CN105291829A - 气动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动换挡装置，包括换挡控制阀(1)、若干个气缸，所述换挡控制阀包括空挡区、低速挡区、高速挡区和倒挡区，所述若干个气缸包括第一气缸(21)、第二气缸(22)、第三气缸(23)和第四气缸(24)，所述空挡区与第四气缸(24)连接，所述第一气缸(21)以及第四气缸(24)与低速挡区的对应挡位连接，所述第二气缸(22)以及第四气缸(24)与高速挡区的对应挡位连接，所述倒挡区与第三气缸(23)以及第四气缸(24)连接贯通。本发明利用气压补偿的方式，在手动机械式换挡操作时，由气压带动气缸给对应挡位的相关运动部件施力，以达到换挡平稳，提高换挡精确度的要求，延长使用寿命的同时降低成本。

Description

气动换挡装置

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，特别涉及一种气动换挡装置。

背景技术

现有的车辆换挡装置通常都是采用机械驱动或液压驱动，采用机械驱动的相关部件磨损较快，使用寿命较短，容易造成换挡稳定性不高的问题；采用液压驱动的由于液体的损耗，浓度会变浓稠，受液体粘度的影响，液压驱动效果也不稳定，无法长期保持精确换挡定位的运动。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供了一种能提高车辆换挡平稳性和灵活性的气动换挡装置。

本发明的技术方案如下：

一种气动换挡装置，包括换挡控制阀、若干个气缸、五通阀和七通阀，所述换挡控制阀包括空挡区、低速挡区、高速挡区和倒挡区，所述若干个气缸包括第一气缸、第二气缸、第三气缸和第四气缸，所述七通阀中的两个阀口分别与五通阀以及第四气缸连接贯通；所述空挡区与第四气缸连接，所述第一气缸以及第四气缸与低速挡区的对应挡位连接，低速挡区对应的所述挡位通过七通阀的对应阀口并与第四气缸之间连接贯通，所述第二气缸以及第四气缸与高速挡区的对应挡位连接，高速挡区对应的所述挡位通过七通阀的对应阀口并与第四气缸之间连接贯通，所述倒挡区与第三气缸以及第四气缸连接贯通。

采用以上结构，车辆气泵内的气体从换挡控制阀进入，进行换挡操作时，气体从对应挡位的出气口进入对应的气缸，气缸将气体压力传送到对应挡位上，对手动式的机械驱动换挡过程施力，以此来保证对应挡位上相关部件运动的精确度，尤其是挡位上相关部件磨损以后，间隙较大，气压驱动能很好地补偿由此产生的间隙误差，精确度高，操作稳定，成本低廉。

在换挡时，为了满足对挡位进行点对点的气压施力，作为优选，在所述换挡控制阀设有进气阀，该换挡控制阀内设有阀芯，所述阀芯的中部设有过气孔，所述进气阀与过气孔连接贯通；所述阀芯上设有九个通气孔，九个所述通气孔在阀芯上呈螺旋形排列并都与过气孔连接贯通；所述低速挡区由一挡、二挡、三挡和四挡组成；所述高速挡区由五挡、六挡、七挡和八挡组成；所述低速挡区、高速挡区和倒挡区的挡位在换挡控制阀上均沿轴向设有对应的出气口，每个所述出气口均与对应位置的通气孔一一对应。

为了加快空挡区与气缸之间的气压补充，以满足车辆制动的需要，作为优选，所述第四汽缸设有进气口和出气口，所述空挡区与第四气缸之间连接有五通阀和七通阀，所述七通阀的左、右两端各设有一个阀口，该七通阀的中部还设有五个阀口，中部的五个所述阀口均设有一个单向阀，所述五通阀中的四个阀口均与空挡区的出气口连接贯通，余下的一个阀口与七通阀左端的阀口连接贯通，所述第四汽缸的进气口与七通阀右端的阀口连接贯通。

