CN201448432U - 双轴式电液换挡操控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双轴式电液换挡操控系统，包括一个控制系统、两个位置反馈系统和两个执行装置；本实用新型解决了现有机械操控系统安装位置受限、需经常调节推拉行程、阀芯与油封易损坏造成阀漏油、易脱挡、操作不方便、劳动强度大等问题，同时解决了现有电液控制装置结构复杂、电磁阀易堵塞、制造成本高的问题。本实用新型具有结构简单、操作简便、定位准确、可靠性高且制造成本适中的优点。

Description

双轴式电液换挡操控系统

技术领域

本实用新型涉及一种双阀杆液压变速操纵阀的换挡操纵控制系统。

背景技术

目前国内常用的液力变速器的换挡操纵控制多采用以下两种方式：

第一种方式是机械-液压换挡方式。通过使用机械连杆机构或软轴直接推拉液压变速操纵阀阀杆，从而控制液压阀主控油路的通断，以实现换挡操纵；液压变速操纵阀通常可分为单轴或双轴结构，尤其以双轴为多。

这种操纵方式结构简单，但存在以下问题：

1、操纵阻力大、操纵行程长、换挡频繁、劳动强度大、操作舒适性差、阀芯与油封易损坏造成阀漏油、不动作；

2、连杆为空间机构给系统主机的设计、布置和安装调整带来困难；

3、换挡手感差，位置不准确需经常调节，使用中还常常会出现卡住、不灵活等现象，严重时会产生挂不上挡或脱挡现象，进而导致车辆失控，引发事故。

第二种方式是电液控制换挡操控系统。换挡控制采用电子-液压动力换挡，即采用挡位选择器，通过操作挡位选择器(如推拉、转动控制手柄或操作控制按钮)来控制先导液压系统，实现液压阀主控油路的通断来实现车辆的换向和换挡操作，如推动挡位选择器可进行换向操作，转动挡位选择器可完成换挡操作。由于挡位选择器与变速操纵阀之间是电线连接，因此其安装布置非常方便；又由于采用可编程微电子控制器，扩展了变速器挡位的使用范围，不仅可用于通常的前3后3，还可以扩展到前4后3，前6后3等方式。

这种方式克服了机械-液压换挡的种种弊病。但是，其也有不足之处：

1、接触式挡位选择器、电磁阀等零件的可靠性差、故障率高，导致系统质量不高；

2、系统制造成本高，维修保养成本高；

3、先导液压电磁阀油路易堵塞。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、操作简便、定位准确、可靠性高且制造成本适中的双轴式电液换挡操控系统，其解决了现有机械操控系统安装位置受限、需经常调节推拉行程、阀芯与油封易损坏造成阀漏油、易脱挡、操作不方便、劳动强度大等问题，同时解决了现有电液控制装置结构复杂、电磁阀易堵塞、制造成本高的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种双轴式电液换挡操控系统，其特殊之处是，其包括一个控制系统、两个位置反馈系统和两个执行装置；

所述控制系统包括一个非接触式磁感应挡位选择器、一个可编程微电子控制器、两个步进电机控制器，非接触式磁感应挡位选择器的输出端接可编程微电子控制器的输入端，可编程微电子控制器的输出端分别接两个步进电机控制器的输入端；

所述每个位置反馈系统包括多个依次排列的霍尔元件和至少一个永久磁铁，所述霍尔元件的数量与挡位选择器的挡位数一致；所述霍尔元件的输出信号送入可编程微电子控制器，以控制步进电机的动作；

所述两个执行装置设置在同一工作平台上，其位置与液压变速操纵阀的两个阀杆的位置相适应，每个执行装置包括步进电机、转动组件以及平移组件；所述转动组件包括丝杠、轴承室以及设置在轴承室内的限位轴台和两个压力轴承；所述丝杠一端与步进电机输出轴连接，另一端通过外螺纹与平移组件连接；所述丝杠上设置与丝杠轴心方向垂直的限位轴台，所述限位轴台设置在轴承室内；所述压力轴承分别设置在限位轴台的左右两侧；所述平移组件包括设置有中心通孔的拉杆座、平移拉杆、螺母和密封机构；所述平移拉杆设置在拉杆座的中心通孔内且可轴向移动，所述平移拉杆的一端通过螺母与转动组件的丝杠组合成滚珠丝杠副或滑动丝杠副，另一端设置有与阀杆相固接的连接头；所述密封机构包括密封罩和密封套，所述密封罩设置在拉杆座右侧并将拉杆座的中心通孔密闭，所述密封罩的右端面设置有可供液压控制杆通过的开口，所述密封套的左端与开口相连并将开口密闭；所述密封套设置在密封罩和液压变速操纵阀阀体之间并被密封罩和液压变速操纵阀阀体轴向压紧；所述步进电机固定在轴承室的一侧，所述轴承室固定在拉杆座的一侧；所述拉杆座固定在工作平台上，所述工作平台与液压变速操纵阀固连；所述永久磁铁固定在平移拉杆的圆周侧面上方，所述多个霍尔元件固定在拉杆座上与永久磁铁相应的位置且沿平移拉杆轴向一字排开。

