CN104964030B - 一种变速操纵机构及其中压式伺服换档助力气缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速操纵机构及其中压式伺服换档助力气缸，包括缸体，相互连接的阀体，气缸活塞和摇臂，阀体设有左腔通气孔、右腔通气孔；阀体内连接有阀体活塞，阀体活塞与牵引杆连接，并设有进气通道、排气通道，进气通道设有左腔进气孔、右腔进气孔，排气通道设有左腔排气孔、右腔排气孔；阀体活塞位于中位时，左腔进气孔、右腔进气孔分别与左腔通气孔、右腔通气孔对应连通；阀体活塞向左移动时，左腔通气孔与左腔排气孔连通、右腔进气孔与右腔通气孔连通，带动气缸活塞向左随动；阀体活塞向右移动时，右腔通气孔与右腔排气孔连通、左腔进气孔与左腔通气孔连通，带动气缸活塞向右随动。该气缸实现了换档时的助力，并改善了操作体验。

Description

一种变速操纵机构及其中压式伺服换档助力气缸

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种变速操纵机构及其中压式伺服换档助力气缸。

背景技术

目前国内中重型汽车上普遍安装机械变速器，采用远距离变速操纵机构。远距离变速操纵用于变速器布置得离驾驶室座椅较远时，通过杆系或拉索等换档传动机构操纵变速器，用于换档操作。换档助力指的是为改善变速器的操纵轻便性而预选的气动换档方式。

现有技术中，通常采用两种变速操纵机构：

第一种，采用没有换档助力系统的变速操纵机构，这样会造成车辆在换档时档位沉重、无法准确换档，容易造成驾驶员驾驶疲劳。

第二种，采用有“电控-气动”换档助力系统的变速操纵机构。该机构通过输出电信号推动气缸活塞运行，不具有随动功能，气缸直接将换档摇臂推到换档行程的最大位置，无法实现良好的操控手感。

此外，该“电控-气动”的换档助力机构的运行需要预先根据变速箱的行程计算出气缸的行程，然后利用电信号进行一步到位的控制，因此该换档助力机构都是由变速器厂家集成在变速器上匹配供货，整车生产厂家必须一起购买变速器和换档助力机构，导致整车生产厂家的成本较高。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有技术中的换档助力机构做进一步优化设计，使其在换档过程中实现随动功能，以使操作人员在换档过程中感知换档动作的执行状态，从而改善操控体验。

发明内容

本发明的目的为提供一种中压式伺服换档助力气缸，在换档过程中实现随动功能，以使操作人员在换档过程中感知换档动作的执行状态，从而改善操控体验。此外，本发明的另一目的为提供一种应用该气缸的变速操纵机构。

为解决上述技术问题，本发明提供一种中压式伺服换档助力气缸，包括缸体，设于缸体内的阀体，所述阀体外周连接有气缸活塞，所述阀体的一端通过连杆连接换档摇臂，所述阀体分别在所述气缸活塞的两侧设有左腔通气孔、右腔通气孔；

所述阀体内通过弹性部件滑动连接有阀体活塞，所述阀体活塞的一端与供操作的牵引杆连接，所述阀体活塞设有与进气管连通的进气通道、与排气管连通的排气通道，所述进气通道分别在所述气缸活塞的两侧设有左腔进气孔、右腔进气孔，所述排气通道分别在所述气缸活塞的两侧设有左腔排气孔、右腔排气孔；

当所述阀体活塞位于中位时，所述进气通道的左腔进气孔、右腔进气孔分别与所述左腔通气孔、所述右腔通气孔对应连通；

当所述牵引杆带动所述阀体向左移动时，所述左腔通气孔与所述左腔排气孔连通、所述右腔进气孔与所述右腔通气孔连通，以带动所述气缸活塞向左随动；

当所述牵引杆带动所述阀体向右移动时，所述右腔通气孔与所述右腔排气孔连通、所述左腔进气孔与所述左腔通气孔连通，以带动所述气缸活塞向右随动。

优选地，所述气缸活塞为空心活塞、形成所述进气管，所述缸体设有进气孔，所述空心活塞的外端与所述进气孔连通、内端与所述进气通道连通。

优选地，所述左腔进气孔、右腔进气孔分别为设于所述气缸活塞两侧的周向的左环形筒槽、右环形筒槽，所述进气通道还包括设于所述气缸活塞中部周向的、与所述空心活塞内端连通的中部环形筒槽，以及连通所述中部环形筒槽、左环形筒槽、右环形筒槽的第一连接通道。

