CN103671869B - 汽车半自动助力变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车半自动助力变速装置，属于汽车变速设备技术领域，具体包括信息处理器、换档手柄、电磁阀及变速装置，换档手柄把档位信息传递给信息处理器，信息处理器控制电磁阀的开合，电磁阀与变速装置连通；变速装置利用两个垂直设置的串联气缸，前端为选档和锁档气缸，后端为空档气缸，利用选档气缸推动换档执行杆，实现汽车档位的变动，利用锁档气缸实现档位的锁定，这样对档位可实现一对一的互锁设计，不会造成脱档现象，整个装置性能可靠、操作轻便、便于整车布置、故障频率低，大大提高了行车安全性。

Description

汽车半自动助力变速装置

技术领域

本发明涉及汽车变速设备技术领域。

背景技术

目前的手动变速器特别是多挡手动变速器车辆在行驶过程中要求驾驶员频繁换挡以满足发动机动力的需要，这样就造成驾驶员体力大量消耗，容易出现换错挡或换不上挡的情况。为了克服上述不足，在现有的车辆中采用了机械式自动变速器，它是在有级式机械固定轴式传动系统的基础上增加自动变速操纵系统，由电子控制选换挡机构，从而代替人力完成选挡和换挡。

机械式自动变速器按驱动动力的来源不同，可分为电控液动式、电控气动式和电机电动式。虽然机械式自动变速器都能够代替人力完成选挡和换挡工作，电机电动式由于选挡执行机构和换挡执行机构各自独立，结构不紧凑，导致传动效率低，选换挡的可靠性差。

另外，低档汽车及工程机械车大多都采用手动挡，而传统的手动挡的变速结构很简单，只包括换挡手柄和拉杆及推拉软轴和拨叉，驾驶员通过操纵手柄，改变齿轮传动装置的传动比，来实现这些机动车的换挡，由于换挡手动操作，动作频繁，劳动强度大，往往由于操作不当，使换挡不准确，软轴与护套磨损过大，故障频率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车半自动助力变速装置，该装置性能可靠、操作轻便省力、便于整车布置、故障频率低，大大提高了行车安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种汽车半自动助力变速装置，其特征在于包括信息处理器、换档手柄、电磁阀及变速装置，所述换档手柄与信息处理器的输入端相连，信息处理器的输出端与电磁阀连接，电磁阀与变速装置相连；

所述变速装置包括壳体及换档执行杆，所述壳体的侧面上设有4个气缸，分别为选档气缸、锁档气缸、第一空档气缸和第二空档气缸，其中选档气缸和第一空档气缸串联为一组，锁档气缸和第二空档气缸串联为一组，选档气缸和锁档气缸靠近壳体，并且选档气缸和锁档气缸的活塞杆为垂直方向布置，所述第一空档气缸和第二空档气缸内活塞直径大于选档气缸和锁档气缸内活塞直径，换档执行杆与选档气缸和锁档气缸连接，换档执行杆与换档指令器配合。

对上述结构作进一步说明，所述壳体内还设有选档滑道和锁档滑道，选档滑道与选档气缸的活塞杆平行设置，锁档滑道与锁档气缸的活塞杆平行设置，所述换档执行杆固定于支架上，所述支架与选档滑道和锁档滑道配合；锁档气缸的活塞杆端头固定有第一横向导套，第一横向导套与支架上的第一滑杆滑动配合；选档气缸的活塞杆端头固定有第二横向导套，第二横向导套与支架上的第二滑杆滑动配合。

对上述结构作进一步说明，所述电磁阀为并排设置的4组电磁控制的通断开关，4组开关的进气口和出气口分别与选档气缸、锁档气缸、第一空档气缸和第二空档气缸的进气口和出气口连通。

对上述结构作进一步说明，还包括档位显示器，所述信息处理器与档位显示器连接。

对上述结构作进一步说明，还包括高低速转换器，所述换档手柄控制外部气源驱动高低速转换器，并把信号传递给信息处理器。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1）本发明所提供的汽车半自动助力变速装置，利用两个垂直设置的串联气缸，前端为选档和锁档气缸，后端为空档气缸，利用选档气缸推动换档执行杆，实现汽车档位的变动，利用锁档气缸实现档位的锁定，这样对档位可实现一对一的互锁设计，不会造成脱档现象，使档位控制更加安全可靠；

2）本发明中利用高低速转换器可以实现高低档位的变换，即由1-4档转换为5-8档，高低速转换器为外设机构，由离合器及气缸控制，利用机械传动中的齿轮配合，只需一组齿轮变动，即可完成高低速变换，其它档位由变速装置实现，其整体操作灵活，可应用于大型工程机械中；

