CN114321354A - 一种换档力可调的气缸结构及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换档力可调的气缸结构及调节方法，包括：范围档气缸、中间位置气缸和气缸盖连接；范围档气缸设置第一进排气通道；中间位置气缸设置第二进排气通道和常开式通气塞；气缸盖上设置第三进排气通道；常开式通气塞与第二气腔连通；第一进排气通道与第三气腔连通；第二进排气通道与第一气腔连通；第三进排气通道与第三气腔连通；范围档变径活塞位于范围档拨叉轴的一端；中间位置活塞位于气缸活塞连接轴的一端；范围档拨叉轴穿过范围档气缸的内孔。本发明设置范围档拨叉轴和范围档变径活塞的面积，调节增压式中间位置气缸的换挡力，满足高性能的同时提升换挡可靠性。

Description

一种换档力可调的气缸结构及调节方法

技术领域

本发明属于变速器领域，涉及一种换档力可调的气缸结构及调节方法。

背景技术

气缸机构在变速器中经常作为换档执行机构的核心部件，通过活塞的一侧气孔通入高压气体，活塞的另一侧气孔排气，带动拨叉轴运动至限位平面，实现两个档位。但变速器在配后置取力器时，为了实现停车取力，必须将后副箱挂在空挡位置。为了解决这一问题，需要将变速器范围档气缸盖去掉，增加中间位置气缸。在增加中间位置气缸后，为了提升副箱同步器高档转换抵挡的换挡性能，综合考虑空间利用率，采用提升副箱增压式中间位置气缸换挡机构进气气压的方式，提高中间位置换挡的速度，由此带来高档换挡冲击大幅度提升，副箱同步器同步完成后，同步器齿套与驱动齿轮结合齿猛烈撞击，结合齿的寿命受到显著影响，售后故障高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种换档力可调的气缸结构及调节方法，能够有效调节换挡力的大小，满足高性能的需求的同时提升换挡可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种换档力可调的气缸结构，包括：

范围档气缸、中间位置气缸和气缸盖固定连接；

范围档气缸设置有第一进排气通道；中间位置气缸设置有第二进排气通道；气缸盖上设置有第三进排气通道；中间位置气缸设置有常开式通气塞；

常开式通气塞与第二气腔连通；第一进排气通道与第三气腔连通；第二进排气通道与第一气腔连通；第三进排气通道与第四气腔连通；

范围档拨叉轴穿过范围档气缸的内孔；范围档变径活塞位于范围档拨叉轴的一端；中间位置活塞位于气缸活塞连接轴的一端；

范围档变径活塞的外侧和气缸活塞连接轴的外侧间隙配合形成第一气腔；

范围档拨叉轴和气缸活塞连接轴相靠近的端面相抵，范围档变径活塞套在范围档拨叉轴和气缸活塞连接轴连接处的外侧，范围档变径活塞的内侧壁与范围档拨叉轴和气缸活塞连接轴的外侧壁之间存在间隙，形成第二气腔；

范围档气缸、范围档变径活塞和范围档拨叉轴形成第三气腔；

中间位置气缸、气缸盖和中间位置活塞形成第四气腔。

本发明的进一步改进在于：

范围档气缸、中间位置气缸和气缸盖通过螺栓固定连接。

范围档气缸与范围档拨叉轴通过第一密封圈密封连接。

还包括定位环；定位环位于范围档气缸一侧，用于限制气缸活塞连接轴和范围档变径活塞的活动。

气缸活塞连接轴与中间位置气缸通过第三密封圈和第五密封圈密封连接。

范围档变径活塞与范围档气缸通过第二密封圈密封连接；

中间位置活塞与中间位置气缸通过第四密封圈密封连接；

气缸活塞连接轴与范围档变径活塞通过第六密封圈密封连接；

范围档拨叉轴与范围档变径活塞通过第七密封圈密封连接。

一种换档力可调的气缸结构的调节方法，包括：

实现范围档变径活塞处于中间位置：压缩空气通过第一进排气通道进入第三气腔，压缩气体做功推动范围档变径活塞，范围档拨叉轴沿着轴向运动，同时第二进排气通道排气，然后接通第三进排气通道气路，压缩空气进入第四气腔，第一进排气通道和第三进排气通道的进气气压相同，第四气腔有效做功面积大于第三气腔有效做功面积，范围档气缸一侧设置有定位环，范围档变径活塞和气缸活塞连接轴移动至定位环的限位平面后达到气压平衡，范围档变径活塞处于中间位置；

