CN104847888B - 手动变速器自动换选档装置及其换选档方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆设备零件领域，主要提出了一种手动变速器自动换选档装置，用于实现手动变速器的换档和选档动作，手动变速器自动换选档装置包括：换档机构、选档机构、气阀组和电气控制机构，本发明所述的手动变速器自动换选档装置采用可调位置的多气缸串联结构，不仅结构简单、运行可靠、成本低廉，而且操作维护简便，对使用者的相关技术技能要求不高，另外，本发明所述的手动变速器自动换选档装置不仅换档位置可调，而且对安装要求也不高，能够适用于不同选换档行程的变速器，有较强的灵活性，再者，本发明所述的手动变速器自动换选档装置能够实现灵活的换档序列和换档次数控制，适合实验室或批量生产环境使用。

Description

手动变速器自动换选档装置及其换选档方法

技术领域

本发明属于车辆设备零件领域，更具体而言，本发明涉及一种用于对手动变速器进行自动换选档的装置和方法。

背景技术

在手动变速器研发或批量生产过程中，通常需要对手动变速器采用自动换挡装置实现图1所示的选换挡位置，以达到换挡机构寿命测试(研发寿命试验)，或功能测试(研发或批量生产)的目的，对此，目前主要的方法有以下三种：

1、通过手工直接操作手动变速器换挡杆，进行手工换挡作业，这种方法仅适用于次数较少的功能测试用途，而且手工操作的劳动强度很高；

2、通过类似车载变速器换挡操纵机构(换挡杆)，采用单一固定的气缸进行驱动装置，手工选档，通过自动控制，实现自动换挡；

3、通过类似车载变速器换挡操纵机构(换挡杆)，采用代价较大的两轴伺服驱动装置，实现自动换挡。

在上述三种方法中，第一种方法无法实现自动化工作，因而不适用于重复次数达数十乃至数百万次的疲劳寿命测试(如换挡寿命试验)，或批量生产的下线功能测试的自动化换挡；第二种方法因为只是局部实现自动化(选档手动，换挡自动)，因此主要用于手工选档的换挡寿命试验中；第三种方法是通过两轴的伺服装置，有很好的灵活性，也便于实现自动化，但成本较高，并且在诸如变速器寿命试验过程中，如果需要换型，需要较高的参数调整技能(如伺服参数设置等)，因此并不能达到很好的推广和利用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种手动变速器自动换选档装置，以解决上述提及的现有技术中存在的问题。

为达上述目的，本发明的主要技术解决手段是提供一种手动变速器自动换选档装置，用于实现手动变速器的换挡和选档动作，所述手动变速器自动换选档装置包括：换挡机构，所述换挡机构包括第一底座、第一拉索、第一滑板、第一气缸和第二气缸，所述第一气缸固定于所述第一滑板上，所述第一气缸和所述第二气缸之间通过连接头连接，所述第一气缸固定连接于所述第一底座，所述第一拉索与所述第一滑板固定连接，所述第一气缸和第二气缸能够带动所述第一拉索进行相对于所述第一底座的位移并实现不同的2个行程3个位置；选档机构，所述选档机构包括第二底座、第二拉索、第二滑板、第三气缸、第四气缸和第五气缸，所述第三气缸和第四气缸相互背对且固定设置于所述第二滑板上，所述第五气缸和所述第四气缸通过连接头连接，所述第五气缸固定连接于所述第二底座，所述第二拉索和所述第二滑板固定连接，所述第三气缸、第四气缸和第五气缸能够带动所述第二拉索进行相对于所述第二底座的位移并实现不同的3个行程4个位置；气阀组，所述气阀组控制所述第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸及第五气缸；以及电气控制机构，所述控制机构与所述气阀组电性连接并控制所述第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸及第五气缸的运动；其中，所述第一拉索与第二拉索分别与所述手动变速器上的选换挡连接；