3）本发明与普通的机械变速装置相比，利用带有换档手柄的壳体代替了普通变速箱上的小盖总成，去掉了原来变挡时拨叉小盖总成上的移位操作，利用档位显示器、换档执行杆通过电磁阀控制气缸工作，利用汽车的气源分别给四个气缸提供气源动力，汽车的电源给电磁阀提供电力而控制气缸推动换档执行杆，实现档位的转换，整个结构利用电力传输信号，气缸驱动换档执行杆，变挡迅速、快捷、准确、大大提高了行车安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构组成示意图；

图2是本发明的变速装置结构示意图；

图3是图2的仰视图；

图4是图3的左视图；

图5是图1中支架部分的结构视图；

其中：1、换档手柄，2、电磁阀，3、变速装置，4、信息处理器，5、档位显示器，6、高低速转换器，7、换档执行杆，8、选档气缸，9、锁档气缸，10、选档滑道，11、锁档滑道，12、壳体，13、第一空档气缸，14，第二空档气缸，15、支架，16、第一横向导套，17、第一滑杆，18、第二横向导套，19、第二滑杆。

具体实施方式

根据附图1可知，本发明具体涉及一种汽车半自动助力变速装置，属于汽车变速设备技术领域，该装置具体包括信息处理器4、换档手柄1、电磁阀2及变速装置3，换档手柄1把档位信息传递给信息处理器4，信息处理器4控制电磁阀2的开合，电磁阀2与变速装置3连通；另外，还包括档位显示器5、高低速转换器6，其中信息处理器4与档位显示器5连接，换档手柄1控制外部气源驱动高低速转换器6，并把信号传递给信息处理器4。

本发明中的变速装置创新之处，该装置为气缸驱动，利用电磁阀2控制气缸的进给，实现换档操作，其中变速装置3包括壳体12及壳体12内的换档执行杆7，壳体12的侧面上设有4个气缸，分别为选档气缸8、锁档气缸9、第一空档气缸13和第二空档气缸14，其中选档气缸8和第一空档气缸13串联为一组，锁档气缸9和第二空档气缸14串联为一组，选档气缸8和锁档气缸9靠近壳体12，并且选档气缸8和锁档气缸9的活塞杆为垂直方向布置，第一空档气缸13和第二空档气缸14内活塞直径大于选档气缸8和锁档气缸9内活塞直径，换档执行杆7由选档气缸8和锁档气缸9共同驱动，换档执行杆与换档指令器配合，如附图2-4所示。

另外，本发明中的换档执行器为普通机械换档机构中的执行机构，执行机构可以在短时间内频繁进行选换档动作，换档执行杆7是电子控制选换挡机构，替人力完成选挡和换挡。为了实现气缸对换档执行杆7的操作到位，并且保证其在壳体12内平滑运行，因此在壳体12内还设有其中选档滑道10和锁档滑道11，选档滑道10与选档气缸8的活塞杆平行设置，锁档滑道11与锁档气缸9的活塞杆平行设置，换档执行杆7置于选档滑道10和锁档滑道11上并滑动连接。

本发明中的气缸驱动换档执行杆7时，换档执行杆7固定于支架15上，锁档气缸9的活塞杆端头固定有第一横向导套16，第一横向导套16与支架15上的第一滑杆17滑动配合；选档气缸8的活塞杆端头固定有第二横向导套18，第二横向导套18与支架15上的第二滑杆19滑动配合。这样既可实现气缸驱动换档执行杆7时，互不干涉，能够在各自方向上运动，实现换档操作。

电磁阀2为并排设置的4组电磁控制的通断开关，4组开关的进气口和出气口分别与选档气缸8、锁档气缸9、第一空档气缸13和第二空档气缸14的进气口和出气口连通。

本发明中的信息处理器4为电磁阀2的驱动器，把换档手柄的信号进行处理，控制电磁阀2的通断，电磁阀的进口与外界高压气源连通，因此信息处理器4为电信号的处理单元，包括与换档手柄1连接的位置传感器，控制部分可以利用单片机模块或继电器电路来实现。

本发明的汽车半自动助力变速装置工作原理是：第一空档气缸13、第二空档气缸14、锁挡气缸9及选挡气缸8四个气缸前后端充气时，两个空档气缸活塞顶到前端底，选档气缸8、锁档气缸9活塞到达中间，因为空档气缸内活塞大于选档气缸8和锁档气缸9内活塞直径，在同等气压下条件下，空档气缸内活塞的压力大于选档气缸8和锁档气缸9内活塞压力，此时选、锁挡都为空挡。

当选档气缸8前端放气和第一空档气缸13后端同时充气时，选档气缸8活塞推到前端底，此时换档执行杆7已到达一，二档凹槽中间时，锁档气缸9后端充气、前端放气时，锁档气缸9内活塞到前端时，此时一档锁止。当锁档气缸9前端充气时内部活塞达到第二空档气缸14后端放气时，其余条件不变，此时二档锁止。

