CN110594399A - 一种基于挖掘机换挡手柄自动操作装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，包括基座、第一摆杆、第二摆杆、第一驱动单元及第二驱动单元；所述第一摆杆和第二摆上分别设有第一滑槽和第二滑槽，该两摆杆分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一摆杆和第二摆杆，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽，在第一驱动单元传动第一摆杆摆动时，所述手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元传动第二摆杆摆动时，所述手柄沿第一滑槽滑动。其优点是：结构简单，能对现有挖掘机进行简单、低成本改造就能够实现换挡手柄的自动操作，具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种换挡手柄自动操作装置，具体是一种挖掘机换挡手柄自动操作装置。
背景技术
挖掘机在我军工程保障、非战争行动，乃至国民经济的各项建设中起着极其重要的作用。目前，国内挖掘机包括军用挖掘机大部分都采用人工驾驶的方式，然而在一些工作环境异常恶劣和危险的场合，如：战场、核生化污染下的工程保障、非战争军事行动如抢险救灾、灭火、高温炉渣清除、毒气废气粉尘环境下作业。如何对现有的挖掘机进行简单改进，使之进入上述的异常恶劣的危险场合，实现无人在场的行走和自动化操作是要解决的实际问题。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，包括基座、第一摆杆、第二摆杆、第一驱动单元及第二驱动单元；所述第一摆杆和第二摆上分别设有第一滑槽和第二滑槽，该两摆杆分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一摆杆和第二摆杆，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽，在第一驱动单元传动第一摆杆摆动时，所述手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元传动第二摆杆摆动时，所述手柄沿第一滑槽滑动。
进一步地，所述第一摆杆包括两平行设置的第一拱形杆和连接在该两第一拱形杆两端的两第一转轴，两平行的第一拱形杆之间形成所述第一滑槽；所述第二摆杆包括两平行设置的第二拱形杆和连接在该两第二拱形杆两端的第二转轴，两平行的第二拱形杆之间形成所述第二滑槽。
进一步地，所述第一拱形杆曲率比第二拱形杆大，在安装与运动时第一摆杆与第二摆杆互不干扰。
进一步地，所述基座为圆环形状的板，挖掘机变速箱的换挡阀手柄设置在该圆环形状的板的中心部位。
进一步地，所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座、第二支承座、第一电机座及第二电机座，第一支承座与第一电机座设置在基座的第一径向位置上，第二支承座与第二电机座设置在与第一径向位置垂直的第二径向位置上。
进一步地，所述第一驱动单元至少包括第一电机，该第一电机连接在第一电机座上；所述第二驱动单元至少包括设第二电机，该第二电机连接在第二电机座上；第一摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第一支承座上，另一端与第一电机轴连接；第二摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第二支承座，另一端与第二电机轴连接。
进一步地，所述第一驱动单元包括第一电机和第一减速器，第一电机连接在第一电机座上，且第一电机轴连接第一减速器的输入轴，第一摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第一支承座上，另一端与第一减速器的输出轴连接；所述第一驱动单元包括第二电机和第二减速器，第二电机连接在第二电机座上，且第二电机轴连接第二减速器的输入轴，第二摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第二支承座上，另一端与第二减速器的输出轴连接。
进一步地，所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座和第二支承座，两第一支承座设置在基座的第一径向位置上，两第二支承座设置在与第一径向位置垂直的第二径向位置上，第一摆杆和第二摆杆的两端分别通过对应的转轴及轴承转动连接在第一支承座和第二支承座上。
进一步地，所述第一驱动单元包括第一主动齿轮、第一从动齿轮及设置在基座上的第一电机，第一主动齿轮连接在第一电机轴上，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合并连接在第一摆杆一端的转轴上；所述二驱动单元包括第二主动齿轮、第二从动齿轮及设置在基座上的第二电机，第二主动齿轮连接在第二电机轴上，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合并连接在第二摆杆一端的转轴上。
