CN106763717A - 一种电控换挡式变速装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电控换挡式变速装置，集离合器操作机构、拨叉换挡机构、换挡操作机构于一体，且离合器操作机构为液压式操作机构，拨叉换挡机构为电动推杆控制旋转滑槽式拨叉换挡机构，将多拨叉交换式换挡转换为直线式换挡，有效简化了换挡路线；换挡操作机构中换挡位置采用电控，更有利于位置布置，利用换挡操作机构实现换挡时同步分离与结合动力，使离合器的操控集成在换挡过程中，简化了操作过程，降低了驾驶难度；特别适合应用在低速行驶的农业机械装备领域。

Description

一种电控换挡式变速装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及履带装备动力传动技术领域，尤其涉及一种电控换挡式变速装置及其控制方法。

背景技术

农田作业机械行驶速度低，如履带拖拉机、履带式旋耕机、收割机、插秧机的作业速度通常在10Km/h，略高于人的行走速度；同时农田作业机械的作业工况相对简单，变化小，如收割机在对准收割行后，直到田块的另一头，不需要转向、换挡、制动和加减油门，甚至在整个田块收割作业、旋耕作业仅转向频率较高，很少需要换挡，制动和加减油。并且，农业机械为了降低成本，通常不配备驾驶室，劳动作业强度大。如果能用少于或接近制造驾驶室和加装空调的成本，将农田作业机械生产成全自动驾驶或者遥控驾驶，将有巨大的实际应用价值。

同时在田间作业时(如旋耕、收割等)工况变化小，工作过程中一旦选定工作挡位，几乎不需要频繁换挡去适应这些工况，尤其是一些履带式农田作业装备，由于行驶速度低，即使在路面行驶时，也不需要频繁换挡；且农业机械装备通常具有液压源，适合扩展液压工作装置，对于这类农业机械装备，将离合器的操控功能集成在换挡过程中，可降低驾驶难度，简化操作过程，成本低，性价比高，简化后的换挡过程更适合自动化控制，扩展性强。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种电控换挡式变速装置及其控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种电控换挡式变速装置，包括离合器操作机构、拨叉换挡机构及换挡操作机构，其中，离合器操作机构与换挡操作机构连接，换挡操作机构与拨叉换挡机构连接，各机构具体结构如下：

离合器操作机构中，离合器外壳安装在发动机飞轮上并与发动机飞轮等速同向运动，膜片弹簧安装在离合器外壳上，且膜片弹簧的外圆端面固定在压盘上，膜片弹簧的内圆端面上方设置有分离轴承，分离轴承作用在膜片弹簧的内圆端面上，离合器摩擦盘位于压盘与发动机飞轮之间，分离拨叉一端设置在分离拨叉轴上，另一端设置有用于与推杆端部相配合的弧形缺口，同时分离拨叉的中部与分离轴承接触；手控阀固定在随动臂上，推杆与液压缸连接，液压缸与手控阀连接，手控阀一侧设置有手控阀拉杆，手控阀拉杆上端设置有与拉线座连接的换挡离合拉线，拉线座安装在车厢上；同时手控阀与液压泵连接，液压泵与油箱连接；

拨叉换挡机构中，滑槽轴与支撑轴同轴，并设置在支撑轴中部，支撑轴一端安装有与齿条啮合的齿轮，齿条另一端与连接杆连接，连接杆与电动推杆连接，并在电动推杆上依次设置有倒挡位置开关、空挡位置开关、1挡位置开关、2挡位置开关及3挡位置开关，且空挡位置开关、1挡位置开关、2挡位置开关、3挡位置开关及电机控制单元分别与电控单元连接，电机与电机控制单元连接；一号拨叉轴上设置有1号指销，二号拨叉轴上设置有2号指销，一号拨叉插装在一号拨叉轴上，二号拨叉插装在二号拨叉轴上，并在滑槽轴上设置有用于安装1号指销的1号滑槽和用于安装2号指销的2号滑槽；

换挡操作机构中，换挡杆上部嵌入限位面板的导槽，换挡杆底部设置在挡杆支撑座上，挡杆支撑座下方安装有换挡离合拉线，换挡离合拉线与拉线支架连接，多功能开关设置在挡杆支撑座一侧，并与电控单元连接。