当选档气缸8前端放气和第一空档气缸13后端同时充气时，选档气缸8活塞顶到气缸中间，换档执行杆7同时到达中间，此时换档执行杆7已到达三四挡中间，锁档气缸9后端充气时第二空档气缸14前端充放气时，锁档气缸9内活塞达到气缸前端底，此时为三挡锁止。反之锁档气缸9气缸前端冲气和第二空档气缸14后端放气时，锁档气缸9活塞顶到气缸后底，选档气缸8状态不变，此时为四挡锁止。

当选档气缸8前端放气和第一空档气缸13后端放气、前端同时充气，两个空档气缸内活塞顶到气缸后端，同时锁档气缸9前端充气，第二空档气缸14前端放气，气缸内活塞达到气缸前端底，此时为倒档锁止。

本发明的汽车半自动助力变速装置，在汽车行进过程中换档手柄1输出一个信号，传给信息处理器4，信息处理器4形成两个信号，一个信号传给档位指示器即档位显示器5，显示档位数字，另一个信号传给电磁阀2，执行换挡工作。此过程可完成1-4挡的换挡功能。当要从4档转换到5-8档时，首先换档手柄1处输出一个5档信号，传给信息处理器4，信息处理器4形成3个信号：

（1）一个信号传给档位显示器5，显示换挡数字。

（2）另一个信号传给电磁阀2，执行换挡工作，此过程可完成5挡的换挡功能。

（3）同时第三个信号使6-8挡进入准备工作状态，利用高低速转换器6中的高传动比齿轮啮合，实现高档位的操作，其操作方式与低档位相同。

以上操作就是换挡的全过程。

本发明的使用方法：

1、发动车后气压达到8MPa时，按照传统的操作方式挂1挡，慢慢松开离合器，同时缓缓加油门，车辆起步行驶；

2、在正常行驶时和普通的挂档操纵方式一样；

3、在高、低速转换时，首先踩下离合器，这时离合器分泵输出气源给高低速转换器6，当高低速转换器6有了气源，同时在变速手柄处有切换装置给一转换信号，收回离合器，高、低速转换完成；

4、半自动变速控制器工作环境：气压范围是换档指令装置5-9MPa。电压是24V；

5、车辆在任何路况下行驶，由于拨叉是一对一的互锁设计，所以不会造成脱档现象。

本发明通过几十名司机的试驾，得到了司机的一致认可。其性能可靠，操纵轻便，有广泛的发展前景。

Claims (4)

1.一种汽车半自动助力变速装置，其特征在于包括信息处理器（4）、换档手柄（1）、电磁阀（2）及变速装置（3），所述换档手柄（1）与信息处理器（4）的输入端相连，信息处理器（4）的输出端与电磁阀（2）连接，电磁阀（2）与变速装置（3）相连；

所述变速装置（3）包括壳体（12）及换档执行杆（7），所述壳体（12）的侧面上设有4个气缸，分别为选档气缸（8）、锁档气缸（9）、第一空档气缸（13）和第二空档气缸（14），其中选档气缸（8）和第一空档气缸（13）串联为一组，锁档气缸（9）和第二空档气缸（14）串联为一组，选档气缸（8）和锁档气缸（9）靠近壳体（12），并且选档气缸（8）和锁档气缸（9）的活塞杆为垂直方向布置，所述第一空档气缸（13）和第二空档气缸（14）内活塞直径大于选档气缸（8）和锁档气缸（9）内活塞直径，换档执行杆（7）与选档气缸（8）和锁档气缸（9）连接，换档执行杆（7）与换档指令器配合；

所述壳体（12）内还设有选档滑道（10）和锁档滑道（11），选档滑道（10）与选档气缸（8）的活塞杆平行设置，锁档滑道（11）与锁档气缸（9）的活塞杆平行设置，换档执行杆（7）置于选档滑道（10）和锁档滑道（11）上并滑动连接；所述换档执行杆（7）固定于支架（15）上，所述支架（15）与选档滑道（10）和锁档滑道（11）配合；锁档气缸（9）的活塞杆端头固定有第一横向导套（16），第一横向导套（16）与支架（15）上的第一滑杆（17）滑动配合；选档气缸（8）的活塞杆端头固定有第二横向导套（18），第二横向导套（18）与支架（15）上的第二滑杆（19）滑动配合。

2.根据权利要求1所述的汽车半自动助力变速装置，其特征在于所述电磁阀（2）为并排设置的4组电磁控制的通断开关，4组开关的进气口和出气口分别与选档气缸（8）、锁档气缸（9）、第一空档气缸（13）和第二空档气缸（14）的进气口和出气口连通。

3.根据权利要求2所述的汽车半自动助力变速装置，其特征在于还包括档位显示器（5），所述信息处理器（4）与档位显示器（5）连接。

4.根据权利要求2所述的汽车半自动助力变速装置，其特征在于还包括高低速转换器（6），所述换档手柄（1）控制外部气源驱动高低速转换器（6），并把信号传递给信息处理器（4）。