CN103423429B - 选挡机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选挡机构，用于车辆选挡，包括选挡缸（2），选挡缸（2）包括选挡缸体（21）、置于选挡缸体（21）内部的选挡活塞杆（23）以及连接选挡活塞杆（23）的选挡活塞杆（23），还包括设置于选挡缸体的外部用于配合选挡活塞杆实现挡位选取的第一选挡组件；该选挡机构中用于选挡的第一选挡组件设置于选挡缸的外部配合选挡活塞杆实现挡位的选取，在实现相同数量的挡位的选择时，本发明中的选挡机构可以大大降低选挡缸内部的结构设计，不仅降低选挡缸的使用成本，而且提高选档位置的精确性，相应可以减小变速箱的冲击，进而提高了车辆的动力性和经济性。

Description

选挡机构

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种选挡机构。

背景技术

执行机构的研究及开发是电控机械式自动变速箱(AutomatedMechanical Transmission，简称AMT)系统中的重点内容之一，选换挡执行机构的性能直接影响整个AMT系统的性能，必须保证其响应速度快、定位准确、工作稳定可靠。

气动执行机构具有使用经济、环保等特点，并且，商用车上一般具有现成的储气罐，气动能源可以直接由该储气罐提供，不需要额外的电机、油泵等能源装置，故广泛应用于AMT系统中。

气动执行机构包括选换气缸、控制选挡气缸动作的控制阀，其中，气动执行机构中选挡气缸为重要部件之一，气动执行机构的控制器主要根据选挡气缸的选挡位置信号控制车辆进行选换挡，以达到车辆行驶的需要。以下给出了现有技术中典型的应用于工业生产上用的四位置气缸。

请参考图1，图1为现有技术中典型的应用于工业生产上用的四位置选挡气缸。

现有技术中的选挡气缸包括气缸体1'、设置于气缸体内部的活塞杆2'以及选挡件，选挡件包括如图1所示的浮动的左挡圈3'、右挡圈4'，气缸内壁沿其轴向的两端分别设置有弹簧5'，左、右挡圈通过弹簧5'连接所述气缸两端内壁，气缸壁上还开设有选挡所需的气体通道，图1中给出了具有四个气体通道的气缸，气动执行机构通过控制四个气体通道6'、7'、8'、9'的进、出气状态，实现活塞杆2'的移动，当活塞杆2'移动至A'、B'、C'、D'位置时，汽车分别完成相应挡位的选取。

从上述选挡气缸的结构可以看出，挡位的选取全部依靠活塞和选挡气缸内部设置的浮动挡圈、弹簧等部件实现，所有选挡部件均设置于气缸内部，导致现有技术中选挡气缸内部结构比较复杂，加工工艺比较复杂，并且各部件组装后定位精度比较低，导致选换档位置定位不准确。

另外，这样单靠活塞一部件实现挡位数量的转换是有限的，其应用具有非常大的局限性，应用范围比较小。

有鉴于此，如何对现有技术中的选挡机构进行改进，简化选挡气缸的结构，提高选挡位置的精确性，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种选挡机构，该选挡机构中选挡气缸的机构比较简单，选档位置的精确性比较高，并且应用领域比较广。

为解决上述技术问题，本发明提供一种选挡机构，用于车辆选挡，包括选挡缸，所述选挡缸包括选挡缸体、置于所述选挡缸体内部的选挡活塞以及连接所述选挡活塞的选挡活塞杆，还包括设置于所述选挡缸体的外部用于配合所述选挡活塞杆实现挡位选取的第一选挡组件。

优选地，所述第一选挡组件还包括挡块以及驱动所述挡块固定或解锁于多位置的驱动部件，所述选挡活塞杆可抵靠处于不同位置的所述挡块，从而完成相应挡位的选取。

优选地，所述第一选挡组件还包括至少一个固定于所述选挡缸体外部的限位凸块，当所述选挡活塞杆抵靠相应所述限位凸块时，所述选挡机构处于最大行程或最小行程选挡位置。

优选地，所述限位凸块的数量为两个，当所述选挡活塞杆抵靠相应两所述限位凸块时，所述选挡机构分别处于所述最大行程选挡位置和所述最小行程选挡位置，所述挡块的多位置分布于两所述限位凸块之间。

