重型汽车变速器强制润滑系统

常娟，孙智金



重型汽车变速器强制润滑系统

常娟，孙智金

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710021）

针对大扭矩、主副箱双中间轴变速器面临的副箱零部件润滑不充分问题，提出一种重型汽车变速器强制润滑系统，解决了主副箱变速器副箱齿轮润滑问题，有效地提高了变速器的寿命。

重型汽车；变速器；润滑

引言

传统的汽车变速器一般是通过飞溅润滑来实现变速器内部零件的润滑，但是由于变速器结构设计的限制，飞溅润滑油量有限，不能满足大扭矩、多档位、主副箱变速器的润滑要求[1]。主副箱变速器是在单箱变速器的基础上通过倍档或半档机构形成的多档位变速器。双中间轴主副箱变速器，因其独特的结构，在相同条件下具有更大的承载力，满足大扭矩发动机的匹配需求，深受商用车市场青睐。

1 主副箱双中间轴变速器润滑特点

图1为双中间轴主副箱变速器结构示意图。主箱和副箱均有两个中间轴，且两个中间轴与水平面均成一定角度排列在输出轴两侧。位于变速器低处的主箱中间轴、副箱中间轴及其上零件处于变速器壳体的下方，浸渍在润滑油中，属于浸渍润滑；位于变速器高处的主箱中间轴、副箱中间轴及其上零件只有一部分浸润在油液中，依靠变速器运转时齿轮高速旋转甩动润滑油进行飞溅润滑。而实验以及售后的数据表明，大扭矩变速箱中，位于高处的中间轴仅靠飞溅润滑很难满足要求，往往因为润滑不良而最先出现点蚀[2]；另外，输入轴的扭矩传到副箱经过速比放大，使得副箱比主箱承受更大的扭矩，副箱内的零部件处于整个变速器工况最严苛的环境中。因此，副箱零部件，特别是位于高处的副箱中间轴的充分润滑成为整个变速器润滑系统的难点。本文提出了一种变速器强制润滑系统，设计了新的油路和油管，对副箱零部件进行强制润滑，可以有效改善副箱零部件润滑条件，以及副箱中间轴因润滑不良造成点蚀的情况，提高变速器使用寿命。

2 变速器强制润滑系统结构设计

强制润滑的目的是为解决主副箱双中间轴变速器中副箱高处零部件的润滑问题，要将润滑油从低处引至高处，需要借助于油泵。而副箱本身空间有限，因此需要设计结构紧凑的大流量压力油泵。同时需要设计辅助喷淋的润滑油管，将润滑油引至需要润滑的零部件。

2.1 油泵设计

油泵通过主箱中间轴取力，其转速N1由式（1）确定：

N1=N×n1×n2（1）

其中：N为发动机转速；n1为变速器常啮合齿轮速比； n2为油泵驱动齿轮与转子速比。

油泵安装在变速器底部，需要设计油滤网。依据泵油量及安装空间来设计油泵的结构和外形尺寸，油泵技术参数见表1。

表1 油泵技术参数

2.2 润滑系统设计

图2为强制润滑系统结构示意图。主箱中间轴9一端通过轴承支撑在变速器壳体7的隔墙上，轴头上安装的油泵驱动轮8与中间轴9一起转动，油泵1安装在变速器壳体7隔墙上靠近中间轴的位置，通过油泵驱动齿轮驱动油泵转子转动，达到泵油的目的。变速器壳体7外壁上有两个孔(见图2（d）)，与油泵的出油口14相通的是冷却油孔5，可以外接冷却装置；另一个为冷却后回油孔4，润滑油经冷却装置冷却后回流至变速器内。壳体上与回油孔4垂直相通的台阶孔是润滑油孔12(见图2（c）)，台阶起到对直油管13辅助限位的作用。