从低档位到高档位：压缩气体通过第二进排气通道进入第一气腔，压缩气体做功推动范围档变径活塞，带着范围档拨叉轴沿着轴向运动，同时第一进排气通道排气，在此过程中，第二气腔通过常开式通气塞口通气，范围档变径活塞运动至范围档气缸一侧的轴向限位平面后，换挡完成；

从高档位到低档位：压缩气体通过第一进排气通道进入第三气腔，压缩气体做功推动范围档变径活塞，带着范围档拨叉轴沿着轴向运动，同时第二进排气通道排气，在此过程中，第二气腔通过开式通气塞口通气，范围档变径活塞运动至定位环的限位平面后，换挡完成。

范围档变径活塞运动具体为：

第一进排气通道、第二进排气通道和第三进排气通道的进气气压相同，大小为P；

实现范围档变径活塞处于中间位置：

第四气腔有效做功面积取决于第四气腔的有效面积，具体为：范围档气缸的直径R，有效做功面积为

从低档位到高档位时，有效做工面积取决于第三气腔的有效面积，其中，范围档气缸的直径R与范围档拨叉轴的直径r₁，有效做功面积为

从高档位到低档位时，有效做功面积取决于第一气腔的有效面积，其中，范围档气缸的直径R与范围档变径活塞的直径r₂，有效做功面积为

从低档位向高档位换挡时，换挡力为：

从高档位向低档位换挡时，换挡力为：

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过设置第一进排气通道、第二进排气通道、第三进排气通道和常开式通气塞能够准确的控制第三气腔、第一气腔、第四气腔和第二气腔的进气和排气，实现气缸自由的换挡。本发明无需改动过多的结构，通过改变范围档拨叉轴和范围档变径活塞的面积，改变换挡力的大小，满足高性能的需求的同时提升换挡可靠性。本发明通过密封圈将气缸各个空隙进行封闭，保证气缸的封闭性、安全性和可靠性。密封圈结构简单，成本较低。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的换档力可调的气缸结构图；

图2为范围档变径活塞结构图；

图3为气缸活塞连接轴结构图。

其中：1-范围档拨叉轴，2-第一密封圈，3-范围档气缸，4-第二密封圈，5-范围档变径活塞，6-定位环，7-第三密封圈，8-常开式通气塞，9-中间位置气缸，10-气缸盖，11-螺栓，12-中间位置活塞，13-第四密封圈，14-第五密封圈，15-气缸活塞连接轴，16-第一气腔，17-第六密封圈，18-第二气腔，19-第三气腔，20-第一进排气通道，21-第二进排气通道，22-轴向限位平面，23-第四气缸，24-第七密封圈，25-第三进排气通道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1、图2和图3，本发明提出了一种换档力可调的气缸结构，包括：

范围档气缸3、中间位置气缸9和气缸盖10通过螺栓11固定连接。通过螺栓11固定范围档气缸3、中间位置气缸9和气缸盖10，保证气缸在工作的过程中，范围档气缸3、中间位置气缸9和气缸盖10不会彼此脱离，提高气缸的安全性和稳定性。

范围档气缸3设置有第一进排气通道20；中间位置气缸9设置有第二进排气通道21；气缸盖10上设置有第三进排气通道25；中间位置气缸9设置常开式通气塞8。常开式通气塞8与第二气腔18连通；第一进排气通道20与第三气腔19连通；第二进排气通道21与第一气腔16连通；第三进排气通道25与第四气腔23连通。气缸在工作的时候，通过常开式通气塞8、第一进排气通道20和第二进排气通道21不断的进行排气和进气，常开式通气塞8、第一进排气通道20和第二进排气通道21保证气体能够顺畅的进出气缸。

范围档变径活塞5的外侧和气缸活塞连接轴15的外侧间隙配合形成第一气腔16；范围档拨叉轴1和气缸活塞连接轴15相靠近的端面相抵，范围档变径活塞5套在范围档拨叉轴1和气缸活塞连接轴15连接处的外侧，范围档变径活塞5的内侧壁与范围档拨叉轴1和气缸活塞连接轴15的外侧壁之间存在间隙，形成第二气腔18；范围档气缸3、范围档变径活塞5和范围档拨叉轴1形成第三气腔19；中间位置气缸9、气缸盖10和中间位置活塞12形成第四气腔23。

