CN102434657A - 一种机械式自动变速器的选换挡执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械式自动变速器的选换挡执行机构，包括选换挡拨头、机构壳体，换挡三联电磁阀，选挡三联电磁阀，换挡三位气缸的工作活塞轴固连换挡轴，换挡轴能驱动选换挡拨头随其轴向移动，选挡三位气缸的工作活塞轴固连选挡轴，选挡轴能驱动选换挡拨头随其轴向移动，换挡三位气缸和选挡三位气缸均包括气缸体，气缸体上开设连通定位气腔和工作气腔的通孔，定位气腔内设定位活塞体，工作气腔内设工作活塞体，定位活塞体固连定位活塞轴，工作活塞体固定连接工作活塞轴，定位活塞轴穿过通孔后能顶住工作活塞轴的前侧；定位活塞体的工作面面积大于工作活塞体的工作面面积。本发明中的三位气缸中位定位准确，位置反馈信号精度高。

Description

一种机械式自动变速器的选换挡执行机构

技术领域

本发明涉及自动变速器执行机构领域，具体涉及一种机械式自动变速器的选换挡执行机构。

技术背景

随着汽车技术的发展，自动变速器技术逐渐走入了人们的视野，而机械式自动变速器(AMT，Automated Mechanical Transmission)以其结构简单、技术难度低及开发成本低等优点，成为重型车自动变速技术的首选目标。而整个AMT系统的执行机构一般有3种结构形式：电控液动、电控气动和直流电机操纵。在考虑了车辆气源方便性、结构简单、低成本等因素，国内外重型商用车AMT系统一般为电控气动操纵系统。

目前的，机械式自动变速器，如中国专利公告号为ZL200620097228.8的发明专利《电控气动机械式自动变速器选换挡执行机构总成》，提出了一种12挡变速器的选换挡执行机构总成。该总成包括三位气缸、位移传感器、选换挡转换机构等。该机构的三位气缸进行中位定位时由于定位缸与工作缸压力差较小，导致中位定位不够精准，并且，总成并不包含电磁阀，说明电磁阀与执行机构分离安装，总成集成度不高，安装较为麻烦。另外，总成采用角位移传感器，但机构本身是直线运动，其间必然有转换机构，降低了位置信号的精度。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种集成度高的机械式自动变速器的选换挡执行机构，该机构中的三位气缸中位定位准确，挡位位置反馈信号精度高。

为实现此目的，本发明所设计的一种机械式自动变速器的选换挡执行机构，包括选换挡拨头、机构壳体，相互垂直设置在机构壳体上的换挡三位气缸和选挡三位气缸，安装在换挡三位气缸上的换挡三联电磁阀，安装在选挡三位气缸上的选挡三联电磁阀，其中，换挡三位气缸的工作活塞轴固定连接有换挡轴，换挡轴能驱动选换挡拨头随换挡轴的轴向移动，选挡三位气缸的工作活塞轴固定连接有选挡轴，选挡轴能驱动选换挡拨头随选挡轴的轴向移动，其特征在于：所述换挡三位气缸和选挡三位气缸均包括气缸体，气缸体内同轴布置有定位气腔和工作气腔，气缸体上开设有连通定位气腔和工作气腔的通孔，定位气腔内设有定位活塞体，工作气腔内设有工作活塞体，定位活塞体固定连接有定位活塞轴，工作活塞体固定连接工作活塞轴，工作活塞轴的前侧穿出工作活塞体，定位活塞轴穿过通孔后能顶住工作活塞轴的前侧；

所述定位活塞体的工作面面积大于工作活塞体的工作面面积；

所述选挡轴上设置有选挡位置反馈装置，该选挡位置反馈装置包括位置传感器和磁环、壳体、磁环连接块和倒挡触头，其中，所述壳体支撑选挡轴的两端，选挡轴可在壳体上轴向滑动，所述选挡轴上固定连接倒挡触头，倒挡触头上固定连接磁环连接块，磁环连接块上固定连接磁环，壳体上固定连接与磁环匹配的位置传感器，壳体上设有倒挡开关，所述倒挡触头上开设有能与所述倒挡开关的触头配合的凹槽。