为了减少气压损耗，简化安装，作为优选，在一挡的所述出气口连接有第一出气三通阀，气体经该第一出气三通阀以后分为两路，一路与七通阀上对应的单向阀连接贯通，另一路穿设有第一进气三通阀，气体经所述第一进气三通阀以后再分为两路，一路与第一气缸的对应阀口连接贯通，另一路与三挡对应的出气口连接贯通。

为了减少气压损耗，简化安装，作为优选，在二挡的所述出气口连接有第二出气三通阀，气体经该第二出气三通阀以后分为两路，一路与七通阀上对应的单向阀连接贯通，另一路穿设有第二进气三通阀，气体经所述第二进气三通阀以后再分为两路，一路与第一气缸的对应阀口连接贯通，另一路与四挡对应的出气口连接贯通。

为了减少气压损耗，简化安装，作为优选，在五挡的所述出气口连接有第三出气三通阀，气体经该第三出气三通阀以后分为两路，一路与七通阀上对应的单向阀连接贯通，另一路穿设有第三进气三通阀，气体经所述第三进气三通阀以后再分为两路，一路与第二气缸的对应阀口连接贯通，另一路与七挡对应的出气口连接贯通。

为了减少气压损耗，简化安装，作为优选，在六挡的所述出气口连接有第四出气三通阀，气体经该第四出气三通阀以后分为两路，一路与七通阀上对应的单向阀连接贯通，另一路穿设有第四进气三通阀，气体经所述第四进气三通阀以后再分为两路，一路与第二气缸的对应阀口连接贯通，另一路与八挡对应的出气口连接贯通。

为了保证挂倒挡的平稳性，作为优选，所述第三汽缸设有进气口和出气口，在倒挡区的所述出气口连接有第五出气三通阀，气体经该第五出气三通阀以后分为两路，一路与七通阀上对应的单向阀连接贯通，另一路与第三气缸的进气口连接贯通。

在保证各个挡位气压需求的同时，为了便于控制气缸的排气量，作为优选，所述第三气缸和第四气缸的出气口均设有空气阀。

为了保证气压传递的顺畅，同时确保压力的精确度，作为优选，所述第一气缸、第二气缸、第三气缸、第四气缸内均为单活塞结构，所述第一气缸和第二气缸内的活塞两端均设有压缩弹簧；所述第三气缸和第四气缸内的活塞在出气口一侧也都设有压缩弹簧。

有益效果：本发明利用气压补偿的方式，在手动机械式换挡操作时，由气压带动气缸给对应挡位的相关运动部件施力，以达到换挡平稳，提高换挡精确度的要求，延长使用寿命的同时降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为换挡控制阀和阀芯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

由图1和图2所示，本发明由换挡控制阀1、若干个气缸、五通阀5和七通阀7等组成，所述换挡控制阀包括空挡区(由图示N处)、低速挡区、高速挡区和倒挡区(由图示R处)，所述低速挡区由一挡31、二挡32、三挡33和四挡34组成，所述高速挡区由五挡35、六挡36、七挡37和八挡38组成。

所述若干个气缸包括第一气缸21、第二气缸22、第三气缸(23)和第四气缸24，所述第一气缸21、第二气缸22、第三气缸23、第四气缸24内均为单活塞结构，所述第一气缸21和第二气缸22内的活塞两端均设有压缩弹簧9；所述第三气缸23和第四汽缸24均设有进气口和出气口，所述第三气缸23和第四气缸24内的活塞在出气口一侧也都设有压缩弹簧9；所述第三气缸23和第四气缸24的出气口均设有空气阀8；所述七通阀7中的两个阀口分别与五通阀5以及第四气缸24连接贯通。

如图1和图2所示，在所述换挡控制阀1设有进气阀12，该换挡控制阀1内设有阀芯11，所述阀芯11的中部设有过气孔，所述进气阀12与过气孔连接贯通；所述阀芯11上设有九个通气孔，九个所述通气孔在阀芯上呈螺旋形排列并都与过气孔连接贯通，所述低速挡区、高速挡区和倒挡区的挡位在换挡控制阀1上均沿轴向设有对应的出气口，每个所述出气口均与对应位置的通气孔一一对应。

