CN102788149A

CN102788149A - 汽车坡道起步装置

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Publication number: CN102788149A
Application number: CN2012102762867A
Authority: CN
Inventors: 骆国富
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-08-06
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2012-11-21
Anticipated expiration: 2032-08-06
Also published as: CN102788149B

Abstract

本发明公开了一种汽车坡道起步装置，尤其公开了一种用于手动挡汽车的坡道起步装置。该汽车坡道起步装置利用发动机主油道的机油压力控制变速器输入轴上的单向轴承外圈的锁止与解锁，对手动变速器原有结构改动很小，并且不影响选换挡质量；可运用开关控制整体装置的工作，或者逻辑电路或者电脑芯片控制，使变速器进入防倒溜模式，用刹车信号解除锁止状态，简化了驾驶员的操作，避免车辆反溜造成的事故。本发明还设计了独特的T字形槽缓冲结构，降低了坡道起步时单向轴承锁止时的瞬间冲击力，增加了安全性能，使得本发明更加稳定可靠，更为耐用。

Description

汽车坡道起步装置

技术领域

本发明涉及一种汽车坡道起步装置，尤其涉及一种用于手动挡汽车的坡道起步装置。

背景技术

在汽车驾驶过程中，坡道起步是一种很常见的情况。对于装配手动变速器的汽车，在坡道上起步时，需要驾驶者具有较好的离合、制动及油门配合的技术，制动放早了，车辆会向反方向溜动，从而可能引发事故；制动放晚了，车辆容易熄火。这样的控制对于新手或是年纪较大的驾驶员来说，难免会出现失误，这就带来了行车过程中的安全隐患。

现有技术给出了一些解决以上问题的技术手段，如名称为：“一种半坡起步防倒溜的机动车”，专利号为：“201110205046.3”的中国发明专利申请记载的技术，其技术方案为：在传动轴上固定有棘轮，相应设置有与棘轮匹配的棘爪，棘爪的棘爪轴固定在棘爪固定架上，棘爪固定架与机动车底盘固定，在棘爪固定架上设置有棘爪拉簧，棘爪拉簧在机动车正常工作状态下使棘爪与棘轮脱离，在棘爪固定架上还设置有电磁铁，电磁铁与棘爪拉簧分别设置在棘爪的上下不同方向，在棘爪上固定有与电磁铁对应的衔铁，电磁铁的电磁线圈通过开关与车载电源电连接，断开开关棘爪与棘轮复位。这一技术的单向机构布置在传动轴上，造成承受载荷大，而且结构不紧凑，只能针对前进档有防反溜功能，对于倒档坡起，无辅助作用。。

如名称为：“手动挡汽车自动防溜装置”，专利号为：“201120209108.3”的中国实用新型专利记载的技术，其技术方案为：自动防溜装置壳安装在后桥壳前端，壳内设置一个多滚柱单向离合器，内座圈被主动锥齿轮轴穿过连接，外座圈与内壳之间有组电控气动活塞带式制动器，它的制动或解除制动是由倒车挡的摘或挂触动设在变速器上的电磁阀电路开关，接通或关闭储气筒经气管流入或流出活塞的气源所为。因常开电磁阀接通储气筒至活塞的压缩空气经推杆顶紧制动带使外座圈锁止，这样主动锥齿轮轴穿过内座圈只能单向转动，所以起步就不会后溜，只有挂上倒车挡把设在变速器上的电磁阀电路接通，使常开电磁阀关闭，切断了储气筒至活塞通道，同时开启了活塞与大气通道，复位弹簧使制动在外座圈的制动带松开，这样就可倒车了。这一技术方案由于单向轴承装配在输出轴上，对于倒档坡道起步，没有防倒溜功能；气缸的锁止力来自外部储气筒，而且单向轴承的载荷大，如果要可靠锁止外圈，对气缸的动力源输出压力要求高。

发明内容

本法明旨在提供一种汽车坡道起步装置，尤其涉及一种用于手动挡汽车的坡道起步装置，该装置结构简单实用，性能可靠，能够有效地解决手动挡汽车因为驾驶员技术不熟练而带来的坡道起步溜车的问题。

