CN107366742B - 一种机械自动变速器气动换挡控制装置及换挡控制方法 - Google Patents

一种机械自动变速器气动换挡控制装置及换挡控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械自动变速器气动换挡控制装置及换挡控制方法，它包括换挡气缸壳体，所述换挡气缸壳体的内部安装有换挡轴，所述换动轴的一端设置有用于换挡的旋转式换挡机构，另一端设置有用于选档的气动式选挡机构；所述换挡轴上安装有换挡拨头。此装置基于旋转式气缸直接控制换挡轴完成相应换挡动作，解决了换挡力、换挡及回空挡位置精确控制等问题，且尺寸小、结构简单。

Description

一种机械自动变速器气动换挡控制装置及换挡控制方法
技术领域
本发明属于变速器装置技术领域，具体涉及一种机械自动变速器气动换挡控制装置及换挡控制方法。
背景技术
随着汽车技术的发展，自动变速器已广泛应用于各类车辆。机械自动变速器以其结构简单、传动效率高、可靠性好等优点，被广泛采用。
为实现机械变速器自动换挡、可采用液压方案、电动方案或气动方案。当前采用气动换挡方案的机械自动变速器，通过直线动作的气缸，保证换挡所需力矩并实现换挡位置精确控制。为确保换挡力矩，通过增大气缸直径或增大摇臂长度，其中摇臂还起到将直线运动转化为旋转运动的作用，带动换挡轴旋转，从而控制拨头摆动，完成换挡动作。换挡动作中，为确保空挡位置的准确控制，一般在换挡气缸中，布置两个活塞实现所需要的准确位移。该方案由于需要在规定的气压范围产生足够的换挡力矩，导致气缸尺寸大，且由于气缸为直线运动，需要通过摇臂转化为换挡轴的旋转运动，导致零部件多，机构布置困难。
发明内容
本发明的目的是针对上述缺陷提供一种机械自动变速器气动换挡控制方法及装置，此装置基于旋转式气缸直接控制换挡轴完成相应换挡动作，解决了换挡力、换挡位置精确控制等问题，且尺寸小、结构简单。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种机械自动变速器气动换挡控制装置，它包括换挡气缸壳体，所述换挡气缸壳体的内部安装有换挡轴，所述换动轴的一端设置有用于换挡的旋转式换挡机构，另一端设置有用于选档的气动式选挡机构；所述换挡轴上安装有换挡拨头。
所述旋转式换挡机构包括转子活塞，所述转子活塞通过花键套装在换挡轴的末端，所述转子活塞与换挡气缸壳体头部的多个缸体相配合，所述缸体均布的设置在换挡气缸壳体的头部，多个所述缸体之间形成多个密封的扇形换挡腔体，所述缸体的外端面固定安装有缸体端盖，每个所述缸体上都分别加工有第一气孔和第二气孔，所述第一气孔与其中一侧的扇形换挡腔体相连通，第二气孔则与该缸体上另一侧的扇形换挡腔体相连通；在缸体端盖上加工有与第一气孔和第二气孔相对应的气孔；每个所述扇形换挡腔体的中间位置分别加工有排气口，所述排气孔位于换挡气缸壳体的外壁上。
所述换挡轴与换挡气缸壳体内壁相接触的位置安装有油封组件。
所述气动式选挡机构包括选挡气缸端盖，所述选挡气缸端盖固定安装在换挡气缸壳体的尾部，在换挡气缸壳体的内部安装有隔板，所述隔板与选挡气缸端盖之间形成选挡气缸腔体，所述选挡气缸腔体内部安装有选挡活塞，所述选挡活塞套装在换挡轴的外部，所述选挡活塞的另一端与换挡拨头的端面相配合，所述换挡拨头套装在换挡轴的外部并构成滑动配合，在选挡气缸端盖上加工有选挡气缸气口。
所述换挡拨头的端部与换挡气缸壳体的之间安装有选挡复位弹簧。
所述选挡气缸端盖的外部与换挡轴的端头相接触的位置安装有换挡位置传感器。
所述换挡气缸壳体的内腔体上与换挡拨头相配合的位置安装有选挡位置传感器。
所述换挡气缸壳体采用整体铸造成型。
所述缸体的数量为2-4个；
所述缸体上的第一气孔和第二气孔以及换挡气缸壳体上的排气孔分别与相应的电磁阀相连，控制进气或者排气或者密闭。
采用任意一项所述机械自动变速器气动换挡控制装置的换挡控制方法，它包括以下步骤：
Step1：工作时，四个缸体的气缸同时参与工作，以1号气缸为例说明；