在本发明中，膜片弹簧通过弹簧支撑销安装在离合器外壳上。

在本发明中，液压缸通过油管与手控阀连接，并在油管上设置有单向节流阀。

在本发明中，换挡离合拉线上套装有拉线调整螺母。

在本发明中，换挡离合拉线上套装有拉线紧固螺母。

在本发明中，手控阀拉杆上端还设置有与拉线座连接的安全离合器拉线，且安全离合器拉线上套装有拉线调整螺母。

在本发明中，限位面板上设置有多个导槽，分别对应不同的挡位。

在本发明中，限位面板上设置有半离合指示点。

在本发明中，离合器操作功能控制方法如下：

离合器分离

拉紧换挡离合拉线，手控阀拉杆与拉线座的距离缩短，此时，手控阀拉杆围绕安装点逆时针旋转，手控阀左路接入，液压缸伸长，液压缸带动随动臂围绕安装支点顺时针旋转并带动推杆左移，促使分离拨叉围绕分离拨叉轴顺时针旋转，分离轴承使膜片弹簧围绕弹簧支撑销顺时针旋转，压盘向右移动，离合器摩擦盘与压盘产生间隙，离合器分离；

离合器结合

放松换挡离合拉线，手控阀拉杆与拉线座的距离伸长，此时，手控阀拉杆围绕安装点顺时针旋转，手控阀右路接入，液压缸缩短，液压缸带动随动臂围绕安装支点逆时针旋转并带动推杆右移，促使分离拨叉围绕分离拨叉轴逆时针旋转，分离轴承使膜片弹簧围绕弹簧支撑销逆时针旋转，压盘向左移动，离合器摩擦盘与压盘间隙逐渐减小，离合器结合；

离合器位置精准控制

当向拉紧方向拉紧换挡离合拉线一定距离时，手控阀拉杆与拉线座产生相对距离，此时，手控阀拉杆围绕安装点逆时针旋转，手控阀左路接入，液压缸伸长，液压缸带动随动臂围绕安装支点顺时针旋转，由于手控阀固定在随动臂上，因此，手控阀随动臂围绕安装支点顺时针旋转，手控阀拉杆与拉线座的相对距离缩短，手控阀关闭左路油路，液压缸停止伸长，使得离合器液压系统伸缩与拉线的伸缩保持一定的线性关系，从而实现位置精准控制。

在本发明中，拨叉换挡机构设置有两组，分别对应不同的换挡结合套，以实现不同的方案组合，一号拨叉对应倒挡和1挡，二号拨叉对应2挡和3挡，变速器换挡杆处于N挡(空挡)位置，换挡控制方法如下：

N挡换R挡

换挡杆沿限位面板的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向上转动换挡杆使之从N挡进入R挡导槽位置，向上转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的反向转动，多功能开关使得空挡断开，倒挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机逆时针转动，电动推杆从空挡位置向倒挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴与滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的72°行程内，1号滑槽在坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当电动推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入倒挡，滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；换入倒挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

N挡换1挡

换挡杆沿限位面板的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从N挡进入1挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得空挡断开，1挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机顺时针转动，电动推杆从空挡位置向1挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的72°行程内，1号滑槽在坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入1挡，滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；换入1挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

1挡换2挡

换挡杆沿限位面板上的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从1挡进入2挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得1挡断开，2挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机顺时针转动，电动推杆从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的0～36°行程内，1号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，而此时滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；由于滑槽轴对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入2挡，滑槽轴控制的1号指销不移动，一号拨叉轴被锁止，无换挡动作；此时变速器从1挡换人2档，换入2挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

2挡换3挡

换挡杆沿限位面板上的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从2挡进入3挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得2挡断开，3挡接通，电控单元控制电机控制使得电机顺时针转动，电动推杆从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的2号滑槽在转动的0～36°行程内，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，滑槽轴对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内，2号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制使得电机停止转动，此时变速器换入3挡，在齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°内，滑槽轴控制的1号指销不移动，一号拨叉轴被锁止，无换挡动作；此时变速器从2挡换人3档，换入3挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