本发明所述的汽车坡道起步装置，包括单向轴承、油缸、推杆锁销、电磁换向阀、单向阀、单向轴承座圈；单向轴承安装于变速器输入轴尾端的轴颈上，与安装于变速器壳体上的单向轴承座圈紧密配合，单向轴承外圈上开有梯形槽，梯形槽与推杆锁销形状相对应；油缸安装在变速器壳体上，推杆锁销与油缸的活塞杆相连接，油缸和推杆锁销的轴向与变速器输入轴径向方向一致；电磁换向阀为两位四通结构，四个端口中，一个端口通过单向阀与发动机主油道连接，单向阀的允许流动方向为发动机主油道至电磁换向阀的输入端口，其他三个端口分别与油底壳、油腔上端口和油腔下端口连接；通过电磁换向阀内部油路的变化，控制油缸驱动推杆锁销在变速器输入轴径向上做进给运动。

所述的单向轴承安装时其正转方向与变速器输入轴正转方向一致。

本发明所述的汽车坡道起步装置的一种控制方式为：通过开关控制电磁换向阀的工作状态。

本发明所述的汽车坡道起步装置的另一种控制方式为通过控制装置实现智能化控制，具体实现方式为：

轴承位置开关安装于单向轴承座圈上，其轴向方向与变速器输入轴径向方向一致；

电磁换向阀通过控制装置与档位开关、制动灯线、轴承位置开关相联通；

当控制装置检测到变速器挂在一档或倒档，并且松开制动踏板的情况下，在轴承位置开关探头接触到单向轴承外圈的梯形槽之后，控制装置控制电磁换向阀内油路发生变化，控制油缸驱动推杆锁销在变速器输入轴径向上做前进运动，在这一过程中即使轴承位置开关探头离开单向轴承外圈的梯形槽，电磁换向阀内油路状态仍然维持，保持推杆锁销在变速器输入轴径向上的前进运动不变；直到控制装置检测到档位离开一档、倒档，或者踩下制动踏板使制动灯亮起时，控制装置控制电磁换向阀内油路恢复原状，使得油缸驱动推杆锁销复位。

所述的控制装置由逻辑电路和功率放大器组成。

所述的轴承位置开关轴向方向与油缸的轴向方向所构成的角略小于单向轴承外圈上两个相邻梯形槽中心点在变速器输入轴径向上所构成的角；所述的两个角相差不超过10度。

所述变速器输入轴尾端的轴颈上开有T字形槽，T字形槽包括T字形槽顶部和T字形槽底部，T字形槽顶部和T字形槽底部均为长条形，相交成T字；

T字形槽顶部的长边与变速器输入轴轴向平行，T字形槽底部的长边与变速器输入轴圆周方向平行并且与单向轴承的锁止方向相反，T字形槽顶部安装有键，T字形槽顶部的宽度大于键的宽度，键可以在变速器输入轴圆周方向上沿着T字形槽顶部移动；T字形槽底部为橡胶条所填充，并且橡胶条延伸出T字形槽底部与键相接触；键的高度大于T字形槽的高度，单向轴承内圈开有与键相对应的键槽，键通过键槽与单向轴承内圈连接。

所述的单向轴承外圈上的梯形槽为圆周对称分布的1～10个。

所述的梯形槽在单向轴承正转方向的腰与单向轴承径向的角度小于10度，目的是利用轴承位置开关的探头在输入轴正转的情况下对轴承外圈进行约束，即变速器输入轴正转时，单向轴承内圈跟随正转，而外圈不转；梯形槽在反转方向的腰与单向轴承径向的角度大于atan(u₁+u₂)；其中，u₁为推杆锁销与单向轴承座圈的摩擦系数，u₂为推杆锁销与单向轴承外圈的摩擦系数，atan代表反正切值。

