CN114483952B - 一种单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法，其中控制系统包括气缸、活塞及两个两位四通电磁阀，其中每个两位四通电磁阀一端与高压气源导通，一端与大气导通，另外两端分别与气缸的左右腔体导通，形成中间交叉的形式。本申请提供的变速箱换挡控制系统能够使单活塞稳定可控地停留在三个换挡位置，同时在摘挡时提供足够的摘挡力，改变了现有的通过双活塞组合实现变速箱换挡的结构，简化了变速箱换挡控制机构，避免了现有的双活塞换挡机构由于两个活塞高速碰撞所产生的换挡噪声问题，降低了成本、减轻了变速箱的重量及尺寸，提高了可靠性，改善了AMT选换挡机构的性能，提高了变速箱的综合竞争力。

Description

一种单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及变速箱控制技术领域，尤其涉及一种单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法。

背景技术

对于AMT变速箱的换挡机构而言，一般需要实现保证将活塞控制在奇数挡-空挡-偶数挡三种固定的位置，并且当从两端位置向中间位置移动(对应摘挡过程)时，需要提供足够的驱动力，以保证能够克服变速箱内部的摘挡阻力，完成可靠的摘挡操作。

为实现上述操作，现有的技术方案一般需要通过两个活塞的组合，来实现上述功能，即保证换挡活塞实现三个固定位置，且在摘挡时能够提供足够的摘挡力与挂挡力。但是目前常用的双活塞换挡机构，增加了机构的复杂度，增加了成本，降低了控制系统的可靠性，且换挡时由于两个活塞容易撞击产生噪声。

因此，目前需要研发出一种新型的单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法，来解决上述问题。

发明内容

针对上述的不足，本发明实施例提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法，以克服和改善上述现有技术中的一个或多个缺点，或者至少提出一种有效的可选方法来解决上述问题。

本发明实施例提供的单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法，采用单个换挡活塞，且能够保证单个换挡活塞稳定可控地停留在三个换挡位置，同时在摘挡时能够提供足够的摘挡力，在实现换挡功能的同时简化控制系统结构，增强其可靠性，并减少换挡过程中因活塞撞击产生的噪音等问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例一方面提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制系统，其中，包括：

气缸，

活塞，所述活塞设置在所述气缸内，将所述气缸的腔体分隔为左腔体与右腔体,

所述气缸的左腔体上设置有第一气孔与第二气孔，所述气缸的右腔体上设置有第三气孔与第四气孔，

所述活塞能够在所述气缸内左右移动，所述活塞在所述气缸内向左移移动时，所述气缸上第二气孔被所述活塞密封，所述活塞位于所述气缸的中间位置时，所述气缸上的第二气孔与第三气孔被所述活塞密封，所述活塞在所述气缸内向右移移动时，所述气缸上的第三气孔被所述活塞密封；

第一两位四通电磁阀，所述第一两位四通电磁阀设置有A1口、B1口、C1口与D1口，

所述第一两位四通电磁阀处于左位时，C1口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第一气孔导通，D1口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第三气孔导通,

所述第一两位四通电磁阀处于右位时，A1口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第一气孔导通，B1口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第三气孔导通；

第二两位四通电磁阀，所述第二两位四通电磁阀设置有A2口、B2口、C2口与D2口,

所述第二两位四通电磁阀处于左位时，C2口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第二气孔导通，D2口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第四气孔导通,

所述第二两位四通电磁阀处于右位时，A2口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第二气孔导通，B2口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第四气孔导通。

在单活塞气动变速箱换挡控制系统的一种优选的实施方式中，所述活塞上设置有锁止部；

所述单活塞气动变速箱换挡控制系统，还包括：

锁止装置，所述锁止装置设置于所述气缸的中间位置；所述锁止装置能够在锁止位置与开启位置之间移动，在所述锁止位置处，所述锁止装置与所述锁止部接触，将所述活塞固定于所述气缸的中间位置，在所述开启位置，所述锁止装置与所述锁止部分离，所述活塞能够在所述气缸内移动。