所述换挡机构还包括两个可调限位座，所述可调限位座设置于所述第一滑板位移方向的两端，所述可调限位座能够调节所述第一气缸和第二气缸的行程位置；

所述手动变速器自动换选档装置还包括推板，所述推板与所述第三气缸固定连接并位于所述第三气缸的前进方向，所述推板的前进方向设置有可调限位座。

优选地，所述选档机构包括三个可调限位座，所述三个可调限位座分别设置于所述第二滑板的两端以及所述推板的前进方向，所述可调限位座能够调节第三气缸、第四气缸和第五气缸的行程位置。

作为选择，所述可调限位座包括限位座、限位螺钉及液压缓冲器，所述限位螺钉和液压缓冲器安装于所述限位座上。

更进一步地，所述第一拉索与所述手动变速器之间串联设置有力传感器。

具体地，所述第二拉索与所述手动变速器之间串联设置有力传感器。

优选地，所述第一滑板和第二滑板分别通过滚动导轨实现在所述第一底座和第二底座上的位移。

更进一步地，所述第一底座上固定设置有第一气缸座，所述第二气缸通过所述第一气缸座与所述第一底座固定连接，所述第二底座上设置有第二气缸座，所述第五气缸通过所述第二气缸座与所述第二底座固定连接。

此外，本发明还提供一种手动变速器自动换选档装置的换选挡方法，所述换选挡方法包括以下步骤：将所述换挡机构和所述选档机构分别与所述手动变速器连接；所述电气控制机构与所述气阀组电性连接；设定所述电气控制机构的控制程序；通过操作所述电气控制机构完成所述手动变速器自动换选档动作。

因此，采用本发明所述的手动变速器自动换选档装置及其换选档方法能够达到以下几点有益效果：

1、本发明所述的手动变速器自动换选档装置采用可调位置的多气缸串联结构，不仅结构简单、运行可靠，而且成本低廉；

2、本发明所述的手动变速器自动换选档装置用通用的工业元器件组成，操作维护简便，对使用者的相关技术技能要求不高；

3、本发明所述的手动变速器自动换选档装置不仅换挡位置可调，而且对安装要求也不高，能够适用于不同选换挡行程的变速器，有较强的灵活性；

4、本发明所述的手动变速器自动换选档装置能够实现灵活的换挡序列和换挡次数控制，适合实验室或批量生产环境使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为手动变速器的换挡位置示意图；

图2为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例的连接结构示意图；

图3为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例中换挡装置的结构示意图；

图4为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例中选挡装置的结构示意图；

主要元件符号说明：

1 第一拉索 2 第一拉索外壳

3 第一拉索固定支架 4 限位座

5 限位螺杆 6 缓冲器

7 第一拉索连接块 8 第一滑板

9 滚动导轨 10 第一气缸

11 连接头 12 第二气缸

13 第一气缸座 14 第一底座

15 第二拉索 16 推板

17 第三气缸 18 第四气缸

19 第五气缸 20 接近开关

21 气阀组 22 第二拉索外壳

23 第二拉索固定支架 24 第二滑板

25 第二气缸座 26 第二底座

27 电气控制机构 28 手动变速器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例的连接结构示意图。

图3为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例中换挡装置的结构示意图。

图4为本发明所述的手动变速器自动换选档装置的第一实施例中选挡装置的结构示意图。

本发明主要提供一种手动变速器自动换选档装置，用于实现手动变速器28的换挡和选档动作，如图2至图4所示，在本发明的第一实施例中，手动变速器自动换选档装置包括以下几个部分：

1、换挡机构

如图3所示，在本发明的第一实施例中，换挡机构包括第一底座14、第一拉索1、第一滑板8、第一气缸10和第二气缸12，第一气缸10固定于第一滑板8上，第一气缸10和第二气缸12之间通过连接头11连接，第一气缸10固定连接于第一底座14，第一拉索1与第一滑板8固定连接，第一气缸10和第二气缸12能够带动第一拉索1进行相对于第一底座14的位移并实现不同的2个行程3个位置。

换言之，如图1所示，固定在第一滑板8上的第一气缸10和安装到第一底座14上的第二气缸12，两者通过连接头11进行串联，从而通过两个气缸之间的不同运动组合获得至少3个位置。

