周应军
上海东风莫尔斯控制索有限公司

摘要 软轴式变速控制系统具有换档阻力及噪声小、质量轻、布置灵活、更换容易等优点。近年来随着我国客车向准低地板、超低地板发展，软操纵已逐渐呈现出流行趋势。在简述了软轴式变速控制系统构成框架的基础上，以客车为例，主要从操纵器的选型、变速杆的设计、软轴的设计选用、固索架和转换器安装方案的设计等方面介绍了软操纵设计选用的方法。

主题词 变速装置 软轴 控制系统

l 前言

软轴式变速控制系统（简称软操纵）与传统的杆式变速操纵机构（硬操纵）相比，具有换档阻力及噪声小、行程空距短、质量轻、布置灵活、安装简便、更换容易和维护成本低等优点。

虽然，在国外发达国家软轴式变速控制系统在汽车工程中的应用已处于比较成熟和普及的阶段。但是，在我国软操纵相对偏高的价格影响了其进一步的推广。不过，近年来随着我国客车向准低地板、超低地板发展的趋势，软操纵已逐渐呈现出流行之势。本文从实用的角度出发，以客车为例重点介绍软轴式变速控制系统在汽车工程中的应用。

2 软轴式变速控制系统的设计选用

软轴式变速控制系统是由固定于驾驶室内的操纵器（Master unit）、作为传递中介的变速软轴（Shift Cable/Flexible Shaft）、固索架（Cables Clamp）和联接于变速轴上的转换器（Translator）等4个模块构成一个完整的系统，其中每一个模块的性能都对系统的综合性能产生决定性影响。因而，在设计选用软操纵时必须强调其系统性及其与变速器的匹配性。

2. 1 操纵器的选型

安装于驾驶室地板上的操纵器，根据其结构型式可分为立式操纵器（Vertical Type，即安装后突出于地板之上，匹配短变速杆）和卧式操纵器（Horizontal Type，即安装于地板平面上，匹配长变速杆），如图1所示。

通常，操纵器是一个独立的、完整的机构，是软轴式变速控制系统的核心部件。其结构合理与否，对系统的使用寿命和维护成本均产生决定性的影响。

操纵器的选型必须综合驾驶室的总体设计、变速软轴的空间走向和转换器及固索架的安装及运行空间的需要来合理选用。

在选定操纵器后，需要按照国家标准中的客车驾驶区尺寸等标准来设计操纵器的安装位置，进而设计出固定于车架上的固定操纵器所用的安装支架等附件。

2. 2 变速杆的设计

2. 2. 1 球形捏手

因为球形捏手大多为橡塑制品，需要制作模具，所以在批量不大时，尽量根据现有模具选型。捏手上部排档序列的刻字，主要是由所选用的变速器决定的，目前尚无统一的标准，通常根据样车的调试结果来确定。在调试时，尽量通过调整变速软轴或转换器的安装方案使排档顺序与现有模具的排档序列一致，以降低开发成本和缩短开发时间。

2. 2. 2 变速杆本体

首先，根据选定操纵器的安装位置，参照国家相关标准并在满足人机工程学的前提下设计出变速杆安装尺寸图，如图2所示。

然后，根据变速杆安装尺寸图、球形捏手内孔尺寸和操纵器与变速杆装配孔的尺寸来设计、制造变速杆本体。设计时必须综合考虑批量、经济性、交货期和制造工艺等因素。另外，设计变速杆时，可以通过调整操纵器安装位置等方法，尽量减少变速杆的规格型号，从而便于供应商进一步地简化生产管理、降低设计制造成本。

2. 3 变速软轴的设计选用

通常，变速软轴模块可以分为单索式、双索式和三索式3种。其中，双索式又可以进一步分为分动式（One Cable per Function，即每根索只具备选档或换档中的一种功能）和互动式（Shared Load，即两根索的功能相同，由其组合运动完成选档和换档动作）。

在完成操纵器选型时，就已完成了变速软轴的选型工作。具体软轴设计工作的主要注意事项如下：

a．根据实际需要设计选用正确型号的索芯、套管和联接器等；
b．确保软轴总成的强度满足拉脱力和拉断力的要求；
c．软轴与操纵器、固索架和转换器联接处必须具有良好的匹配性；
d．软轴的长度要适中（要求决不可以短，但也不要过长，通常通过实测确定）；
e．软轴的悬挂部位适当布置支承点，用以减少运动过程中的振动和磨损。一般地，需要通过支撑板或直接将软轴固定在车架上，如图3所示。

2. 4 固索架和转换器安装方案的设计

通常在选定操纵器时，基本上就已经完成了固索架和转换器的选型工作。固索架模块和转换器模块并不是两个完全独立的模块（有时，它们是集成为一体的，统称为转换器），它们的安装是环环相扣的，并且又与具体变速器有直接的联系。所以，只能根据具体的变速器来完成固索架和转换器安装用的连杆和支撑板等安装附件的设计。在设计安装固索架和转换器用辅助连杆和支撑板时需要特别注意：

a．在设计辅助支撑板时，必须综合考虑强度和防止振动松动两方面因素，如设计一些加强筋以增加强度和尽量减少悬臂支撑板的悬臂长度以提高防松能力等措施；
b．做好安装前、后的防锈处理；
c．辅助连杆和支撑板必须固定于变速器上。

综上所述，合理的固索架和转换器的安装方案可有效地保证：

a．软轴拉杆的摆角始终在有效工作摆角范围内；
b．实现设计的安装尺寸和设计的工作行程；
c．避免空间干涉。

3 软操纵样车的安装步骤

软轴式变速控制系统的设计、开发及安装等工作是底盘工作的一部分，其安装工序应该穿插于底盘装配工艺中。一般，采用软操纵客车的样车试装软操纵的步骤如下。

a．将固定操纵器所用的安装支架固定于车架上的设计位置处。
b．安装操纵器。
c．安装变速杆本体。
d．布置变速软轴。
e．按照正确的设计方案联接软轴与操纵器，并检测空载换档阻力。
f．安装软轴。

可采用类似图3的结构适当固定软轴的悬挂部位，软轴上易发生摩擦接触的部位需裹覆耐磨材料（如硬塑料切管等）以形成保护层，并且避免软轴受到挤压、夹扭、碰撞和直接触及高温部件；安装时弯曲半径决不可以小于软轴的最小弯曲半径，并且总的弯曲度宜越小越好；将两根软轴分别作不同标记，以提高生产中的装配速度。

g．安装固定固索架和转换器所用的支撑板和连杆（其中一端必须固定或联接于变速器上）。
h．安装转换器。
i．安装固索架，同时完成固索架与软轴的紧固联接。
j．联接软轴与转换器，此时应将变速杆本体置于空档位置。
k．装上球形捏手。
l．调试、调整，通常安排在底盘或整车的试车调试阶段。

通常，对新车软轴式变速控制系统匹配性的鉴定可以通过驾驶员的试车结论来作一般性的评价。主要可以从以下3个方面来评价：

a．手感选档、换档阻力的大小；
b．变速杆上端的空间摆动距离；
c．换档的成功率（相对于换错档位的几率）。

4 结束语

对于发动机中置或后置的客车，软轴式变速控制系统与传统的杆式变速操纵机构相比具有绝对的优势（除价格外），专家们预测随着软操纵在国内的进一步推广，中档以上的客车将呈现出以软操纵取代硬操纵的趋势。