上述平移组件还包括设置在中心通孔和平移拉杆间的耐磨衬套。

上述耐磨衬套采用石墨尼龙材料制备。

本实用新型具有的优点是：

1、本实用新型可直接与机械操纵的液压变速操纵阀阀杆连接，不需要电磁阀，原机械阀杆式液压变速操纵阀不需做改动或稍做改动，即可实现电液换挡操纵。

2、本实用新型采用可编程微电子控制器控制系统，可充分扩展变速器挡位的使用范围，不仅可用于常用的前2后1、前2后2、前3后3以及前4后2等液力变速器或动力换挡变速箱，还可以扩展用于前4后3，前4后4，前6后3，前6后4以及前8后4等液力变速器或动力换挡变速箱。本实用新型采用可编程微电子控制器控制，使用一个挡位选择器可同时控制两个步进电机，从而实现车辆的换挡变速、变向功能。

3、采用步进电机进行行程控制，具有操作灵活可靠、行程控制精度高、速度及位置可控、体积小及启动力矩大的优点。

4、本实用新型采用霍尔元件和永久磁铁作为位置反馈系统进行行程、位置的检测与信号反馈，具有结构简单、可靠性高、使用寿命长的优点，并可根据需要锁定位置。

5、本实用新型所使用的非接触式磁感应挡位选择器可靠性高，理论寿命可达到200万次以上。

6、本实用新型所使用的控制器系统具有空挡起步、倒挡显示、强制换低挡(KD挡)等功能；带有车速传感器接口；可在不改变变速器及其他系统配置的前提下，按照可编程微电子控制器预先设定的模式实现半自动或自动换挡。

7、本实用新型采用滚珠丝杠副或滑动丝杠副进行运动转换，具有转换效率高、使用寿命长的优点。

8、本实用新型结构紧凑，所占空间小，可安装布置在车辆的合适位置。

9、本实用新型挡位换挡时间可根据主机、用户实际需要，由可编程微电子控制器设定。

10、本实用新型采用了多种防尘措施，能够用于粉尘多使得光线不能够照射穿透但磁力线能够穿透的环境。霍尔元件和永久磁铁对工作环境没有特殊要求，粉尘的堆积不影响其工作和精度。本实用新型将液压控制杆和平移拉杆的接头部位以及液压控制杆本身置于一个或两个相对密封的密封罩内，用销钉15将液压控制杆和平移拉杆的接头部连接后，使得原液压控制杆外露部分与本实用新型的平移拉杆外露部分被一个能够满足位移量需要的相对空间密封。

11、石墨尼龙材料制备的耐磨衬套可减小中心通孔和平移拉杆之间的摩擦，提高使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是图1的右视图；

图4是本实用新型采用三个霍尔元件和一个永久磁铁进行多次定位的工作原理示意图；

其中：2-拉杆座，3-液压变速操纵阀阀杆，5-步进电机控制器，6-步进电机，7-引线，8-限位轴台，10-霍尔元件，11-丝杆，12-平移拉杆，13-耐磨衬套，14-中心通孔，15-销钉，16-盲孔，17-螺母，18-永久磁铁，19-压力轴承，20-轴承室，21-电机轴，22-工作平台，25-液压变速操纵阀阀体，26-密封套，27-密封罩，28-开口。

具体实施方式

本实用新型结构参见图1、图2和图3，包括一个控制系统、两个位置反馈系统和两个执行装置。

控制系统包括一个非接触式磁感应挡位选择器、一个可编程微电子控制器以及两个步进电机控制器5，相互之间通过线束及插接件联接，非接触式磁感应挡位选择器的输出端接可编程微电子控制器的输入端，可编程微电子控制器的输出端分别接两个步进电机控制器5的输入端。

两个执行装置安装在同一工作平台22上，其位置与液压变速操纵阀的液力变速器或动力换挡变速箱的两个阀杆的位置相适应，可布置在阀体内侧或外侧，也可以分别布置在其两侧，根据实际情况可并列或适当错位布置.每个执行装置包括步进电机6、转动组件以及平移组件；转动组件包括丝杠、轴承室20以及设置在轴承室20内的限位轴台8和两个压力轴承19；丝杠一端与步进电机6输出轴连接，另一端通过外螺纹与平移组件连接；丝杠上设置与丝杠轴心方向垂直的限位轴台8，限位轴台8设置在轴承室20内；压力轴承19分别设置在限位轴台8的左右两侧；平移组件包括设置有中心通孔14的拉杆座2、平移拉杆12、螺母17和密封机构；平移拉杆12设置在拉杆座2的中心通孔14内且可轴向移动，平移拉杆12的一端通过螺母17与转动组件的丝杠组合成滚珠丝杠副或滑动丝杠副，另一端设置有与阀杆相固接的连接头(例如可用销进行连接的扁平头)以实现阀杆的往复运动；密封机构包括密封罩27和密封套26，用于本系统和与其相连接的液压变速操纵阀之间的密封.密封罩27设置在拉杆座2右侧并将拉杆座2的中心通孔密闭，密封罩27的右端面设置有可供液压控制杆通过的开口28，密封套26的左端与开口28相连并将开口28密闭；密封套26设置在密封罩27和液压变速操纵阀阀体25之间并被密封罩27和液压变速操纵阀阀体25轴向压紧；步进电机6固定在轴承室20的一侧，轴承室20固定在拉杆座2的一侧；拉杆座2固定在工作平台上，工作平台与液压变速操纵阀固连，平移组件还包括设置在中心通孔14和平移拉杆间的耐磨衬套13.