本发明所述的汽车坡道起步装置安装于汽车手动变速器上，形成了一种新型结构的坡道起步汽车手动变速器。

本发明所述的汽车坡道起步装置是这样工作的：在变速器输入轴的尾端的轴颈上装配一个单向轴承，与安装于变速器壳体上的单向轴承座圈紧密配合，单向轴承外圈上开有对称分布的1～10个梯形槽，梯形槽与推杆锁销形状相对应；油缸安装在变速器壳体上，推杆锁销与油缸的活塞杆相连接，油缸和推杆锁销的轴向与变速器输入轴径向方向一致；电磁换向阀为两位四通结构，四个端口中，一个端口通过单向阀与发动机主油道连接，单向阀的允许流动方向为发动机主油道至电磁换向阀的输入端口，其他三个端口分别与油底壳、油腔上端口和油腔下端口连接；通过电磁换向阀内部油路的变化，控制油缸驱动推杆锁销在变速器输入轴径向上做进给运动；

变速器输入轴尾端的轴颈上开有T字形槽，T字形槽包括T字形槽顶部和T字形槽底部，T字形槽顶部和T字形槽底部均为长条形，相交成T字；

T字形槽顶部的长边与变速器输入轴轴向平行，T字形槽底部的长边与变速器输入轴圆周方向平行并且与单向轴承的锁止方向相反，T字形槽顶部安装有键，T字形槽顶部的宽度大于键的宽度，键可以在变速器输入轴圆周方向上沿着T字形槽顶部移动；T字形槽底部为橡胶条所填充，并且橡胶条延伸出T字形槽底部与键相接触；键的高度大于T字形槽的高度，单向轴承内圈开有与键相对应的键槽，键通过键槽与单向轴承内圈连接；

当电磁换向阀的工作状态是由开关控制时：

在正常行驶状态中，关闭控制开关；电磁换向阀连通方式为发动机主油道和油腔下端口相连，油腔上端口与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油通过单向阀、电磁换向阀进入油缸的油腔下部，推动活塞并带动推杆锁销向上移动，这样单向轴承外圈为解锁状态；

当需要启动坡道起步装置时，开启控制开关，电磁换向阀连通方式为发动机主油道和油腔上端口相连，油腔下端口与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油进入油缸的油腔上部，推动活塞并带动推杆锁销向下运动，直到推杆锁销碰到单向轴承外圈，如果车辆在坡道上，那么变速器输入轴会有反转的趋势，通过键连接使单向轴承整体转动。当单向轴承外圈转过一定的角度，外圈上的梯形槽对上推杆锁销，推杆锁销继续前进直到碰到梯形槽底部，这样单向轴承外圈被锁止，进而锁住单向轴承内圈，使的变速器输入轴停止反转，车辆无法进行反方向的溜动而能够保持静止；反转作用力经单向轴承外圈传递至内圈，通过键传递到T字形槽中的橡胶条上，利用橡胶条实现缓冲，降低进行锁止时的瞬间冲击力。

当电磁换向阀通过控制装置控制电磁换向阀的工作状态时：

控制装置由逻辑电路和功率放大器组成；

轴承位置开关安装于单向轴承座圈上，其轴向方向与变速器输入轴径向方向一致；电磁换向阀通过控制装置与档位开关、制动灯线、轴承位置开关相联通；

当控制装置检测到变速器挡位不处于一档、倒档位置，或者踩下制动踏板时，控制装置根据档位开关、制动灯线、轴承位置开关的工作信号，控制电磁换向阀的连通方式，使得发动机主油道和油腔下端口相连，油腔上端口与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油通过单向阀、电磁换向阀进入油缸的油腔下部，推动活塞并带动推杆锁销向上移动，这样单向轴承外圈为解锁状态；

当控制装置检测到变速器挂在一档或倒档，并且松开制动踏板的情况下，在轴承位置开关探头接触到单向轴承外圈的梯形槽之后，控制装置控制电磁换向阀内油路发生变化，使得发动机主油道和油腔上端口相连，油腔下端口与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油进入油缸的油腔上部，推动活塞并带动推杆锁销向下运动，直到推杆锁销碰到单向轴承外圈；如果车辆在坡道上，那么变速器输入轴会有反转的趋势，通过键连接使单向轴承整体转动，当单向轴承外圈转过一定的角度，外圈上的梯形槽对上推杆锁销，推杆锁销继续前进直到碰到梯形槽底部，这样单向轴承的外圈被锁止，进而使的变速器输入轴停止反转，车辆无法进行反方向的溜动而能够保持静止；反转作用力经单向轴承外圈传递至内圈，通过键传递到T字形槽中的橡胶条上，利用橡胶条实现缓冲，降低进行锁止时的瞬间冲击力；