所述定位活塞轴的后端设有减振垫片，所述定位活塞体的前端和后端均设有减振环；所述工作活塞体的后端也设有减振环。

所述定位活塞轴与通孔之间设有活塞轴密封圈，所述定位活塞体和工作活塞体的周向均设有“Y”型密封圈和活塞耐磨环。

所述气缸体的端部装配有密封定位气腔的气缸后盖，所述气缸后盖和气缸体之间设有异形密封圈；所述通孔与定位活塞轴之间设有轴套。

所述气缸后盖设有定位气腔气压检测口，所述定位气腔气压检测口通向定位活塞体前侧的定位气腔；所述气缸体设有左工作气腔气压检测口和右工作气腔气压检测口，所述左工作气腔气压检测口通向工作活塞体前侧的工作气腔，所述右工作气腔气压检测口通向工作活塞体后侧的工作气腔，所述定位气腔气压检测口、左工作气腔气压检测口和右工作气腔气压检测口上均设有堵头。

所述倒挡触头为圆筒状，所述凹槽为环形凹槽，所述壳体的顶部设置有传感器安装支座，位置传感器通过传感器安装支座与壳体固定连接；所述壳体的顶部开设有长孔，所述磁环连接块和磁环穿过所述长孔，且磁环能在该长孔中运动，所述传感器安装支座的底部开设有导向槽，磁环连接块伸出长孔的部分与导向槽间隙配合，且能在导向槽内轴向滑动。

所述传感器安装支座上设置有位置传感器防护罩，所述倒挡触头上设有定位凸台，所述磁环连接块通过螺栓与定位凸台固定连接；磁环通过备紧螺母与磁环连接块固定连接。

所述换挡轴上设置有换挡位置反馈装置，所述换挡位置反馈装置包括换挡位置传感器、换挡磁环、换挡导块和设在机构壳体上的空挡开关，其中，所述换挡位置传感器固定在机构壳体上，所述换挡导块与换挡轴固定连接，换挡导块上固定连接与换挡位置传感器配合的换挡磁环，所述换挡导块上开设有能与空挡开关的触头配合的空挡凹槽。

所述机构壳体固定连接有换挡位置传感器安装块，换挡位置传感器安装在换挡位置传感器安装块上，换挡位置传感器上固定有换挡位置传感器防护板，换挡位置传感器安装块底部开设有供换挡磁环移动的换挡导向槽。

本发明的有益效果是：设置工作面面积大于工作活塞体的定位活塞体，使得三位气缸的中位定位更加准确，设置的异形密封圈减少了气道工艺孔的数量；设置的减振垫片可以起到减振消除噪音的效果；设置与各个气腔连通的气压检测口，方便台架试验及故障排查；设置的活塞轴密封圈有效防止了气缸内气腔串气现象。

另外，通过在选挡轴上固定连接倒挡触头，并在倒挡触头上开设能与倒挡开关的触头配合的凹槽，实现了将倒挡开关装置及选挡位置反馈装置集成在一起，节省了安装空间，使整个AMT执行机构更加紧凑、美观；环连接块通过螺栓与倒挡触头固定连接，磁环通过备紧螺母与磁环连接块固定连接，使得连接更加牢固，避免了悬臂梁结构，整体不易松动；位置传感器外面布置防护罩，同时起到固定及防护作用，避免因踩踏及落石将传感器损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的选挡机构部分的结构示意图；

图3为本发明的换挡结构部分的结构示意图；

图4为本发明的三位气缸的剖视图；

图5为本发明的三位气缸的工作左位示意图；

图6为本发明的三位气缸的工作右位示意图；

图7为本发明的选挡位置反馈装置的主视剖面结构示意图；

图8为本发明的选挡位置反馈装置的右视剖面结构示意图；

图9为本发明的选挡位置反馈装置的俯视剖面结构示意图；

图10为本发明的换挡位置反馈装置的剖视结构示意图；

图11为本发明的换挡位置反馈装置的结构示意图；

其中，1-机构壳体、2-选换挡拨头、3-换挡三位气缸、4-选挡三位气缸、5-换挡三联电磁阀、6-选挡三联电磁阀、7-工作活塞轴、71-工作活塞轴的前侧、8-换挡轴、9-选挡轴、10-气缸体、101-气缸后盖、11-通孔、12-定位活塞体、13-工作活塞体、14-定位活塞轴、15-选挡位置反馈装置、151-位置传感器、152-磁环、153-壳体、154-磁环连接块、155-倒挡触头、156-倒挡开关、157-凹槽、158-传感器安装支座、159-长孔、1510-导向槽、1511-位置传感器防护罩、1512-定位凸台、1513-螺栓、1514-备紧螺母、16-减振垫片、17-减振环、18-活塞轴密封圈、19-“Y”型密封圈、20-活塞耐磨环、21-异形密封圈、22-换挡位置反馈装置、221-换挡位置传感器、222-换挡磁环、223-换挡导块、224-空挡开关、225-空挡凹槽、226-换挡位置传感器安装块、227-换挡位置传感器防护板、228-换挡导向槽，23-互锁块、24-轴套，A-定位气腔气道、B-第一工作气腔气道、C-第二工作气腔气道、D-右工作气腔气压检测口、E-左工作气腔气压检测口、F-定位气腔气压检测口、G-排气道、a-定位活塞体前侧的定位气腔、b-工作活塞体前侧的工作气腔、c-工作活塞体后侧的工作气腔。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：