优选地，所述第一选挡组件包括设置于所述选挡活塞杆和所述选挡缸的外壁之间且沿所述选挡活塞杆轴向伸缩的弹性部件，当所述弹性部件处于非受力状态时，所述选挡活塞杆位于非抵靠所述限位凸块状态。

优选地，所述驱动部件为与所述选挡缸轴向平行设置的限位缸，所述限位缸包括限位缸体、置于所述限位缸体内部的限位活塞以及连接所述限位活塞的限位活塞杆，所述挡块固定连接于所述限位活塞杆的自由端部。

优选地，还设置有定位所述限位活塞杆位置的第一定位块，所述定位块设置于所述限位缸体的内部。

优选地，所述选挡机构还包括置于所述选挡缸体的内部用于配合所述选挡活塞实现挡位选取的第二选挡组件，所述第二选挡组件为至少一个设置于所述选挡缸体的介质进口和介质出口之间缸壁上的限位块，当所述选挡活塞抵靠相应所述限位块时，所述选挡机构处于最大行程或最小行程选挡位置。

优选地，还包括安装壳体，所述选挡缸体和所述限位缸体均固设于所述安装壳体，所述活塞杆和所述限位活塞杆穿过所述安装壳体置于其内部，所述限位凸块固设于所述安装壳体内壁。

优选地，所述选挡活塞杆的端部设置有滑块，所述选挡活塞杆通过所述滑块和所述挡块实现抵靠选挡，且所述滑块与所述安装壳体、所述挡块与所述安装壳体均滑动连接。

本发明中选挡机构中用于挡位选取的第一选挡组件设置于选挡缸的外部配合选挡活塞杆实现挡位的选取，与现有技术中设置在选挡缸内部的选挡组件实现挡位选换相比，本发明中的选挡机构可以大大降低选挡缸内部的结构设计，甚至可以选择现有的普通选挡缸配合实现选挡，不仅降低选挡缸的使用成本，而且提高选档位置的精确性，相应可以减小变速箱的冲击，进而提高了车辆的动力性和经济性；并且，将第一选挡组件设置于选挡缸的外部，设计空间更加大，便于实现更多数量的挡位的选择。

附图说明

图1为现有技术中典型的应用于工业生产上用的四位置气缸示意图；

图2为本发明第一种实施例中选挡气缸的结构示意图；

图3为图2中选挡气缸的另一方向的剖视结构示意图

图4为本发明一种具体实施例中气缸的工作原理图；

图5为本发明第二种实施例中选挡气缸的结构示意图；

图6为本发明所提供车辆一种具体实施方式中档位设置示意图；

表1为第一种具体实施方式中选挡气缸各气体通道的工作状态。

其中，图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1'气缸体；2'活塞杆；3'左挡圈；4'右挡圈；5'弹簧；6'、7'、8'、9'气体通道；A'、B'、C'、D'(没标注)。

其中，图2至图6中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1安装壳体；2选挡缸；21a、21b、31a、31b介质通道；21选挡缸体；22选挡活塞；23选挡活塞杆；24第一限位凸块；25第二限位凸块；3限位缸；31限位缸体；32限位活塞；33限位活塞杆；34第一定位块；35第二定位块；231弹簧固定座；4弹簧；5挡块；6滑块；a1、a2、a3、a4、a5、a6前进挡；a0倒挡。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种选挡机构，该选挡机构中选挡气缸的机构比较简单，选档位置的精确性比较高，并且应用领域比较广。

不失一般性，本文以选挡机构在混合动力车上的应用为例，介绍技术方案，当然本文所提供的选挡气缸还可以应用于其他车辆上；为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明第一种实施例中选挡机构的结构示意图。

本发明提供的选挡机构，用于车辆选挡，包括选挡缸2，选挡缸2可以为气缸，也可以为油缸，选挡缸2包括选挡缸体21、置于选挡缸体21内部的选挡活塞22以及连接选挡活塞22的选挡活塞杆23，选挡缸2上设置有介质通道以便介质进出。本文中以具有七个挡位(其中一个挡位为倒挡)的车辆为例，介绍选挡缸2的具体结构设计。

