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1、介绍ZF新型六档换档机构 摘要：通过分析ZF公司新一代的变速器ZF6S1600、ZFS6-85的换档机构，了解当前操纵机构的的发展方向，通过对比分析新、老换档机构之间的特点， 提出了一些观点，希望大家对新一代的变速器了解有所帮助。主题词：ZF新型变速器 换档机构 结构特点 对比分析前言ZF变速器技术以操纵轻便、换档可靠而深受用户信任，目前，ZF公司新一代的变速器ZF6S1600，ZFS6-85采用了一种新型换档机构。它结合了ZF拉杆式换档机构与国内传统的滑轨式换档机构的特点。结构简介及结构特点结构简介（见图1） 图11.换档轴 2.自锁互锁块 3.互锁板 4.驱动板 5. 驱动销 6. 顶盖
2、7. 轴用弹性挡圈 8. 座圈 9. 回位大弹簧 10. 座圈 11. 回位小弹簧12. 限位衬套 13. 轴用弹性挡圈 14. 小座圈 15. 轴用弹性挡圈ZF6S1600、ZFS6-85的换档动作由换档摇臂换档轴驱动板导块拨叉轴拨叉拨块拨动同步滑套实施换档，换档轻便，可靠。同时该换档机构在结构设计中充分考虑不同用户的不同要求，通过不同的安装方式、位置来保证。有较强的互换性。结构特点1.）三锁两限位限位是ZF换档机构的重要特点之一。2.）三锁：即自锁，互锁，倒档锁。a .自锁机构：由自锁互锁块、自锁销、自锁小弹簧、自锁大弹簧构成。见图2，主要通过自锁弹簧的弹簧力、自锁互锁块、自锁销结构保证自
3、锁。b .互锁机构：由自锁互锁锁块、互锁板、驱动板构成。主要通过互锁板的结构保证，即保证一块驱动板在互锁板的槽中（图3结构），可以自由转动（换档），其余驱动板均被锁死，不能转动。保证互锁。c .倒档锁：通过自锁互锁块、倒档增压器实现。其目的主要有两方面考虑：防止驾驶员误挂倒档和增加倒档选档手感。 图2 图31.换档轴 2.自锁互锁块 3.自锁销 4.自锁小弹簧 5.自锁大弹簧 6.互锁板 7.倒档增压器3.）两限位：即高档（5/6档）限位和低档（R档）限位。型 型图4从图四中知3/4档为空档位置，选档行程为8.5mm，自锁互锁块的端面与高档（5/6档）限位面距离通过产品结构保证正好是8.5mm
4、，为一个选档行程，显然换档轴带动自锁互锁块从3/4档位置选档至5/6档位置，自锁互锁块正好与顶盖的高档（5/6档）限位面接触，此时驾驶员感到明显手感，高档（5/6档）限位面正好起到限位作用。同样的道理，驾驶员选档至R档位置正好为两个选档行程2*8.5 =17mm，正好与顶盖的低档（R档）限位面接触，驾驶员同样有明显手感。4.）档位布置的多样性档位布置的多样性是ZF换档机构的又一个特点，以图1（左卧安装）为例，其档位排列型式有两种，档位型，档位型，如图5。5.）档位型与档位型定义：在ZFS6-90变速器中，四块驱动板有左右两个装配位置。因此，定义驱动板安装位置在变速器盖右边为档位型，驱动板安装位
5、置在变速器盖左边为档位型。而在ZF新型换档机构中，驱动板只有一个装配位置，因此档位形式不符合以上定义，须重新定义。笔者通过分析发现，无论变速器采用何种安装方式，都满足以下规律，即图4的驱动板排列位置。同时，笔者对ZFS6-90变速器的两张换档机构图仔细分析后，也满足图4的档位排列位置。因此无论是新型换档机构（ZF6S-1600）、还是老换档机构（ZFS6-90）档位形式均可重新定义为：档位型：驱动板排列位置从左至右，依次是高档到低档（从变速器输出法兰向前看）。档位型：驱动板排列位置从左至右，依次是低档到高档（从变速器输出法兰向前看）。对于新型换档机构（ZF6S1600），由于四块驱动板完全通用
