变速箱换挡执行装置、变速箱和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及汽车换挡技术领域，尤其涉及一种变速箱换挡执行装置、变速箱和车辆。


背景技术：

2.随着目前国内重型卡车的发展，人们对驾驶舒适性的要求越来越高，重型卡车自动变速箱的匹配需求越来越多，而amt(automatedmechanical transmission，电控机械式自动变速器)由于相对于at (automatic transmission，自动变速器)和cvt(continuously variabletransmission，无极变速器)而言机械结构简单、可靠性高、传动效率高以及成本相对较低等优势而被广泛应用。
3.其中，重型卡车自动变速箱本体包括前副箱、主箱以及后副箱，主箱换挡需要有空挡位置。主箱采用滑动齿套换挡，换挡过程中，由于空挡在齿轮机构组中没有相应机械限位，因此为了实现快速、精准的寻找空挡位置，通常都需要匹配有相对应的三位置换挡气缸。
4.如图1所示为现有技术中amt的换挡气缸的结构示意图，目前普遍适用于amt的三位置换挡气缸结构是在传统的两位置气缸上增加一个中间位置气缸和中间位置活塞71。当中间位置气缸进气，推动中间位置活塞71运动从而限制左侧活塞72和右侧活塞73运动，从而实现空挡位置的定位。但这种换挡气缸的结构复杂，需要左右两边进气速率差小，且两端活塞需要受力均匀，要求进气电磁阀响应速度有较高的一致性。若气缸两端通气速率出现波动，中间活塞很难精准的卡入两个活塞中间，导致需要重新执行找空挡命令，从而延长整个换挡响应时间，难以保证找空挡位置的稳定性。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种变速箱换挡执行装置、变速箱和车辆，用以解决现有技术中amt变速箱找空挡位置的稳定性难以得到保证的问题。
6.本实用新型提供一种变速箱换挡执行装置，包括缸体、柱塞、第一随动活塞和第二随动活塞，所述柱塞的外侧壁设有限位轴肩，所述缸体的内侧壁设有限位凸肩；
7.所述第一随动活塞和所述第二随动活塞分别可滑动套设于所述柱塞并位于所述限位轴肩的两侧，所述第一随动活塞和所述第二随动活塞的外侧分别与所述缸体的内侧壁滑动连接并位于所述限位凸肩的两侧；所述第一随动活塞和所述第二随动活塞能够同时与所述限位轴肩和所述限位凸肩相抵。
8.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，所述第一随动活塞与所述缸体的一端之间形成有第一腔体，所述第二随动活塞与所述缸体的另一端之间形成有第二腔体，所述第一随动活塞和所述第二随动活塞之间形成有中间腔体，所述缸体对应于所述第一腔体、中间腔体和第二腔体分别开设有第一通气口、通孔和第二通气口，所述通孔使所述中间腔体与外界大气压相连通。
9.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，还包括自锁开关和拨叉轴，所述拨叉轴与所述柱塞同轴固定连接，所述自锁开关用于限制所述拨叉轴的轴向位移。
10.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，所述自锁开关包括座体和自锁钢珠，所述自锁钢珠与所述座体弹性连接，所述拨叉轴上设有三个自锁槽，三个所述自锁槽分别用于与所述自锁钢珠配合以形成对所述拨叉轴三个位置的锁定。
11.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，所述座体设有盲孔，所述盲孔内设有压缩弹簧，所述自锁钢珠通过所述压缩弹簧与所述座体弹性连接。
12.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，所述第一随动活塞和所述第二随动活塞面向所述柱塞的内侧壁均包括大径段和小径段，所述小径段与所述柱塞滑动连接，所述小径段靠近所述限位轴肩。
13.根据本实用新型提供的一种变速箱换挡执行装置，所述限位凸肩沿所述缸体的轴线方向呈阶梯状结构。
14.本实用新型还提供一种变速箱，包括壳体及上述任一种变速箱换挡执行装置，所述缸体与所述壳体固定连接。
15.根据本实用新型提供的一种变速箱，通孔连通中间腔体与所述壳体形成的变速箱内腔。
16.本实用新型还提供一种车辆，包括上述变速箱。
17.本实用新型提供的变速箱换挡执行装置、变速箱和车辆，通过在限位轴肩和限位凸肩的两侧分别设置随动活塞，并在柱塞的外侧壁设置限位轴肩以及在缸体的内侧壁设置限位凸肩，形成对柱塞的机械硬限位。换空挡时，通过两个随动活塞向中间靠近已将将柱塞推动至唯一的中间位置，保证了找空挡位置的准确性和稳定性。在找空挡时不受两侧腔体的进气速率差的影响，降低了对电磁阀的响应速度的要求和对进气道公差的要求，降低了装置的加工成本。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。
19.图1是现有技术中amt的换挡气缸的结构示意图；
20.图2是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置的整体外观视图；
21.图3是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置的缸体内部结构示意图；
22.图4是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置中活塞组件与拨叉轴的装配结构示意图；