本发明中所提供的选挡机构还进一步包括设置于气缸体的外部用于配合选挡活塞杆23实现挡位选取的第一选挡组件。

实现换挡的三位置气缸可以与选挡活塞杆23连接，当选挡机构实现选挡后，三位置气缸实现换档。

本发明中选挡机构中用于挡位选取的第一选挡组件设置于选挡缸2的外部配合选挡活塞杆23实现挡位的选取，与现有技术中设置在选挡缸2内部的选挡组件实现挡位选换相比，本发明中的选挡机构可以大大降低选挡缸2内部的结构设计，甚至可以选择现有的普通选挡缸配合实现选挡，不仅降低选挡缸2的使用成本，而且提高选档位置的精确性，相应可以减小变速箱的冲击，进而提高了车辆的动力性和经济性。

并且，本发明中的选挡机构的第一选挡组件设置于选挡缸2的外部配合选挡活塞杆23实现选挡，可以使用的设计空间更加大，有利于实现更多挡位的设计，满足更广应用领域的使用需求。

在一种具体实施方式中，第一选挡组件还可以包括挡块5以及驱动挡块5固定或解锁于多位置的驱动部件，选挡活塞杆23可抵靠处于不同位置的挡块5，从而完成相应挡位的选取；驱动部件的具体结构可以由多种，电驱动、液压驱动以及气压驱动等方式。

在一种优选地实施方式中，第一选挡组件还可以包括至少一个固定于所述选挡缸体21外部的限位凸块，当选挡活塞杆23抵靠相应所述限位凸块时，所述选挡机构处于最大行程或最小行程选挡位置；这样有利于实现短行程快速换档。

具体地，限位凸块的数量为两个，为了描述技术方案的清楚，分别定义为第一限位凸块24、第二限位凸块25，当所述选挡活塞杆23抵靠相应两所述限位凸块时，选挡机构分别处于最大行程选挡位置和最小行程选挡位置，相当于图2中的Ⅰ位置和Ⅳ位置，挡块5的多位置分布于两限位凸块之间。

进一步地，第一选挡组件包括设置于选挡活塞杆23和选挡缸2的外壁之间且沿选挡活塞杆23轴向伸缩的弹性部件，当弹性部件处于非受力状态时，选挡活塞杆23位于非抵靠限位凸块状态；这样，当将选挡活塞22两侧的进气口和出气口连通相同的压力气源(大气)时，选挡活塞22可以在弹性部件的回复力下回复至一定位置，实现另一档位的选取，无需对选挡缸2进行结构上的改变即可实现挡位选取，进一步简化选挡机构的设计。

弹性部件可以为弹簧4，选挡活塞杆23上可以加工弹簧安装座231，以便弹簧4的安装，当然，弹性部件也可以为其它具有该功能实现上述技术效果的部件。

在一种优选的实施方式中，上述各实施例中的驱动部件可以包括与选挡缸2轴向平行设置的限位缸3，限位缸3包括限位缸体31、置于限位缸体31内部的限位活塞32以及连接限位活塞32的限位活塞杆33，挡块5固定连接于限位活塞杆33的自由端部。

通过限位缸3对选挡活塞杆23进行定位，实现执行机构的位置转换，精简了执行机构，且可控性好，结构比较简单。

在一种具体实施方式中，限位缸3通过抵靠两侧缸壁实现挡块5的两个位置的固定，从而实现两个挡位的选取，也可以通过在限位缸3内部设置第一定位块34，如图2所示，在利用第一定位块34确定限位活塞杆33的位置，当限位活塞杆33带动挡块5碰至第一定位块34时，限位缸3停止动作。

这样，可以使用普通的不同形成的限位缸满足换档需求，进一步降低对限位缸3的使用要求，并且定位块结构比较简单，易于设置。

以选挡缸2和限位缸3均为气缸，且两气缸相对设置为例，请参考图3、图4和表1，图4为一种具体实施例中四位置气缸的工作原理图；表1为第一种具体实施方式中选挡气缸各气体通道的工作状态。具体工作原理如下所述。

请综合参考图6，车辆具有七个挡位(六个前进挡和一个倒挡，分别表示为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a0)和四个空挡位。