同理，可实现3挡换2挡、2挡换1挡、1挡换N挡、N挡换R挡。

有益效果：本发明集离合器操作机构、拨叉换挡机构、换挡操作机构于一体，且离合器操作机构为液压式操作机构，拨叉换挡机构为电动推杆控制旋转滑槽式拨叉换挡机构，将多拨叉交换式换挡转换为直线式换挡，有效简化了换挡路线；换挡位置采用电控，更有利于位置布置，利用换挡操作机构实现换挡时同步分离与结合动力，使离合器的操控集成在换挡过程中，简化了操作过程，降低了驾驶难度；特别适合应用在低速行驶的农业机械装备领域。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明的较佳实施例的液压原理图。

图3为本发明的较佳实施例中的拨叉换挡机构正视图。

图4为本发明的较佳实施例中的齿轮齿条式拨叉换挡机构结构示意图。

图5为本发明的较佳实施例中的拨叉换挡机构俯视图。

图6为本发明的较佳实施例中的换挡操作机构换挡操作示意图。

图7为本发明的较佳实施例中的滑槽轴滑槽结构示意图。

图8为本发明的较佳实施例中的动力传递示意图。

图9为本发明的较佳实施例中的电气控制图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图2的一种电控换挡式变速装置，包括离合器操作机构、拨叉换挡机构及换挡操作机构，其中，离合器操作机构与换挡操作机构连接，换挡操作机构与拨叉换挡机构连接，各机构具体结构如下：

离合器操作机构包括发动机飞轮C1、离合器摩擦盘C2、压盘C3、离合器外壳C4、膜片弹簧C5、弹簧支撑销C6、分离拨叉轴C7、分离轴承C8、分离拨叉C9、拉线座H1、拉线调整螺母H2、换挡离合拉线H3、安全离合器拉线H4、手控阀拉杆H5、随动臂H6、液压缸H7、手控阀H8、推杆H9、单向节流阀H10、油管H11、液压泵H12及油箱H13；其中，离合器外壳C4安装在发动机飞轮C1上并与发动机飞轮C1等速同向运动，膜片弹簧C5通过弹簧支撑销C6安装在离合器外壳C4上，膜片弹簧C5同时起着分离杠杆和压紧弹簧的作用，且膜片弹簧C5的外圆端面固定在压盘C3上，离合器摩擦盘C2位于压盘C3与发动机飞轮C1之间，分离轴承C8作用在膜片弹簧C5的内圆端面上，分离拨叉C9一端设置在分离拨叉轴C7上，另一端设置有用于与推杆H9端部相配合的弧形缺口，分离拨叉C9的中部作用在分离轴承C8上；手控阀H8固定在随动臂H6上，推杆H9与液压缸H7连接，液压缸H7通过油管H11与手控阀H8连接，并在手控阀H8一侧设置有手控阀拉杆H5，手控阀拉杆H5上端设置有与拉线座H1连接的换挡离合拉线H3与安全离合器拉线H4，拉线座H1安装在车厢上，换挡离合拉线H3与安全离合器拉线H4上分别套装有拉线调整螺母H2；同时在油管H11上设置有单向节流阀H10，手控阀H8与液压泵H12连接，液压泵H12与油箱H13连接。

离合器分离：拉紧换挡离合拉线H3，此时，手控阀拉杆H5与拉线座H1的距离缩短，手控阀拉杆H5围绕安装点逆时针旋转，手控阀H8左路接入，液压缸H7伸长，液压缸H7带动随动臂H6围绕安装支点顺时针旋转并带动推杆H9左移，促使分离拨叉C9围绕分离拨叉轴C7顺时针旋转，分离轴承C8使膜片弹簧C5围绕弹簧支撑销C6顺时针旋转，压盘C3向右移动，离合器摩擦盘C2与压盘C3产生间隙，离合器分离；

离合器结合：放松换挡离合拉线H3，此时，手控阀拉杆H5与拉线座H1的距离伸长(在离合器弹簧力的作用下)，手控阀拉杆H5围绕安装点顺时针旋转，手控阀H8右路接入，液压缸H7缩短，液压缸H7带动随动臂H6围绕安装支点逆时针旋转并带动推杆H9右移，促使分离拨叉C9围绕分离拨叉轴C7逆时针旋转，分离轴承C8使膜片弹簧C5围绕弹簧支撑销C6逆时针旋转，压盘C3向左移动，离合器摩擦盘C2与压盘C3间隙逐渐减小，离合器结合；