进一步地，所述锁止装置采用定位球销。

在单活塞气动变速箱换挡控制系统的一种优选的实施方式中，所述换挡控制系统还包括：

第一回位装置，所述第一回位装置设置于所述气缸的左腔体，所述第一回位装置一端与所述气缸的左侧内壁连接，另一端与所述活塞的左端连接；

第二回位装置，所述第二回位装置设置于所述气缸的右腔体，所述第二回位装置一端与所述气缸的右侧内壁连接，另一端与所述活塞的右端连接；

所述第一回位装置与所述第二回位装置对称设置，以使所述活塞位于所述气缸的中间位置时，所述第一回位装置对所述活塞的作用力与所述第二回位装置对所述活塞的作用力相等。

进一步地，所述第一回位装置采用回位弹簧；和/或所述第二回位装置采用回位弹簧。

本发明实施例另一方面提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制方法，其中，所述方法采用如上述任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制系统。

在单活塞气动变速箱换挡控制方法的一种优选的实施方式中，所述换挡控制方法包括：

所述活塞在所述气缸内左移行程最大处时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第二气孔被所述活塞密封，第三气孔与大气导通，

所述气缸左腔体通过第一气孔通入高压气体，右腔体通过第三气孔将高压气体排入大气，

所述活塞左端受到的气压大于右端受到的气压，控制所述活塞由左移行程最大处向中间位置移动。

在单活塞气动变速箱换挡控制方法的一种优选的实施方式中，所述换挡控制方法包括：

所述活塞在所述气缸内右移行程最大处时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第三气孔被所述活塞密封，第二气孔与大气导通，

所述气缸右腔体通过第四气孔通入高压气体，左腔体通过第二气孔将高压气体排入大气，

所述活塞右端受到的气压大于左端受到的气压，控制所述活塞由右移行程最大处向中间位置移动。

在单活塞气动变速箱换挡控制方法的一种优选的实施方式中，所述换挡控制方法包括：

所述活塞靠近所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第二气孔和第三气孔均被所述活塞密封，

所述气缸的左腔体通过第一气孔通入高压气体，所述气缸右腔体通过第四气孔通入高压气体，

所述活塞左端与右端受到的气体压力相同，控制所述活塞位于所述气缸的中间位置。

在单活塞气动变速箱换挡控制方法的一种优选的实施方式中，所述换挡控制方法包括：

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均供电导通，所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均处于左位，

所述气缸的第一气孔和第二气孔均与高压气源导通，第三气孔被所述活塞密封，第四气孔与大气导通，

所述气缸的左腔体通过第一气孔和第二气孔通入高压气体，所述气缸右腔体通过第四气孔与大气导通，

所述活塞左端受到的气压大于右端受到的气压，控制所述活塞向右移动至右移行程最大处；或

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均断电，所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均处于右位，

所述气缸的第一气孔与大气导通，第二气孔被所述活塞密封，第三气孔和第四气孔均与高压气源导通，

所述气缸的左腔体通过第一气孔与大气导通，所述气缸的右腔体通过第三气孔和第四气孔通入高压气体，

所述活塞右端受到的气压大于左端受到的气压，控制所述活塞向左移动至左移行程最大处。

在单活塞气动变速箱换挡控制方法的一种优选的实施方式中，所述换挡控制方法还包括：

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，锁止装置由开启位置移动至锁止位置，所述锁止装置与所述活塞上的锁止部接触，将所述活塞固定于所述气缸的中间位置。

根据上述任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，所述活塞位于所述气缸的中间位置时，第一回位装置对所述活塞的作用力与第二回位装置对所述活塞的作用力相等。

通过本发明实施例技术方案，可以达到以下有益效果：

(1)本发明实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，通过单活塞气缸搭配两个两位四通电磁阀，其中每个两位四通电磁阀一端与高压气源导通，一端与大气导通，另外两端分别与气缸的左右腔体导通，形成中间交叉的形式，以该种形式实现单个活塞可以达到三个可控位置，且在各位置之间切换时，通过高压气体对活塞左右腔提供的气动力，提供足够的作动力。简化了变速箱换挡控制系统的结构，降低了成本、减轻了重量及尺寸、提高了可靠性，同时也避免了传统双活塞换挡机构中由于两个活塞高速碰撞所产生的换挡噪声问题，能够有效地改善AMT选换挡控制系统的性能，提高变速箱的综合竞争力。

(2)本发明实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，在活塞到达空挡位置时，通过采用锁止装置提高了活塞维持在中间空挡位置的可靠性。

