賈永琦，宋媛媛

（陜西法士特齒輪有限責任公司設計所，陜西 西安 710119）

前言

重型變速器由主變速器及副變速器構成，主變速器為手操縱，實現(xiàn)主變速箱的選、換擋功能；副變速器為氣操縱，實現(xiàn)副變速箱的高、低擋切換；由于這種結構的產品穩(wěn)定性高、經(jīng)濟性好，因而被越來越多的重型變速器廣泛使用。

在主、副變速器結構的變速器中，副變速器依靠氣路系統(tǒng)，完成高、低擋位的切換，增加了整個變速器的擋位數(shù)，擴大了傳動比范圍，使整車的經(jīng)濟性和行駛平順性均有顯著提升；操作簡便，結構簡單，降低駕駛員操作疲勞感的同時也由于其平易近人的經(jīng)濟成本為自己贏得了越來越多的客戶。因此氣路系統(tǒng)作為副變速器切換的執(zhí)行機構，其在變速器工作中起著至關重要的作用，甚至直接決定了變速器在整車上整體的性能表現(xiàn)。

圖1 變速箱氣路圖

1 變速器氣路系統(tǒng)原理介紹

副變速器依靠換擋氣閥來完成高、低擋位的切換。氣路工作原理簡述如下：整車通過干燥罐提供給變速器氣路系統(tǒng)的干燥壓縮空氣，經(jīng)變速器調壓閥調壓至適宜于換擋氣閥工作的氣壓范圍，直接供給換擋氣閥，由換擋氣閥的切換控制換擋氣缸的動作。調壓閥的作用是將整車提供的高壓壓縮空氣調節(jié)至變速器氣閥的工作氣壓范圍；換擋氣閥的作用是改變氣路的路徑，當切換換擋氣閥時，氣路路徑的變化使換擋氣缸在壓縮空氣的作用下，帶動副變速器中的同步器在高、低擋位置來回轉換，進而副變速器完成高、低擋位之間的切換。

圖2 換檔氣閥

換擋氣閥是一種兩位五通氣路換向閥，通過壓縮及釋放頂桿改變氣閥內部閥芯的位置，使進氣口分別與不同出氣口連通，完成對氣路路徑的轉換。當副變速器為低擋位置時，換擋氣閥頂桿處于自由伸出狀態(tài)，壓縮空氣由進氣口 1（與出口4相通）進入換擋氣缸的低擋腔，高擋腔的余氣經(jīng)出氣口2（與排氣口3相通）排向大氣。當變速器為高擋位置時，換擋氣閥頂桿被下壓縮，壓縮空氣由進氣口1（與出口2相通）進入換擋氣缸的高擋腔，低擋腔的余氣經(jīng)出氣口 4（與排氣口5相通）排向大氣。

由上可見，換擋氣閥在副變速器氣路系統(tǒng)中扮演著核心零部件的角色，其產品可靠性會對變速箱甚至整車產生什么樣的影響呢？

2 換擋氣閥的故障模式及其影響分析

在變速器的日常使用中，換擋氣閥主要有以下故障：卡滯、排氣口漏氣，下面就這兩種故障的判定及故障帶來的影響進行簡要分析。

2.1 換擋氣閥卡滯故障分析

換擋氣閥卡滯判定方法：停車后，駕駛員通過換擋桿操縱副變速器進行高、低擋切換，如發(fā)現(xiàn)換擋氣閥不排氣即3/5排氣口不交替排氣，或換擋氣閥排氣滯后，那么該換擋氣閥失效。

換擋氣閥不排氣一般是由于換擋氣閥內部發(fā)卡導致，需更換換擋氣閥。出現(xiàn)這種情況時，副變速器將失去高、低擋切換的功能，但卻不會對變速器自身造成較大的損害。

換擋氣閥排氣滯后這種現(xiàn)象一般是由于換擋氣閥復位慢導致，這種情況下，換擋氣閥雖能完成轉換，但對變速器造成的影響卻是不可逆的：

1）當換擋氣閥回位慢時，換擋氣閥內部氣路不能迅速切換，此時由于不能迅速建立換擋氣缸切換所需的工作氣壓，導致?lián)Q擋氣缸推動同步器運動的力減小，同步器同步時間增長，加快了同步器摩擦材料的損耗，最終導致同步器早期故障。

2）換擋氣閥回位慢，駕駛員未及時發(fā)現(xiàn)。當駕駛員通過操縱桿完成副變速器高、低擋位的切換時，按正常換擋頻率對主變速器進行換擋操作，由于換擋氣閥回位緩慢，副變速器不能及時切換，而主變速器已掛擋，此時整車車速將迅速降低，如這時換擋氣閥開始回位、副變速器的切換意味著主箱在擋位的狀態(tài)下副箱強行換擋，會導致副箱同步器打齒等故障，嚴重時可能導致變速器整體損壞。

2.2 換擋氣閥漏氣故障分析

換擋氣閥排氣口漏氣：漏氣對于密封產品來說是常見現(xiàn)象，但如何找準漏氣原因并對癥下藥卻是個難題。在對變速器氣路系統(tǒng)進行故障排查時，首先需排查漏氣起因是否為換擋氣缸內部O型圈密封失效，因為換擋氣缸內部密封失效會直接引起換擋氣閥排氣口不正常排氣，此種故障可將換向氣閥和換向氣缸分離，分別檢測其密封性，確定漏氣點；如換擋氣缸密封性良好，則判定為換擋氣閥漏氣。

換擋氣閥排氣口漏氣是由于氣閥內部密封失效，進氣口和排氣口連通導致，這種情況將造成以下影響：

1）正常情況下，變速器氣路系統(tǒng)的工作氣壓為0.41 Mpa～0.44Mpa或0.67 Mpa ～0.71 Mpa兩種壓力范圍，由于換擋氣閥排氣口嚴重漏氣，氣路系統(tǒng)工作氣壓不達標，進入換擋氣缸的氣壓偏低，導致?lián)Q擋氣缸推動同步器運動的力減小，同步器同步時間增長，加快了同步器摩擦材料的消耗，最終導致同步器故障。

2）車輛如長時間處于靜止狀態(tài)，換擋氣閥排氣口漏氣將導致儲氣罐中壓縮空氣全部泄漏，當車輛再次啟動時，由于整車氣壓不足，無法起步。

3）車輛在行駛過程中，換擋氣閥排氣口嚴重漏氣將使整車空氣壓縮機持續(xù)工作，造成不必要的能耗；同時嚴重漏氣也會導致剎車系統(tǒng)工作異常，危害駕駛員安全。

3 總結

綜上，換擋氣閥在變速器產品中起著至關重要的作用，其產品質量的可靠性、穩(wěn)定性對變速器、整車均有較大的影響。為了便于用戶及服務人員快速、準確的對氣路系統(tǒng)故障進行判定，現(xiàn)將換向氣閥的故障形式及檢測要點總結如下表1所示：

表1