油管H11上设置的单向节流阀H10，在结合离合器时即使快速放松换挡离合拉线H3，离合器也将缓慢结合，以防止损坏离合器，同时起着起步平稳或换挡平稳的作用。

离合器位置精准控制：以离合器分离为例，当向拉紧方向拉紧换挡离合拉线H3一定距离时，手控阀拉杆H5与拉线座H1产生相对距离，手控阀拉杆H5围绕安装点逆时针旋转，手控阀H8左路接入，液压缸H7伸长，液压缸H7带动随动臂H6围绕安装支点顺时针旋转，由于手控阀H8固定在随动臂H6上，因此，手控阀H8随动臂H6围绕安装支点顺时针旋转，手控阀拉杆H5与拉线座H1的相对距离缩短，手控阀H8关闭左路油路，液压缸H7停止伸长；此种手控阀H8安装在随动臂H6的结构，使得离合器液压系统伸缩与拉线的伸缩保持一定的线性关系，从而实现位置精准控制。

安全离合器拉线H4的作用：安全离合器拉线H4可由另外设置的离合器踏板操作，在紧急情况下采用常规方法控制离合分离与结合，在某些特定工况下采用离合器踏板操控离合器分离更方便；安全离合器拉线H4和换挡离合拉线H3均采用分离优先设计，只要有一条拉线使得离合器分离，离合器即可分离，但必须两条拉线同时使离合器结合，离合器才能结合；安全离合器拉线H4可根据驾驶员操控熟练程度选择是否安装。

参见图3～8所示，拨叉换挡机构包括深沟球轴承(B1、B6)、支撑轴B2、滑槽轴B3、1号指销B4、2号指销B5、齿轮B7、齿条B8、二号拨叉B9、一号拨叉轴B10、一号拨叉B11、二号拨叉轴B12、电动推杆B13、倒挡位置开关B14、空挡位置开关B15、1挡位置开关B16、2挡位置开关B17、3挡位置开关B18、连接杆B19、电机B20、电控单元(ECU)D1及电机控制单元D2；支撑轴B2两端套装有深沟球轴承B1与深沟球轴承B6，用于支撑支撑轴B2，滑槽轴B3与支撑轴B2同轴，并设置在支撑轴B2中部，支撑轴B2一端安装有与齿条B8啮合的齿轮B7，齿条B8另一端与连接杆B19连接，连接杆B19与电动推杆B13连接，并在电动推杆B13上依次设置有倒挡位置开关B14、空挡位置开关B15、1挡位置开关B16、2挡位置开关B17及3挡位置开关B18，且空挡位置开关B15、1挡位置开关B16、2挡位置开关B17、3挡位置开关B18及电机控制单元D2分别与电控单元D1连接，电机B20与电机控制单元D2连接；一号拨叉轴B10上设置有1号指销B4，二号拨叉轴B12上设置有2号指销B5，一号拨叉B11插装在一号拨叉轴B10上，二号拨叉B9插装在二号拨叉轴B12上，并在滑槽轴B3上设置有用于安装1号指销B4的1号滑槽和用于安装2号指销B5的2号滑槽；

换挡操作机构包括换挡杆M1、限位面板M2、导槽M3、半离合指示点M4、挡杆支撑座M5、拉线支架M6、拉线紧固螺母M7及多功能开关M8；换挡杆M1上部嵌入限位面板M2的导槽M3，其底部设置在挡杆支撑座M5上，挡杆支撑座M5下方安装有换挡离合拉线H3，换挡离合拉线H3与拉线支架M6连接，并在限位面板M2上设置有半离合指示点M4，换挡离合拉线H3上套装有拉线紧固螺母M7，多功能开关M8设置在挡杆支撑座M5一侧，并与电控单元D1连接。

在本实施例中，拨叉换挡机构设置有两组，分别对应不同的换挡结合套，以实现不同的方案组合，一号拨叉B11对应倒挡和1挡，二号拨叉B9对应2挡和3挡，变速器换挡杆M1处于空挡(N挡)位置，以N挡换倒挡(R挡)、N挡换1挡、1挡换2挡、2挡换3挡为例说明工作原理：