范围档拨叉轴1穿过范围档气缸3的内孔；范围档变径活塞5位于范围档拨叉轴1的一端；范围档变径活塞5与范围档气缸3通过第二密封圈4密封连接；气缸活塞连接轴15与中间位置气缸9通过第三密封圈7密封连接。气缸活塞连接轴15与范围档变径活塞5通过第六密封圈17密封连接。范围档气缸3与范围档拨叉轴1通过第一密封圈2密封连接。气缸活塞连接轴15的一端上设置有中间位置活塞12，中间位置活塞12与中间位置气缸9通过第四密封圈13密封连接；气缸活塞连接轴15与中间位置气缸9通过第五密封圈14密封连接；范围档拨叉轴1与范围档变径活塞5通过第七密封圈24密封连接。

通过第一密封圈2、第二密封圈4、第三密封圈7、第四密封圈13、第五密封圈14、第六密封圈17和第七密封圈24将气缸各个空隙进行封闭，保证气缸的封闭性、安全性和可靠性，防止出现漏气情况的发生。

定位环6位于范围档气缸3一侧。定位环6可以限制范围档变径活塞5的运动，在高档位到低档位转换时，范围档变径活塞5运动到定位环6的限位平面后，不再进行运动，换挡完成。

一种换档力可调的气缸调节方法，包括：

实现范围档变径活塞5处于中间位置：压缩空气通过第一进排气通道20进入第三气腔19，压缩气体做功推动范围档变径活塞5，范围档拨叉轴1沿着轴向运动，同时第二进排气通道21排气，然后接通第三进排气通道25气路，压缩空气进入第四气腔23，第一进排气通道20和第三进排气通道25的进气气压相同，第四气腔23有效做功面积大于第三气腔19有效做功面积，范围档变径活塞5和气缸活塞连接轴15移动至定位环6的限位平面后达到气压平衡，范围档变径活塞5处于中间位置；

从低档位到高档位：压缩气体通过第二进排气通道21进入第一气腔16，压缩气体做功推动范围档变径活塞5，带着范围档拨叉轴沿着轴向运动，同时第一进排气通道20排气，在此过程中，第二气腔18通过常开式通气塞8口通气，范围档变径活塞5运动至范围档气缸3一侧的轴向限位平面22后，换挡完成；

从高档位到低档位：压缩气体通过第一进排气通道20进入第三气腔19，压缩气体做功推动范围档变径活塞5，带着范围档拨叉轴1沿着轴向运动，同时第二进排气通道21排气，在此过程中，第二气腔18通过开式通气塞8口通气，范围档变径活塞5运动至定位环6限位平面后，换挡完成。

参见图1，第一进排气通道20、第二进排气通道21和第三进排气通道25的进气气压相同，大小为P，

实现范围档变径活塞5处于中间位置：

第四气腔23有效做功面积取决于第四气腔23的有效面积，具体为：范围档气缸3的直径R，有效做功面积为

第三气腔19的有效做功面积取决于第三气腔19的有效面积，具体为：范围档气缸3的直径R与范围档拨叉轴1的直径r₁，有效做功面积为

从低档位到高档位时，有效做工面积取决于第三气腔19的有效面积，其中，范围档气缸3的缸径R与范围档拨叉轴1的直径r₁，有效做功面积为

从高档位到低档位时，有效做功面积取决于第一气腔16的有效面积，其中，范围档气缸3的缸径R与范围档变径活塞5直径r₂，有效做功面积为

从低档位向高档位换挡时，换挡力为：

从高档位向低档位换挡时，换挡力为：

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种换档力可调的气缸结构，其特征在于，包括：范围档拨叉轴(1)、范围档气缸(3)、中间位置气缸(9)、气缸盖(10)、范围档变径活塞(5)、气缸活塞连接轴(15)、中间位置活塞(12)、第一气腔(16)、第二气腔(18)、第三气腔(19)和第四气腔(23)；

范围档气缸(3)、中间位置气缸(9)和气缸盖(10)固定连接；

范围档气缸(3)设置有第一进排气通道(20)；中间位置气缸(9)设置有第二进排气通道(21)；气缸盖(10)上设置有第三进排气通道(25)；所述中间位置气缸(9)设置有常开式通气塞(8)；

所述常开式通气塞(8)与第二气腔(18)连通；所述第一进排气通道(20)与第三气腔(19)连通；所述第二进排气通道(21)与第一气腔(16)连通；所述第三进排气通道(25)与第四气腔(23)连通；

