商用車服務提供商。其產、銷量,市場占有率,全員勞動生產率等綜合效益指標均居行業前茅。本文對法士特生產、匹配國內重型汽車的雙中間軸系列變速器的結構、工作原理和技術特點進行簡要介紹,供有關汽車廠家和行業人士參考。9(10)擋變速器:法士特雙中間軸系列變速器的基本結構平臺其9(10)擋變速器由一個前置5擋的主變速器和一個2擋的副變速器組成(見圖1)。輸入軸(Ⅰ軸)與Ⅰ軸齒輪通過花鍵相聯接。中間軸(副軸)齒輪除倒擋和低擋齒輪與中間軸制成一體外,均以一定的過盈量與中間軸相配合,并輔以月牙鍵或長鍵聯結。主軸(Ⅱ軸)齒輪由花鍵墊片支撐,在Ⅱ軸上呈徑向浮動狀態,通過裝在內孔上的止動環、Ⅱ軸上的長六角鍵、花鍵墊和調整墊進行軸向定位。通過選擇調整墊的厚度可以調整相鄰兩擋齒輪間的間隙。主、副變速器內的各擋齒輪均為常嚙合。發動機的動力通過離合器傳給變速器的輸入軸和Ⅰ軸齒輪。Ⅰ軸齒輪與中間軸傳動齒輪常嚙合,驅動中間軸轉動。中間軸上的齒輪與主軸上的齒輪常嚙合,主軸齒輪在主軸上空轉。Ⅱ軸上的滑套與Ⅱ軸通過花鍵聯接,當移動滑套,使滑套的結合齒(外花鍵)與Ⅱ軸齒輪的內齒(內花鍵)結合時,Ⅱ軸就與Ⅱ軸齒輪成為一體并按一定的速比轉動而傳遞動力。當副變速器位于高擋區時,主箱Ⅱ軸輸出的動力通過副箱驅動齒輪和副箱同步器齒套傳給輸出軸直接輸出;位于低擋區時,主箱Ⅱ軸輸出的動力通過副箱驅動齒輪傳給副箱中間軸齒輪,再通過副箱減速齒輪和同步器齒套傳遞給輸出軸輸出。在9(10)擋變速器的基礎上,將Ⅱ軸上的1/2(5/6)擋、3/4(7/8)擋的滑動齒套更換為鎖銷式同步器或鎖環式同步器,重新設計相關齒輪及換擋零件,可構成9JS119T、9JS135T和9JS150T等系列全同步器型9擋變速器。在9(10)擋變速器的基礎上,去除主箱內的一組低擋齒輪,重新調整其相應的齒輪參數和結構,即為8JS118(120)、8JS135等系列8擋變速器。在9(10)擋變速器的基礎上,去除主箱內的一組低擋齒輪,將前進擋的2個滑移齒套更換為同步器,重新設計相關齒輪及換擋零件,可構成8JS118T、8JS135(130)T等系列全同步器型8擋變速器。有2點需說明一下:(1)法士特雙中間軸9擋變速器與10擋變速器的主箱與副箱在結構上完全相同,不同之處僅在于換擋機構略有不同。(2)發動機的動力從Ⅰ軸齒輪通過滑套傳遞給Ⅱ軸,再由副箱驅動齒傳給輸出軸,稱為“直接擋”傳動;當輸出軸的轉速大于輸入軸的轉速時,稱為“超速擋”傳動;倒擋中間齒輪通過滾針軸承套在倒擋中間軸上,移動滑套結合Ⅱ軸倒擋齒輪可實現倒擋傳動。12JS、16JS系列:法士特雙中間軸系列變速器新產品1.12JS系列雙中間軸變速器在9擋變速器基礎上,將變速器的殼體、Ⅱ軸加長,在主箱內增添一組前進擋齒輪和滑套,重新設計相關齒輪及換擋零件,使其成為一個主箱6擋變速器和一個2擋的副變速器,構成一個6×2的結構,即為12JS系列嚙合套型變速器的雛形。在此基礎上,將1/2(7/8)擋、3/4(9/10)擋和5/6(11/12)擋的滑移齒套更換為鎖環式同步器,重新設計相關齒輪及換擋零件,可構成12JS系列全同步器型變速器(見圖2),其副箱與9擋變速器副箱結構類似。