CN103423431A

CN103423431A - 车用机械变速箱的液压换挡系统

Info

Publication number: CN103423431A
Application number: CN2013103990719A
Authority: CN
Inventors: 林会明; 王际成; 王永军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2013-09-05
Publication date: 2013-12-04

Abstract

本发明公开了一种车用机械变速箱的液压换挡系统，所述液压换挡系统包括控制器、电磁换向阀集成块、油泵、液压离合器系统、液压换挡机构、电子换挡手柄；电磁换向阀集成块一端连接油泵，另一端分别连接液压换挡机构、液压离合器。本发明将手动变速箱上的手动操纵杆改为液压推杆，实现了液压换挡操作；将离合踏板机构改为液压离合器，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。

Description

车用机械变速箱的液压换挡系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，具体涉及车用机械变速箱的液压换挡系统，即通过液压控制系统实现对机械变速箱的换挡操作。

背景技术

目前城市车辆如公交车和出租车，大多采用机械变速箱，机械变速箱安装制造成本低且油耗低，但是机械变速箱换挡时必须经过先分离离合器，然后扳动换挡手柄，再接合离合器等一系列操作才能完成换挡。城市交通路况复杂，出租车和公交车换挡非常频繁，驾驶员劳动强度很大。目前，AT自动变速箱技术虽然已经成熟，但是由于价格非常昂贵，油耗很高，约比机械变速箱油耗高20%，而且维护成本高。所以，AT自动变速箱多见于中高档轿车。CVT自动变速箱传递扭矩小，不能满足出租车和公交车的动力需求。AMT变速箱工况信号的采集及计算复杂，对于出租车和公交车的复杂工况适应性差，易造成车辆熄火等故障。

发明内容

本发明的目的是设计一种结构简单、能耗低、动力响应快、适应性强的半自动化车用换挡系统。

本发明的技术方案为：车用机械变速箱的液压换挡系统，离合器与换挡机构全部采用液压控制，机械变速箱的液压换挡系统包括控制器、电磁换向阀集成块、油泵、液压离合器、液压换挡机构、挡位显示器、电子换挡手柄、刹车踏板、电源。控制器是液压换挡系统的数据处理、控制中心，控制器接收电子换挡手柄的动作信号，经计算后输出；同时接收液压离合器的离合信号、液压换挡机构拨叉的的位置信号、发动机的转速信号、驱动部件的车速信号以及刹车信号。

电磁换向阀集成块，是由数个电磁换向阀组成的，电磁换向阀与控制器连接，并接收控制器指令进行程序动作，同时，通过油管与油泵和离合器与液压换挡机构连接；电磁换向阀控制通过液压油的油路及油压，控制液压离合器的离合以及液压换挡机构的选换挡。

挡位显示器，显示经控制器计算后输出的挡位信号、发动机的转速信号以及驱动部件的车速信号。挡位显示器集成于汽车的控制面板上；电子换挡手柄也可以采用电子换挡旋钮等或者其他可以选择控制挡位的机构形式，电子换挡手柄可以设置在方向盘下面或者集成在汽车的控制面板上等，可以使驾驶员轻松、方便的使用。

液压离合器结构，液压离合器的主轴一端花键齿轮与变速箱的连接花键齿轮相接；主轴另一端的花键齿轮与发动机相接，液压离合器的摩擦片压紧时，发动机的动力传输到变速箱内；液压离合器的摩擦片分离时，阻断了发动机的动力传输到变速箱内。

液压离合器固定在变速箱轴承盖外侧上，其包括回位弹簧、齿轮、支架、摩擦片、排气孔、离合器壳体组件、活塞、齿轮座、花键齿轮。离合器主轴穿设于变速箱的轴承盖，位于变速箱内的一端的花键齿轮与变速箱的连接花键齿轮啮合，离合器主轴位于发动机侧的一端的花键齿轮与发动机的花键齿轮啮合；离合器壳体穿设于离合器主轴上，离合器壳体内设有活塞，活塞的一端侧设有摩擦片，摩擦片分为摩擦动片与摩擦定片，摩擦动片与摩擦定片分别与离合器壳体、齿轮嵌合；回位弹簧设于齿轮与活塞之间。

电磁换向阀在控制器的控制下进行动作，对液压离合器进行控制，当对液压离合器供油时，液压油就会推动活塞，使摩擦片压紧，发动机的动力就会传递给变速箱。当对液压离合器断油时，活塞就会在回位弹簧的作用下复位，使摩擦片分离，发动机和变速箱断开动力传递。

油泵为整个液压换挡机构提供液压油。油泵固定在液压离合器的外壳上，与液压离合器集成为一体。油泵的小轴上设有从动齿轮；从动齿轮与主动齿轮啮合，主动齿轮设于离合器主轴上。发动机的动力传递到离合器主轴上，然后通过齿轮传动，将动力传给油泵，油泵工作对整个液压系统进行供油。

