法士特双中间轴系列变速器的结构、工作原理和技术特点

马海松

(注：本文作者单位系陕西法士特齿轮有限责任公司。)

陕西法士特齿轮有限公司于20世纪80年代从美国伊顿公司引进了Fuller(富勒)双中间轴变速器的制造技术，经过20多年的吸收和创新，现已发展成为中国最大的重型汽车变速器设计和制造商。其产、销量，市场占有率，全员劳动生产率等综合效益指标均居行业前茅。

本文对法士特生产、匹配国内重型汽车的双中间轴系列变速器的结构、工作原理和技术特点进行简要介绍，供有关汽车厂家和行业人士参考。

9(10)挡变速器：法士特双中间轴系列变速器的基本结构平台

其9(10)挡变速器由一个前置5挡的主变速器和一个2挡的副变速器组成(见图1)。输入轴(Ⅰ轴)与Ⅰ轴齿轮通过花键相联接。中间轴(副轴)齿轮除倒挡和低挡齿轮与中间轴制成一体外，均以一定的过盈量与中间轴相配合，并辅以月牙键或长键联结。主轴(Ⅱ轴)齿轮由花键垫片支撑，在Ⅱ轴上呈径向浮动状态，通过装在内孔上的止动环、Ⅱ轴上的长六角键、花键垫和调整垫进行轴向定位。通过选择调整垫的厚度可以调整相邻两挡齿轮间的间隙。主、副变速器内的各挡齿轮均为常啮合。

发动机的动力通过离合器传给变速器的输入轴和Ⅰ轴齿轮。Ⅰ轴齿轮与中间轴传动齿轮常啮合，驱动中间轴转动。中间轴上的齿轮与主轴上的齿轮常啮合，主轴齿轮在主轴上空转。Ⅱ轴上的滑套与Ⅱ轴通过花键联接，当移动滑套，使滑套的结合齿(外花键)与Ⅱ轴齿轮的内齿(内花键)结合时，Ⅱ轴就与Ⅱ轴齿轮成为一体并按一定的速比转动而传递动力。

当副变速器位于高挡区时，主箱Ⅱ轴输出的动力通过副箱驱动齿轮和副箱同步器齿套传给输出轴直接输出；位于低挡区时，主箱Ⅱ轴输出的动力通过副箱驱动齿轮传给副箱中间轴齿轮，再通过副箱减速齿轮和同步器齿套传递给输出轴输出。

在9(10)挡变速器的基础上，将Ⅱ轴上的1/2(5/6)挡、3/4(7/8)挡的滑动齿套更换为锁销式同步器或锁环式同步器，重新设计相关齿轮及换挡零件，可构成9JS119T、9JS135T和9JS150T等系列全同步器型9挡变速器。

在9(10)挡变速器的基础上，去除主箱内的一组低挡齿轮，重新调整其相应的齿轮参数和结构，即为8JS118(120)、8JS135等系列8挡变速器。

在9(10)挡变速器的基础上，去除主箱内的一组低挡齿轮，将前进挡的2个滑移齿套更换为同步器，重新设计相关齿轮及换挡零件，可构成8JS118T、8JS135(130)T等系列全同步器型8挡变速器。

有2点需说明一下：(1)法士特双中间轴9挡变速器与10挡变速器的主箱与副箱在结构上完全相同，不同之处仅在于换挡机构略有不同。(2)发动机的动力从Ⅰ轴齿轮通过滑套传递给Ⅱ轴，再由副箱驱动齿传给输出轴，称为“直接挡”传动；当输出轴的转速大于输入轴的转速时，称为“超速挡”传动；倒挡中间齿轮通过滚针轴承套在倒挡中间轴上，移动滑套结合Ⅱ轴倒挡齿轮可实现倒挡传动。

12JS、16JS系列：法士特双中间轴系列变速器新产品

1.12JS系列双中间轴变速器

在9挡变速器基础上，将变速器的壳体、Ⅱ轴加长，在主箱内增添一组前进挡齿轮和滑套，重新设计相关齿轮及换挡零件，使其成为一个主箱6挡变速器和一个2挡的副变速器，构成一个6×2的结构，即为12JS系列啮合套型变速器的雏形。在此基础上，将1/2(7/8)挡、3/4(9/10)挡和5/6(11/12)挡的滑移齿套更换为锁环式同步器，重新设计相关齿轮及换挡零件，可构成12JS系列全同步器型变速器(见图2)，其副箱与9挡变速器副箱结构类似。