1-油泵；2-螺栓；3-盖板及衬垫； 4-回油孔；5-冷却油孔；6-三通管接头；7-变速器壳体；8-油泵驱动齿轮；9-中间轴；10-弯油管

（a）强制润滑系统整体结构

11-后盖；12-润滑油孔；13-直油管

（b）A-A剖视图

（c）C-C剖视图

14-出油口；15- 油泵安装孔

（d）D-D剖视图

图2 强制润滑系统结构示意图

16.-副箱上中间轴；17-减速齿轮

图3为润滑系统后盖壳体结构。直油管13一端插入润滑油孔12中，另一端带有螺纹与三通管接头6连接；三通管接头6的固定端安装在后盖11上，一端接直油管13，另一端接弯油管10；油泵出来的润滑油经回油孔4进入润滑油孔12，再经直油管13进入三通管接头6，然后通过弯油管10被引至副箱高处；弯油管10靠近中间轴的部位开有若干小油孔，另一端开放，给油管经过处的齿轮和轴润滑。

3 变速器润滑系统工作原理及安装方式

3.1 工作原理

该强制润滑系统的优点是：与冷却系统共用油泵，又不依赖冷却系统。变速器工作时，装在中间轴9上的油泵驱动齿轮8驱动油泵转子旋转，油泵1从变速器内部吸油，经出油口14进入冷却油孔5。当变速器不接冷却系统时，壳体外壁两个油孔处用盖板和衬垫3密封，盖板中间向外突起，让出内部空间用来回油。润滑油经冷却油孔5通过盖板处的空腔进入回油孔4，回流到润滑油孔12，通过直油管13进入副箱，再经过弯油管10润滑副箱上中间轴16及减速齿轮17。当变速器接冷却系统时，去掉盖板和衬垫3及螺栓2，冷却油孔5接一根外部油管至冷却系统。冷却后的油通过外部油管经回油孔4进入变速器中，然后进入润滑油道12中，通过直油管13进入副箱进行润滑。

3.2 强制润滑系统安装方式

先将变速器主箱及副箱其余零件安装完成，然后在合箱前安装强制润滑系统相关零件。三通管接头6拧入后盖11对应的螺纹孔中，将管接头横向的一头调整到大致与右侧后盖外壁平行的位置；将弯油管10有折弯的一头插入后盖上部固定孔中，调整伸入的长度，使其另一端对准三通管接头6横向的螺纹部分，拧动三通管接头6上的活动螺纹套，将弯油管旋紧；接下来将直油管13旋进三通管接头6竖直的接头中；然最后将装有油管的副箱总成整体安装在变速器壳体7上，完成合箱。为了使直油管13更好的插入变速器壳体上的润滑油孔12中，孔口处设计为大倒角，起导向作用。

4 验证

本设计是基于某16档大扭矩变速器副箱中间轴点蚀故障的改进项目。在台架试验中，未装强制润滑系统的变速器完成规定的试验循环次数后拆解，发现副箱中间轴多处点蚀，如图4所示。

加装本强制润滑系统后，在同样的试验条件下进行台架试验，完成规定的循环次数后拆解，副箱中间轴齿面磨损均匀完整，没有点蚀现象，如图5所示。

图4 未装强制润滑轮齿点蚀

图5 加装强制润滑后齿面完好

5 结语

在传统飞溅润滑不能满足大扭矩主副箱变速器润滑要求的情况下，通过设计新的强制润滑系统，可以有效改善变速器副箱零部件的润滑情况，降低齿轮点蚀失效，有利于提高齿轮寿命从而延长变速器使用寿命。

该强制润滑系统所有润滑油管均在变速器内部，不影响外观及与整车的匹配。

[1] 原鑫.重型汽车变速器润滑失效模式分析及控制[J].机械工程与自动化.2014(5):173-174.

[2] 徐晓春,朱洪,吴妙仙.汽车变速器润滑[J].汽车工程师,2011（6）: 61-62.

Forced Lubrication System for Heavy Vehicle Transmission

Chang Juan, Sun Zhijin

( Shaanxi Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710021 )

This paper analyzed the insufficient lubrication phenomenon of auxiliary case parts in heavy duty transmission of double countershafts, then presented a new forced lubrication system in order to solve the lubrication problem of auxiliary case gear. Finally this system proved to be effective in increasing life of heavy vehicle transmission.

heavy vehicle; transmission; lubrication

A

1671-7988(2018)18-187-03

U463.212

A

1671-7988(2018)18-187-03

CLC NO.: U463.212

常娟（1984-）女，陕西延安人，工程师，硕士，主要从事汽车变速器设计与开发工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.063