劉　麗

（中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司技術(shù)發(fā)展中心（大同研發(fā)中心）， 山西　大同　037004）

引言

隨著工程建設(shè)等項(xiàng)目逐漸增多和城市環(huán)保垃圾清運(yùn)等需求，對(duì)真空吸污車、瀝青灑布車、高壓清洗車、干混砂漿運(yùn)輸車、粉粒物料運(yùn)輸車（粉灌車）等特殊功能的重型汽車需求也越來(lái)越多。這些車型的特點(diǎn)是變速器的后端需要有兩個(gè)動(dòng)力輸出，而且最大功率在50 kW左右。

為實(shí)現(xiàn)以上車型的多功能應(yīng)用就需要匹配雙動(dòng)力輸出，這些動(dòng)力輸出均來(lái)自變速器匹配的取力器，隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，以上車型的需求會(huì)越來(lái)越多，因此雙輸出口取力器也逐步受到廣泛的應(yīng)用，亟待開(kāi)發(fā)一個(gè)雙動(dòng)力輸出的取力器，以滿足市場(chǎng)需求。

1　國(guó)內(nèi)外雙取力器現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外雙取力器主要有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是以美國(guó)某公司為代表的雙取力器，該雙后取力器分別布置在變速器輸出法蘭的左上方和右下方，是真正意義上的雙后取力器，中國(guó)重型汽車集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“公司”）部分重型變速器的雙后取力器結(jié)構(gòu)形式和該雙后取力器相同。由于公司部分重型變速器為變速器副箱采用行星齒輪結(jié)構(gòu)，而且在變速器左側(cè)還要布置緩速器，因此該取力器結(jié)構(gòu)布置無(wú)法實(shí)現(xiàn)[1]。

另一種是以德國(guó)某公司為代表的雙后取力器，該雙后取力器采用一個(gè)動(dòng)力輸入，兩個(gè)動(dòng)力輸出形式。由于變速器副箱為行星齒輪結(jié)構(gòu)，取力器采用加長(zhǎng)輸入軸從變速器主箱中間軸取力，取力器均包含變速器輸出軸端蓋，在加裝該取力器時(shí)需要將變速器輸出法蘭和輸出軸端蓋一起拆下，該結(jié)構(gòu)的好處是取力器殼體強(qiáng)度足夠大，但是已售車輛如需加裝該取力器需要將變速器輸出法蘭拆下后裝配取力器，不但裝配麻煩，而且還可能由于裝配不專業(yè)引起漏油等故障。

2　雙取力器設(shè)計(jì)方案

2.1　取力器輸出扭矩及速比參數(shù)設(shè)計(jì)

根據(jù)前期的《雙取力器研究》，可將新開(kāi)發(fā)的雙取力器速比和扭矩參數(shù)設(shè)定如下：動(dòng)力直接輸出的輸出口速比為1.00，扭矩為850 N·m；動(dòng)力間接輸出的輸出口速比為0.74，扭矩為500 N·m。后期根據(jù)市場(chǎng)情況需求開(kāi)發(fā)動(dòng)力間接輸出的輸出口速比為0.76，扭矩為700 N·m的產(chǎn)品。由于目前HW50、HW70取力器輸入軸允許最大扭矩為1 350 N·m，因此在設(shè)計(jì)雙取力器時(shí)總輸出扭矩應(yīng)該不大于1 350 N·m。新開(kāi)發(fā)雙取力器應(yīng)盡量借用現(xiàn)有取力器零部件以降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用。因此將新開(kāi)發(fā)雙取力器速比參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式設(shè)定見(jiàn)表1：

表1　雙取力器速比參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式表

2.2　雙取力器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1方案一（HW70-09+HW100組合結(jié)構(gòu)，見(jiàn)下頁(yè)圖1）

以HW70取力器為樣本進(jìn)行設(shè)計(jì)，保持HW70齒輪、換擋機(jī)構(gòu)等不變，通過(guò)更改取力器后殼、第一軸等加裝HW100取力器，實(shí)現(xiàn)雙取力器功能。具體如下：更改并加長(zhǎng)取力器第一軸，更改后的取力器為新設(shè)計(jì)的HW70-09取力器，預(yù)留突出的花鍵可以加裝取力器HW100，HW70-09和HW100一起組合成雙輸出口的新取力器。HW70-09取力器可以單獨(dú)使用，在不需要雙動(dòng)力輸出的情況下可以將輸出口密封作為普通取力器使用。HW100取力器在加長(zhǎng)取力軸的基礎(chǔ)上也可以單獨(dú)加裝并使用。由于取力器輸入軸扭矩限制，在取力器輸出口2扭矩設(shè)定到700 N·m時(shí)，取力器輸出口1允許使用輸出扭矩為650 N·m。