6、，无法通过观察驱动板排列位置，来区分档位形式，笔者建议采用以下方式区分。合箱前，观察拨叉轴，拨叉安装方位来区分。从左至右依次是高档到低档为档位型，相反则为档位型。合箱后，通过观察倒档信号开关安装位置来区分。倒档信号开关在右边，为档位型，在左边，则为档位型。6）档位型，档位型的转换：（以下讨论以左卧安装为例）图5所示档位型是从高档到低档，换档轴向上提。档位型则是向下压。档位型与档位型之间通用化程度高，从换档机构图分析，知道无论采用何种安装方式，换档机构零件完全通用，但是为了满足两种档位排列型式，换档机构的某些零件的安装位置需作相应调整。主要考虑到以下几点。图5a. 换档轴轴用弹性挡圈位置据受力分
7、析可知，ZF换档机构选5/6档时，只有回位大弹簧受力，选1/2档时，只有回位小弹簧受力，选R档时，回位大弹簧，回位小弹簧同时受力。因此轴用弹性挡圈装配位置如图6所示，档位型时，三个轴用弹性挡圈装在槽1，槽3，槽6，档位型时，三个弹性挡圈装槽1，槽4，槽6。同时小座圈的装配位置必须如图6所示，方能保证选档力要求。 图6b. 自锁互锁块、互锁板、驱动板位置，空档位置。如图4所示，以上三个零件安装位置型与型相比较，正好相差一个选档行程8.5mmc. 换档轴安装位置与空档联接板位置。如图4所示及以上讨论结果，可知档位型与档位型，换档轴安装位置相差一个选档行程。故型与型换档轴安装位置不同，导致空档联接板
8、位置的不同，经计算可得出。型空档联接板位置为： 190，214，246，268，284，308，340，362，378，402，434，456型空档联接板位置为：181.5，205.5，237.5，259.5，275.5，299.5，331.5，353.5，369.5，393.5，425.5，447.5。选档力的确定变速器自身的选档力的大小是衡量换档机构的重要指标之一。选档力的大小是影响驾驶员的选档手感重要因素之一。选择合理的选档力，在设计换档机构时必须慎重考虑。选档力的受力分析图71.座圈 2.回位大弹簧 3.小座圈 4.顶盖 5. 回位小弹簧6.座圈 7.限位衬套 8. 9.10. 轴用弹
9、性挡圈图7为影响选档力大小的部分零件。现从换档机构零件图中得知该换档机构的选档行程L=8.5。回位大弹簧、回位小弹簧参数如下。回位大弹簧：自由高度H0=76.9mm，安装高度H=52.7mm，弹簧刚度C=1.41N/mm回位小弹簧：自由高度H0=60mm，安装高度H=41mm， 弹簧刚度C=3.83N/mm从受力分析：选5/6档时，只有回位大弹簧受力。故5/6档选档力：F5/6=1.41*(76.9-52.7+8.5)=46.1N选1/2档时，只有回位小弹簧受力。故1/2档选档力：F1/2=3.83*(60-41+8.5)=105.3N选R档时，回位大弹簧，回位小弹簧同时受力故R档选档力(不考
10、虑倒档增压力)：FR=105.5+（1.41+3.83）*8.5=149.8N选档力类比分析对于不同使用工况的不同整车，所需的回位弹簧力不同，ZF S6-90、QJ805、ZF6S1600货车用，客车用变速器回位弹簧选档力见表1。表1选档力S6-90(货用)S6-90（客用）6S1600(客用)QJ805(客用)5/6档116.6N65.5N46.1N65.5N1/2档179.8N150.2N105.3N128NR档215.6N177.4N149.8N154N注：以上R档选档力均未考虑倒档增压力, QJ805选档力数据是将其弹簧装与六档变速器中所得。前段时间有用户反映我公司的QJ805变速器选