结合下表，表1四个选档位置及对应的各介质通道21a、21b、31a、31b的进排气情况，本文给出了一种具体实施方式中选挡机构的具体选挡方法。

表1

当选档气缸右腔通气时，选挡活塞22向左移动，带动选档活塞杆23碰至第一限位凸块24时，到达Ⅰ位置，完成第一挡位选取；

当选档气缸2的右腔介质通道21b通大气，选档气缸左腔介质通道21a通大气时，在弹性部件(弹簧4)的作用选挡活塞22带动选档活塞杆向右运动，直至碰制处于Ⅱ位置的挡块5，完成第二挡位选取；

限位气缸右腔先通气，限位活塞32带动挡板5到达左边预设的第一定位块34位置后，气缸左腔再通气，活塞带动选挡活塞杆23向右移动，到达挡板5的位置后，不能再向右移动，这时选挡活塞杆23到达位置Ⅲ；

限位气缸左腔先通气，活塞向右移动，带动挡块5到达右边预定位置后，选挡气缸左腔再通气，选挡活塞22带动选挡活塞杆23到达Ⅳ位置；

在选档位置Ⅲ时，要求限位气缸产生的推力加上在此位置时弹簧4的弹力大于选挡气缸产生的推力，以确保选挡位置的准确。

在另一种具体实施方式中，第一选挡组件还包括将限位活塞32定位于轴向多位置的限位部件，选挡活塞杆23可抵靠处于不同位置的限位活塞杆33；当然对于如果只限制限位活塞32两个位置的情况，限位部件可以为限位缸3的两端内壁。

在一种优选的实施方式中，限位部件可以为设置于限位缸体31的缸壁上的定位块，定位块结构比较简单，易于设置，便于快速实现限位。

上述实施例中定位块的数量可以为一个，也可以为两个。

定位块的数量可以均为两个，为了描述技术方案的清楚，分别定义为第一定位块34、第二定位块35，当选挡活塞22抵靠第一限位凸块24时，所述选挡机构处于第一空挡位，当所述选挡活塞22抵靠第二限位凸块25时，所述选挡机构处于第四空挡位；当选挡活塞22介于第一限位凸块24和所述第二限位凸块25之间，限位活塞32抵靠第一定位块34时，所述选挡活塞杆23抵靠所述限位活塞杆33端部，所述选挡机构处于Ⅲ空挡位。

请参考图5，图5为本发明第二种实施例中选挡机构的结构示意图。

在第二种具体实施方式中，选挡机构还可以包括置于气缸体的内部用于配合选挡活塞22实现挡位选取的第二选挡组件，第二选挡组件和第一选挡组件不同时控制选挡活塞22和选挡活塞杆23进行选挡操作，也就是说，第二选挡组件配合选挡活塞22选挡时，第一选挡组件此时处于非工作状态，选挡活塞杆23随选挡活塞22运动。

具体地，第二选挡组件可以为至少一个设置于选挡缸体21的进气口和出气口之间缸壁上的限位块，该限位块可以代替上述实施方式中的限位凸块，当选挡活塞22抵靠相应限位块时，选挡机构处于最小行程选挡位置或最大行程选挡位置；限位块可以通过焊接工艺固定于选挡缸体21上，也可以与选挡缸体21一体成型，限位块结构比较简单，大大降低选挡缸体21的使用成本。

进一步地，上述选挡机构还可以包括安装壳体1，选挡缸体21和限位缸体31均固设于所述安装壳体1，选挡缸体21和限位缸体31可以相对安装，可以同轴，也可以不同轴，当然两缸体也可以安装于安装壳体1的同一侧，选挡活塞杆23和限位活塞杆33穿过所述安装壳体1置于其内部。

这样，安装壳体1对两活塞杆可以起到很好的保护作用，保持活塞杆工作环境的整洁，延长选挡缸2和限位缸3的使用寿命。

具体地，选挡活塞杆23和选挡缸体21之间的弹性部件可以直接安装于选挡活塞杆23和安装壳体1之间，间接实现与选挡缸体21的安装，弹性部件的数量也可以为两个，分别安装于选挡活塞杆23自由端部和安装壳体1相应侧壁之间以及选挡活塞杆23与自由端部相对端部和安装壳体1相应侧壁之间，以便实现快速选挡。