在这一过程中即使轴承位置开关探头离开单向轴承外圈的梯形槽，电磁换向阀内油路状态仍然维持，保持推杆锁销在变速器输入轴径向上的前进运动不变，直到控制装置检测到档位离开一档、倒档，或者踩下制动踏板使制动灯亮起时，控制装置才会控制电磁换向阀内油路恢复原状，使得油缸驱动推杆锁销复位。

轴承位置开关安装时，其轴向方向与油缸的轴向方向所构成的角略小于单向轴承外圈上两个相邻梯形槽中心点在变速器输入轴径向上所构成的角，两个角相差不超过10度。

所述的梯形槽在单向轴承正转方向的腰与单向轴承径向的角度小于10度，在反转方向的腰与单向轴承径向的角度大于atan(u₁+u₂) ；

本发明所述的汽车坡道起步装置，利用发动机主油道的机油压力及单向阀控制变速器输入轴上的单向轴承外圈的锁止与解锁，对手动变速器原有结构改动很小，并且不影响选换挡质量；运用控制装置自动控制坡道起步装置的工作状态，使变速器进入防倒溜模式，简化了驾驶员的操作，避免车辆反溜造成的事故。

相对于对比文件1和对比文件2，本发明的汽车坡道起步装置设置在变速器输入轴上，载荷等级要求低，实现成本低，不管是前进还是倒车坡道起步，都能够实现防止反向溜动的功能；本发明油缸锁止力来自单向阀的自锁作用，对油缸的动力源要求低，发动机主油道就可满足系统要求，不需要增加任何的附属设备，成本低，在现有汽车的结构上就能够容易的改造成功；通过油缸控制推杆锁销的上下移动，不会发生锁死的状况，可以随时切换锁止状态；本发明的汽车坡道起步装置都集成到变速器中，与车辆的驱动形式无关，不管是前驱、后驱、还是四驱均能适用。

本发明还设计了独特的T字形槽缓冲结构，降低了坡道起步时单向轴承锁止时的瞬间作用力，增加了安全性能，使得本发明更加稳定可靠，更为耐用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例提供的汽车坡道起步装置结构图；

图2是本发明实施例提供的变速器输入轴尾端的局部装配图；

图3是本发明实施例提供的变速器输入轴尾端的局部装配侧后视图

图4是本发明实施例提供的变速器输入轴尾端的局部装配爆炸图

图5是本发明实施例提供的单向轴承结构示意图

图6是本发明实施例提供的T字形槽局部放大图；

图7是本发明实施例提供的键和橡胶条的放大图。

图中各部分结构名称如下：

1为单向轴承，2为油缸，3为活塞杆，4为推杆锁销，5为油腔上端口，6为油腔下端口，7为电磁换向阀，8为单向阀，9为T字形槽，9-1为T字形槽顶部，9-2为T字形槽底部，10为键，11为橡胶条，12为轴颈，13为键槽，14为梯形槽，15为变速器输入轴,16为轴承位置开关，17为变速器壳体，18为轴承位置开关探头，19为单向轴承座圈，20为单向轴承外圈，21为单向轴承内圈。

具体实施方式

如图1～图5所示，在变速器输入轴15的尾端的轴颈12上装配一个单向轴承1，与安装于变速器壳体17上的单向轴承座圈19紧密配合，单向轴承外圈20上开有对称分布的1～10个梯形槽14，梯形槽14与推杆锁销4形状相对应；油缸2安装在变速器壳体17上，推杆锁销4与油缸2的活塞杆3相连接，油缸2和推杆锁销4的轴向与变速器输入轴15径向方向一致；电磁换向阀7为两位四通结构，四个端口中，一个端口通过单向阀8与发动机主油道连接，单向阀的允许流动方向为发动机主油道至电磁换向阀7的输入端口，其他三个端口分别与油底壳、油腔上端口5和油腔下端口6连接；通过电磁换向阀7内部油路的变化，控制油缸2驱动推杆锁销4在变速器输入轴15径向上做进给运动；