Step2：一挡换二挡，初始时换挡拨头处于一、三档位置，此时扇形换挡腔体的工作腔a1最小，工作腔b1最大；控制电磁阀使A1口进气、B1口排气、C1口关闭，此时，1号气缸的工作腔a1进气，工作腔b1排气，工作腔a1增大、工作腔b1减小，进而带动转子活塞转动，转子活塞带动换挡轴转动，所述换挡轴再带动换挡拨头顺时针旋转到右侧，完成挂二挡动作，此时换挡位置传感器显示二挡；
Step3：二挡回空挡，初始时换挡拨头位于二、四挡位置，此时扇形换挡腔体的工作腔a1最大，工作腔b1最小；控制电磁阀使A1口关闭、B1口进气、C1口排气，此时，1号气缸的工作腔b1进气，工作腔a1通过C1口排气，直到转子活塞封闭C1口，控制换挡轴准确回到空挡位置；
若转子活塞过度旋转，将导致C1口会暴露在工作腔b1，工作腔b1泄压，此时工作腔a1封闭，故转子无法继续旋转，空挡位置能够保持准确，此时换挡位置传感器显示N挡；
Step4：空挡挂三挡，根据换挡位置传感器判断在空挡位置，控制气动式选挡机构完成选挡后，通过电磁阀使B1口进气，切换A1口排气，C1口关闭，带动转子活塞逆时针旋转到左侧，完成空挡换三挡动作；
Step5：其它挡位的切换与上述Step2-Step4工作过程类似，各气口状态如表1所示，转子活塞根据各工作腔压力自动旋转至相应位置，控制挡位切换；
表1各挡位气口状态
Figure BDA0001386047920000031
本发明有如下有益效果：
1、本发明通过采用旋转式换挡机构，利用旋转式换挡气缸方案，可取消原气缸直线运动转化为旋转运动的相关机构，结构简单；可根据工作力矩调整气缸数量而不增加机构外形尺寸，便于安装布置。
2、本发明通过采用空挡位置控制及换挡控制方法，利用排气口C与转子活塞的位置关系和各气口的工作状态即可准确保证空挡位置的实现，传感器起到检测作用，控制简单可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的主剖视图。
图2为本发明的图1中E-E截面图。
图3为本发明的一、三挡位置结构示意图。
图4为本发明的空挡位置结构示意图。
图5为本发明的二、四挡位置结构示意图。
图中：缸体端盖1、转子活塞2、换挡气缸壳体3、第二气孔4、第一气孔5、排气孔6、花键7、油封组件8、选挡复位弹簧9、选挡位置传感器10、隔板11、换挡拨头12、换挡轴13、选挡气缸腔体14、选挡活塞15、选挡气缸端盖16、换挡位置传感器17、选挡气缸气口18、缸体19、扇形换挡腔体20。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-5所示，一种机械自动变速器气动换挡控制装置，它包括换挡气缸壳体3，所述换挡气缸壳体3的内部安装有换挡轴13，所述换动轴13的一端设置有用于换挡的旋转式换挡机构，另一端设置有用于选档的气动式选挡机构；所述换挡轴13上安装有换挡拨头12。
进一步的，所述旋转式换挡机构包括转子活塞2，所述转子活塞2通过花键7套装在换挡轴13的末端，所述转子活塞2与换挡气缸壳体3头部的多个缸体19相配合，所述缸体19均布的设置在换挡气缸壳体3的头部，多个所述缸体19之间形成多个密封的扇形换挡腔体20，所述缸体19的外端面固定安装有缸体端盖1，每个所述缸体19上都分别加工有第一气孔5和第二气孔4，所述第一气孔5与其中一侧的扇形换挡腔体20相连通，第二气孔4则与该缸体19上另一侧的扇形换挡腔体20相连通；在缸体端盖1上加工有与第一气孔5和第二气孔4相对应的气孔；每个所述扇形换挡腔体20的中间位置分别加工有排气口6，所述排气孔6位于换挡气缸壳体3的外壁上。
进一步的，所述花键7也可以采用齿形键。
进一步的，缸体19内放置转子活塞2，转子活塞2的叶片将单个气缸分格成两个工作腔，且转子活塞2直接通过花键与换挡轴连接，可带动其旋转完成换挡动作，故结构紧凑。转子在气缸内的最大旋转角度与换挡行程相对应，由单个气缸的扇形角度满足，换挡空挡位置由布置在每个扇形气缸中部的排气口C保证转子活塞位于空档位置时，可将各缸的C口完全关闭。
进一步的，所述换挡轴13与换挡气缸壳体3内壁相接触的位置安装有油封组件8。通过油封组件8能够有效的密封换挡轴13和转子活塞2。
进一步的，所述选挡气缸也设置有油封组件8，但是图上没有画出来，所述油封组件8采用密封圈。