值得一提的是:12JS雙中間軸全同步器系列變速器是一款全新的重型汽車變速器產品。在設計上,有多處創新和提升:(1)主箱各前進擋齒輪采用國際先進的“細高齒”齒形設計,能使齒輪副的嚙合系數增大,有效地降低傳動噪聲,提高齒輪壽命,即“小模數多齒嚙合”的先進傳動理念;(2)主箱Ⅱ軸前進擋采用法士特獨有的雙錐面非金屬碳纖維鎖環式同步器換擋,操縱更加輕便、可靠;(3)“倒王”氣操縱系統超越了從國外引進的“雙H”和“單H”氣操縱系統,使12JS系列雙中間軸全同步器型系列變速器的操縱性更臻完美,方便可靠。其他如Ⅱ軸齒輪免調整設計、副箱加強型鎖銷式同步器和采用鋁鎂合金材料,變速器輕量化設計等都提升了該變速器的技術含量和設計水平。2.16JS系列雙中間軸變速器在8擋全同步器型變速器的基礎上,將Ⅰ軸加長,在Ⅰ軸上增加一個齒輪(即Ⅰ軸分速齒輪)和一套與Ⅰ軸通過內外花鍵相聯的同步器(即前置副箱同步器),該同步器位于Ⅰ軸分速齒輪與Ⅰ軸齒輪之間,為氣操縱,由上蓋的氣缸通過撥叉進行換擋。Ⅰ軸齒輪和新增加的Ⅰ軸分速齒輪空套在一軸上,用花鍵墊片或隔墊和止動環進行軸向定位。加長主箱中間軸增加一組中間軸分速齒輪,重新設計齒輪結構和參數,這樣,當前置副箱同步器與Ⅰ軸齒輪或Ⅰ軸分速齒輪結合時,操縱主箱和后置副箱就可以獲得2組8擋變速器的速比組合,即2×4×2擋(16擋)結構(見圖3),其副箱與9擋變速器副箱結構類似。法士特雙中間軸系列變速器的主要技術特點(1)產品設計水準高,體現了當代重型汽車機械變速器的設計趨勢。借鑒了美國伊頓公司先進成熟的技術平臺,產品的各項技術指標、工藝性、操控性、性價比處于世界先進水平;多擋變速器采用了成熟可靠的主副箱組合設計(主箱+后置副箱;前置副箱+主箱+后置副箱),主箱手操縱,副箱氣操縱。(2)主副箱均為雙中間軸傳動,主軸及主軸齒輪浮動。變速器齒輪、齒輪軸、軸承等傳動件的載荷減半,取消了主、副箱內主軸齒輪上的滾針軸承,大大地提高了零部件和總成的可靠性。(3)獨特的大錐角外嚙合套換擋設計,使換擋結構的零部件數量降為最少,成本最低。而且,換擋機構同時具有自動定心和同步的功效。實踐證明,此結構簡單、可靠,使用壽命長。(但使用初期,需“兩腳離合器”操縱。)(4)模塊化設計讓產品的通用化程度好,可縮短產品開發的周期,節約制造和銷售成本。(5)速比覆蓋面寬,速比級差小。進一步改善了車輛的起步和爬坡性能,可使車輛在發動機最佳經濟轉速區時獲得期望的車速和轉矩,從而提高燃油經濟性。同時,也可以提高重型(載)車輛的加速性能和換擋的平順性、舒適性。(6)操縱形式多樣化,可滿足各種車輛操縱方式的需要。(單桿/雙桿;左/右操縱方式;單H/雙H操縱).(7)動力輸出接口多,取力形式多樣,適用于各種改裝車輛——可安裝前置、后置、側置、底部取力器。最常用為后置取力器。(8)新型的法士特變速器,主箱前進擋齒輪廣泛采用了“細高齒”常嚙合設計,可以有效地降低傳動噪聲和振動。(9)新型的法士特變速器,主箱前進擋采用法士特特有的同步器結構,結構緊湊,使用時換擋更加輕便,大大減輕了駕駛員的勞動強度。結束語法士特雙中間