如图6和图7所示，变速器输入轴15尾端的轴颈12上开有T字形槽9，T字形槽9包括T字形槽顶部9-1和T字形槽底部9-2，T字形槽顶部9-1和T字形槽底部9-2均为长条形，相交成T字；T字形槽顶部9-1的长边与变速器输入轴15的轴向平行，T字形槽底部9-2的长边与变速器输入轴15圆周方向平行并且与单向轴承1的锁止方向相反，T字形槽顶部9-1安装有键10，T字形槽顶部9-1的宽度大于键10的宽度，键10可以在变速器输入轴15圆周方向上沿着T字形槽顶部9-1移动；T字形槽底部9-2为橡胶条11所填充，并且橡胶条11延伸出T字形槽9的底部与键10相接触；键10的高度大于T字形槽9的高度，单向轴承内圈21开有与键10相对应的键槽13，键10通过键槽13与单向轴承内圈21连接；图6中箭头表示单向轴承的正转方向，梯形槽在单向轴承正转方向的腰与单向轴承径向的角度小于10度，在反转方向的腰与单向轴承径向的角度大于atan(u₁+u₂) ；

控制装置由逻辑电路和功率放大器组成；

如图3所示，轴承位置开关16安装于单向轴承座圈19上，其轴向方向与变速器输入轴15径向方向一致；电磁换向阀7通过控制装置与档位开关、制动灯线、轴承位置开关16相联通；

当控制装置检测到变速器挡位不处于一档、倒档位置，或者踩下制动踏板时，控制装置根据档位开关、制动灯线、轴承位置开关16的工作信号，控制电磁换向阀7的连通方式，使得发动机主油道和油腔下端口6相连，油腔上端口5与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油通过单向阀8、电磁换向阀7进入油缸2的油腔下部，推动活塞并带动推杆锁销4向上移动，这样单向轴承外圈20为解锁状态；

当控制装置检测到变速器挂在一档或倒档，并且松开制动踏板的情况下，在轴承位置开关探头18接触到单向轴承外圈20的梯形槽14之后，控制装置控制电磁换向阀7内油路发生变化，使得发动机主油道和油腔上端口5相连，油腔下端口6与油底壳相连，这样来自发动机主油道的机油进入油缸的油腔上部，推动活塞并带动推杆锁销4向下运动，直到推杆锁销4碰到单向轴承外圈20；如果车辆在坡道上，那么变速器输入轴15会有反转的趋势，通过键10连接使单向轴承1整体转动，当单向轴承外圈20转过一定的角度，单向轴承外圈20的梯形槽14对上推杆锁销4，推杆锁销4继续前进直到碰到梯形槽14的底部，这样单向轴承外圈20被锁止，进而使的变速器输入轴15停止反转，车辆无法进行反方向的溜动而能够保持静止；反转作用力经单向轴承外圈20传递至单向轴承内圈21，通过键10传递到T字形槽9中的橡胶条11上，利用橡胶条11实现缓冲，降低进行锁止时的瞬间冲击力；

在这一过程中即使轴承位置开关探头18离开单向轴承外圈20的梯形槽14，电磁换向阀7内油路状态仍然维持，保持推杆锁销4在变速器输入轴15径向上的前进运动不变，直到控制装置检测到档位离开一档、倒档，或者踩下制动踏板使制动灯亮起时，控制装置才会控制电磁换向阀7内油路恢复原状，使得油缸2驱动推杆锁销4复位。

Claims

1.一种汽车坡道起步装置，包括单向轴承（1）、油缸（2）、推杆锁销（4）、电磁换向阀（7）、单向阀（8）、单向轴承座圈（19）；单向轴承（1）安装于变速器输入轴（15）尾端的轴颈（12）上，与安装于变速器壳体上的单向轴承座圈（19）紧密配合，单向轴承外圈（20）上开有梯形槽（14），梯形槽（14）与推杆锁销（4）形状相对应；油缸（2）安装在变速器壳体（17）上，推杆锁销（4）与油缸（2）的活塞杆（3）相连接，油缸（2）和推杆锁销（4）的轴向与变速器输入轴（15）径向方向一致；电磁换向阀（7）为两位四通结构，四个端口中，一个端口通过单向阀（8）与发动机主油道连接，单向阀（8）的允许流动方向为发动机主油道至电磁换向阀（7）的输入端口，其他三个端口分别与油底壳、油腔上端口（5）和油腔下端口（6）连接；通过电磁换向阀（6）内部油路的变化，控制油缸（2）驱动推杆锁销（4）在变速器输入轴（15）径向上做进给运动。