如图所示的一种机械式自动变速器的选换挡执行机构，包括选换挡拨头2、机构壳体1，相互垂直设置在机构壳体1上的换挡三位气缸3和选挡三位气缸4，安装在换挡三位气缸3上的换挡三联电磁阀5，安装在选挡三位气缸4上的选挡三联电磁阀6，其中，换挡三位气缸3的工作活塞轴7固定连接有换挡轴8，换挡轴8能驱动选换挡拨头2随换挡轴8的轴向移动，选挡三位气缸4的工作活塞轴7固定连接有选挡轴9，选挡轴9通过互锁块23能驱动选换挡拨头2随选挡轴9的轴向移动，换挡三位气缸3和选挡三位气缸4均包括气缸体10，气缸体10内同轴布置有定位气腔和工作气腔，气缸体10上开设有连通定位气腔和工作气腔的通孔11，定位气腔内设有定位活塞体12，工作气腔内设有工作活塞体13，定位活塞体12固定连接有定位活塞轴14，工作活塞体13固定连接工作活塞轴7，工作活塞轴7的前侧71穿出工作活塞体13，定位活塞轴14穿过通孔11后能顶住工作活塞轴7的前侧71；

上述定位活塞体12的工作面面积大于工作活塞体13的工作面面积；

上述气缸体10上开设有定位气腔气道A、第一工作气腔气道B、第二工作气腔气道C和排气道G，定位活塞体12前侧的定位气腔与定位气腔气道A连通，定位活塞体12后侧的定位气腔与排气道G连通，工作活塞体13前侧的工作气腔与第一工作气腔气道B连通，工作活塞体13后侧的工作气腔与第二工作气腔气道C连通。

上述技术方案中，所述选挡轴9上设置有选挡位置反馈装置15，该选挡位置反馈装置15包括位置传感器151和磁环152、壳体153、磁环连接块154和倒挡触头155，其中，壳体153支撑选挡轴9的两端，选挡轴9可在壳体153上轴向滑动，所述选挡轴9上固定连接倒挡触头155，倒挡触头155上固定连接磁环连接块154，磁环连接块154上固定连接磁环152，壳体153上固定连接与磁环152匹配的位置传感器151，壳体153上设有倒挡开关156，倒挡触头155上开设有能与所述倒挡开关156的触头配合的凹槽157。

上述技术方案中，定位活塞轴14的后端设有减振垫片16，定位活塞体12的前端和后端均设有减振环17；工作活塞体13的后端也设有减振环17。定位活塞轴14与通孔11之间设有活塞轴密封圈18，所述定位活塞体12和工作活塞体13的周向均设有“Y”型密封圈19和活塞耐磨环20。该减振垫片16用于防止工作活塞轴7与定位活塞轴14的刚性碰撞，起到工作活塞轴7与定位活塞轴14接触时减振的作用。上述活塞轴密封圈18用于防止定位气腔和工作气腔之间串气。上述减振环17防止活塞与AMT选换挡执行机构壳体刚性碰撞。

上述技术方案中，所述气缸体10的端部装配有密封定位气腔的气缸后盖101，所述气缸后盖101和气缸体10之间设有异形密封圈21；通孔11与定位活塞轴14之间设有轴套24。

上述技术方案中，为了方便对气缸进行台架试验及故障排查，气缸后盖101设有定位气腔气压检测口F，定位气腔气压检测口F通向定位活塞体12前侧的定位气腔；气缸体10设有左工作气腔气压检测口E和右工作气腔气压检测口D，左工作气腔气压检测口E通向工作活塞体13前侧的工作气腔，右工作气腔气压检测口D通向工作活塞体13后侧的工作气腔，定位气腔气压检测口F、左工作气腔气压检测口E和右工作气腔气压检测口D上均设有堵头。

上述技术方案中，倒挡触头155为圆筒状，所述凹槽157为环形凹槽，壳体153的顶部设置有传感器安装支座158，位置传感器151通过传感器安装支座158与壳体153固定连接；所述壳体153的顶部开设有长孔159，磁环连接块154和磁环152穿过所述长孔159，且磁环152能在该长孔159中运动，所述传感器安装支座158的底部开设有导向槽1510，磁环连接块154伸出长孔159的部分与导向槽1510间隙配合，且能在导向槽1510内轴向滑动。上述导向槽1510使得磁环连接块154无法绕选挡轴9转动。