本发明采用两垂直设置且设有滑槽的摆杆，且将换挡阀手柄置于两滑槽重叠部分，通过摆杆带动换挡阀手柄做换挡动作，实现换挡阀手柄的自动操作，结构简单，因此本发明装置能够直接安装在现有挖掘机上，在遇有高温、辐射、粉尘等恶劣环境时，能对现有挖掘机进行简单、低成本改造就能够实现换挡手柄的自动操作，具有广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2-4为一种挖掘机换挡手柄工作原理图，其中图2为一档示意图，图3为二挡示意图，图4为倒挡示意图。
图5为该型挖掘机换挡手柄轨迹分析图。
图6为本发明实施例2结构示意图。
图7为本发明实施例3结构示意图。
其中1-第一驱动单元、11-第一电机、12-第一减速器、13-第一电机座、14-第一主动齿轮、15-第一从动齿轮、2-第二驱动单元、21-第二电机、22-第二减速器、23-第二电机座、24-第一主动齿轮、25-第一从动齿轮、3-第二摆杆、31-第二拱形杆、32-第二转轴、4-第一摆杆、41-第一拱形杆、42-第一转轴、5-基座、51-第一径向位置、52-第二径向位置、53-第一矩形凸起部、54-第二矩形凸起部、6-挖掘机变速箱换挡阀、61-手柄、62-滑块、63-左边活塞、64-中间活塞、65-右边活塞、7-第二支承座、8-第一支承座、A-倒挡最终位置、B-二挡最终位置、C-一档最终位置、D-进档运动、E-倒挡选档位置、F-空挡位置、G-选档运动、H-一档选档位置、P点-手柄顶端。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示的一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设置在挖掘机变速箱换挡阀6的上端，该自动操作装置主要由第一驱动单元1、第二驱动单元2、第一摆杆4、第二摆杆3、第一支承座8、第二支承座7、基座5及手柄61组成。第一摆杆4和第二摆杆3分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元1和第二驱动单元2分别传动连接第一摆杆4和第二摆杆3，挖掘机变速箱换挡阀6上的手柄61贯穿两摆杆交叉重叠部位，在第一驱动单元1和第二驱动单元2分别驱动第一摆杆4和第二摆杆3摆动时，两摆杆分别作用于手柄61，通过手柄61完成对应的换挡动作。
上述的第一摆杆4是由两根平行设置的第一拱形杆41和连接在第一拱形杆41两端的两个第一转轴42形成的杆。同样第二摆杆3是由两根平行设置的第二拱形杆31和连接在第二拱形杆31两端的两个第二转轴32形成的杆，两第一拱形杆41和两第二拱形杆31之间分别形成第一滑槽和第二滑槽。因此当两摆杆垂直交叉时，对应的两第一拱形杆41和两第二拱形杆31形成井字形，手柄61贯穿于第一滑槽和第二滑槽而处于井字形的中心部位。
第一驱动单元1（或第二驱动单元2）由对应的第一电机座13（或第二电机座23）、第一减速器12（或第二减速器22）和第一电机11（或第二电机21）组成，第一电机11、第一减速器12通过固定于第一电机座13而连接在基座5上，第二电机21、第二减速器22通过固定于第二电机座23而连接在基座5上，两减速器的输入轴和分别与对应电机11、21的转轴连接。基座5为圆环形状的板，该基座5上还设有第一支承座8和第二支承座7，两支承座设置在基座5的相互垂直的位置上。上述的第一摆杆4一端的转轴42转动连接在第一支承座8上，另一端的转轴42与第一减速器12的输出轴连接，并且支承座8的转动中心与第一减速器12的输出轴处于基座的第一径向位置51上；同样的上述的第二摆杆3一端的转轴32转动连接在第二支承座7上，另一端的转轴32与第二减速器22的输出轴连接，并且支承座7的转动中心与第二减速器22的输出轴处于基座的第二径向位置52上，第一径向位置51与第二径向位置52垂直。
上述的两减速器12、22的输出轴和两支承座8、7的转动中心设置在等高位置上，同时第一摆杆4交叉在第二摆杆3的上方，因此第一摆杆3上的第一拱形杆41拱高比第二拱形杆31大，两摆杆在安装和运动过程中互不干扰。
为便于安装，基座5在对应于第一电机座13和第二电机座23的安装位置处适当向外延伸出一个矩形凸起部53、54。手柄61设置在基座5的圆环中心部位，在两摆杆作用下的运动过程中不会受到基座5的干涉。
挖掘机变速箱换挡阀6是现有的一种的换挡阀，其工作原理如图2-4。当操纵杆由中间位置横向拨动到左边滑块间隙，再纵向拨动滑块62移动，则左边活塞63随之向下动作，一档控制油路打开实现慢档换挡，参见图2。当操纵杆处于中间位置时为空挡，纵向拨动操纵杆带动滑块62移动，迫使中间活塞64向下动作，二档控制油路打开实现快档换挡，参见图3。当操纵杆由中间位置横向拨动到右边滑块间隙，再纵向拨动滑块62移动，则右边活塞65随之向下动作，倒档控制油路打开实现倒档换挡，参见图4。