如图1所示，空挡区与第四气缸24之间连接有五通阀5和七通阀7，所述五通阀5中的四个阀口均与空挡区连接贯通，余下的一个阀口与七通阀7的对应阀口连接贯通，所述第四汽缸24的进气口与七通阀7的对应阀口连接贯通。

在一挡31的所述出气口连接有第一出气三通阀41，气体经该第一出气三通阀41以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路穿设有第一进气三通阀61，气体经所述第一进气三通阀61以后再分为两路，一路与第一气缸21的对应阀口连接贯通，另一路与三挡33对应的出气口连接贯通。

在二挡32的所述出气口连接有第二出气三通阀42，气体经该第二出气三通阀42以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路穿设有第二进气三通阀62，气体经所述第二进气三通阀62以后再分为两路，一路与第一气缸21的对应阀口连接贯通，另一路与四挡34对应的出气口连接贯通。

在五挡35的所述出气口连接有第三出气三通阀43，气体经该第三出气三通阀43以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路穿设有第三进气三通阀63，气体经所述第三进气三通阀63以后再分为两路，一路与第二气缸22的对应阀口连接贯通，另一路与七挡37对应的出气口连接贯通。

在六挡36的所述出气口连接有第四出气三通阀44，气体经该第四出气三通阀44以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路穿设有第四进气三通阀64，气体经所述第四进气三通阀64以后再分为两路，一路与第二气缸22的对应阀口连接贯通，另一路与八挡38对应的出气口连接贯通。

所述第三汽缸23设有进气口和出气口，在倒挡区的所述出气口连接有第五出气三通阀45，气体经该第五出气三通阀45以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路与第三气缸23的进气口连接贯通。

本发明的使用方法如下：

如图1到图2所示，车辆换挡时，阀芯11作圆周转动，阀芯11上的九个通气孔也随之转动，由于九个通气孔是呈螺旋状排列，随着挡位变化，对应挡位的通气孔会旋转到与换挡控制阀1上对应的出气口连接贯通，此时，其他挡位的通气孔与换挡控制阀1上相对应的出气口则为断开状态。

汽车启动时，汽车气泵(未标示)内的气体从换挡控制阀1上的进气阀12经过过气孔进入阀芯11：

当汽车的挡位在空挡位时，换挡控制阀1的出气口与阀芯11上的通气孔都不连通，气体只到达阀芯11的过气孔内，不进入任意气缸内，不会对变速箱(未标示)内的挡位部件施力，所产生的气体直接排放回气泵内；

当汽车的挡位在一挡31时，气体经一挡31的出气口经第一出气三通阀41以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，并与第四气缸24的进气口(图示D处)连通，推动活塞并释放第四气缸24内出气口一端多于的气体，另一路则经过第一进气三通阀61以后再分为两路，一路与第一气缸21的对应阀口连接贯通，利用活塞对气压的传动，实现对一挡31相关部件的施力，此处多余压力的气体则经三挡33对应的出气口回到换挡控制阀1中，气体循环流动，可持久保持挡位稳定；

当汽车的挡位在二挡32时，气体经二挡32的出气口再通过第二出气三通阀42以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路则经过第二进气三通阀62以后再分为两路，一路与第一气缸21的对应阀口连接贯通，利用活塞对气压的传动，实现对二挡32相关部件的施力，此处多余压力的气体则经四挡34对应的出气口回到换挡控制阀1中；

当汽车的挡位在五挡35时，气体经五挡35的出气口再通过第三出气三通阀43以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路则经过第三进气三通阀63，以后再分为两路，一路与第二气缸22的对应阀口连接贯通，利用活塞对气压的传动，实现对五挡35相关部件的施力，此处多余压力的气体则经七挡37对应的出气口回到换挡控制阀1中；

当汽车的挡位在六挡36时，气体经六挡36的出气口经第四出气三通阀44以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路则经过第四进气三通阀64以后再分为两路，一路与第二气缸22的对应阀口连接贯通，利用活塞对气压的传动，实现对六挡36相关部件的施力，此处多余压力的气体则经八挡38对应的出气口回到换挡控制阀1中；