上述技术方案中，传感器安装支座158上设置有位置传感器防护罩1511，倒挡触头155上设有定位凸台1512，磁环连接块154通过螺栓1513与定位凸台1512固定连接；磁环152通过备紧螺母1514与磁环连接块154的顶部固定连接。该位置传感器防护罩1511起到固定及防护作用，避免因踩踏及落石将传感器损坏。磁环连接块154成“Z”字型，上述结构的连接更加牢固，避免了悬臂梁结构，整体不易松动。

上述技术方案中，换挡轴8上设置有换挡位置反馈装置22，换挡位置反馈装置22包括换挡位置传感器221、换挡磁环222、换挡导块223和设在机构壳体1上的空挡开关224，其中，换挡位置传感器221固定在机构壳体1上，所述换挡导块223与换挡轴8固定连接，换挡导块223上固定连接与换挡位置传感器221配合的换挡磁环222，换挡导块223上开设有能与空挡开关224的触头配合的空挡凹槽225。

上述技术方案中，机构壳体1固定连接有换挡位置传感器安装块226，换挡位置传感器221安装在换挡位置传感器安装块226上，换挡位置传感器221上固定有换挡位置传感器防护板227，换挡位置传感器安装块226底部开设有供换挡磁环222移动的换挡导向槽228。

本发明的三位气缸工作时：如图4所示，定位气腔气道A与第二工作气腔气道C通过电磁阀进气，此时定位活塞体12前侧的定位气腔a和工作活塞体13后侧的工作气腔c内充满压缩空气。定位活塞体12向右移动到极限位置并被气缸体限位，而工作活塞体13向左移动，直到撞上定位活塞轴14上的减震垫片16；由于定位活塞体12的工作面面积大于工作活塞体13的工作面面积，工作活塞轴7的前侧71撞上定位活塞轴14以后就停止了运动，此时工作活塞轴7即处于中间位置。

如图5所示，第二工作气腔气道C单独通过电磁阀进气，其余气腔气道均接大气，此时第二工作气腔气道C内充满压缩空气。定位活塞体12向左移动到极限位置并被气缸后盖101限位，而工作活塞体13也向左移动，直到撞上定位活塞轴14上的减震垫片16就停止了运动，此时工作活塞轴7即处于最左边位置。

如图6所示，第一工作气腔气道B单独通过电磁阀进气，其余气腔气道均接大气，此时工作活塞体13前侧的工作气腔b内充满压缩空气。工作活塞体13向右移动，直到撞上定位止口就停止了运动，此时工作活塞轴7即处于最右边位置。

本发明的选挡位置反馈装置的工作过程为：如图7～9所示，在实际工作过程中，选挡机构动作，选挡轴9带动倒挡触头155左右移动，从而带动磁环连接块154上的磁环152左右移动，磁环152磁场的变化通过位置传感器151输出电压信号反馈给传动系统控制模块TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)，而不同的输出电压值则对应不用的选挡位置。

当选挡轴9移到倒挡位时，倒挡开关156的触头落到倒挡触头155的圆环凹槽内，触发倒挡信号。

本发明的换挡位置反馈装置的原理及其工作过程与选挡动作原理完全一样，只是动作方向不一样，同样有三个位置，即一个空挡位，两个工作挡位，当换挡轴8移到空挡位时，空挡开关224的触头落到换挡导块223的空挡凹槽225内，触发空挡信号。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种机械式自动变速器的选换挡执行机构，包括选换挡拨头(2)、机构壳体(1)，相互垂直设置在机构壳体(1)上的换挡三位气缸(3)和选挡三位气缸(4)，安装在换挡三位气缸(3)上的换挡三联电磁阀(5)，安装在选挡三位气缸(4)上的选挡三联电磁阀(6)，其中，换挡三位气缸(3)的工作活塞轴(7)固定连接有换挡轴(8)，换挡轴(8)能驱动选换挡拨头(2)随换挡轴(8)的轴向移动，选挡三位气缸(4)的工作活塞轴(7)固定连接有选挡轴(9)，选挡轴(9)能驱动选换挡拨头(2)随选挡轴(9)的轴向移动，其特征在于：所述换挡三位气缸(3)和选挡三位气缸(4)均包括气缸体(10)，气缸体(10)内同轴布置有定位气腔和工作气腔，气缸体(10)上开设有连通定位气腔和工作气腔的通孔(11)，定位气腔内设有定位活塞体(12)，工作气腔内设有工作活塞体(13)，定位活塞体(12)固定连接有定位活塞轴(14)，工作活塞体(13)固定连接工作活塞轴(7)，工作活塞轴(7)的前侧(71)穿出工作活塞体(13)，定位活塞轴(14)穿过通孔(11)后能顶住工作活塞轴(7)的前侧(71)；