液压换挡机构结构通过底板固定在变速箱上，盖板、接近开关、柱塞、压盖、箱体、活塞、油缸盖、拨叉Ⅰ、拨叉Ⅱ、拨叉Ⅲ、电磁换向阀、油泵。所述液压换挡机构设有3个油缸，每个油缸内设有一柱塞和一活塞，每一柱塞与一个拨叉相连；同时，液压换挡机构有3个电磁换向阀控制，每一个电磁换向阀通过两根油管连接油缸，一根油管连接在活塞侧，另一根油管连接在柱塞侧。液压换挡机构在盖板上设有9个接近开关，每一个接近开关的位置为拨叉进行换挡操作时，应当处于的位置，接近开关检测到换挡拨叉的位置，将信号传递到控制器。

电磁换向阀在控制器的控制下进行动作，对液压换挡机构进行控制，当对液压换挡机构其中一头供油时，液压油就会推动柱塞或活塞至另一头，柱塞就会使拨叉动作，从而拨动变速箱里的齿轮位置，实现换挡操作；接近开关会把挡位信息反馈给控制器，同时通过挡位显示器显示出来。

本发明提供的液压换挡技术方案的工作流程如下：

换挡，当驾驶员要换挡时，操纵电子换挡手柄至需要的挡位，同时控制器将信号发至电磁换向阀，程序输出液压油，控制液压离合器的分离；同时电磁换向阀还向液压换挡机构供油，在柱塞和拨叉的操纵下对变速箱进行换挡操作。接近开关将挡位信息反馈给控制器，同时通过挡位显示器显示出来。

刹车时，刹车踏板通过控制器将信号发至电磁换向阀，控制液压离合器的分离，同时控制器根据驱动部件的车速信号，控制液压换挡机构进行适当的换挡。

控制器设定发动机转速低于某个数值，控制液压离合器离合和液压换挡机构进行适当的减档。

本发明将手动变速箱上的手动操纵杆改为液压推杆，实现了液压换挡操作；将离合踏板机构改为液压离合器，实现了自动离合操作；添加了电子换挡手柄（或旋钮）实现了个性化换挡操纵，增强了适应性；添加了控制器，实现了平顺地换挡及相关信息的交互处理。本发明的技术方案与手动变速箱相比，本产品将分离离合器，换挡，接合离合器交由本产品的液压换挡自动完成，省去了离合器踏板，大大降低了驾驶员的工作强度，提高了换挡平顺性。

本发明的技术方案与AT变速相比，本产品是在手动变速箱的基础上增加了液压换挡机构和一个液压离合器来执行换挡操作及相应的离合器操作，其成本低，油耗和手动档变速箱一样，维护成本低。本发明的技术方案与CVT变速箱相比，本产品动力传输结构与手动变速箱一样，其传动扭矩大，响应快。本发明的技术方案与AMT变速箱相比，本产品主要由驾驶员自主选择换挡时机，刹车时会依据发动机转速降低到相应的挡位，灵活性好，适应性强，同时实现了个性化操纵驾驶。

附图说明

图1为本发明车用机械变速箱液压换挡及液压离合器控制示意图。

图2为本发明车用机械变速箱液压换挡机构及液压离合器与变速箱结构安装图。

图3为本发明车用机械变速箱液压换挡机构总成图。

图4为本发明车用机械变速箱液压换挡机构的俯视图。

图5为本发明车用机械变速箱油泵—液压离合器总成图。

1-变速箱法兰，2-液压换挡结构，3-变速箱，4-变速箱连接花键齿轮，5-齿轮，6-连接法兰，7-液压离合器，8-油泵，9-花键齿轮，10-活塞、11-柱塞，12-活塞端油口，13-柱塞侧油口，14-拨叉，15-底板，16-盖板，17-接近开关.，18-离合器外壳体，19-轴承盖，20-回位弹簧，21-支架、22-摩擦片、23-离合器活塞，24-离合器主轴，25-小轴，26-从动齿轮，27-齿轮座，28-主动齿轮。

具体实施方式

下面结合4个附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

本发明的技术方案中的动力传递结构与手动档变速箱的动力传递结构相同，即由发动机传递给变速箱，再传递给输出部件，实现了动力的直接传递。

如图1所示，液压换挡及液压离合器控制的示意图，电磁换向阀Ⅰ、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电磁换向阀Ⅳ组成了电磁换向阀集成块，控制器直接控制电磁换向阀，油泵与液压离合器集成，油泵与电磁换向阀集成块通过油管连接，为电磁换向阀供油；电磁换向阀通过油管与也有液压离合器及液压换挡机构的油缸连接，为液压离合器及液压换挡机构提供动力；油缸内的柱塞杆连接拨叉，拨叉进行选换挡，接近开关检测拨叉的位置，同时将拨叉的位置反馈到控制器，同时通过挡位显示器显示出来。驾驶人员可以方便的看到挡位信息。本实施例中设有油缸Ⅰ、油缸Ⅱ以及油缸Ⅲ，3个油缸分别与电磁换向阀Ⅰ~Ⅲ连接，同时上述3个油缸分别控制拨叉Ⅰ~Ⅲ。接近开关Ⅰ~Ⅸ分别检测拨叉的位置。