选挡活塞杆23上还可以设置有滑块6，滑块6、挡块5与安装壳体1均滑动连接，选挡活塞杆23通过滑块6抵靠挡块5，实现选挡定位；该实施方式可以使选挡运动更加平稳。

当然上述实施方式中，限位凸块的数量可以为两个，定位块的数量可以为一个，只要保证上述实施例中选挡活塞22带动选挡滑块6到达Ⅳ位置时，选挡活塞杆23不碰到限位活塞杆33即可。

在另一种具体实施方式中，限位凸块的数量可以为一个，定位块的数量可以为两个，在实现Ⅳ位置选挡时，选挡活塞22抵靠位于第二定位块35处的限位活塞杆33。

当然，为了增加上述各气缸中各隔绝空腔之间的密闭性，可以将活塞与气体的内壁配合位置设置密封部件。

以上对本发明所提供的一种选挡机构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种选挡机构，用于车辆选挡，包括选挡缸(2)，所述选挡缸(2)包括选挡缸体(21)、置于所述选挡缸体(21)内部的选挡活塞(22)以及连接所述选挡活塞(22)的选挡活塞杆(23)，其特征在于，还包括设置于所述选挡缸体(21)的外部用于配合所述选挡活塞杆(23)实现挡位选取的第一选挡组件；

所述第一选挡组件还包括挡块(5)以及驱动所述挡块(5)固定或解锁于多位置的驱动部件，所述选挡活塞杆(23)可抵靠处于不同位置的所述挡块(5)，从而完成相应挡位的选取；

所述第一选挡组件还包括至少一个固定于所述选挡缸体(21)外部的限位凸块，当所述选挡活塞杆(23)抵靠相应所述限位凸块时，所述选挡机构处于最大行程或最小行程选挡位置。

2.如权利要求1所述的选挡机构，其特征在于，所述限位凸块的数量为两个，当所述选挡活塞杆(23)抵靠相应两所述限位凸块时，所述选挡机构分别处于所述最大行程选挡位置和所述最小行程选挡位置，所述挡块的多位置分布于两所述限位凸块之间。

3.如权利要求1-2任一项所述的选挡机构，其特征在于，所述驱动部件为与所述选挡缸(2)轴向平行设置的限位缸(3)，所述限位缸(3)包括限位缸体(31)、置于所述限位缸体(31)内部的限位活塞(32)以及连接所述限位活塞(32)的限位活塞杆(33)，所述挡块(5)固定连接于所述限位活塞杆(33)的自由端部。

4.如权利要求3所述的选挡机构，其特征在于，还设置有定位所述限位活塞杆(33)位置的第一定位块(34)，所述第一定位块(34)设置于所述限位缸体(31)的内部。

5.如权利要求3所述的选挡机构，其特征在于，所述第一选挡组件包括设置于所述选挡活塞杆(23)和所述选挡缸(2)的外壁之间且沿所述选挡活塞杆(23)轴向伸缩的弹性部件，当所述弹性部件处于非受力状态时，所述选挡活塞杆(23)位于非抵靠所述限位凸块状态。

6.如权利要求1所述的选挡机构，其特征在于，所述选挡机构还包括置于所述选挡缸体(21)的内部用于配合所述选挡活塞(22)实现挡位选取的第二选挡组件，所述第二选挡组件为至少一个设置于所述选挡缸体(21)的介质进口和介质出口之间缸壁上的限位块，当所述选挡活塞杆(23)抵靠相应所述限位块时，所述选挡机构处于最大行程或最小行程选挡位置。

7.如权利要求4所述的选挡机构，其特征在于，还包括安装壳体(1)，所述选挡缸体(21)和所述限位缸体(31)均固设于所述安装壳体(1)，所述选挡活塞杆(23)和所述限位活塞杆(33)穿过所述安装壳体(1)置于其内部，所述限位凸块和所述第一定位块均固设于所述安装壳体(1)内壁。

8.如权利要求7所述的选挡机构，其特征在于，所述选挡活塞杆(23)的端部设置有滑块(6)，所述选挡活塞杆(23)通过所述滑块(6)和所述挡块(5)实现抵靠选挡，且所述滑块(6)与所述安装壳体(1)、所述挡块(5)与所述安装壳体(1)均滑动连接。