N挡换R挡

换挡杆M1沿限位面板M2的导槽M3右移，此时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R1正向转动，拉紧换挡离合拉线H3，离合器朝分离方向移动(工作原理如离合器分离部分所述)，当换挡杆M1到达导槽M3右侧极限时，离合器完全分离；向上转动换挡杆M1使之从N挡进入R挡导槽M3位置，向上转动换挡杆M1时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R2反向转动，多功能开关M8使得空挡断开，倒挡接通，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20逆时针转动，电动推杆B13从空挡位置向倒挡位置移动，并通过连接杆B19带动齿条B8移动，齿条B8带动齿轮B7转动，齿轮B7带动支撑轴B2与滑槽轴B3转动72°，由于滑槽轴B3对应的1号滑槽在转动的72°行程内(108～36°)，1号滑槽在X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴B3控制1号指销B4使得一号拨叉轴B10移动一个结合套换挡行程，当电动推杆B13触动倒挡位置开关B14时，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20停止转动，此时变速器换入倒挡，滑槽轴B3控制的2号指销B5不移动，二号拨叉轴B12被锁止，无换挡动作；换入倒挡后，松开换挡杆M1，在离合器弹簧的作用下，离合器结合，由于离合器液压工作回路中设置有单向节流阀H10，离合器缓慢结合，防止换挡冲击；换入倒挡后，也可缓慢向左侧移动换挡杆M1，使换挡过程更加平顺，限位面板M2上还设置有半离合指示点M4，有利于离合器精准操控；

N挡换1挡

换挡杆M1沿限位面板M2的导槽M3右移，此时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R1正向转动，拉紧换挡离合拉线H3，离合器朝分离方向移动(工作原理如离合器分离部分所述)，当换挡杆M1到达导槽M3右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆M1使之从N挡进入1挡导槽位置，向下转动换挡杆M1时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R2正向转动，多功能开关M8使得空挡断开，1挡接通，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20顺时针转动，电动推杆B13从空挡位置向1挡位置移动，并通过连接杆B19带动齿条B8移动，齿条B8带动齿轮B7转动，齿轮B7带动支撑轴B2和滑槽轴B3转动72°，由于滑槽轴B3对应的1号滑槽在转动的72°行程内(108～180°)，1号滑槽在坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴B3控制1号指销B4使得一号拨叉轴B10移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关B16时，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20停止转动，此时变速器换入1挡，滑槽轴B3控制的2号指销B5不移动，二号拨叉轴B12被锁止，无换挡动作；换入1挡后，松开换挡杆M1，在离合器弹簧的作用下，离合器结合，由于离合器液压工作回路中设置有单向节流阀H10，离合器缓慢结合，防止换挡冲击；换入1挡后，也可缓慢向左侧移动换挡杆M1，使换挡过程更加平顺，限位面板M2上还设置有半离合指示点M4，有利于离合器精准操控；

1挡换2挡

换挡杆M1沿限位面板M2上的导槽M3右移，此时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R1正向转动，拉紧换挡离合拉线H3，离合器朝分离方向移动(工作原理如离合器分离部分所述)，当换挡杆M1到达导槽M3右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆M1使之从1挡进入2挡导槽位置，向下转动换挡杆M1时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R2正向转动，多功能开关M8使得1挡断开，2挡接通，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20顺时针转动，电动推杆B13从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆B19带动齿条B8移动，齿条B8带动齿轮B7转动，齿轮B7带动支撑轴B2和滑槽轴B3转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的0～36°行程内(180～216°)，1号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴B3控制1号指销B4使得一号拨叉轴B10移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，而此时滑槽轴B3控制的2号指销B5不移动，二号拨叉轴B12被锁止，无换挡动作；由于滑槽轴B3对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内(216～252°)，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴B3控制2号指销B5使得二号拨叉轴B12移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关B17时，电控单元D1控制电机控制单元D2使得电机B20停止转动，此时变速器换入2挡，而此时滑槽轴B3控制的1号指销B4不移动，一号拨叉轴B9被锁止，无换挡动作；此时变速器从1挡换人2档，换入2挡后，松开换挡杆M1，在离合器弹簧的作用下，离合器结合，由于离合器液压工作回路中设置有单向节流阀H10，离合器缓慢结合，防止换挡冲击；换入2挡后，也可缓慢向左侧移动换挡杆M1，使换挡过程更加平顺，限位面板M2上还设置有半离合指示点M4，有利于离合器精准操控；