当汽车的挡位在三挡33的时候，气体经第一进气三通阀61后分为两路，一路进入第一气缸21，另一路则经过第一出气三通阀41后再分为两路，一路经七通阀7进入第四气缸24，排出多余的气压，另一路则回到换挡控制阀1内，周而复始循环流动，持久的气压保持挡位稳定；

当汽车的挡位在四挡34的时候，气体经第二进气三通阀62后分为两路，一路进入第一气缸21，另一路则经过第二出气三通阀42后再分为两路，一路经七通阀进入第四气缸24，排出多余的气压，另一路则回到换挡控制阀1内；

当汽车的挡位在七挡37的时候，气体经第三进气三通阀63后分为两路，一路进入第二气缸22，另一路则经过第一出气三通阀43后再分为两路，一路经七通阀进入第四气缸24，排出多余的气压，另一路则回到换挡控制阀1内；

当汽车的挡位在八挡38的时候，气体经第四进气三通阀64后分为两路，一路进入第二气缸22，另一路则经过第四出气三通阀44后再分为两路，一路经七通阀7进入第四气缸24，排出多余的气压，另一路则回到换挡控制阀1内；

以上的一挡31到八挡38，所连通的第一气缸21以及第二气缸22内的活塞两端都设有压缩弹簧9，对换挡部件的操作精确度以及施力效果都能起到很好的补偿作用。

当汽车挂倒挡的时候，气体经第五出气三通阀45，气体经该第五出气三通阀45以后分为两路，一路与七通阀7上对应的单向阀71连接贯通，另一路与第三气缸23的进气口(图示P处)连接贯通。这样，第三气缸23和第四气缸24的压缩弹簧均为收缩状态并使变速箱内挂接倒挡，操作便捷，气压传递精确快速，倒车不易脱挡，提高了行车安全性。

车辆在以上换挡过程中，除空挡以外，每个挡位都是通过气压施力来保证换挡的平稳性，同时也可以通过压力差来弥补换挡部件之间的间隙误差，避免脱挡的情况发生，精确度高，能大大提高行车安全性。

当汽车的挡位从任意挡位切换到空挡时，所有挡位的出气口都不再有气体流出，此时，由于没有气压注入，切换前的挡位所对应的气缸在压缩弹簧9的弹性作用以及大气压力平衡的作用，对应气缸内的气体不会经七通阀7从第四气缸24排出，对应气缸内保持恒压的气体会由五通阀5排出；相应的，当从空挡区切换到任意挡位时，气体注入迅速，换挡控制阀1内的气体相对减少，空挡区封闭不再排气，这样，气体全部进入切换挡位所对应的气缸内，并由气缸内的活塞传动对应的挡位运动。

本发明未描述部分与现有技术一致，在此不作赘述。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气动换挡装置，其特征在于：包括换挡控制阀(1)、若干个气缸、五通阀(5)和七通阀(7)，所述换挡控制阀包括空挡区、低速挡区、高速挡区和倒挡区，所述若干个气缸包括第一气缸(21)、第二气缸(22)、第三气缸(23)和第四气缸(24)，所述七通阀(7)中的两个阀口分别与五通阀(5)以及第四气缸(24)连接贯通；所述空挡区与第四气缸(24)连接，所述第一气缸(21)以及第四气缸(24)与低速挡区的对应挡位连接，低速挡区对应的所述挡位通过七通阀(7)的对应阀口并与第四气缸(24)连接贯通，所述第二气缸(22)以及第四气缸(24)与高速挡区的对应挡位连接，高速挡区对应的所述挡位通过七通阀(7)的对应阀口并与第四气缸(24)连接贯通，所述倒挡区与第三气缸(23)以及第四气缸(24)连接贯通。