(3)本发明实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，在活塞到达空挡位置时，通过第一回位装置与第二回位装置配合，进一步地提高了活塞维持在中间空挡位置的可靠性。

(4)本发明实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制方法，通过控制两个两位四通电磁阀与高压气源或大气导通的端口，实现控制单个活塞在三个挂挡位置之间的转换，从而满足了多档位AMT变速箱的挂挡需求，并在摘挡、挂挡过程中，能够提供足够的摘挡力和挂挡力，简化了变速箱换挡控制系统的结构，降低了成本、减轻了重量及尺寸、提高了可靠性，同时也避免了传统双活塞换挡机构中由于两个活塞高速碰撞所产生的换挡噪声问题，能够有效地改善AMT选换挡控制系统的性能，提高变速箱的综合竞争力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1用以说明本发明一实施例中的单活塞气动变速箱换挡控制系统的一种结构示意图；

图2用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞处于左档位的示意图；

图3用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞从左端挡位摘挡的示意图；

图4用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞从左侧移动至气缸的中间位置的示意图；

图5用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞从气缸的中间位置向右移动的示意图；

图6用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞从右移行程最大处向左移动的示意图；

图7用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞从右侧移动至气缸的中间位置的示意图；

图8用以说明本发明一实施例中单活塞气动变速箱换挡控制方法中的活塞挂入左端档位的示意图。

附图标记：

10-气缸；11-活塞；12-第一两位四通电磁阀；13-第二两位四通电磁阀；14-锁止装置；15-第一回位装置；16-第二回位装置；

1-第一气孔；2-第二气孔；3-第三气孔；4-第四气孔。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

首先，对本发明所揭示的技术方案的技术构思进行说明。对于AMT变速箱的换挡机构而言，一般需要实现保证将活塞控制在奇数挡-空挡-偶数挡三种固定的位置，并且当从两端位置向中间位置移动(对应摘挡过程)时，需要提供足够的驱动力，保证能够克服变速箱内部的摘挡阻力，完成可靠的摘挡操作。现有的解决方案一般需要通过两个活塞的组合，来实现上述功能，即保证换挡活塞实现三个固定位置，且在摘挡时能够提供足够的摘挡力与挂挡力，但目前常用的双活塞的方案，增加了机构的复杂度，增加了成本，降低了系统可靠性，且换挡时容易产生撞击声。

因此，目前需要研发出一种新型的单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法。

具体采取的方案是：

本实施例一方面提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制系统，其中，如图1所示，包括气缸10、活塞11、第一两位四通电磁阀12及第二两位四通电磁阀13。

活塞11设置在气缸10内，将气缸10的腔体分隔为左腔体与右腔体,气缸10的左腔体上设置有第一气孔1与第二气孔2，气缸10的右腔体上设置有第三气孔3与第四气孔4，活塞11能够在气缸10内左右移动，活塞11在气缸10内向左移动时，气缸10上第二气孔2被活塞11密封，活塞11位于气缸10的中间位置时，气缸10上的第二气孔2与第三气孔3被活塞11密封，活塞11在气缸10内向右移动时，气缸10上的第三气孔3被活塞11密封。

第一两位四通电磁阀12设置有A1口、B1口、C1口与D1口，第一两位四通电磁阀12处于左位时，C1口一端与大气导通，另一端与气缸10的第一气孔1导通，D1口一端与高压气源导通，另一端与气缸10的第三气孔3导通,第一两位四通电磁阀12处于右位时，A1口一端与高压气源导通，另一端与气缸10的第一气孔1导通，B1口一端与大气导通，另一端与气缸10的第三气孔3导通。

第二两位四通电磁阀13设置有A2口、B2口、C2口与D2口,第二两位四通电磁阀13处于左位时，C2口一端与大气导通，另一端与气缸10的第二气孔2导通，D2口一端与高压气源导通，另一端与气缸10的第四气孔4导通,第二两位四通电磁阀13处于右位时，A2口一端与高压气源导通，另一端与气缸10的第二气孔2导通，B2口一端与大气导通，另一端与气缸10的第四气孔4导通。

