周应军
上海东风莫尔斯控制索有限公司
摘要 本文简要地介绍了软轴式变速控制系统的构成，并从基本结构和性能参数的角度对变速软轴模块进行了分析。然后，从实用的角度出发，详细说明了变速软轴的优势和应用要领。
叙词 控制系统 轴 汽车
变速软轴(Flexible Shaft)，又称为推拉索(Pull—push Cable)，是用以实现间接地(Remote遥控)传递力和位移的机械式控制机构。与传统的秆式控制机构相比，其具有重量轻、布置灵活、安装简便、更换容易和维护成本低等优点，现广泛应用于工程机械、车辆工程和船舶等行业。本文主要介绍变速软轴在汽车工程中的应用。
1 软轴式变速控制系统
软轴式变速控制系统是以变速软轴为传递媒介，将驾驶者的换档请求转换为变速轴排档动作的变速控制系统。通常，由以下四个模块来构成一个完整的软轴式变速控制系统，如图1所示。
1.1 操纵器模块
安装于驾驶室地板上的操纵器模块，主要功用是将操纵杆的摆动转换为变速软轴索芯的往复运动，其性能及结构参数对软轴的使用寿命产生重要影响。
1.2变速软轴模块
变速软轴模块是连接操纵器模块和转换器模块的桥梁，是传递力和位移的媒介。
1.3 固索架模块
借助支撑板紧固于变速箱上的固索架模块，主要功用是固定变速软轴的套管终端，并以该点作为变速软轴套管终端的安装基准点和紧固点。
1.4转换器模块
与变速轴匹配的转换器模块，一方面借助于拉杆、支撑板等辅助部件联接于变速箱上：另一方面通过球节或拉环等联接部件与变速软轴的末端相连，从而构成了多连杆系统。通过本多连杆系统将索芯的往复运动转换为变速轴的轴向往复运动和旋转运动，以此来实现排档。
2 变速软轴的基本结构和性能参数
变速软轴通常由联接器1、联接器2和索三部分组成，如图2所示。
联接器主要起联接控制器(含操纵器模块和转换器模块)和索芯的作用，通常由螺母、拉秆、导向杆、轴套(Hub)、防尘罩和密封圈等部分组成。其中，联接器1和联接器2的结构型式可以根据具体的联接需要进行选用设计，但必须保证满足运动行程、联接强度和刚度要求。索是由索芯和套管两部分组成的，其配合为间隙配合，如图3所示。索芯由金属索芯和外覆减摩材料构成；套管由衬管、套管金属层和套管外覆层组成。根据套管金属层的结构特点，套管可分为单丝管、双丝管和绞制管等等。其中，绞制管的质量较传统单丝管有明显提高。
控制索的主要性能技术参数如表1所示。其中，控制索的索芯和套管的间隙、索芯表面减摩材料及内充润滑油脂、输入力、输出力、长度(L一(L1+L2))和总弯曲度，对索的行程效率、载荷效率和使用寿命有较大的影响。
3 变速软轴在汽车工程中的应用
随着新材料的应用和联接器结构的改进，变速软轴的技术性能大大提高，因而，其在汽车工程中的应用正在不断增加。特别是近年来，城市公交进一步向准低地板、超低地板方向发展，软轴式变速控制系统已逐步呈现出流行之势。
变速软轴的索芯在自然状态下，不受轴向力；在工作状态下，可承受轴向拉力和压力，但不能传递旋转载荷。在汽车工程中，变速软轴主要用于遥控(间接控制)机械式变速器的操纵系统(Remote Manual Shift System，简称RMS)中，如平头货车、后置发动机客车和中置发动机车辆等变速器远离驾驶者的变速机构，称作选档软轴(推拉索)和换档软轴(推拉索)。与传统的杆式控制机构相比，变速软轴具有如下的优点：
(1)布置灵活。选用软轴可实现柔性布置，特别是对一些底盘低、发动机中置或后置的大、中型客车，由于拉线、拉杆、管道、散热器及发动机等件的空间干涉，杆式控制机构很难布置。选用软轴具有结构上的优越性。
(2)简化了变速控制系统的设计工作。可以将驾驶者手到变速器之间的控制机构简化成四个部分；a．驾驶室内的操纵器；b．两根变速软轴：c．安装在变速箱上的固索架；d．与变速轴匹配的转换器。由这四部分构成一个完整的软轴式变速控制系统。
(3)变速软轴的操纵器在驾驶室内的具体安装位置无需精确的定位限制，即使安装位置有所改动，对整个系统的影响也不大，不像杆机构那样，需要重新设计每一根秆的长度、强度和安装节点等等。
(4)消除了连杆松动接头处发出的噪声，使得变速过程在乎顺、安静(无噪声)的操作中完成，提高了车辆的舒适性。
(5)消除了因驾驶室移动(相对于底盘的移动)导致变速器齿轮脱齿或打齿。因为软轴的套管固定在操纵器上，驾驶室的移动不会引起索芯和套管的相对位移，即不会引发转换器的非正常动作，提高了车辆的变速稳定性，并降低了行车危险。
(6)操纵灵活，方便省力。杆式控制机构中的拉杆，因安装及工作行程的需要，进行多处煨弯，导致挂档时发颤，易发生档位模糊现象。而采用高行程效率软轴的变速控制系统则可实现准确换档，从而能大大减轻司机的劳动强度。
(7)安装成本低，易于装配和调整。
(8)全密封设计，无需润滑，维护成本低。
4 变速软轴的应用要领
为了提高变速软轴的工作效率、延长使用寿命，在设计、布置和安装时，需注意如下事项：
(1)根据实际需要选用设计正确型号、类型的变速软轴，保证满足强度大于拉脱力和拉断力的要求。
(2)根据具体的应用情况，确定变速软轴的长度。长度要适中；若过短，安装时易与其他件发生干涉；若过长，将降低软轴的行程效率和载荷效率。
(3)强调变速软轴与所选软轴式控制器的匹配性，保证软轴使用过程中的拉杆摆角在设计范围(一般为8°)内。
(4)安装时弯曲半径决不可以小于变速软轴的最小弯曲半径，并且，总弯曲度越小越好。
(5)当变速软轴的终端只作线性运动时，需保持轴套总成的轴线与拉杆运动轴线成线性关系。
(6)当变速软轴的终端与摆杆相连接时，连接点的运动轨迹成弧形，应尽可能地减小拉杆的摆角。如图4所示，图中a、b的拉杆摆角大于c的拉杆摆角。
(7)轴套总成的固定点必须牢固，当有负荷时，固定点不移动。在大部分情况下，索的终端(轴套)都固定在需要控制的部件上。这样当被控部件移动时，不会产生不利的控制动作。
(8)索的悬挂部位需要适当地布置支承点，用以减小运动过程中的振动。
(9)变速软轴工作过程中，受到频繁的往复或旋转的振动载荷，其螺纹联接必须进行防松处理，以免振动松动，甚至脱落。
(10)不要直接接触高温部件，如发动机壳体等。
(11)避免受到挤压、夹扭、碰撞和摩擦。
(12)在变速软轴的设计安装中，优先将最大负荷动作设计在拉操作中。
(13)在直接受到喷淋和灰尘特别大的场合，需加防尘罩。
