一种新型车用变速箱主副箱互锁系统设计

高建敏　钟华　赵靖伟

摘 要：设计了一种新型车用变速箱主副箱互锁系统，该系统打破传统设计思路，利用副箱气缸的往复运动实现互锁机构的控制。结构简单，加装方便，成本可控，对于提高变后副箱同步器寿命，防止司机误操作效果显著。关键词：主副箱;互锁;同步器中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：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

国外重卡MT（ZF、EATON、VOLVO等）以及国内高端MT（如法士特VOLVO产品、S系列产品）都已普遍应用了主副箱互锁等机构，对于提高变速箱寿命，防止司机误操作效果显著。但对于普通的重卡MT，现存的主副箱互锁机构多在副箱内部加装机械式互锁机构控制副箱换挡，需对已有变速箱做较大改动方可加装，因成本限制，改装复杂等原因，主机厂加装较少，固因司机的抢档操作等造成的副箱同步器故障率一直居高不下。因此，本文设计了一种结构简单，加装方便，成本可控的新型主副箱互锁系统，可在成本增加不多的情况下带来较大的经济效益。这对于降低副箱同步器故障率，提高产品市场竞争力有重要意义。

1 主副箱互锁系统总体设计

主副箱结构的重型汽车变速箱副箱同步器损坏是较为常见的失效形式，其中副箱同步器没有切换到位，主箱就开始挂档，导致同步惯量异常升高，造成摩擦材料剧烈磨损，同步器打齿是副箱同步器损坏的一重要原因。通过对副箱同步器性能的分析发现，挂低档时的转动惯量要高于挂高档时的转动惯量，挂低档需要更长的同步时间，因此更易出现抢档，即副箱同步器没有低档切换到位，主箱就开始挂档的现象。

为解决上述问题，本文设计的新型主副箱互锁系统需要实现变速箱副箱同步器低档侧的保护。新型主副箱互锁系统的结构简图如图1所示。

2 新型主副箱互锁系统的构成及其工作原理

本文设计了一种安装在副箱气缸上的新型主副箱互锁系统，将副箱换挡气缸低档区的气路与限制主箱换挡的操纵装置锁档机构锁档气缸的气路连接，达到防止主副箱同时挂档，从而起到保护副箱同步器的目的。

图2是新型主副箱互锁机构的副箱气缸结构简图。系统利用副箱气缸、互锁气阀与操纵装置锁档机构共同实现主副箱互锁保护，基于副箱气缸运动来控制互锁气阀的开启与关闭，只需对气缸盖做微小改动，增加的互锁气阀控制操纵装置锁档机构气路的通断，由操纵装置锁档机构控制主箱是否可以挂档，从而有效降低抢档操作，降低副箱同步器故障率。

副箱换低挡前，处于副箱高档状态，气缸前端无气压，此时互锁阀进气口无进气。气缸后端气压为高档气压，但因互锁阀无进气，故而不管是否推动互锁阀气阀柱塞，出气口均无气通给操纵装置锁档机构的锁档气缸，对挂档无影响;操纵装置预选低档后，副箱气缸高档侧排气为0，（低档侧一管气进入，气压很低或者没有），此时互锁阀依然无影响。接着主箱摘到空挡，气缸低档侧进气，主副箱互锁阀进气口通气，气路与出气孔连通，操纵装置锁档气缸主副箱互锁起作

用，换完低档后，副箱气缸高档侧无气压，高档侧推动拨叉轴和活塞挤压互锁阀活塞杆，互鎖阀进气孔和出气孔断开，排气孔排气，互锁阀截止，互锁气缸无气进入，互锁弹簧复位，互锁结束。

副箱换高档前，处于副箱高档状态，气缸后端无气压，前端气压为低档气压，主副箱互锁阀进气口有气但因柱销顶端被副箱活塞挤压，故而互锁阀被截止;操纵装置预选低高后，气缸前端排气为0，互锁阀进气被排空，（一管气进入气缸后端，气压很低或者没有），然后主箱摘到空挡，气缸后端进气，不管是否能够推动柱塞，因无进气，主副箱互锁不起作用。

此处重点强调的是，互锁阀的弹簧力设计，依据气压、杆顶直径、轴向力等经过严格计算和大量试验，保证在制定气压下，实现互锁阀按照要求截止和开启，实现主副箱的互锁保护。在阀座上的O型橡胶密封圈内径及压缩率需满足在低档气压下，保证气阀结合面处不漏气。

3 结语

本文所设计的新型主副箱互锁系统基于副箱换挡气缸加装了一个互锁气阀来控制操纵装置锁档机构气路的通断，与已有带锁档机构的操纵装置关联，相互控制，达到主副箱互锁的目的，从而有效降低抢档操作，降低副箱同步器故障率，大大提高了安全性。同时该系统只需对气缸盖做微小改动，增加的互锁气阀结构简单，通用性好，同时不需要增加新的安装支架，系统开发成本低。

参考文献

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