本实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，通过单活塞11气缸10搭配两个两位四通电磁阀，其中每个两位四通电磁阀一端与高压气源导通，一端与大气导通，另外两端分别与气缸10的左右腔体导通，形成中间交叉的形式，以该种形式实现单个活塞11可以达到三个可控位置，且在各位置之间切换时，通过高压气体对活塞11左右腔提供的气动力，提供足够的作动力。简化了变速箱换挡控制系统的结构，降低了成本、减轻了重量及尺寸、提高了可靠性，同时也避免了传统双活塞11换挡机构中由于两个活塞11高速碰撞所产生的换挡噪声问题，能够有效地改善AMT选换挡控制系统的性能，提高变速箱的综合竞争力。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，活塞11上设置有锁止部；单活塞气动变速箱换挡控制系统，还包括锁止装置14，锁止装置14设置于气缸10的中间位置；锁止装置14能够在锁止位置与开启位置之间移动，在锁止位置处，锁止装置14与锁止部接触，将活塞11固定于气缸10的中间位置，在打开开启位置，锁止装置14与锁止部分离，活塞11能够在气缸10内移动。

优选地，锁止装置14采用定位球销。

活塞11到达空挡位置时，通过采用锁止装置14提高了活塞11维持在中间空挡位置的可靠性。

在一种优选的实施方式中，换挡控制系统还包括第一回位装置15及第二回位装置16，第一回位装置15设置于气缸10的左腔体，第一回位装置15一端与气缸10的左侧内壁连接，另一端与活塞11的左端连接；第二回位装置16设置于气缸10的右腔体，第二回位装置16一端与气缸10的右侧内壁连接，另一端与活塞11的右端连接，第一回位装置15与第二回位装置16对称设置，以使活塞11位于气缸10的中间位置时，第一回位装置15对活塞11的作用力与第二回位装置16对活塞11的作用力相等。

优选地，第一回位装置15与第二回位装置16均采用回位弹簧。

在活塞11两端对称设置相同的回位弹簧，可以保证只在活塞11处于中间位置(对应空挡位置)时没有弹簧力，活塞11偏离时都能提供试图使活塞11回到中间位置的回位力，可以保证当机构需要切换到空挡位置时，能够确保活塞11在两侧气体压力相等时，能够较为稳定地回到中间位置。

本发明实施例另一方面提供了一种单活塞气动变速箱换挡控制方法，其中，方法采用如上述任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制系统。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11在气缸10内左移行程最大处时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位，气缸10的第一气孔1和第四气孔4均与高压气源导通，第二气孔2被活塞11密封，第三气孔3与大气导通，气缸10左腔体通过第一气孔1通入高压气体，右腔体通过第三气孔3将高压气体排入大气，活塞11左端受到的气压大于右端受到的气压，控制活塞11由左移行程最大处向中间位置移动。

当活塞11移动至接近气缸10的中间位置时，活塞11将第三气孔3也密封，此时，气缸10左右腔体内的气压相等，活塞11左端与右端受到的气动力相同，在第一与第二回位装置16的作用下并借助锁止装置14，可以使活塞11可靠地停靠在气缸10的中间位置(空挡位置)。

通过上述方法，实现了在摘挡初期为活塞11提供足够的摘挡力的同时，在摘挡末期，活塞11接近中间位置时，气缸10左右腔体内气压自动平衡，防止活塞11向一侧过冲，使活塞11能够可靠地停在中间位置。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11在气缸10内右移行程最大处时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位，气缸10的第一气孔1和第四气孔4均与高压气源导通，第三气孔3被活塞11密封，第二气孔2与大气导通，气缸10右腔体通过第四气孔4通入高压气体，左腔体通过第二气孔2将高压气体排入大气，活塞11右端受到的气压大于左端受到的气压，控制活塞11由右移行程最大处向中间位置移动。

当活塞11移动至接近气缸10的中间位置时，活塞11将第二气孔2也密封，此时，气缸10左右腔体内的气压相等，活塞11左端与右端受到的气动力相同，在第一与第二回位装置16的作用下并借助锁止装置14，可以使活塞11可靠地停靠在气缸10的中间位置(空挡位置)。

