法士特雙中間軸系列變速器的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點

馬海松

(注：本文作者單位系陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司。)

陜西法士特齒輪有限公司于20世紀(jì)80年代從美國伊頓公司引進(jìn)了Fuller(富勒)雙中間軸變速器的制造技術(shù)，經(jīng)過20多年的吸收和創(chuàng)新，現(xiàn)已發(fā)展成為中國最大的重型汽車變速器設(shè)計和制造商。其產(chǎn)、銷量，市場占有率，全員勞動生產(chǎn)率等綜合效益指標(biāo)均居行業(yè)前茅。

本文對法士特生產(chǎn)、匹配國內(nèi)重型汽車的雙中間軸系列變速器的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點進(jìn)行簡要介紹，供有關(guān)汽車廠家和行業(yè)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(jié)構(gòu)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(lián)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(lián)結(jié)。主軸(Ⅱ軸)齒輪由花鍵墊片支撐，在Ⅱ軸上呈徑向浮動狀態(tài)，通過裝在內(nèi)孔上的止動環(huán)、Ⅱ軸上的長六角鍵、花鍵墊和調(diào)整墊進(jìn)行軸向定位。通過選擇調(diào)整墊的厚度可以調(diào)整相鄰兩擋齒輪間的間隙。主、副變速器內(nèi)的各擋齒輪均為常嚙合。

發(fā)動機(jī)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(qū)動中間軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)。Ⅱ軸上的滑套與Ⅱ軸通過花鍵聯(lián)接，當(dāng)移動滑套，使滑套的結(jié)合齒(外花鍵)與Ⅱ軸齒輪的內(nèi)齒(內(nèi)花鍵)結(jié)合時，Ⅱ軸就與Ⅱ軸齒輪成為一體并按一定的速比轉(zhuǎn)動而傳遞動力。

當(dāng)副變速器位于高擋區(qū)時，主箱Ⅱ軸輸出的動力通過副箱驅(qū)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(qū)時，主箱Ⅱ軸輸出的動力通過副箱驅(qū)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(chǔ)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(huán)式同步器，重新設(shè)計相關(guān)齒輪及換擋零件，可構(gòu)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(chǔ)上，去除主箱內(nèi)的一組低擋齒輪，重新調(diào)整其相應(yīng)的齒輪參數(shù)和結(jié)構(gòu)，即為8JS118(120)、8JS135等系列8擋變速器。

在9(10)擋變速器的基礎(chǔ)上，去除主箱內(nèi)的一組低擋齒輪，將前進(jìn)擋的2個滑移齒套更換為同步器，重新設(shè)計相關(guān)齒輪及換擋零件，可構(gòu)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(jié)構(gòu)上完全相同，不同之處僅在于換擋機(jī)構(gòu)略有不同。(2)發(fā)動機(jī)的動力從Ⅰ軸齒輪通過滑套傳遞給Ⅱ軸，再由副箱驅(qū)動齒傳給輸出軸，稱為“直接擋”傳動；當(dāng)輸出軸的轉(zhuǎn)速大于輸入軸的轉(zhuǎn)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(jié)合Ⅱ軸倒擋齒輪可實現(xiàn)倒擋傳動。

12JS、16JS系列：法士特雙中間軸系列變速器新產(chǎn)品

1.12JS系列雙中間軸變速器

在9擋變速器基礎(chǔ)上，將變速器的殼體、Ⅱ軸加長，在主箱內(nèi)增添一組前進(jìn)擋齒輪和滑套，重新設(shè)計相關(guān)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(gòu)成一個6×2的結(jié)構(gòu)，即為12JS系列嚙合套型變速器的雛形。在此基礎(chǔ)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(huán)式同步器，重新設(shè)計相關(guān)齒輪及換擋零件，可構(gòu)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(jié)構(gòu)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(chǎn)品。在設(shè)計上，有多處創(chuàng)新和提升：

(1)主箱各前進(jìn)擋齒輪采用國際先進(jìn)的“細(xì)高齒”齒形設(shè)計，能使齒輪副的嚙合系數(shù)增大，有效地降低傳動噪聲，提高齒輪壽命，即“小模數(shù)多齒嚙合”的先進(jìn)傳動理念；

(2)主箱Ⅱ軸前進(jìn)擋采用法士特獨有的雙錐面非金屬碳纖維鎖環(huán)式同步器換擋，操縱更加輕便、可靠；

(3)“倒王”氣操縱系統(tǒng)超越了從國外引進(jìn)的“雙H”和“單H”氣操縱系統(tǒng)，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(diào)整設(shè)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(shè)計等都提升了該變速器的技術(shù)含量和設(shè)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(chǔ)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(nèi)外花鍵相聯(lián)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(jìn)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(huán)進(jìn)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(shè)計齒輪結(jié)構(gòu)和參數(shù)，這樣，當(dāng)前置副箱同步器與Ⅰ軸齒輪或Ⅰ軸分速齒輪結(jié)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(jié)構(gòu)(見圖3)，其副箱與9擋變速器副箱結(jié)構(gòu)類似。

法士特雙中間軸系列變速器的主要技術(shù)特點

(1)產(chǎn)品設(shè)計水準(zhǔn)高，體現(xiàn)了當(dāng)代重型汽車機(jī)械變速器的設(shè)計趨勢。借鑒了美國伊頓公司先進(jìn)成熟的技術(shù)平臺，產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)、工藝性、操控性、性價比處于世界先進(jìn)水平；多擋變速器采用了成熟可靠的主副箱組合設(shè)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(nèi)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(shè)計，使換擋結(jié)構(gòu)的零部件數(shù)量降為最少，成本最低。而且，換擋機(jī)構(gòu)同時具有自動定心和同步的功效。實踐證明，此結(jié)構(gòu)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(shè)計讓產(chǎn)品的通用化程度好，可縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期，節(jié)約制造和銷售成本。

(5)速比覆蓋面寬，速比級差小。進(jìn)一步改善了車輛的起步和爬坡性能，可使車輛在發(fā)動機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)時獲得期望的車速和轉(zhuǎn)矩，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)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(cè)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(jìn)擋齒輪廣泛采用了“細(xì)高齒”常嚙合設(shè)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(jìn)擋采用法士特特有的同步器結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(jié)束語

法士特雙中間軸系列變速器自20世紀(jì)90年代開始批量生產(chǎn)以來，已經(jīng)從引進(jìn)之初的一個系列，3種型號，發(fā)展成為如今幾十個系列，上萬種型號，年產(chǎn)量近百萬臺，其產(chǎn)品涵蓋了重、中、輕、農(nóng)用和特種車輛等范圍。其特有的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點，充分適應(yīng)了我國國情，成為我國重型汽車的主流配置，為我國汽車工業(yè)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

[1] 馬海松.《Fuller(富勒)雙中間軸九檔變速器維修使用手冊》.1995.6.

[2] 陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司.《12JS系列變速器使用說明書》.

[3] 陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司.《16JS系列變速器使用說明書》.