第一拉索1(移动部分)通过旋合长度可调的螺纹与第一拉索连接块7安装一体，并固定在第一滑板8上。

而第一拉索外壳2(固定部分)通过第一拉索固定支架3固定在第一底座14上。

在第一气缸10和第二气缸12上伸出/缩回位置分布安装位置可调的限位开关，从而为电气控制机构提供位置识别信号。

换挡机构中第一气缸10和第二气缸12的气缸动作和档位关系如下表1。

表1：第一气缸10和第二气缸12的气缸动作和档位关系表

档位	第一气缸10	第二气缸12	备注
				R/1/3/5档	伸出	伸出	限位可调
N档	缩回	伸出	初始位
				2/4/6档	缩回	缩回	限位可调

2、选档机构

选档机构包括第二底座26、第二拉索15、第二滑板24、第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19，第三气缸17和第四气缸18相互背对且固定设置于第二滑板24上，第五气缸19和第四气缸18通过连接头11连接，第五气缸19固定连接于第二底座26，第二拉索15和第二滑板24固定连接，第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19能够带动第二拉索15进行相对于第二底座26的位移并实现不同的3个行程4个位置。

换言之，如图4所示，选档机构包括三个气缸，即，第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19，第三气缸17通过可调旋合长度螺纹，连接到第二拉索15的内心，第三气缸17和第四气缸18背对背安装在第二滑板24上，第五气缸19固定在第二底座26上，并与第四气缸18活塞杆通过连接头11连接。

第二拉索外壳22固定在第二拉索固定支架23上，其他所有元器件固定在第二底座26上，所有气缸上均安装可调位置接近开关，用于电气控制机构进行位置的识别。

由于选档有R档、1/2档、3/4档和5/6档4个位置，因此选档机构的结构特点与换挡机构类似，只是为了能够获得第4个位置，增加了1个第三气缸17，并且该第三气缸17和第四气缸18背靠背安装，固定在第二滑板24上。

因此选档机构共有3个气缸，并有4个位置，其中3个位置是可调的。初始位置为图4中第三气缸17伸出，其他气缸缩回的位置，通过第二拉索15初始安装时调节到与变速器相应的档位对应即可。

同样，在选档机构上的各气缸上也分别在气缸的伸出/缩回位置安装位置可调的限位开关，以便电气控制机构进行档位识别。

如图2所示，在本发明的第一实施例中，第一底座14和第二底座26为连接一体的整体结构，底座的结构形式可以根据实际情况决定，本发明的具体实施方式不以此为限。

选档机构中第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19的气缸动作和位置关系如下表2。

表2：第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19的气缸动作和位置关系表

档位	第三气缸17	第四气缸18	第五气缸19	备注
					R档	缩回	缩回	缩回	限位可调
1/2档	伸出	缩回	缩回	初始位
					3/4档	伸出	伸出	缩回	限位可调
5/6档	伸出	伸出	伸出	限位可调

3、气阀组

如图2所示，气阀组21控制第一气缸10、第二气缸12、第三气缸17、第四气缸18及第五气缸19。

4、电气控制机构

在本发明的第一实施例中，电气控制机构为PLC和触摸屏的组合。如图3所示，控制机构27与气阀组21电性连接并控制第一气缸10、第二气缸12、第三气缸17、第四气缸18及第五气缸19的运动；第一拉索1与第二拉索15分别与手动变速器28上的选换挡连接。

本发明的手动变速器自动换选档装置通过将第一拉索1和第二拉索15(可以是车载拉索)直接连接到手动变速器的选换挡拉索上，就可以直接驱动手动变速器上的选档和换挡，从而实现选换挡的操作。

另外，本发明的手动变速器的自动选换挡装置主要由通用的气缸串联而成，换挡机构能够实现2个行程3个位置，选档机构能够实现3个行程4个位置。

在本发明的手动变速器的自动选换挡装置中，各行程通过位置开关识别，通过PLC中的程序控制，能够实现灵活的气缸动作组合，从而实现不同的换挡序列操作；也可通过控制程序，设定重复的次数。