优选地，所述牵引杆为空心杆、形成第一排气管，所述牵引杆的外端设有第一排气孔、内端与所述排气通道连通。

优选地，所述连杆为空心杆、形成第二排气管，所述连杆的外端设有第二排气孔、内端与所述排气通道连通。

优选地，所述左腔排气孔、所述右腔排气孔分别为设于所述左环形筒槽和所述中部环形筒槽之间的周向的左环形槽、设于所述右环形筒槽和所述中部环形筒槽之间的轴向的右环形槽，所述排气通道还包括连通所述左环形槽、右环形槽的第二连接通道，所述第二连接通道轴向贯穿所述阀体活塞。

采用这种结构，当阀体活塞位于中位时，进气通道的左腔进气孔、右腔进气孔分别与左腔通气孔、右腔通气孔对应连通，使得双向气缸的左右两腔初始状态均有气体输入，且两腔的压力相等，处于中压平衡状态，如图所示。

当操作人员向左拉动牵引杆时，由于牵引杆与阀体活塞连接，从而带动阀体活塞相对于缸体向左移动，直到左腔通气孔与左腔排气孔连通、右腔进气孔与右腔通气孔连通，如图所示。此时，气缸的右腔持续进气，气缸的左腔持续排气，使得气缸的右腔压力逐渐大于气缸的左腔压力，在该压力差的作用下，气缸活塞逐渐向左移动，由于气缸活塞与阀体、换档摇臂连接，因此带动阀体活塞向左移动的同时、换档摇臂的底端也向左旋转，如图所示，该过程就是气缸活塞、阀体、换档摇臂在向左换档时产生的随动。

当操作人员向右拉动牵引杆，由于牵引杆与阀体活塞连接，从而带动阀体活塞相对于缸体向右移动，直到右腔通气孔与右腔排气孔连通、左腔进气孔与左腔通气孔连通。此时，气缸的左腔持续进气，气缸的右腔持续排气，使得气缸的左腔压力逐渐大于气缸的右腔压力，在该压力差的作用下，气缸活塞逐渐向右移动，由于气缸活塞与阀体、换档摇臂连接，因此，带动阀体活塞向右移动的同时、换档摇臂的底端也向右旋转。该过程就是气缸活塞、阀体、换档摇臂在向右换档时产生的随动。

由上述工作过程可知，与现有技术中没有换档助力系统的变速操纵机构相比，能够在操作人员进行换档操作后产生随动，使得操作人员的换档动作只需克服阀体活塞与阀体之间的弹性部件的弹力即可，具有换档轻便、较为省力的优点，解决了换档沉重的问题，减轻了驾驶员的工作强度，避免疲劳驾驶。

与现有技术中“电控-气动”的换档助力机构相比，该换档助力气缸为“机械-气动”的传力方式，操作人员在手动换档过程中能够感觉到气缸活塞、阀体等的随动，并能在随动之后感知换档动作是否停止，并在换档尚未到位时可继续进行换档，直到换档动作结束。因此，采用该换档助力气缸能够增强操作人员的操纵手感，改善了操控体验。此外，该气缸是单独的零部件，不需要与固定行程的变速器匹配设计、安装，可以用于现有的多种变速器成品上，因此可以由整车生产厂家或售后市场自行进行安装，通用性较好。

本发明还提供一种变速操纵机构，包括依次连接的传动机构、换档气缸和变速箱；所述换档气缸采用如上所述的中压式伺服换档助力气缸。

由于上述换档助力气缸具有如上所述的技术效果，因此，具有该换档助力气缸的变速操纵机构也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供换档助力气缸的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示气缸的缸体活塞向左移动时的状态图；

图3为图1所示气缸的缸体活塞向左移动后、阀体产生随动后的状态图。

其中，图1至图3中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

缸体1；进气孔11；

阀体2；左腔通气孔21；右腔通气孔22；

气缸活塞3；

连杆4；第二排气孔41；

换档摇臂5；

阀体活塞6；

进气通道61；左腔进气孔611；右腔进气孔612；中部环形筒槽613；第一连接通道614；

排气通道62；左腔排气孔621；右腔排气孔622；第二连接通道623；

牵引杆7；第一排气孔71。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种中压式伺服换档助力气缸，在换档过程中实现随动功能，使得操作人员在换档过程中感知换档动作的执行状态，从而改善了操控体验。此外，本发明的另一目的为提供一种应用该气缸的变速操纵机构。