所述范围档拨叉轴(1)穿过范围档气缸(3)的内孔；范围档变径活塞(5)位于范围档拨叉轴(1)的一端；中间位置活塞(12)位于气缸活塞连接轴(15)的一端；

范围档变径活塞(5)的外侧和气缸活塞连接轴(15)的外侧间隙配合形成第一气腔(16)；

范围档拨叉轴(1)和气缸活塞连接轴(15)相靠近的端面相抵，范围档变径活塞(5)套在范围档拨叉轴(1)和气缸活塞连接轴(15)连接处的外侧，范围档变径活塞(5)的内侧壁与范围档拨叉轴(1)和气缸活塞连接轴(15)的外侧壁之间存在间隙，形成第二气腔(18)；

范围档气缸(3)、范围档变径活塞(5)和范围档拨叉轴(1)形成第三气腔(19)；

中间位置气缸(9)、气缸盖(10)和中间位置活塞(12)形成第四气腔(23)。

2.根据权利要求1所述的换档力可调的气缸结构，其特征在于，所述范围档气缸(3)、中间位置气缸(9)和气缸盖(10)通过螺栓(11)固定连接。

3.根据权利要求1所述的换档力可调的气缸结构，其特征在于，所述范围档气缸(3)与范围档拨叉轴(1)通过第一密封圈(2)密封连接。

4.根据权利要求1所述的换档力可调的气缸结构，其特征在于，还包括定位环(6)；所述定位环(6)位于范围档气缸(3)一侧，用于限制气缸活塞连接轴(15)和范围档变径活塞(5)的活动。

5.根据权利要求1所述的换档力可调的气缸结构，其特征在于，所述气缸活塞连接轴(15)与中间位置气缸(9)通过第三密封圈(7)和第五密封圈(14)密封连接。

6.根据权利要求1所述的换档力可调的气缸结构，其特征在于，所述范围档变径活塞(5)与范围档气缸(3)通过第二密封圈(4)密封连接；

所述中间位置活塞(12)与中间位置气缸(9)通过第四密封圈(13)密封连接；

所述气缸活塞连接轴(15)与范围档变径活塞(5)通过第六密封圈(17)密封连接；

所述范围档拨叉轴(1)与范围档变径活塞(5)通过第七密封圈(24)密封连接。

7.一种采用权利要求1-6中任意一项所述的换档力可调的气缸结构的调节方法，其特征在于，包括：

实现范围档变径活塞(5)处于中间位置：压缩空气通过第一进排气通道(20)进入第三气腔(19)，压缩气体做功推动范围档变径活塞(5)，范围档拨叉轴(1)沿着轴向运动，同时第二进排气通道(21)排气，然后接通第三进排气通道(25)气路，压缩空气进入第四气腔(23)，第一进排气通道(20)和第三进排气通道(25)的进气气压相同，第四气腔(23)有效做功面积大于第三气腔(19)有效做功面积，范围档气缸(3)一侧设置有定位环(6)，范围档变径活塞(5)和气缸活塞连接轴(15)移动至定位环(6)的限位平面后达到气压平衡，范围档变径活塞(5)处于中间位置；

从低档位到高档位：压缩气体通过第二进排气通道(21)进入第一气腔(16)，压缩气体做功推动范围档变径活塞(5)，带着范围档拨叉轴(1)沿着轴向运动，同时第一进排气通道(20)排气，在此过程中，第二气腔(18)通过常开式通气塞(8)口通气，范围档变径活塞(5)运动至范围档气缸(3)一侧的轴向限位平面后，换挡完成；

从高档位到低档位：压缩气体通过第一进排气通道(20)进入第三气腔(19)，压缩气体做功推动范围档变径活塞(5)，带着范围档拨叉轴(1)沿着轴向运动，同时第二进排气通道(21)排气，在此过程中，第二气腔(18)通过开式通气塞(8)口通气，范围档变径活塞(5)运动至定位环(6)的限位平面后，换挡完成。

8.根据权利要求7所述的换档力可调的气缸结构的调节方法，其特征在于，所述范围档变径活塞(5)运动具体为：

第一进排气通道(20)、第二进排气通道(21)和第三进排气通道(25)的进气气压相同，大小为P；

实现范围档变径活塞(5)处于中间位置：

第四气腔(23)有效做功面积取决于第四气腔(23)的有效面积，具体为：范围档气缸(3)的直径R，有效做功面积为

从低档位到高档位时，有效做工面积取决于第三气腔(19)的有效面积，其中，范围档气缸(3)的直径R与范围档拨叉轴(1)的直径r₁，有效做功面积为

从高档位到低档位时，有效做功面积取决于第一气腔(16)的有效面积，其中，范围档气缸(3)的直径R与范围档变径活塞(5)的直径r₂，有效做功面积为

从低档位向高档位换挡时，换挡力为：

从高档位向低档位换挡时，换挡力为：

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