所述定位活塞体(12)的工作面面积大于工作活塞体(13)的工作面面积。

2.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述选挡轴(9)上设置有选挡位置反馈装置(15)，该选挡位置反馈装置(15)包括位置传感器(151)和磁环(152)、壳体(153)、磁环连接块(154)和倒挡触头(155)，其中，所述壳体(153)支撑选挡轴(9)的两端，选挡轴(9)可在壳体(153)上轴向滑动，所述选挡轴(9)上固定连接倒挡触头(155)，倒挡触头(155)上固定连接磁环连接块(154)，磁环连接块(154)上固定连接磁环(152)，壳体(153)上固定连接与磁环(152)匹配的位置传感器(151)，壳体(153)上设有倒挡开关(156)，所述倒挡触头(155)上开设有能与所述倒挡开关(156)的触头配合的凹槽(157)。

3.根据权利要求1或2所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述定位活塞轴(14)的后端设有减振垫片(16)，所述定位活塞体(12)的前端和后端均设有减振环(17)；所述工作活塞体(13)的后端也设有减振环(17)。

4.根据权利要求3所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述定位活塞轴(14)与通孔(11)之间设有活塞轴密封圈(18)，所述定位活塞体(12)和工作活塞体(13)的周向均设有“Y”型密封圈(19)和活塞耐磨环(20)。

5.根据权利要求4所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述气缸体(10)的端部装配有密封定位气腔的气缸后盖(101)，所述气缸后盖(101)和气缸体(10)之间设有异形密封圈(21)；所述通孔(11)与定位活塞轴(14)之间设有轴套(24)。

6.根据权利要求5所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述气缸后盖(101)设有定位气腔气压检测口(F)，所述定位气腔气压检测口(F)通向定位活塞体(12)前侧的定位气腔；所述气缸体(10)设有左工作气腔气压检测口(E)和右工作气腔气压检测口(D)，所述左工作气腔气压检测口(E)通向工作活塞体(13)前侧的工作气腔，所述右工作气腔气压检测口(D)通向工作活塞体(13)后侧的工作气腔，所述定位气腔气压检测口(F)、左工作气腔气压检测口(E)和右工作气腔气压检测口(D)上均设有堵头。

7.根据权利要求2所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述倒挡触头(155)为圆筒状，所述凹槽(157)为环形凹槽，所述壳体(153)的顶部设置有传感器安装支座(158)，位置传感器(151)通过传感器安装支座(158)与壳体(153)固定连接；所述壳体(153)的顶部开设有长孔(159)，所述磁环连接块(154)和磁环(152)穿过所述长孔(159)，且磁环(152)能在该长孔(159)中运动，所述传感器安装支座(158)的底部开设有导向槽(1510)，磁环连接块(154)伸出长孔(159)的部分与导向槽(1510)间隙配合，且能在导向槽(1510)内轴向滑动。

8.根据权利要求7所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述传感器安装支座(158)上设置有位置传感器防护罩(1511)，所述倒挡触头(155)上设有定位凸台(1512)，所述磁环连接块(154)通过螺栓(1513)与定位凸台(1512)固定连接；磁环(152)通过备紧螺母(1514)与磁环连接块(154)固定连接。

9.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述换挡轴(8)上设置有换挡位置反馈装置(22)，所述换挡位置反馈装置(22)包括换挡位置传感器(221)、换挡磁环(222)、换挡导块(223)和设在机构壳体(1)上的空挡开关(224)，其中，所述换挡位置传感器(221)固定在机构壳体(1)上，所述换挡导块(223)与换挡轴(8)固定连接，换挡导块(223)上固定连接与换挡位置传感器(221)配合的换挡磁环(222)，所述换挡导块(223)上开设有能与空挡开关(224)的触头配合的空挡凹槽(225)。

10.根据权利要求9所述的机械式自动变速器的选换挡执行机构，其特征在于：所述机构壳体(1)固定连接有换挡位置传感器安装块(226)，换挡位置传感器(221)安装在换挡位置传感器安装块(226)上，换挡位置传感器(221)上固定有换挡位置传感器防护板(227)，换挡位置传感器安装块(226)底部开设有供换挡磁环(222)移动的换挡导向槽(228)。

Images