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。

需要说明的是，本文中出现的方位词“外”指的是从气缸的中心指向上、下、左、右等方向，“内”指的是从气缸的上、下、左、右等方向指向气缸的中心的方向；应当理解，上述方位词以及方位词“左”、“右”都是以说明书附图为基准而设立的，它们的出现不应当影响本发明的保护范围。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供换档助力气缸的一种具体实施方式的结构示意图；图2为图1所示气缸的缸体活塞向左移动时的状态图；图3为图1所示气缸的缸体活塞向左移动后、阀体产生随动后的状态图。

在一种具体实施方式中，如图所示，本发明提供一种中压式伺服换档助力气缸，包括缸体1，设于缸体1内的阀体2，阀体2外周连接有气缸活塞3，阀体2的一端通过连杆4连接换档摇臂5，阀体2分别在气缸活塞3的两侧设有左腔通气孔21、右腔通气孔22；

阀体2内通过弹性部件8滑动连接有阀体活塞6，阀体活塞6的一端与供操作的牵引杆7连接，阀体活塞6设有与进气管连通的进气通道61、与排气管连通的排气通道62，进气通道61分别在气缸活塞3的两侧设有左腔进气孔611、右腔进气孔612，排气通道62分别在气缸活塞3的两侧设有左腔排气孔621、右腔排气孔622。

采用这种结构，当阀体活塞6位于中位时，进气通道61的左腔进气孔611、右腔进气孔612分别与左腔通气孔21、右腔通气孔22对应连通，使得双向气缸的左右两腔初始状态均有气体输入，且两腔的压力相等，处于中压平衡状态，如图1所示。

当操作人员向左拉动牵引杆7时，由于牵引杆7与阀体活塞6连接，从而带动阀体活塞6相对于缸体1向左移动，直到左腔通气孔21与左腔排气孔621连通、右腔进气孔612与右腔通气孔22连通，如图2所示。此时，气缸的右腔持续进气，气缸的左腔持续排气，使得气缸的右腔压力逐渐大于气缸的左腔压力，在该压力差的作用下，气缸活塞3逐渐向左移动，由于气缸活塞3与阀体2、换档摇臂5连接，因此带动阀体活塞6向左移动的同时、换档摇臂5的底端也向左旋转，如图3所示，该过程就是气缸活塞3、阀体2、换档摇臂5在向左换档时产生的随动。

当操作人员向右拉动牵引杆7，由于牵引杆7与阀体活塞6连接，从而带动阀体活塞6相对于缸体1向右移动，直到右腔通气孔22与右腔排气孔622连通、左腔进气孔611与左腔通气孔21连通。此时，气缸的左腔持续进气，气缸的右腔持续排气，使得气缸的左腔压力逐渐大于气缸的右腔压力，在该压力差的作用下，气缸活塞3逐渐向右移动，由于气缸活塞3与阀体2、换档摇臂5连接，因此，带动阀体活塞6向右移动的同时、换档摇臂5的底端也向右旋转。该过程就是气缸活塞3、阀体2、换档摇臂5在向右换档时产生的随动。

由上述工作过程可知，与现有技术中没有换档助力系统的变速操纵机构相比，能够在操作人员进行换档操作后产生随动，使得操作人员的换档动作只需克服阀体活塞6与阀体2之间的弹性部件的弹力即可，具有换档轻便、较为省力的优点，解决了换档沉重的问题，减轻了驾驶员的工作强度，避免疲劳驾驶。

与现有技术中“电控-气动”的换档助力机构相比，该换档助力气缸为“机械-气动”的传力方式，操作人员在手动换档过程中能够感觉到气缸活塞3、阀体2等的随动，并能在随动之后感知换档动作是否停止，并在换档尚未到位时可继续进行换档，直到换档动作结束。因此，采用该换档助力气缸能够增强操作人员的操纵手感，改善了操控体验。此外，该气缸是单独的零部件，不需要与固定行程的变速器匹配设计、安装，可以用于现有的多种变速器成品上，因此可以由整车生产厂家或售后市场自行进行安装，通用性较好。