进一步的，所述气动式选挡机构包括选挡气缸端盖16，所述选挡气缸端盖16固定安装在换挡气缸壳体3的尾部，在换挡气缸壳体3的内部安装有隔板11，所述隔板11与选挡气缸端盖16之间形成选挡气缸腔体14，所述选挡气缸腔体14内部安装有选挡活塞15，所述选挡活塞15套装在换挡轴13的外部，所述选挡活塞15的另一端与换挡拨头12的端面相配合，所述换挡拨头12套装在换挡轴13的外部并构成滑动配合，在选挡气缸端盖16上加工有选挡气缸气口18。
进一步的，所述换挡拨头12的头部与换挡气缸壳体3的内腔体之间安装有选挡复位弹簧9。通过所述的选挡复位弹簧9能够对换挡拨头12进行自动的回位。
进一步的，所述选挡气缸端盖16的外部与换挡轴13的端头相接触的位置安装有换挡位置传感器17。通过所述的换挡位置传感器17能够判断相应的档位。
进一步的，所述换挡气缸壳体3的内腔体上与换挡拨头12相配合的位置安装有选挡位置传感器10。通过所述选挡位置传感器10能够判断选挡位置。
进一步的，所述换挡气缸壳体3采用整体铸造成型。进而简化了其整体结构。
进一步的，所述缸体19的数量为2-4个；通过多个缸体19实现了不不同换挡力矩的选择。
进一步的，所述缸体19上的第一气孔5和第二气孔4以及换挡气缸壳体3上的排气孔6分别与相应的电磁阀相连，控制进气或者排气或者密闭。工作过程中，通过相应的电磁阀控制相应的气孔，进而完成气缸动作。
实施例2：
采用任意一项所述机械自动变速器气动换挡控制装置的换挡控制方法，它包括以下步骤：
Step1：工作时，四个缸体19的气缸同时参与工作，以1号气缸为例说明；
Step2：一挡换二挡，初始时换挡拨头12处于一、三档位置，此时扇形换挡腔体20的工作腔a1最小，工作腔b1最大；控制电磁阀使A1口进气、B1口排气、C1口关闭，此时，1号气缸的工作腔a1进气，工作腔b1排气，工作腔a1增大、工作腔b1减小，进而带动转子活塞2转动，转子活塞2带动换挡轴13转动，所述换挡轴13再带动换挡拨头12顺时针旋转到右侧，完成挂二挡动作，此时换挡位置传感器17显示二挡；
Step3：二挡回空挡，初始时换挡拨头12位于二、四挡位置，此时扇形换挡腔体20的工作腔a1最大，工作腔b1最小；控制电磁阀使A1口关闭、B1口进气、C1口排气，此时，1号气缸的工作腔b1进气，工作腔a1通过C1口排气，直到转子活塞2封闭C1口，控制换挡轴13准确回到空挡位置；
若转子活塞2过度旋转，将导致C1口会暴露在工作腔b1，工作腔b1泄压，此时工作腔a1封闭，故转子无法继续旋转，空挡位置能够保持准确，此时换挡位置传感器17显示N挡；
Step4：空挡挂三挡，根据换挡位置传感器17判断在空挡位置，控制气动式选挡机构完成选挡后，通过电磁阀使B1口进气，切换A1口排气，C1口关闭，带动转子活塞2逆时针旋转到左侧，完成空挡换三挡动作；
Step5：其它挡位的切换与上述Step2-Step4工作过程类似，各气口状态如表1所示，转子活塞2根据各工作腔压力自动旋转至相应位置，控制挡位切换。
表1各挡位气口状态
Figure BDA0001386047920000061
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：它包括换挡气缸壳体(3)，所述换挡气缸壳体(3)的内部安装有换挡轴(13)，所述换挡轴(13)的一端设置有用于换挡的旋转式换挡机构，另一端设置有用于选档的气动式选挡机构；所述换挡轴(13)上安装有换挡拨头(12)；
所述旋转式换挡机构包括转子活塞(2)，所述转子活塞(2)通过花键(7)套装在换挡轴(13)的末端，所述转子活塞(2)与换挡气缸壳体(3)头部的多个缸体(19)相配合，所述缸体(19)均布的设置在换挡气缸壳体(3)的头部，多个所述缸体(19)之间形成多个密封的扇形换挡腔体(20)，所述缸体(19)的外端面固定安装有缸体端盖(1)，每个所述缸体(19)上都分别加工有第一气孔(5)和第二气孔(4)，所述第一气孔(5)与其中一侧的扇形换挡腔体(20)相连通，第二气孔(4)则与该缸体(19)上另一侧的扇形换挡腔体(20)相连通；在缸体端盖(1)上加工有与第一气孔(5)和第二气孔(4)相对应的气孔；每个所述扇形换挡腔体(20)的中间位置分别加工有排气孔(6)，所述排气孔(6)位于换挡气缸壳体(3)的外壁上；