如图5并结合图2-4，上述的换挡手柄自动操作装置工作时，当挖掘机需要从空挡换至一档时，第一电机11转动，驱动第一摆杆4带动手柄61从空挡位置F并沿第二滑槽滑动到一档初始的选档位置H，此时手柄61带动滑块62从中间位置滑动到左边位置；然后第二电机21转动，驱动第二摆杆3带动手柄61从一档选位置H并沿第一滑槽滑动到一档最终位置C，此时手柄61带动滑块62纵向移动，迫使左边活塞63向下运动，一档控制油路打开，实现从空挡换至一档。当车辆需要从一档退回至空挡时，第二电机21反向转动，驱动第二摆杆3带动手柄61从一档最终位置C沿第一滑槽滑动到一档选档位置H，此时手柄61带动滑块62纵向反向移动，左边活塞63向上运动，一档控制油路关闭，然后第一电机11反向转动，驱动第一摆杆4带动手柄61从一档选位置H在第二滑槽中滑动到空挡位置F，此时手柄61带动滑块62从左边位置移动到中间位置，实现从一档退回至空挡。二挡及倒挡实现方式同一档，不再赘述。
实施例2
如图6所示的一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设置在挖掘机变速箱换挡阀6的上端，该自动操作装置主要由第一驱动单元1、第二驱动单元2、第一摆杆4、第二摆杆3、第一支承座8、第二支承座7、基座5及手柄61组成。第一摆杆4和第二摆杆3分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元1和第二驱动单元2分别传动连接第一摆杆4和第二摆杆3，挖掘机变速箱换挡阀6上的手柄61贯穿两摆杆交叉重叠部位，在第一驱动单元1和第二驱动单元2分别驱动第一摆杆4和第二摆杆3摆动时，两摆杆分别作用于手柄61，通过手柄61完成对应的换挡动作。
上述的第一摆杆4是由两根平行设置的第一拱形杆41和连接在第一拱形杆41两端的两个第一转轴42形成的杆。同样第二摆杆3是由两根平行设置的第二拱形杆31和连接在第二拱形杆31两端的两个第二转轴32形成的杆，两第一拱形杆41和两第二拱形杆31之间分别形成第一滑槽和第二滑槽。因此当两摆杆垂直交叉时，对应的两第一拱形杆41和两第二拱形杆31形成井字形，手柄61贯穿于第一滑槽和第二滑槽而处于井字形的中心部位。
第一驱动单元1（或第二驱动单元2）由对应的第一电机座13（或第二电机座23）和第一电机11（或第二电机21）组成，第一电机11、第二电机21分别通过固定于第一电机座13、第二电机座23而连接在基座5上。基座5为圆环形状的板，手柄61设置在基座5的圆环中心部位，在两摆杆作用下的运动过程中不会受到基座5的干涉。该基座5上还设有第一支承座8和第二支承座7，两支承座设置在基座5的相互垂直的位置上。上述的第一摆杆4一端的转轴42转动连接在第一支承座8上，另一端的转轴42与第一电机11连接，并且支承座8的转动中心与第一电机11的输出轴处于基座的第一径向位置51上；同样的上述的第二摆杆3一端的转轴32转动连接在第二支承座7上，另一端的转轴32与第二电机21连接，并且支承座7的转动中心与第二电机21的输出轴处于基座的第二径向位置52上，第一径向位置51与第二径向位置52垂直。
上述的两电机11、21的输出轴和两支承座8、7的转动中心设置在等高位置上，同时第一摆杆4交叉在第二摆杆3的上方，因此第一摆杆3上的第一拱形杆41拱高比第二拱形杆31大，两摆杆在安装和运动过程中互不干扰。
实施例2换挡方式同实施例1，不再赘述。
实施例3
如图7所示的一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，设置在挖掘机变速箱换挡阀6的上端，该自动操作装置主要由第一驱动单元1、第二驱动单元2、第一摆杆4、第二摆杆3、第一支承座8、第二支承座7、基座5及手柄61组成。第一摆杆4和第二摆杆3分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元1和第二驱动单元2分别传动连接第一摆杆4和第二摆杆3，挖掘机变速箱换挡阀6上的手柄61贯穿两摆杆交叉重叠部位，在第一驱动单元1和第二驱动单元2分别驱动第一摆杆4和第二摆杆3摆动时，两摆杆分别作用于手柄61，通过手柄61完成对应的换挡动作。
上述的第一摆杆4是由两根平行设置的第一拱形杆41和连接在第一拱形杆41两端的两个第一转轴42形成的杆。同样第二摆杆3是由两根平行设置的第二拱形杆31和连接在第二拱形杆31两端的两个第二转轴32形成的杆，两第一拱形杆41和两第二拱形杆31之间分别形成第一滑槽和第二滑槽。因此当两摆杆垂直交叉时，对应的两第一拱形杆41和两第二拱形杆31形成井字形，手柄61贯穿于第一滑槽和第二滑槽而处于井字形的中心部位。
第一驱动单元1（或第二驱动单元2）由对应的第一支承座8（或第二支承座7）、第一主动齿轮14及第一被动齿轮15（或第二主动齿轮24及第二被动齿轮25）和第一电机11（或第二电机21）组成，两主动齿轮14、24分别与对应电机11、21的转轴连接并与对应的从动齿轮15、25啮合。基座5为圆环形状的板，手柄61设置在基座5的圆环中心部位，在两摆杆作用下的运动过程中不会受到基座5的干涉。该基座5上还设有两第一支承座8和两第二支承座7。上述的第一摆杆4两端的转轴42转动连接在第一支承座8上，其中一端的转轴42与第一从动齿轮15连接，并且支承座8的转动中心与第一从动齿轮15的转动中心处于基座的第一径向位置51上；同样的上述的第二摆杆3两端的转轴32转动连接在第二支承座7上，其中一端的转轴32与第二从动齿轮25连接，并且支承座7的转动中心与第二从动齿轮25的转动中心处于基座的第二径向位置52上，第一径向位置51与第二径向位置52垂直。