上述弹性部件可以具体为弹簧，当然，也可以为其他弹性部件，例如可伸缩的橡胶元件。

还可以进一步设置上述换档助力气缸的进气方式。

具体的方案中，如图1所示，上述气缸活塞3为空心活塞、形成进气管，缸体1设有进气孔11，空心活塞的外端与进气孔11连通、内端与进气通道61连通。

采用这种结构，该空心的气缸活塞3能够同时起到活塞和进气管的作用，无需设置单独的进气管，且能通过较短的径向路径将高压气体输送给进气通道61，以使换档助力气缸结构紧凑、进气顺畅。

对应于上述空心活塞形成的进气管，进气通道61可以包括中部环形筒槽613、左环形筒槽、右环形筒槽，以及连通中部环形筒槽613、左环形筒槽、右环形筒槽的第一连接通道614。中部环形筒槽613设于气缸活塞3中部周向、与空心的气缸活塞3的内端连通，左环形筒槽、右环形筒槽分别为设于气缸活塞3两侧的周向，也即形成上述左腔进气孔611、右腔进气孔612。

这样，气体首先通过空心的气缸活塞3径向输送至中部环形筒槽613，再通过第一连接通道614将气体传输给左环形筒槽、右环形筒槽，再经左腔通气孔21或/右腔通气孔22输送至缸体1内。

可以想到，上述进气管并不仅限空心活塞，上述进气通道61也并不仅限上述结构。例如，还可以将气缸活塞3设置为普通的实心活塞，将进气通道61设置为包括上述左环形筒槽、右环形筒槽和第一连接通道614，与之相配的，将进气管设置为与第一连接通道614连通的、长度可伸缩的软管。这样，气体通过该软管输送给第一连接通道614，再通过第一连接通道614将气体传输给左环形筒槽、右环形筒槽，再经左腔通气孔21或/和右腔通气孔22输送至缸体1内。此外，长度可伸缩的软管能够随阀体活塞6在阀体2内的左右移动而自动伸长缩短，以使进气稳定。

还可以进一步设置上述换档助力气缸的排气方式。

在另一种具体实施方式中，上述牵引杆7为空心杆、形成第一排气管，牵引杆7的外端设有第一排气孔71、内端与排气通道62连通。

采用这种结构，牵引杆7同时起到换档和排气的作用，与上述空心的气缸活塞3的作用类似，无需设置单独的排气管，且能通过较短的轴向路径将气体排出，以使换档助力气缸结构紧凑、排气顺畅。

在此方案基础上，上述连杆4可以为空心杆、形成第二排气管，连杆4的外端设有第二排气孔41、内端与排气通道62连通。

这样，连杆4同时起到带动换档摇臂运动的作用和排气的作用，由于连杆4与牵引杆7分别设于换档助力气缸的两端，因此，例如图1所示，使得该气缸实现双向排气。

对应于上述排气方式，如图1所示，上述排气通道62可以包括左环形槽、右环形槽和连通左环形槽、右环形槽的第二连接通道623；左环形槽设于左环形筒槽、中部环形筒槽613之间的周向，形成上述左腔排气孔621；右环形槽设于右环形筒槽、中部环形筒槽613之间的周向，形成上述右腔排气孔622，且第二连接通道623轴向贯穿阀体活塞6。

排气过程中，气缸的左腔内的气体通过左腔通气孔21先进入左环形槽，再进入第二连接通道623，最后通过空心的牵引杆7、第一排气孔71排出，或/和通过空心的连杆4、第二排气孔41排出。

气缸的右腔内的气体通过右腔通气孔22先进入右环形槽，再进入第二连接通道623，最后通过空心的连杆4、第二排气孔41排出，或/和通过空心的牵引杆7、第一排气孔71排出。

由此可见，采用上述结构，能简单、方便地实现换档助力气缸的排气。此外，利用空心牵引杆7、空心连杆4能够实现气缸的两端排气，以使排气方式自由、灵活，且使气缸具有结构对称、受力均匀的特点。

可以想到，上述排气方式并不仅限上述结构。例如，可以仅采用空心牵引杆7或者仅采用空心连杆4一者作为气缸的排气管，进行单边排气。

再例如，该换档助力气缸的排气方式并不仅限轴向排气，也可以将排气通道62设置为包括上述左环形槽、右环形槽和中部环形槽，以及连接三者的第二连接通道623，与之配套地，将排气管设置为与中部环形槽连通的软管。