值得一提的是：12JS双中间轴全同步器系列变速器是一款全新的重型汽车变速器产品。在设计上，有多处创新和提升：

(1)主箱各前进挡齿轮采用国际先进的“细高齿”齿形设计，能使齿轮副的啮合系数增大，有效地降低传动噪声，提高齿轮寿命，即“小模数多齿啮合”的先进传动理念；

(2)主箱Ⅱ轴前进挡采用法士特独有的双锥面非金属碳纤维锁环式同步器换挡，操纵更加轻便、可靠；

(3)“倒王”气操纵系统超越了从国外引进的“双H”和“单H”气操纵系统，使12JS系列双中间轴全同步器型系列变速器的操纵性更臻完美，方便可靠。

其他如Ⅱ轴齿轮免调整设计、副箱加强型锁销式同步器和采用铝镁合金材料，变速器轻量化设计等都提升了该变速器的技术含量和设计水平。

2.16JS系列双中间轴变速器

在8挡全同步器型变速器的基础上，将Ⅰ轴加长，在Ⅰ轴上增加一个齿轮(即Ⅰ轴分速齿轮)和一套与Ⅰ轴通过内外花键相联的同步器(即前置副箱同步器)，该同步器位于Ⅰ轴分速齿轮与Ⅰ轴齿轮之间，为气操纵，由上盖的气缸通过拨叉进行换挡。Ⅰ轴齿轮和新增加的Ⅰ轴分速齿轮空套在一轴上，用花键垫片或隔垫和止动环进行轴向定位。加长主箱中间轴增加一组中间轴分速齿轮，重新设计齿轮结构和参数，这样，当前置副箱同步器与Ⅰ轴齿轮或Ⅰ轴分速齿轮结合时，操纵主箱和后置副箱就可以获得2组8挡变速器的速比组合，即2×4×2挡(16挡)结构(见图3)，其副箱与9挡变速器副箱结构类似。

法士特双中间轴系列变速器的主要技术特点

(1)产品设计水准高，体现了当代重型汽车机械变速器的设计趋势。借鉴了美国伊顿公司先进成熟的技术平台，产品的各项技术指标、工艺性、操控性、性价比处于世界先进水平；多挡变速器采用了成熟可靠的主副箱组合设计(主箱+后置副箱；前置副箱+主箱+后置副箱)，主箱手操纵，副箱气操纵。

(2)主副箱均为双中间轴传动，主轴及主轴齿轮浮动。变速器齿轮、齿轮轴、轴承等传动件的载荷减半，取消了主、副箱内主轴齿轮上的滚针轴承，大大地提高了零部件和总成的可靠性。

(3)独特的大锥角外啮合套换挡设计，使换挡结构的零部件数量降为最少，成本最低。而且，换挡机构同时具有自动定心和同步的功效。实践证明，此结构简单、可靠，使用寿命长。(但使用初期，需“两脚离合器”操纵。)

(4)模块化设计让产品的通用化程度好，可缩短产品开发的周期，节约制造和销售成本。

(5)速比覆盖面宽，速比级差小。进一步改善了车辆的起步和爬坡性能，可使车辆在发动机最佳经济转速区时获得期望的车速和转矩，从而提高燃油经济性。同时，也可以提高重型(载)车辆的加速性能和换挡的平顺性、舒适性。

(6)操纵形式多样化，可满足各种车辆操纵方式的需要。(单杆/双杆；左/右操纵方式；单H/双H操纵).

(7)动力输出接口多，取力形式多样，适用于各种改装车辆——可安装前置、后置、侧置、底部取力器。最常用为后置取力器。

(8)新型的法士特变速器，主箱前进挡齿轮广泛采用了“细高齿”常啮合设计，可以有效地降低传动噪声和振动。

(9)新型的法士特变速器，主箱前进挡采用法士特特有的同步器结构，结构紧凑，使用时换挡更加轻便，大大减轻了驾驶员的劳动强度。

结束语

法士特双中间轴系列变速器自20世纪90年代开始批量生产以来，已经从引进之初的一个系列，3种型号，发展成为如今几十个系列，上万种型号，年产量近百万台，其产品涵盖了重、中、轻、农用和特种车辆等范围。其特有的结构和技术特点，充分适应了我国国情，成为我国重型汽车的主流配置，为我国汽车工业发展做出了贡献。

[1] 马海松.《Fuller(富勒)双中间轴九档变速器维修使用手册》.1995.6.

[2] 陕西法士特齿轮有限责任公司.《12JS系列变速器使用说明书》.

[3] 陕西法士特齿轮有限责任公司.《16JS系列变速器使用说明书》.