通过上述方法，实现了在摘挡初期为活塞11提供足够的摘挡力的同时，在摘挡末期，活塞11接近中间位置时，气缸10左右腔体内气压自动平衡，防止活塞11向一侧过冲，使活塞11能够可靠地停在中间位置。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11靠近气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位，气缸10的第一气孔1和第四气孔4均与高压气源导通，第二气孔2和第三气孔3均被活塞11密封，气缸10的左腔体通过第一气孔1通入高压气体，气缸10右腔体通过第四气孔4通入高压气体，活塞11左端与右端受到的气体压力相同，控制活塞11位于气缸10的中间位置。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11位于气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均供电导通，第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均处于左位，气缸10的第一气孔1和第二气孔2均与高压气源导通，第三气孔3被活塞11密封，第四气孔4与大气导通，气缸10的左腔体通过第一气孔1和第二气孔2通入高压气体，气缸10右腔体通过第四气孔4与大气导通，活塞11左端受到的气压大于右端受到的气压，控制活塞11向右移动至右移行程最大处。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11位于气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均断电，第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均处于右位，气缸10的第一气孔1与大气导通，第二气孔2被活塞11密封，第三气孔3和第四气孔4均与高压气源导通，气缸10的左腔体通过第一气孔1与大气导通，气缸10的右腔体通过第三气孔3和第四气孔4通入高压气体，活塞11右端受到的气压大于左端受到的气压，控制活塞11向左移动至左移行程最大处。

在一种优选的实施方式中，单活塞气动变速箱换挡控制方法包括：

活塞11位于气缸10的中间位置时，锁止装置14由开启位置移动至锁止位置，锁止装置14与活塞11上的锁止部接触，将活塞11固定于气缸10的中间位置。

根据上述任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，活塞11位于气缸10的中间位置时，第一回位装置15对活塞11的作用力与第二回位装置16对活塞11的作用力相等。

为便于理解，下面对上述单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法做进一步的描述：

本实施例示例了一种单活塞气动变速箱换挡控制系统，利用单个活塞11及两个两位四通电磁阀，实现AMT变速箱的换挡操作。单活塞气动变速箱换挡控制系统由活塞11、气缸10、第一两位四通电磁阀12、第二两位四通电磁阀13、锁止球及两个回位弹簧组成。每个两位四通电磁阀一端与高压气源导通，一端与大气导通，另外两端分别与气缸10的左腔体或右腔体连通。

本实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，其主要特点在于，每一个两位四通电磁阀与气缸10相连的两个端口位于活塞11的两端，形成中间交叉的形式。从左挡位位置摘挡至挂入空挡，从空挡挂入右挡位，再从右挡位挂回空挡，并继续返回至挂至左挡位的全部工作过程如图2至图8所示。

如图2所示，活塞11在气缸10内左移行程最大处(左端档位)。

如图3所示，活塞11从左端挡位摘挡，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13电断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位。此时，气缸10的第一气孔1和第四气孔4均与高压气源导通，通入高压气体，第二气孔2被活塞11密封，第三气孔3与大气导通第一两位四通电磁阀12与大气导通。

在这种情况下虽然气缸10的左右腔体内均通入了高压气体，但是由于右腔体通过第三气孔3实现了泄压，因此活塞11左端受到的气体压力大于右端受力，活塞11向右移动。

当活塞11移动至接近气缸10的中间位置时，活塞11将第三气孔3也密封了，气缸10的左右腔体内的气压相等，活塞11受到的气动力相同，在第一与第二回位装置16(回位弹簧)的作用下并借助锁止装置14(定位球销)，能够使活塞11可靠地停靠在中间位置(空挡位置)。

通过上述过程，实现了在摘挡初期为活塞11提供足够的摘挡力的同时，在摘挡末期，活塞11接近中间位置时，气缸10两腔气压自动平衡，防止活塞11向右侧的过冲，并可靠地停在中间位置。

活塞11靠近气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位(切换至右位)，气缸10的左腔体与右腔体均导入高压气体，活塞11左端与右端受到的气体压力相同，控制活塞11位于气缸10的中间位置，如图4所示。

同时，活塞11在第一回位装置15与第二回位装置16的共同作用下自动到达中间位置(空挡位置)，此时，第一回位装置15对活塞11的作用力与二回位装置对活塞11的作用力相等。优选地，第一回位装置15与第二回位装置16均采用回位弹簧。