如图3和图4所示，在本发明的第一实施例中，换挡机构还包括两个可调限位座，可调限位座设置于第一滑板位移方向的两端，可调限位座能够调节第一气缸和第二气缸的行程位置。

可调限位座的设置是为了便于限定和调节选档的位置和行程，从而使本发明的手动变速器的自动选换挡装置能够适应不同的位置和行程，提高适用面。

更进一步地，如图4所示，在本发明的手动变速器的自动选换挡装置的第一实施例中，手动变速器自动换选档装置还包括推板16，推板16与第三气缸17固定连接并位于第三气缸17的前进方向，推板17的前进方向设置有可调限位座。

如图4所示，作为本实施例的一种改进，选档机构包括三个可调限位座，三个可调限位座分别设置于第二滑板24的两端以及推板16的前进方向，可调限位座能够调节第三气缸17、第四气缸18和第五气缸19的行程位置。

作为选择，可调限位座包括限位座4、限位螺钉5及液压缓冲器6，限位螺钉5和液压缓冲器6安装于限位座4上。

限位螺钉5是用于限定和调节气缸的位置及行程，液压缓冲器6是用于当发生失控等意外时，保护所有气缸的活塞杆免受强烈冲击。

作为选择，可调限位座也可以采用其他的结构或者形式，只要能实现与本发明相同或相似的技术效果即可，本发明的具体实施方式不以此为限。

更进一步地，作为本实施例的一种改进，第一拉索1与手动变速器之间串联设置有力传感器，和/或在第二拉索15与手动变速器之间串联设置有力传感器。

力传感器的设置能够记录并了解选档机构和/和换挡机构的换挡力，在换挡机构的测试种类中，这也是必不可少的测试项目，因此，若在本发明的手动变速器的自动换选档装置中增加力传感器，就能一次性测出想要的数据，避免进行重复性的劳动。

如图3和图4所示，在本发明的第一实施例中，第一滑板8和第二滑板24分别通过滚动导轨9实现在第一底座14和第二底座26上的位移。

滚动导轨9的设置是增加第一滑板8和第二滑板24的滑动灵敏性，作为选择，第一滑板8和第二滑板24也可以通过其他结构实现在第一底座14和第二底座26上的位移，比如导槽等，具体如何选择，根据客户需求或者实际情况决定，本发明的具体保护范围不以此为限。

更进一步地，如图3和图4所示，在本发明的第一实施例中，第一底座14上固定设置有第一气缸座13，第二气缸通过第一气缸座13与第一底座14固定连接，第二底座上设置有第二气缸座25，第五气缸通过第二气缸座25与第二底座26固定连接。

第一气缸座13和第二气缸座25的设置是便于第二气缸12和第五气缸19更好的固定于第一底座14和第二底座26，作为选择，第二气缸12和第五气缸19也可以通过其他结构或方式固定于第一底座14和第二底座26上，只要能达到与本发明相同的技术效果即可，本发明的具体保护范围不以此为限。

由上述可知，本发明是提供了一种气缸组合装置，通过气动驱动和自动化控制，在不采用类似车载变速器操纵杆的情况下，直接驱动变速器拉索就可以实现自动化换选档操作。另外，还可以通过简单的机械调整，使本装置可用于一定范围内不同的选换挡行程的变速器，而且，由于本发明所述的装置是采用通过的气缸组合而成，因而能降低制造成本和生产成本。

本发明适用于具有不大于6个前进挡的手动变速器的自动化选换挡操作，如图2至图4所示，只需将连接在手动变速器28上选档拉索和换挡拉索(其中，选档拉索和换挡拉索可用装车拉索改制)，分别连接到本发明的装置上，然后气阀组21在通用的电气控制机构27(本发明中使用的是PLC和触摸屏的组合)，再结合接近开关20，即可实现自动化的选档和换挡操作。

而且，本发明的手动变速器的自动换选档装置能够通过电气程序实现灵活的选换挡操作，如换挡序列选择、重复次数设定等等。

除此以外，本发明还提供一种手动变速器自动换选档装置的换选挡方法，换选挡方法包括以下步骤：将换挡机构和选档机构分别与手动变速器28连接；电气控制机构与气阀组21电性连接；设定电气控制机构27的控制程序；通过操作电气控制机构27完成手动变速器28的自动换选档动作。