2挡换3挡

换挡杆M1沿限位面板M2上的导槽M3右移，此时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R1正向转动，拉紧换挡离合拉线H3，离合器朝分离方向移动(工作原理如离合器分离部分所述)，当换挡杆M1到达导槽M3右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆M1使之从2挡进入3挡导槽位置，向下转动换挡杆M1时，换挡杆M1围绕挡杆支撑座M5的R2正向转动，多功能开关M8使得2挡断开，3挡接通，电控单元D1控制电机控制D2使得电机B20顺时针转动，电动推杆B13从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆B19带动齿条B8移动，齿条B8带动齿轮B7转动，齿轮B7带动支撑轴B2和滑槽轴B3转动72°，由于滑槽轴B3对应的2号滑槽在转动的0～36°行程内(252～288°)，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴B3控制2号指销B5使得二号拨叉轴B12移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，滑槽轴B3对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内(288～324°)，2号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴B3控制2号指销B5使得二号拨叉轴B12移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关B18时，电控单元D1控制电机控制D2使得电机B20停止转动，此时变速器换入3挡，在齿轮B7带动支撑轴B2和滑槽轴B3转动72°(252～324°)内，此时滑槽轴B3控制的1号指销B4不移动，一号拨叉轴B9被锁止，无换挡动作；此时变速器从2挡换人3档，换入3挡后，松开换挡杆M1，在离合器弹簧的作用下，离合器结合，由于离合器液压工作回路中设置有单向节流阀H10，离合器缓慢结合，防止换挡冲击；换入2挡后，也可缓慢向左侧移动换挡杆M1，使换挡过程更加平顺，限位面板M2上还设置有半离合指示点M4，有利于离合器精准操控；

同理，可实现3挡换2挡、2挡换1挡、1挡换N挡、N挡换R挡。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电控换挡式变速装置，包括离合器操作机构、拨叉换挡机构及换挡操作机构，其特征在于，离合器操作机构与换挡操作机构连接，换挡操作机构与拨叉换挡机构连接，各机构具体结构如下：

离合器操作机构中，离合器外壳安装在发动机飞轮上并与发动机飞轮等速同向运动，膜片弹簧安装在离合器外壳上，且膜片弹簧的外圆端面固定在压盘上，膜片弹簧的内圆端面上方设置有分离轴承，分离轴承作用在膜片弹簧的内圆端面上，离合器摩擦盘位于压盘与发动机飞轮之间，分离拨叉一端设置在分离拨叉轴上，另一端设置有用于与推杆端部相配合的弧形缺口，同时分离拨叉的中部与分离轴承接触；手控阀固定在随动臂上，推杆与液压缸连接，液压缸与手控阀连接，手控阀一侧设置有手控阀拉杆，手控阀拉杆上端设置有与拉线座连接的换挡离合拉线，拉线座安装在车厢上；同时手控阀与液压泵连接，液压泵与油箱连接；

拨叉换挡机构中，滑槽轴与支撑轴同轴，并设置在支撑轴中部，支撑轴一端安装有与齿条啮合的齿轮，齿条另一端与连接杆连接，连接杆与电动推杆连接，并在电动推杆上依次设置有倒挡位置开关、空挡位置开关、1挡位置开关、2挡位置开关及3挡位置开关，且空挡位置开关、1挡位置开关、2挡位置开关、3挡位置开关及电机控制单元分别与电控单元连接，电机与电机控制单元连接；一号拨叉轴上设置有1号指销，二号拨叉轴上设置有2号指销，一号拨叉插装在一号拨叉轴上，二号拨叉插装在二号拨叉轴上，并在滑槽轴上设置有用于安装1号指销的1号滑槽和用于安装2号指销的2号滑槽；

换挡操作机构中，换挡杆上部嵌入限位面板的导槽，换挡杆底部设置在挡杆支撑座上，挡杆支撑座下方安装有换挡离合拉线，换挡离合拉线与拉线支架连接，多功能开关设置在挡杆支撑座一侧，并与电控单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，膜片弹簧通过弹簧支撑销安装在离合器外壳上。

3.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，液压缸通过油管与手控阀连接，并在油管上设置有单向节流阀。

4.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，换挡离合拉线上套装有拉线调整螺母。

5.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，换挡离合拉线上套装有拉线紧固螺母。

6.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，手控阀拉杆上端还设置有与拉线座连接的安全离合器拉线，且安全离合器拉线上套装有拉线调整螺母。