2.根据权利要求1所述的气动换挡装置，其特征在于：在所述换挡控制阀(1)设有进气阀(12)，该换挡控制阀(1)内设有阀芯(11)，所述阀芯(11)的中部设有过气孔，所述进气阀(12)与过气孔连接贯通；所述阀芯(11)上设有九个通气孔，九个所述通气孔在阀芯上呈螺旋形排列并都与过气孔连接贯通，所述低速挡区由一挡(31)、二挡(32)、三挡(33)和四挡(34)组成；所述高速挡区由五挡(35)、六挡(36)、七挡(37)和八挡(38)组成；所述低速挡区、高速挡区和倒挡区的挡位在换挡控制阀(1)上均沿轴向设有对应的出气口，每个所述出气口均与对应位置的通气孔一一对应。

3.根据权利要求1所述的气动换挡装置，其特征在于：所述第四汽缸(24)设有进气口和出气口，所述空挡区与第四气缸(24)之间连接有五通阀(5)和七通阀(7)，所述七通阀(7)的左、右两端各设有一个阀口，该七通阀(7)的中部还设有五个阀口，中部的五个所述阀口均设有一个单向阀(71)，所述五通阀(5)中的四个阀口均与空挡区的出气口连接贯通，余下的一个阀口与七通阀(7)左端的阀口连接贯通，所述第四汽缸(24)的进气口与七通阀(7)右端的阀口连接贯通。

4.根据权利要求2所述的气动换挡装置，其特征在于：在一挡(31)的所述出气口连接有第一出气三通阀(41)，气体经该第一出气三通阀(41)以后分为两路，一路与七通阀(7)上对应的单向阀(71)连接贯通，另一路穿设有第一进气三通阀(61)，气体经所述第一进气三通阀(61)以后再分为两路，一路与第一气缸(21)的对应阀口连接贯通，另一路与三挡(33)对应的出气口连接贯通。

5.根据权利要求2所述的气动换挡装置，其特征在于：在二挡(32)的所述出气口连接有第二出气三通阀(42)，气体经该第二出气三通阀(42)以后分为两路，一路与七通阀(7)上对应的单向阀(71)连接贯通，另一路穿设有第二进气三通阀(62)，气体经所述第二进气三通阀(62)以后再分为两路，一路与第一气缸(21)的对应阀口连接贯通，另一路与四挡(34)对应的出气口连接贯通。

6.根据权利要求2所述的气动换挡装置，其特征在于：在五挡(35)的所述出气口连接有第三出气三通阀(43)，气体经该第三出气三通阀(43)以后分为两路，一路与七通阀(7)上对应的单向阀(71)连接贯通，另一路穿设有第三进气三通阀(63)，气体经所述第三进气三通阀(63)以后再分为两路，一路与第二气缸(22)的对应阀口连接贯通，另一路与七挡(37)对应的出气口连接贯通。

7.根据权利要求2所述的气动换挡装置，其特征在于：在六挡(36)的所述出气口连接有第四出气三通阀(44)，气体经该第四出气三通阀(44)以后分为两路，一路与七通阀(7)上对应的单向阀(71)连接贯通，另一路穿设有第四进气三通阀(64)，气体经所述第四进气三通阀(64)以后再分为两路，一路与第二气缸(22)的对应阀口连接贯通，另一路与八挡(38)对应的出气口连接贯通。

8.根据权利要求2所述的气动换挡装置，其特征在于：所述第三汽缸(23)设有进气口和出气口，在倒挡区的所述出气口连接有第五出气三通阀(45)，气体经该第五出气三通阀(45)以后分为两路，一路与七通阀(7)上对应的单向阀(71)连接贯通，另一路与第三气缸(23)的进气口连接贯通。

9.根据权利要求1所述的气动换挡装置，其特征在于：所述第三气缸(23)和第四气缸(24)的出气口均设有空气阀(8)。

10.根据权利要求1所述的气动换挡装置，其特征在于：所述第一气缸(21)、第二气缸(22)、第三气缸(23)和第四气缸(24)内均为单活塞结构，所述第一气缸(21)和第二气缸(22)内的活塞两端均设有压缩弹簧(9)；所述第三气缸(23)和第四气缸(24)内的活塞在出气口一侧也都设有压缩弹簧(9)。