同时，锁止装置14由开启位置移动至锁止位置，锁止装置14与活塞11上的锁止部接触，将活塞11固定于气缸10的中间位置。

优选地，锁止装置14采用定位球销，定位球销销嵌入活塞11上的球窝中，保证活塞11在中间位置(空挡位置)的可靠定位。

活塞11位于气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均供电导通，第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均处于左位，气缸10的左腔体通入高压气体，气缸10的右腔体与大气联通，活塞11左端受到的气压大于右端受到的气压，控制活塞11向右移动，如图5所示。

活塞11在气缸10内右移行程最大处(右端档位)时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位。

此时，气缸10的第一气孔1和第四气孔4均通入高压气体，第三气孔3被活塞11密封，第二气孔2通过第一两位四通电磁阀12与大气联通。

在这种情况下虽然气缸10的左右腔体内均通入了高压气体，但是由于左腔体通过第二气孔2实现了泄压，能够保证活塞11右端受到的力大于左端受力，活塞11向左移动，如图6所示。

当移动至接近气缸10的中间位置时，活塞11将第二气孔2口也密封了，气缸10左右腔体内的气压相等，活塞11受到的气动力相同，在第一与第二回位装置16(回位弹簧)的作用下并借助锁止装置14(定位球销)，能够使活塞11可靠地停靠在中间位置(空挡位置)。

通过上述过程，实现了在摘挡初期为活塞11提供足够的摘挡力的同时，在摘挡末期，活塞11接近中间位置时，气缸10两腔气压自动平衡，防止活塞11向左侧的过冲，并可靠地停在中间位置。

活塞11靠近气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12供电导通，第二两位四通电磁阀13断电，第一两位四通电磁阀12处于左位，第二两位四通电磁阀13处于右位(切换至右位)，气缸10的左腔体与右腔体均导入高压气体，活塞11左端与右端受到的气体压力相同，控制活塞11位于气缸10的中间位置。同时，活塞11在第一回位装置15与第二回位装置16的共同作用下自动到达中间位置(空挡位置)，且锁止装置14由开启位置移动至锁止位置，锁止装置14与活塞11上的锁止部接触，将活塞11固定于气缸10的中间位置，如图7所示。

活塞11位于气缸10的中间位置时，控制第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均断电，第一两位四通电磁阀12与第二两位四通电磁阀13均处于右位，气缸10的右腔体通入高压气体，气缸10的左腔体与大气联通，活塞11右端受到的气压大于左端受到的气压，控制活塞11向左移动至左移行程最大处(挂入左端档位)，如图8所示。

通过本实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统，利用本实施例所示上述控制方法，可以利用一个活塞11、两个电磁阀，实现三个可靠的挂挡位置，满足多档位AMT变速箱的挂挡需求，并且在摘挡、挂挡过程中，都能提供足够的摘挡力和挂挡力。

本实施例示例的单活塞气动变速箱换挡控制系统及控制方法，相比于现有的单活塞加两侧各有一个两位两通阀的技术，优点在于随着活塞11位置的改变，活塞11两侧腔内的连通情况可以自动变换。能够保证利用活塞11左侧或右侧通入的高压气体提供足够的摘挡力(即使活塞11从最左或最右位置回到中间位置的力)的同时，防止活塞11在向中间位置运动时产生过冲，且能够在回位弹簧和定位球销的作用下，使活塞11可靠地停在空挡(中间)位置。

本发明中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

Claims (10)

1.一种单活塞气动变速箱换挡控制系统，其特征在于，包括：

气缸，

活塞，所述活塞设置在所述气缸内，将所述气缸的腔体分隔为左腔体与右腔体，

所述气缸的左腔体上设置有第一气孔与第二气孔，所述气缸的右腔体上设置有第三气孔与第四气孔，

所述活塞能够在所述气缸内左右移动，所述活塞在所述气缸内向左移动时，所述气缸上第二气孔被所述活塞密封，所述活塞位于所述气缸的中间位置时，所述气缸上的第二气孔与第三气孔被所述活塞密封，所述活塞在所述气缸内向右移动时，所述气缸上的第三气孔被所述活塞密封；

第一两位四通电磁阀，所述第一两位四通电磁阀设置有A1口、B1口、C1口与D1口，

所述第一两位四通电磁阀处于右位时，C1口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第一气孔导通，D1口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第三气孔导通，

所述第一两位四通电磁阀处于左位时，A1口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第一气孔导通，B1口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第三气孔导通；