2.如权利要求1所述的汽车坡道起步装置，其特征在于：通过开关控制电磁换向阀（7）的工作状态。

3.如权利要求1所述的汽车坡道起步装置，其特征在于：还包括轴承位置开关（16），轴承位置开关（16）安装于单向轴承座圈（19）上，其轴向方向与变速器输入轴（15）径向方向一致；

电磁换向阀（7）通过控制装置与档位开关、制动灯线、轴承位置开关（16）相联通；

当控制装置检测到变速器挂在一档或倒档，并且松开制动踏板的情况下，在轴承位置开关探头（18）接触到单向轴承外圈（20）的梯形槽（14）之后，控制装置控制电磁换向阀（7）内油路发生变化，控制油缸（2）驱动推杆锁销（4）在变速器输入轴（15）径向上做前进运动，在这一过程中即使轴承位置开关探头（18）离开单向轴承外圈（20）的梯形槽（14），电磁换向阀（7）内油路状态仍然维持，保持推杆锁销（4）在变速器输入轴（15）径向上的前进运动不变；直到控制装置检测到档位离开一档、倒档，或者踩下制动踏板使制动灯亮起时，控制装置控制电磁换向阀（7）内油路恢复原状，使得油缸（2）驱动推杆锁销（4）复位。

4.如权利要求3所述的的汽车坡道起步装置，其特征在于：所述的控制装置由逻辑电路和功率放大器组成。

5.如权利要求3所述的的汽车坡道起步装置，其特征在于：所述的轴承位置开关（16）轴向方向与油缸（2）的轴向方向所构成的角略小于单向轴承外圈（20）上两个相邻梯形槽中心点在变速器输入轴（15）径向上所构成的角。

6.如权利要求5所述的的汽车坡道起步装置，其特征在于：所述的两个角相差不超过10度。

7.如权利要求1所述的汽车坡道起步装置，其特征在于：所述变速器输入轴（15）尾端的轴颈（12）上开有T字形槽（10），T字形槽（9）包括T字形槽顶部（9-1）和T字形槽底部(9-2)，T字形槽顶部（9-1）和T字形槽底部(9-2)均为长条形，相交成T字；

T字形槽顶部（9-1）的长边与变速器输入轴（15）轴向平行，T字形槽底部(9-2)的长边与变速器输入轴（15）圆周方向平行并且与单向轴承（1）的锁止方向相反，T字形槽顶部（9-1）安装有键（10），T字形槽顶部（9-1）的宽度大于键（10）的宽度，键（10）可以在变速器输入轴（15）圆周方向上沿着T字形槽顶部（9-1）移动；T字形槽底部（9-2）为橡胶条（11）所填充，并且橡胶条（11）延伸出T字形槽底部（9-2）与键（10）相接触；键（10）的高度大于T字形槽（9）的高度，单向轴承内圈（21）开有与键（10）相对应的键槽（13），键（10）通过键槽（13）与单向轴承内圈（21）连接。

8.如权利要求1～7任何一项所述的汽车坡道起步装置，其特征在于：单向轴承外圈（20）上的梯形槽（14）为圆周对称分布的1～10个。

9.如权利要求7所述的汽车坡道起步装置，其特征在于：所述的梯形槽（14）在单向轴承（1）正转方向的腰与单向轴承（1）径向的角度小于10度，在反转方向的腰与单向轴承（1）径向的角度大于atan(u₁+u₂) ；

u₁为推杆锁销（4）与单向轴承座圈（19）的摩擦系数，u₂为推杆锁销（4）与单向轴承外圈（20）的摩擦系数。

10.一种汽车手动变速器，包括如权利要求1所述的汽车坡道起步装置。