所述气动式选挡机构包括选挡气缸端盖(16)，所述选挡气缸端盖(16)固定安装在换挡气缸壳体(3)的尾部，在换挡气缸壳体(3)的内部安装有隔板(11)，所述隔板(11)与选挡气缸端盖(16)之间形成选挡气缸腔体(14)，所述选挡气缸腔体(14)内部安装有选挡活塞(15)，所述选挡活塞(15)套装在换挡轴(13)的外部，所述选挡活塞(15)的另一端与换挡拨头(12)的端面相配合，所述换挡拨头(12)套装在换挡轴(13)的外部并构成滑动配合，在选挡气缸端盖(16)上加工有选挡气缸气口(18)；
所述选挡气缸端盖(16)的外部与换挡轴(13)的端头相接触的位置安装有换挡位置传感器(17)。
2.根据权利要求1所述的一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：所述换挡轴(13)与换挡气缸壳体(3)内壁相接触的位置安装有油封组件(8)。
3.根据权利要求1所述的一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：所述换挡拨头(12)的端部与换挡气缸壳体(3)的之间安装有选挡复位弹簧(9)。
4.根据权利要求1所述的一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：所述换挡气缸壳体(3)的内腔体上与换挡拨头(12)相配合的位置安装有选挡位置传感器(10)。
5.根据权利要求1所述的一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：所述换挡气缸壳体(3)采用整体铸造成型。
6.根据权利要求1所述的一种机械自动变速器气动换挡控制装置，其特征在于：所述缸体(19)的数量为2-4个；
所述缸体(19)上的第一气孔(5)和第二气孔(4)以及换挡气缸壳体(3)上的排气孔(6)分别与相应的电磁阀相连，控制进气或者排气或者密闭。
7.采用权利要求1-6任意一项所述机械自动变速器气动换挡控制装置的换挡控制方法，其特征在于它包括以下步骤：
Step1：工作时，四个缸体(19)的气缸同时参与工作，以1号气缸为例说明；
Step2：一挡换二挡，初始时换挡拨头(12)处于一、三档位置，此时扇形换挡腔体(20)的工作腔a1最小，工作腔b1最大；控制电磁阀使A1口进气、B1口排气、C1口关闭，此时，1号气缸的工作腔a1进气，工作腔b1排气，工作腔a1增大、工作腔b1减小，进而带动转子活塞(2)转动，转子活塞(2)带动换挡轴(13)转动，所述换挡轴(13)再带动换挡拨头(12)顺时针旋转到右侧，完成挂二挡动作，此时换挡位置传感器(17)显示二挡；
Step3：二挡回空挡，初始时换挡拨头(12)位于二、四挡位置，此时扇形换挡腔体(20)的工作腔a1最大，工作腔b1最小；控制电磁阀使A1口关闭、B1口进气、C1口排气，此时，1号气缸的工作腔b1进气，工作腔a1通过C1口排气，直到转子活塞(2)封闭C1口，控制换挡轴(13)准确回到空挡位置；
若转子活塞(2)过度旋转，将导致C1口会暴露在工作腔b1，工作腔b1泄压，此时工作腔a1封闭，故转子无法继续旋转，空挡位置能够保持准确，此时换挡位置传感器(17)显示N挡；
Step4：空挡挂三挡，根据换挡位置传感器(17)判断在空挡位置，控制气动式选挡机构完成选挡后，通过电磁阀使B1口进气，切换A1口排气，C1口关闭，带动转子活塞(2)逆时针旋转到左侧，完成空挡换三挡动作；
Step5：其它挡位的切换与上述Step2-Step4工作过程类似，各气口状态如表1所示，由于主要描述换挡动作，表中不包含选挡气缸控制，转子活塞(2)根据各工作腔压力自动旋转至相应位置，控制挡位切换；
表1各挡位气口状态
Figure FDA0003730779740000031
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