7.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，限位面板上设置有多个导槽。

8.根据权利要求1所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，限位面板上设置有半离合指示点。

9.根据权利要求1～8任一项所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，离合器操作功能控制方法如下：

离合器分离

拉紧换挡离合拉线，手控阀拉杆与拉线座的距离缩短，此时，手控阀拉杆围绕安装点逆时针旋转，手控阀左路接入，液压缸伸长，液压缸带动随动臂围绕安装支点顺时针旋转并带动推杆左移，促使分离拨叉围绕分离拨叉轴顺时针旋转，分离轴承使膜片弹簧围绕弹簧支撑销顺时针旋转，压盘向右移动，离合器摩擦盘与压盘产生间隙，离合器分离；

离合器结合

放松换挡离合拉线，手控阀拉杆与拉线座的距离伸长，此时，手控阀拉杆围绕安装点顺时针旋转，手控阀右路接入，液压缸缩短，液压缸带动随动臂围绕安装支点逆时针旋转并带动推杆右移，促使分离拨叉围绕分离拨叉轴逆时针旋转，分离轴承使膜片弹簧围绕弹簧支撑销逆时针旋转，压盘向左移动，离合器摩擦盘与压盘间隙逐渐减小，离合器结合。

10.根据权利要求1～8任一项所述的一种电控换挡式变速装置，其特征在于，本装置设置有两组拨叉换挡机构，分别对应不同的换挡结合套，以实现不同方案组合，一号拨叉对应倒挡和1挡，二号拨叉对应2挡和3挡，变速器换挡杆处于N挡位置，换挡控制方法如下：

N挡换R挡

换挡杆沿限位面板的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向上转动换挡杆使之从N挡进入R挡导槽位置，向上转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的反向转动，多功能开关使得空挡断开，倒挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机逆时针转动，电动推杆从空挡位置向倒挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴与滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的72°行程内，1号滑槽在坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当电动推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入倒挡，滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；换入倒挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

N挡换1挡

换挡杆沿限位面板的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从N挡进入1挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得空挡断开，1挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机顺时针转动，电动推杆从空挡位置向1挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的72°行程内，1号滑槽在坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入1挡，滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；换入1挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

1挡换2挡

换挡杆沿限位面板上的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从1挡进入2挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得1挡断开，2挡接通，电控单元控制电机控制单元使得电机顺时针转动，电动推杆从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的1号滑槽在转动的0～36°行程内，1号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴控制1号指销使得一号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，而此时滑槽轴控制的2号指销不移动，二号拨叉轴被锁止，无换挡动作；由于滑槽轴对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制单元使得电机停止转动，此时变速器换入2挡，滑槽轴控制的1号指销不移动，一号拨叉轴被锁止，无换挡动作；此时变速器从1挡换人2档，换入2挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

2挡换3挡

换挡杆沿限位面板上的导槽右移，此时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，拉紧换挡离合拉线，离合器朝分离方向移动，当换挡杆到达导槽右侧极限时，离合器完全分离；向下转动换挡杆使之从2挡进入3挡导槽位置，向下转动换挡杆时，换挡杆围绕挡杆支撑座的正向转动，多功能开关使得2挡断开，3挡接通，电控单元控制电机控制使得电机顺时针转动，电动推杆从1挡位置向2挡位置移动，并通过连接杆带动齿条移动，齿条带动齿轮转动，齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°，由于滑槽轴对应的2号滑槽在转动的0～36°行程内，2号滑槽从坐标X轴正方向凸出一个结合套换挡行程中退回至空挡位置，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，此时变速器换入N挡，滑槽轴对应的2号滑槽在转动的36～72°行程内，2号滑槽从坐标X轴负方向凸出一个结合套换挡行程，因此，滑槽轴控制2号指销使得二号拨叉轴移动一个结合套换挡行程，当推杆触动倒挡位置开关时，电控单元控制电机控制使得电机停止转动，此时变速器换入3挡，在齿轮带动支撑轴和滑槽轴转动72°内，滑槽轴控制的1号指销不移动，一号拨叉轴被锁止，无换挡动作；此时变速器从2挡换人3档，换入3挡后，松开换挡杆，在离合器弹簧的作用下，离合器结合；

同理，可实现3挡换2挡、2挡换1挡、1挡换N挡、N挡换R挡。