汽车变速器操纵机构及气路控制原理分析

汽车变速器操纵机构及气路控制原理分析

系列速度计算系统故障频发：动阀故障、挂纸重量。本文深入剖析了其操纵及气路控制原理,分析查找故障原因,对该系列变速器的操纵系统进行了改进设计。对操纵装置总成结构、工艺性进行比较分析,阐明了改进后的经济价值及实用价值。法士特某系列变速器广泛应用在公路长途运输车、非公路自卸车等领域,以其皮实耐用的特性为广大客户认可。但现有单H操纵机构气路采用了随动阀,其本身结构复杂,故障率高,价格昂贵,不可维修等严重影响了整车的正常工作,提高了变速器使用成本,用户抱怨较多。法士特公司通过对单H操纵机构及气路原理的分析比较,决定对操纵机构及气路进行改进设计。随动阀随动原理法士特某系列双中间轴变速器采用单H操纵,主箱为手操动,副箱高低档转换为气操纵,气动路线原理示意图如图1所示。来自整车储气罐的压缩空气(0.7～0.8MPa)经过空气滤清调节器(1),调压至0.41-0.44MPa后,经主气管(2)进入随动阀,随动阀的通断状态由手球上的高低档转换开关来控制:当手球上开关在低档区时,主气管(2)与低档区气管(4)接通,变速器在低档区工作;当手球上开关在高档区时,主气管(2)与高档区气管(5)接通,变速器在高档区工作。当变速器处在空档位置时,随动杆处在图2中所示位置,空档灯接通;当变速器挂上任一档位时,拨叉轴会推动随动杆向右移动,压缩空档灯的触头,空档灯断开,同时随动杆向右移动推动随动阀柱销,随动阀柱销顶住随动阀活塞,此时,随动阀进出气路固定,避免了变速器工作时,高低档的突变跳档(如1,6档,2,7档等的互变),保证变速器的正常工作。图3为随动阀的工作原理图,S与主进气口常通,当手球处于低档位置时,S管与P管接通,气路如图3(a)所示,低档气管通气,变速器在低档区工作;当手球处于高档位置时,S管与P管断开,气路如图3(b)所示,高档气管通气,变速器在高档区工作。该气路功能上很好的实现了该系列变速器的操纵要求,但由于随动阀结构复杂,紧贴主箱壳体安装,温度高,阀体内O型圈失效快,故障率高,价格昂贵,不可维修等严重影响了整车的正常工作和变速器使用成本,用户抱怨较多。同时,上盖上三根拨叉轴孔与随动杆安装孔垂直偏心交错,且轴孔较深,工艺上难以保证四孔同轴度及位置度要求,上盖废品率高;拨叉轴与随动杆配合处有细轴颈,刚度受到较大影响;轴孔同轴度超差和拨叉轴刚度减弱,挂档时拨叉轴与轴孔壁的摩擦增大,同时拨叉轴推动随动杆要克服随动杆的摩擦阻力,导致变速器使用中挂档沉重,严重影响了整车使用。采用低压阀和气路控制阀组合替代,实现高层次版产改进采用了单H阀和气路控制阀组合代替随动阀,改进后的气动路线原理如图4(单杆左操纵为例)。来自整车储气罐的压缩空气(0.7～0.8MPa)经过空气滤清调节器(1),调压至0.41～0.44MPa后,进入主气管(2)和控制进气管(3)(红色气管)。当主箱处于空档位置时,气路控制阀(4)开通,压缩气体经过气路控制阀后进入单H阀(6),当手球按钮处于低档区时,控制出气管(7)内有气,气管5～9接通,进入单H阀的压缩空气会通过低档气管(9)进入副箱换档气缸,从而实现低档。当手球按钮处于高档区时,控制出气管(7)内无气,气管5～8接通,则压缩空气会通过高档气管(8)进入副箱换档气缸,进而实现高档。控制出气管(7)内有气与否,与换档手柄上的高低档转换拨头所处位置有关。当拨头处于高位时,控制出气管内无气,可实现高档;当拨头处于低位时,控制出气管内有气,则可实现低档。当主箱处于挂档位置时,气路控制阀断开,此时压缩空气不能进入单H阀,也无法实现高低档转换。也就是说,只有主箱在空档位置时,才能进行高低档转换,同时,主箱处于挂档时,气路控制阀断开,副箱高低档转换气缸活塞两侧均无气压,为防止整车颠簸时副箱活塞震动脱档,在气缸拨叉轴上加了防脱档机构,这样即可避免跳档(如1,6档,2,7档等的互变)和副箱脱档,保证变速器正常工作。单H阀的工作原理:当p气管不通气时,气管8与气管5接通,气管9与通气塞11接通;当p气管通气时,气管9与气管5接通,气管8与通气塞10接通。气路控制阀的工作原理:当触头处于自由状态时,气管2与气管5接通;当触头被压下时,气管2与气管5断开。此气路完全满足某系列变速器的换档操纵要求。将原气路中随动阀用单H阀和气路控制阀组合替代,由于单H阀和气路控制阀结构简单,可靠性好,单个阀出现问题时只需更换其中一个阀,且两阀价格总和不到随动阀价格的一半,单从阀体本身即大大降低了整箱的生产成本,同时也降低了用户的使用成本。“经过近两年推广应用,表明单H阀和气路控制阀取代随动阀在单H操纵中的应用完全满足使用要求,且具有更高的可靠性。”操纵机构的加工基于气路原理的改变,我们对操作结构进行了重新设计,重新设计的操纵结构尽量多的借用了已有零部件,结构相对旧的操纵更简单,图5(a)、(b)分别为改进设计前后双杆右操纵装置结构图。经过改进设计后,单杆(左/右)操纵装置两信号灯都装在操纵壳体上,上盖上原有的信号灯孔和随动杆安装的横孔不需要再加工,且省去了随动杆,三根拨叉轴上与随动杆配合的槽也不需要再加工,变速器壳体上装随动阀的面及面上的孔也可以不用加工,从工艺加工及零件数量上来看,也对降低成本有较大作用;改进设计后的双杆操纵(左/右),除了倒档灯要装在上盖上,兼具上述优点,且操纵装置本身结构得到了很大的简化,图5为改进前后的双杆右操纵装置总成,不难看出,装置结构简单,零件数量减少,可靠性更强,维修更方便。在新产品上的应用将得到显著发展经过近两年推广应用,表明单H阀和气路控制阀取代随动阀在单H操纵中的应用完全满足使用要求,且具有更高的可靠性。新气路被广泛认可,主机厂纷纷要求对原有技术协议进行了相应改进,终端用户也主动要求改为新气路。新气路的推广促进了该系列变速器的广泛使用,明显提高了顾客对该系列变速器的满意度,提高