如图2所示，液压换挡机构及液压离合器与变速箱结构安装图。

拆掉变速箱3上的手动换挡机构，将液压换挡机构2用螺栓固定在变速箱3上；液压离合器7与油泵8组装，本实施例中液压离合器7与油泵8集成；液压离合器7固定在连接法兰6上；连接法兰6固定在变速箱3上，液压离合器7上的齿轮5的内花键与变速箱连接花键齿轮4啮合。变速箱法兰1与汽车传动轴相接；花键齿轮9连接汽车发动机，汽车发动机的动力通过液压离合器、变速箱传递到输出轴。

如图1、图3和图4所示，液压换挡机构包括三个油缸分别由三个电磁换向阀控制，每个油缸内设有活塞10、柱塞11，活塞10端设有油口12，柱塞11侧设有油口13，柱塞11连接拨叉14。换挡机构通过底板15固定在变速箱3上，换挡机构上端设有盖板16，在盖板16上设有接近开关17.

本发明液压换挡机构共有三组油缸，结构原理均相同，电磁换向阀在控制器的控制下进行动作，对液压换挡机构进行控制当对液压换挡机构的油缸的其中一头供油时，液压油就会推动活塞10或柱塞11至另一头，柱塞11就会使拨叉17动作，从而使套筒与相应的的齿轮结合，实现换挡操作；当对液压换挡机构的三个油缸的两头均供油时，此时柱塞11到达中位，变速箱为空挡位置；接近开关3会把挡位信息反馈给控制器，同时通过挡位显示器显示出来。

如图5所示，油泵-液压离合器总成，油泵8固定在离合器外壳体18上，油泵8与液压离合器7集成为一体，液压离合器7固定在变速箱轴承盖19外侧，液压离合器7包括回位弹簧20、齿轮5、支架21、摩擦片22、离合器活塞23。离合器主轴24穿设于变速箱的轴承盖19上，位于变速箱3内的一端的花键齿轮4与变速箱的连接花键齿轮啮合，离合器主轴24位于发动机侧的一端的花键齿轮9与发动机的花键齿轮啮合；离合器壳体穿设于离合器主轴24上，离合器壳体内设有离合器活塞23，离合器活塞23的一端侧设有摩擦片22，摩擦片分为摩擦动片与摩擦定片，摩擦动片与摩擦定片分别与离合器壳体、齿轮5嵌合；回位弹簧20设于齿轮5与离合器活塞23之间。油泵8通过离合器主轴24提供动力，从动齿轮26与主动齿轮28啮合，油泵8的小轴25与从动齿轮26固定连接，从动齿轮26固定在齿轮座27上，主动齿轮28固定在离合器主轴24上。发动机带动离合器主轴24转动，离合器主轴24通过主动齿轮28传递到从动齿轮26，从动齿轮26驱动小轴25，为油泵8提供动力，油泵8为整个液压系统进行供油。

电磁换向阀在控制器的控制下进行动作，对液压离合器7进行控制，当对液压离合器7供油时，液压油就会推动离合器活塞23，使摩擦片22压紧，发动机的动力就会传递给变速箱3。当对液压离合器7断油时，离合器活塞23就会在回位弹簧20的作用下复位，使摩擦片22分离，发动机和变速箱断开动力传递。

Claims

1.车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述机械变速箱的液压换挡系统包括控制器、电磁换向阀集成块、油泵、液压离合器系统、液压换挡机构、电子换挡手柄；电磁换向阀集成块一端连接油泵，另一端分别连接液压换挡机构、液压离合器。

2.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：控制器接收电子换挡手柄的动作信号、发动机的转速信号、发动机的油门信号、车速信号以及刹车信号；控制器经分析计算所接收的信号，控制电磁换向阀；电磁换向阀控制液压离合器、液压换挡机构执行控制器的信号。

3.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述的液压换挡系统还包括挡位显示器，挡位显示器显示经控制器计算后输出的挡位信号。

4.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述油泵固定在离合器外壳体上，油泵的小轴上的从动齿轮与离合器主轴上的主动齿轮啮合；油泵通过油管与变速箱相连，变速箱内的润滑油为油泵提供油源。

5.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述液压离合器系统包括油泵，液压离合器，电磁换向阀；电磁换向阀一端通过油管与油泵连接，另一端通过油管与液压离合器连接。

6.根据权利要求1所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述液压换挡系统包括电磁换向阀、接近开关、油缸、柱塞，活塞，拨叉；电磁换向阀一端通过油管与油泵连接，另一端通过油管与油缸连接；活塞与柱塞设置于油缸内，柱塞连接拨叉，液压油通过推动柱塞带动拨叉的运动；接近开关通过导线与控制器连接。

7.根据权利要求6所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述电磁换向阀有3个，每个电磁换向阀控制一个油缸，每个油缸内设有一活塞及一柱塞；电磁换向阀与油缸连接端设有两根油管，一根油管连接在活塞侧，另一根油管连接柱塞侧。

8.根据权利要求7所述的车用机械变速箱的液压换挡系统，其特征在于：所述的接近开关有9个，分别设置在拨叉换挡操作时的位置上。