11、换档沉重，技术开发部对此进行攻关，其中措施之一为调整选档力（最终调整数据见表1）。调整后，已基本无用户反映QJ805客用变速器选档沉重，从ZF6S1600客车用变速器选档力数据来分析，与QJ805客车用变速器选档力数据比较接近，说明无论是我公司还是ZF公司对选档力的调整，都有了相同的认识。ZF6S1600变速器回位弹簧选档力调整从ZF S6-90变速器换档机构图分析。无论是型还是型，客车用还是货车用，选5/6档时，只有回位小弹簧受力，选1/2档时，回位大小弹簧同时受力，选R档时，回位大小弹簧同时受力。客车用回位弹簧力和货车用回位弹簧力之所以不同，是通过调整回位弹簧刚度来实现的。档位型式选档力
12、(槽2、3、6) (槽1、3、6)档位型5/6档46.1N46.1N1/2档151.4N105.3NR档198.9N149.8N选档力 (槽1、4、5) (槽1、4、6)档位型5/6档46.1N46.1N1/2档151.4N105.3NR档198.9N149.8NZF6S1600回位弹簧力也可以通过调整弹簧刚度来实现的，但是笔者通过对换档轴卡簧槽结构分析，发现还有一种调整选档力的方法。不必调整弹簧，只需调整轴用弹性挡圈的装配位置来实现。细心的读者此时会发现为什么换档 表2 轴上槽2和槽5一直没用。笔者起初也百思不得其解，既然ZF公司设计人员在换档轴上设计了六个卡簧槽，那么必有其用意。后经过笔者
13、分析推敲，认为其作用是用于调整选档力。档位型时，只须将装在换档轴卡簧槽1的轴用弹性挡圈，装在卡簧槽2。档位型时，只须将装在换档轴卡簧槽6的轴用弹性挡圈，装在卡簧槽5。即可实现选档力的调整，调整后的选档力数据见表二。 至此通过换档轴上的六个卡簧槽，调整出多一组的选档力。 通过数据分析，可知ZF6S1600变速器回位弹簧力与S6-90客车用变速器回位弹簧力已经比较接近，证明笔者采用的调整方法是可行的。通过以上讨论发现，如果只通过调整弹簧刚度来实现不同的回位弹簧力，换档轴的槽2，槽5就没有必要加工，如果充分利用换档轴上的卡簧槽，就可以调整出多一倍的回位弹簧选档力。因此两种方法同时采用，一定能够调整出
14、满意的回位弹簧力。灵活多样安装方式ZF变速器的安装方式灵活多样，可采用左卧，右卧，立式安装，而且安装较我厂引进拉板式换档机构更方便，我厂80年代引进的几种ZF变速器，左卧与右卧之间的改装比较复杂，必须将整个上盖总成全部拆开，重新装配。工作量较大。而ZF6S1600变速器采用筒式壳体、新型换档机构，改装就简单了许多。根据新型换档机构的档位型式特点以及安装方式的特征，可得出它们之间的关系（表3）。表3 档位型式安装方式型型结论左卧见图5中型见图5中型左卧型，右卧型完全互换左卧型，右卧型完全互换右卧见图5中型见图5中型立式(换档轴右伸出)见图5中型见图5中型立式(换档轴左伸出)见图5中型见图5中型立式(换档轴右伸出)=左卧 立式(换档轴左伸出) =右卧因此，新型ZF换档机构（顶盖总成）的装配结构只有两种，例如，顶盖总成为左卧型时，旋转180安装，正好为右卧型，反之左卧型时，旋转180安装，正好为右卧型。而ZF S6-90的换档机构采用左卧型，左卧型，右卧型，右卧型时，装配结构各不相同。 新型ZF换档机构无论采用何种安装方式，换档机构零件完全通用，通用化程度为100