综上所述，采用本发明的手动变速器自动换选档装置及其换选档方法能够达到以下几点有益效果：

1、本发明的手动变速器自动换选档装置采用可调位置的多气缸串联结构，不仅结构简单、运行可靠，而且成本低廉；

2、本发明的手动变速器自动换选档装置用通用的工业元器件组成，操作维护简便，对使用者的相关技术技能要求不高；

3、本发明的手动变速器自动换选档装置不仅换挡位置可调，而且对安装要求也不高，能够适用于不同选换挡行程的变速器，有较强的灵活性；

4、本发明的手动变速器自动换选档装置能够实现灵活的换挡序列和换挡次数控制，适合实验室或批量生产环境使用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种手动变速器自动换选档装置，用于实现手动变速器的换档和选档动作，其特征在于，所述手动变速器自动换选档装置包括：

换档机构，所述换档机构包括第一底座、第一拉索、第一滑板、第一气缸和第二气缸，所述第一气缸固定于所述第一滑板上，所述第一气缸和所述第二气缸之间通过连接头连接，所述第一气缸固定连接于所述第一底座，所述第一拉索与所述第一滑板固定连接，所述第一气缸和第二气缸能够带动所述第一拉索进行相对于所述第一底座的位移并实现不同的2个行程3个位置；

选档机构，所述选档机构包括第二底座、第二拉索、第二滑板、第三气缸、第四气缸和第五气缸，所述第三气缸和第四气缸相互背对且固定设置于所述第二滑板上，所述第五气缸和所述第四气缸通过连接头连接，所述第五气缸固定连接于所述第二底座，所述第二拉索和所述第二滑板固定连接，所述第三气缸、第四气缸和第五气缸能够带动所述第二拉索进行相对于所述第二底座的位移并实现不同的3个行程4个位置；

气阀组，所述气阀组控制所述第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸及第五气缸；以及

电气控制机构，所述控制机构与所述气阀组电性连接并控制所述第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸及第五气缸的运动；其中，

所述第一拉索与第二拉索分别与所述手动变速器上的选换档连接；

所述换档机构还包括两个可调限位座，所述可调限位座设置于所述第一滑板位移方向的两端，所述可调限位座能够调节所述第一气缸和第二气缸的行程位置；

所述手动变速器自动换选档装置还包括推板，所述推板与所述第三气缸固定连接并位于所述第三气缸的前进方向，所述推板的前进方向设置有可调限位座。

2.根据权利要求1所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述选档机构包括三个可调限位座，所述三个可调限位座分别设置于所述第二滑板的两端以及所述推板的前进方向，所述可调限位座能够调节第三气缸、第四气缸和第五气缸的行程位置。

3.根据权利要求2所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述可调限位座包括限位座、限位螺钉及液压缓冲器，所述限位螺钉和液压缓冲器安装于所述限位座上。

4.根据权利要求1所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述第一拉索与所述手动变速器之间串联设置有力传感器。

5.根据权利要求1或4所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述第二拉索与所述手动变速器之间串联设置有力传感器。

6.根据权利要求1所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述第一滑板和第二滑板分别通过滚动导轨实现在所述第一底座和第二底座上的位移。

7.根据权利要求6所述的手动变速器自动换选档装置，其特征在于，所述第一底座上固定设置有第一气缸座，所述第二气缸通过所述第一气缸座与所述第一底座固定连接，所述第二底座上设置有第二气缸座，所述第五气缸通过所述第二气缸座与所述第二底座固定连接。

8.根据权利要求1所述的手动变速器自动换选档装置的换选档方法，其特征在于，所述换选档方法包括以下步骤：

将所述换档机构和所述选档机构分别与所述手动变速器连接；

所述电气控制机构与所述气阀组电性连接；

设定所述电气控制机构的控制程序；

通过操作所述电气控制机构完成所述手动变速器自动换选档动作。