这样，气缸左腔内的气体通过左腔通气孔21进入左环形槽，再进入第二连接通道623，再通过第二连接通道623进入中部环形槽，最后通过软管排出气缸外部。同样地，气缸右腔内的气体通过右腔通气孔22进入右环形槽，再进入第二连接通道623，再通过第二连接通道623进入中部环形槽，最后通过软管排出气缸外部。

本发明还提供一种变速操纵机构，包括依次连接的传动机构、换档气缸和变速箱；换档气缸采用如上的中压式伺服换档助力气缸。

由于上述换档助力气缸具有如上技术效果，因此，应用该换档助力气缸的变速操纵机构也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

以上对本发明所提供的一种变速操纵机构及其中压式伺服换档助力气缸进行了详细介绍。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 (7)

1.一种中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，包括缸体(1)，设于缸体(1)内的阀体(2)，所述阀体(2)外周连接有气缸活塞(3)，所述阀体(2)的一端通过连杆(4)连接换档摇臂(5)，所述阀体(2)分别在所述气缸活塞(3)的两侧设有左腔通气孔(21)、右腔通气孔(22)；

所述阀体(2)内通过弹性部件(8)滑动连接有阀体活塞(6)，所述弹性部件(8)位于所述阀体活塞(6)的两侧，所述阀体活塞(6)的一端与供操作的牵引杆(7)连接，所述阀体活塞(6)设有与进气管连通的进气通道(61)、与排气管连通的排气通道(62)，所述进气通道(61)分别在所述气缸活塞(3)的两侧设有左腔进气孔(611)、右腔进气孔(612)，所述排气通道(62)分别在所述气缸活塞(3)的两侧设有左腔排气孔(621)、右腔排气孔(622)；

当所述阀体活塞(6)位于中位时，所述进气通道(61)的左腔进气孔(611)、右腔进气孔(612)分别与所述左腔通气孔(21)、所述右腔通气孔(22)对应连通；

当所述牵引杆(7)带动所述阀体(2)向左移动时，所述左腔进气孔通气孔(21)与所述左腔排气孔(621)连通、所述右腔进气孔(612)与所述右腔通气孔(22)连通，以带动所述气缸活塞(3)向左随动；

当所述牵引杆(7)带动所述阀体(2)向右移动时，所述右腔通气孔(22)与所述右腔排气孔(622)连通、所述左腔进气孔(611)与所述左腔通气孔(21)连通，以带动所述气缸活塞(3)向右随动。

2.根据权利要求1所述的中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，所述气缸活塞(3)为空心活塞、形成所述进气管，所述缸体(1)设有进气孔(11)，所述空心活塞的外端与所述进气孔(11)连通、内端与所述进气通道(61)连通。

3.根据权利要求2所述的中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，所述左腔进气孔(611)、右腔进气孔(612)分别为设于所述气缸活塞(3)两侧的周向的左环形筒槽、右环形筒槽，所述进气通道(61)还包括设于所述气缸活塞(3)中部周向的、与所述空心活塞内端连通的中部环形筒槽(613)，以及连通所述中部环形筒槽(613)、左环形筒槽、右环形筒槽的第一连接通道(614)。

4.根据权利要求3所述的中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，所述牵引杆(7)为空心杆、形成第一排气管，所述牵引杆(7)的外端设有第一排气孔(71)、内端与所述排气通道(62)连通。

5.根据权利要求4所述的中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，所述连杆(4)为空心杆、形成第二排气管，所述连杆(4)的外端设有第二排气孔(41)、内端与所述排气通道(62)连通。

6.根据权利要求5所述的中压式伺服换档助力气缸，其特征在于，所述左腔排气孔(621)、所述右腔排气孔(622)分别为设于所述左环形筒槽和所述中部环形筒槽(613)之间的周向的左环形槽、设于所述右环形筒槽和所述中部环形筒槽(613)之间的轴向的右环形槽，所述排气通道(62)还包括连通所述左环形槽、右环形槽的第二连接通道(623)，所述第二连接通道(623)轴向贯穿所述阀体活塞(6)。

7.一种变速操纵机构，包括依次连接的传动机构、换档气缸和变速箱；其特征在于，所述换档气缸采用如权利要求1-6任一项所述的中压式伺服换档助力气缸。