每个位置反馈系统包括数量与挡位选择器的挡位数一致的多个霍尔元件10和一个永久磁铁18；霍尔元件10的输出信号送入可编程微电子控制器，以控制步进电机6的动作；永久磁铁18固定在平移拉杆12的圆周侧面上方，霍尔元件10固定在拉杆座2上与永久磁铁18相应的位置且沿平移拉杆轴向一字排开。

本实用新型的工作过程：操作者操纵挡位选择器，以前进一挡为例，选择挡位选择器至方向挡前进以及速度挡一挡位置，微电子控制器接受挡位选择器的指令，同时将转化后的前进指令和速度一挡指令(电压信号的大小及正负)分别传递给两个步进电机控制器5，以控制步进电机6的运动。步进电机控制器5与霍尔元件10之间有引线7，步进电机6带动丝杠11旋转，限位轴台8限制丝杠11的左右窜动，丝杠仅作旋转运动；丝杠11和螺母17配合组成滚珠丝杠副或滑动丝杠副，将丝杠的旋转运动变换为由螺母17带动平移拉杆12的平移运动，平移拉杆被阀杆所限不能转动只能左右平移，平移拉杆12带动液压变速操纵阀阀杆3平移。当平移到位后，永久磁铁18到达相应挡位的霍尔元件10上方，霍尔元件10反馈位置信号，将信号传输到控制系统，控制系统发出指令，控制步进电机6停止转动，完成行程的控制，使阀杆到达指定位置，以控制液压阀油路通断；此时，液压变速操纵阀的前进挡和速度一挡油路接通，压力油自液压变速操纵阀进入液力变速器的前进挡和一挡离合器内，前进挡和一挡离合器摩擦片结合，传递动力，从而实现前进一挡的换挡功能。其他挡位的操纵过程同上。

Claims (3)

1.一种双轴式电液换挡操控系统，其特征在于：其包括一个控制系统、两个位置反馈系统和两个执行装置；

所述控制系统包括一个非接触式磁感应挡位选择器、一个可编程微电子控制器、两个步进电机控制器，非接触式磁感应挡位选择器的输出端接可编程微电子控制器的输入端，可编程微电子控制器的输出端分别接两个步进电机控制器的输入端；

所述每个位置反馈系统包括多个依次排列的霍尔元件和至少一个永久磁铁，所述霍尔元件的数量与挡位选择器的挡位数一致；所述霍尔元件的输出信号送入可编程微电子控制器，以控制步进电机的动作；

所述两个执行装置设置在同一工作平台上，其位置与液压变速操纵阀的两个阀杆的位置相适应，每个执行装置包括步进电机、转动组件以及平移组件；所述转动组件包括丝杠、轴承室以及设置在轴承室内的限位轴台和两个压力轴承；所述丝杠一端与步进电机输出轴连接，另一端通过外螺纹与平移组件连接；所述丝杠上设置与丝杠轴心方向垂直的限位轴台，所述限位轴台设置在轴承室内；所述压力轴承分别设置在限位轴台的左右两侧；所述平移组件包括设置有中心通孔的拉杆座、平移拉杆、螺母和密封机构；所述平移拉杆设置在拉杆座的中心通孔内且可轴向移动，所述平移拉杆的一端通过螺母与转动组件的丝杠组合成滚珠丝杠副或滑动丝杠副，另一端设置有与阀杆相固接的连接头；所述密封机构包括密封罩和密封套，所述密封罩设置在拉杆座右侧并将拉杆座的中心通孔密闭，所述密封罩的右端面设置有可供液压控制杆通过的开口，所述密封套的左端与开口相连并将开口密闭；所述密封套设置在密封罩和液压变速操纵阀阀体之间并被密封罩和液压变速操纵阀阀体轴向压紧；所述步进电机固定在轴承室的一侧，所述轴承室固定在拉杆座的一侧；所述拉杆座固定在工作平台上，所述工作平台与液压变速操纵阀固连；所述永久磁铁固定在平移拉杆的圆周侧面上方，所述多个霍尔元件固定在拉杆座上与永久磁铁相应的位置且沿平移拉杆轴向一字排开。

2.根据权利要求1所述的双轴式电液换挡操控系统，其特征在于：所述平移组件还包括设置在中心通孔和平移拉杆间的耐磨衬套。

3.根据权利要求2所述的双轴式电液换挡操控系统，其特征在于：所述耐磨衬套采用石墨尼龙材料制备。

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