第二两位四通电磁阀，所述第二两位四通电磁阀设置有A2口、B2口、C2口与D2口，

所述第二两位四通电磁阀处于右位时，C2口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第二气孔导通，D2口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第四气孔导通，

所述第二两位四通电磁阀处于左位时，A2口一端与高压气源导通，另一端与所述气缸的第二气孔导通，B2口一端与大气导通，另一端与所述气缸的第四气孔导通。

2.根据权利要求1所述的单活塞气动变速箱换挡控制系统，其特征在于：

所述活塞上设置有锁止部；

所述单活塞气动变速箱换挡控制系统，还包括：

锁止装置，所述锁止装置设置于所述气缸的中间位置；所述锁止装置能够在锁止位置与开启位置之间移动，在所述锁止位置处，所述锁止装置与所述锁止部接触，将所述活塞固定于所述气缸的中间位置，在所述开启位置，所述锁止装置与所述锁止部分离，所述活塞能够在所述气缸内移动。

3.根据权利要求1所述的单活塞气动变速箱换挡控制系统，其特征在于，还包括：

第一回位装置，所述第一回位装置设置于所述气缸的左腔体，所述第一回位装置一端与所述气缸的左侧内壁连接，另一端与所述活塞的左端连接；

第二回位装置，所述第二回位装置设置于所述气缸的右腔体，所述第二回位装置一端与所述气缸的右侧内壁连接，另一端与所述活塞的右端连接；

所述第一回位装置与所述第二回位装置对称设置，以使所述活塞位于所述气缸的中间位置时，所述第一回位装置对所述活塞的作用力与所述第二回位装置对所述活塞的作用力相等。

4.一种单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法采用如权利要求1-3任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制系统。

5.根据权利要求4所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

所述活塞在所述气缸内左移行程最大处时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第二气孔被所述活塞密封，第三气孔与大气导通，

所述气缸左腔体通过第一气孔通入高压气体，右腔体通过第三气孔将高压气体排入大气，

所述活塞左端受到的气压大于右端受到的气压，控制所述活塞由左移行程最大处向中间位置移动。

6.根据权利要求4所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

所述活塞在所述气缸内右移行程最大处时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第三气孔被所述活塞密封，第二气孔与大气导通，

所述气缸右腔体通过第四气孔通入高压气体，左腔体通过第二气孔将高压气体排入大气，

所述活塞右端受到的气压大于左端受到的气压，控制所述活塞由右移行程最大处向中间位置移动。

7.根据权利要求4所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

所述活塞靠近所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀供电导通，所述第二两位四通电磁阀断电，所述第一两位四通电磁阀处于左位，所述第二两位四通电磁阀处于右位，

所述气缸的第一气孔和第四气孔均与高压气源导通，第二气孔和第三气孔均被所述活塞密封，

所述气缸的左腔体通过第一气孔通入高压气体，所述气缸右腔体通过第四气孔通入高压气体，

所述活塞左端与右端受到的气体压力相同，控制所述活塞位于所述气缸的中间位置。

8.根据权利要求4所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均供电导通，所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均处于左位，

所述气缸的第一气孔和第二气孔均与高压气源导通，第三气孔被所述活塞密封，第四气孔与大气导通，

所述气缸的左腔体通过第一气孔和第二气孔通入高压气体，所述气缸右腔体通过第四气孔与大气导通，

所述活塞左端受到的气压大于右端受到的气压，控制所述活塞向右移动至右移行程最大处；或

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，控制所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均断电，所述第一两位四通电磁阀与所述第二两位四通电磁阀均处于右位，

所述气缸的第一气孔与大气导通，第二气孔被所述活塞密封，第三气孔和第四气孔均与高压气源导通，

所述气缸的左腔体通过第一气孔与大气导通，所述气缸的右腔体通过第三气孔和第四气孔通入高压气体，

所述活塞右端受到的气压大于左端受到的气压，控制所述活塞向左移动至左移行程最大处。

9.根据权利要求7所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，锁止装置由开启位置移动至锁止位置，所述锁止装置与所述活塞上的锁止部接触，将所述活塞固定于所述气缸的中间位置。

10.根据权利要求5-9任一项所述的单活塞气动变速箱换挡控制方法，其特征在于：

所述活塞位于所述气缸的中间位置时，第一回位装置对所述活塞的作用力与第二回位装置对所述活塞的作用力相等。

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