該組合式雙取力器的優(yōu)點(diǎn)是：匹配靈活，HW70-09完全可以取代目前的HW70取力器，需要匹配雙取力器時(shí)僅僅增加一個(gè)HW100取力器即可；HW100取力器通過(guò)改變輸入軸可以直接安裝在變速器上使用，增加了取力器種類，可以給客戶更多選擇；設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，該方案僅需要對(duì)取力器殼體、潤(rùn)滑方式和第一軸重新設(shè)計(jì)即可。

2.2.2方案二（獨(dú)立的雙取力器結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖2）

以HW70取力器為樣本設(shè)計(jì)，更改取力器第一軸結(jié)構(gòu)，將輸出法蘭與第一軸連接起來(lái)，作為動(dòng)力輸出口如圖2所示。當(dāng)僅需要一個(gè)動(dòng)力輸出口時(shí)可以將動(dòng)力輸出口1去掉，當(dāng)做HW50或HW70取力器使用。

圖1　HW70-09+HW100組合結(jié)構(gòu)雙取力器

圖2　獨(dú)立的雙取力器

該雙取力器的優(yōu)點(diǎn)為：在HW70基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，需要增加零件少，價(jià)格便宜；重量輕，有利于整車的輕量化設(shè)計(jì)；經(jīng)過(guò)對(duì)兩種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比，從更改零部件的種類，難度和成本等方面分析，最終確認(rèn)采用第二種方案[2]。

2.3　雙取力器操縱設(shè)計(jì)

該雙取力器為適應(yīng)不同工況，車輛對(duì)取力器輸出控制采用各個(gè)取力輸出口單獨(dú)控制如圖3所示，利用壓縮空氣控制氣缸操縱取力器換擋機(jī)構(gòu)。

按照整體式方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，則第1輸出口需要重新設(shè)計(jì)取力器換擋機(jī)構(gòu)，如果將該操縱機(jī)構(gòu)布置在取力器內(nèi)，需要對(duì)取力器殼體進(jìn)行重新布置以滿足取力器結(jié)合的需要，由于兩個(gè)換擋氣缸均布置在取力器殼體內(nèi)，在不使用雙取力時(shí)會(huì)造成浪費(fèi)。為此，對(duì)第1輸出口設(shè)計(jì)布置縱氣缸，實(shí)現(xiàn)對(duì)HW50取力器的單獨(dú)控制。

圖3　取力器氣缸操縱剖面圖

2.4　雙取力器輸出端輸出方式設(shè)計(jì)

目前公司要求取力器標(biāo)配為直聯(lián)式輸出，但對(duì)于雙取力器，由于兩動(dòng)力輸出口距離較?。▋H為104 mm），如果都采用直聯(lián)式輸出，兩直聯(lián)泵難以布置?？紤]到取力器兩輸出口同時(shí)匹配直聯(lián)泵對(duì)取力器殼體強(qiáng)度要求較高，在設(shè)計(jì)時(shí)采用一個(gè)法蘭輸出和一個(gè)直聯(lián)輸出的方式。

2.5　取力器和變速器的連接

方便已售車輛加裝雙取力器，需要設(shè)計(jì)整體式安裝的取力器。HW70取力器由于齒輪較大，需要重新設(shè)計(jì)固定孔位，并對(duì)變速器后殼進(jìn)行更改。連接螺栓布置在取力器殼體外部，將取力器殼體和變速器連接部分向外延伸。

2.6　取力器潤(rùn)滑方式

目前，公司HW50、HW70取力器潤(rùn)滑方式為強(qiáng)制潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑相結(jié)合的潤(rùn)滑方式，由于該雙后取力器輸出法蘭將原HW50、HW70強(qiáng)制潤(rùn)滑油路位置占用，因此雙取力器的強(qiáng)制潤(rùn)滑油路需要重新設(shè)計(jì)。可以將取力器進(jìn)油口由取力器輸出軸后端移到取力器頂部進(jìn)行噴淋加飛濺潤(rùn)滑的方式。

3　結(jié)語(yǔ)

以上分析為商用車變速器雙取力器的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程。目前，該雙取力器被廣泛應(yīng)用于多功能專用車型上，雙取力器的成功開(kāi)發(fā)不僅創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益，而且進(jìn)一步奠定了公司專用車底盤(pán)的霸主地位。

[1]任傳波.汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.