一種新型車用變速箱主副箱互鎖系統設計

高建敏　鐘華　趙靖偉

摘 要：設計了一種新型車用變速箱主副箱互鎖系統，該系統打破傳統設計思路，利用副箱氣缸的往復運動實現互鎖機構的控制。結構簡單，加裝方便，成本可控，對于提高變后副箱同步器壽命，防止司機誤操作效果顯著。關鍵詞：主副箱;互鎖;同步器中圖分類號：U462.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）08-57-02

Abstract： This paper develops a new type of interlock mechanism， which works depend on the cylinder of sub-gearbox . Gearbox， especially synchronizer， can be protected from misoperation by this simple and low cost mechanism.Keywords： Interlock Mechanism; Gear box; SynchronizerCLC NO.： U462.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）08-57-02

引言

國外重卡MT（ZF、EATON、VOLVO等）以及國內高端MT（如法士特VOLVO產品、S系列產品）都已普遍應用了主副箱互鎖等機構，對于提高變速箱壽命，防止司機誤操作效果顯著。但對于普通的重卡MT，現存的主副箱互鎖機構多在副箱內部加裝機械式互鎖機構控制副箱換擋，需對已有變速箱做較大改動方可加裝，因成本限制，改裝復雜等原因，主機廠加裝較少，固因司機的搶檔操作等造成的副箱同步器故障率一直居高不下。因此，本文設計了一種結構簡單，加裝方便，成本可控的新型主副箱互鎖系統，可在成本增加不多的情況下帶來較大的經濟效益。這對于降低副箱同步器故障率，提高產品市場競爭力有重要意義。

1?主副箱互鎖系統總體設計

主副箱結構的重型汽車變速箱副箱同步器損壞是較為常見的失效形式，其中副箱同步器沒有切換到位，主箱就開始掛檔，導致同步慣量異常升高，造成摩擦材料劇烈磨損，同步器打齒是副箱同步器損壞的一重要原因。通過對副箱同步器性能的分析發現，掛低檔時的轉動慣量要高于掛高檔時的轉動慣量，掛低檔需要更長的同步時間，因此更易出現搶檔，即副箱同步器沒有低檔切換到位，主箱就開始掛檔的現象。

為解決上述問題，本文設計的新型主副箱互鎖系統需要實現變速箱副箱同步器低檔側的保護。新型主副箱互鎖系統的結構簡圖如圖1所示。

2 新型主副箱互鎖系統的構成及其工作原理

本文設計了一種安裝在副箱氣缸上的新型主副箱互鎖系統，將副箱換擋氣缸低檔區的氣路與限制主箱換擋的操縱裝置鎖檔機構鎖檔氣缸的氣路連接，達到防止主副箱同時掛檔，從而起到保護副箱同步器的目的。

圖2是新型主副箱互鎖機構的副箱氣缸結構簡圖。系統利用副箱氣缸、互鎖氣閥與操縱裝置鎖檔機構共同實現主副箱互鎖保護，基于副箱氣缸運動來控制互鎖氣閥的開啟與關閉，只需對氣缸蓋做微小改動，增加的互鎖氣閥控制操縱裝置鎖檔機構氣路的通斷，由操縱裝置鎖檔機構控制主箱是否可以掛檔，從而有效降低搶檔操作，降低副箱同步器故障率。

副箱換低擋前，處于副箱高檔狀態，氣缸前端無氣壓，此時互鎖閥進氣口無進氣。氣缸后端氣壓為高檔氣壓，但因互鎖閥無進氣，故而不管是否推動互鎖閥氣閥柱塞，出氣口均無氣通給操縱裝置鎖檔機構的鎖檔氣缸，對掛檔無影響;操縱裝置預選低檔后，副箱氣缸高檔側排氣為0，（低檔側一管氣進入，氣壓很低或者沒有），此時互鎖閥依然無影響。接著主箱摘到空擋，氣缸低檔側進氣，主副箱互鎖閥進氣口通氣，氣路與出氣孔連通，操縱裝置鎖檔氣缸主副箱互鎖起作

用，換完低檔后，副箱氣缸高檔側無氣壓，高檔側推動撥叉軸和活塞擠壓互鎖閥活塞桿，互鎖閥進氣孔和出氣孔斷開，排氣孔排氣，互鎖閥截止，互鎖氣缸無氣進入，互鎖彈簧復位，互鎖結束。

副箱換高檔前，處于副箱高檔狀態，氣缸后端無氣壓，前端氣壓為低檔氣壓，主副箱互鎖閥進氣口有氣但因柱銷頂端被副箱活塞擠壓，故而互鎖閥被截止;操縱裝置預選低高后，氣缸前端排氣為0，互鎖閥進氣被排空，（一管氣進入氣缸后端，氣壓很低或者沒有），然后主箱摘到空擋，氣缸后端進氣，不管是否能夠推動柱塞，因無進氣，主副箱互鎖不起作用。

此處重點強調的是，互鎖閥的彈簧力設計，依據氣壓、桿頂直徑、軸向力等經過嚴格計算和大量試驗，保證在制定氣壓下，實現互鎖閥按照要求截止和開啟，實現主副箱的互鎖保護。在閥座上的O型橡膠密封圈內徑及壓縮率需滿足在低檔氣壓下，保證氣閥結合面處不漏氣。

3 結語

本文所設計的新型主副箱互鎖系統基于副箱換擋氣缸加裝了一個互鎖氣閥來控制操縱裝置鎖檔機構氣路的通斷，與已有帶鎖檔機構的操縱裝置關聯，相互控制，達到主副箱互鎖的目的，從而有效降低搶檔操作，降低副箱同步器故障率，大大提高了安全性。同時該系統只需對氣缸蓋做微小改動，增加的互鎖氣閥結構簡單，通用性好，同時不需要增加新的安裝支架，系統開發成本低。

參考文獻

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