上述的第一从动齿轮15、第二从动齿轮25的转动中心和两支承座8、7的转动中心设置在等高位置上，同时第一摆杆4交叉在第二摆杆3的上方，因此第一摆杆3上的第一拱形杆41拱高比第二拱形杆31大，两摆杆在安装和运动过程中互不干扰。
实施例3换挡方式同实施例1，不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方案，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种挖掘机换挡手柄自动操作装置，用于挖掘机变速箱换挡阀手柄上，其特征在于：包括基座、第一摆杆、第二摆杆、第一驱动单元及第二驱动单元；所述第一摆杆和第二摆上分别设有第一滑槽和第二滑槽，该两摆杆分别可摆动地连接在基座上，且上下并垂直交叉设置，第一驱动单元和第二驱动单元分别传动连接第一摆杆和第二摆杆，挖掘机变速箱换挡阀的手柄贯穿第一滑槽和第二滑槽，在第一驱动单元传动第一摆杆摆动时，所述手柄沿第二滑槽滑动，在第二驱动单元传动第二摆杆摆动时，所述手柄沿第一滑槽滑动。
2.根据权利要求1所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一摆杆包括两平行设置的第一拱形杆和连接在该两第一拱形杆两端的两第一转轴，两平行的第一拱形杆之间形成所述第一滑槽；所述第二摆杆包括两平行设置的第二拱形杆和连接在该两第二拱形杆两端的第二转轴，两平行的第二拱形杆之间形成所述第二滑槽。
3.根据权利要求2所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一拱形杆拱高比第二拱形杆大；所述第一摆杆位于第二摆杆上方。
4.根据权利要求2所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述基座为圆环形状的板，挖掘机变速箱的换挡阀手柄设置在该圆环形状的板的中心部位。
5.根据权利要求4所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座、第二支承座、第一电机座及第二电机座，第一支承座与第一电机座设置在基座的第一径向位置上，第二支承座与第二电机座设置在与第一径向位置垂直的第二径向位置上。
6.根据权利要求5所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一驱动单元至少包括第一电机，该第一电机连接在第一电机座上；所述第二驱动单元至少包括设第二电机，该第二电机连接在第二电机座上；第一摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第一支承座上，另一端与第一电机轴连接；第二摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第二支承座，另一端与第二电机轴连接。
7.根据权利要求5所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一驱动单元包括第一电机和第一减速器，第一电机连接在第一电机座上，且第一电机轴连接第一减速器的输入轴，第一摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第一支承座上，另一端与第一减速器的输出轴连接；所述第一驱动单元包括第二电机和第二减速器，第二电机连接在第二电机座上，且第二电机轴连接第二减速器的输入轴，第二摆杆的一端通过转轴和轴承转动连接在第二支承座上，另一端与第二减速器的输出轴连接。
8.根据权利要求4所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述挖掘机换挡手柄自动操作装置还包括第一支承座和第二支承座，两第一支承座设置在基座的第一径向位置上，两第二支承座设置在与第一径向位置垂直的第二径向位置上，第一摆杆和第二摆杆的两端分别通过对应的转轴及轴承转动连接在第一支承座和第二支承座上。
9.根据权利要求8所述的挖掘机换挡手柄自动操作装置，其特征在于：所述第一驱动单元包括第一主动齿轮、第一从动齿轮及设置在基座上的第一电机，第一主动齿轮连接在第一电机轴上，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合并连接在第一摆杆一端的转轴上；所述二驱动单元包括第二主动齿轮、第二从动齿轮及设置在基座上的第二电机，第二主动齿轮连接在第二电机轴上，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合并连接在第二摆杆一端的转轴上。
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