23.图5是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至r/2档的示意图；
24.图6是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至1/3档的示意图；
25.图7是本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至空挡的示意图；
26.附图标记：
27.1、缸体；
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11、第一通气口；
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12、第二通气口；
28.13、通孔；
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14、限位凸肩；
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2、柱塞；
29.21、限位轴肩；
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31、第一随动活塞；
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32、第二随动活塞；
30.4、拨叉轴；
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41、自锁槽；
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51、第一腔体；
31.52、第二腔体；
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53、中间腔体；
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6、自锁开关；
32.61、座体；
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62、自锁钢珠；
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63、压缩弹簧；
33.71、中间活塞；
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72、左侧活塞；
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73、右侧活塞。
具体实施方式
34.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
35.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。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实用新型实施例中的具体含义。
36.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.本实用新型提供一种变速箱换挡执行装置，如图2所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置的整体外观视图，如图3所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置的缸体内部结构示意图。本实用新型实施例提供的变速箱换挡执行装置包括缸体1、柱塞2、第一随动活塞31和第二随动活塞32，柱塞2的外侧壁向外凸设有限位轴肩21，缸体1的内侧壁向内凸设有限位凸肩14。第一随动活塞31和第二随动活塞32分别可滑动套设于柱塞2并位于限位轴肩21的两侧，形成活塞组件；第一随动活塞31和第二随动活塞32的外侧分别与缸体1 的内侧壁滑动连接并位于限位凸肩14的两侧,即第一随动活塞31位于限位轴肩21和限位凸肩14的一侧，第二随动活塞32位于限位轴肩21和限位凸肩14的另一侧。第一随动活塞31和第二随动活塞32 能够同时与限位轴肩21和限位凸肩14相抵。
38.其中，第一随动活塞31的外侧与缸体1内侧壁之间以及第一随动活塞31的内侧与柱塞2的外侧壁之间均设置有密封圈，采用动密封连接。第二随动活塞32的外侧与缸体1内侧壁之间以及第二随动活塞32的内侧与柱塞2的外侧壁之间均设置有密封圈，采用动密封连接。
39.如图3所示，第一随动活塞31与缸体1的一端之间形成有第一腔体51，第二随动活塞32与缸体1的另一端之间形成有第二腔体52，第一随动活塞31和第二随动活塞32之间形成有中间腔体53，即第一随动活塞31、第二随动活塞32和柱塞2共同将缸体1沿其轴向分隔
为第一腔体51、中间腔体53和第二腔体52。当同时向第一腔体 51和第二腔体52内通入高压气体时，能够分别驱动第一随动活塞31 和第二随动活塞32相互靠近，直至第一随动活塞31与限位轴肩21 和限位凸肩14的一侧相抵且第二随动活塞32与限位轴肩21和限位凸肩14的另一侧相抵，此时柱塞2位于唯一的中间位置，该中间位置即对应于空挡位置。即使第一腔体51和第二腔体52的通气速率存在波动，也能保证柱塞2到达该空挡位置。
40.当需要切换其他档位时，则向第一腔体51通气，第二腔体52排气；或者，向第二腔体52通气，第一腔体51排气。然后配合其他限位机构控制柱塞2停留在特定位置以完成换挡操作。
41.其中，该变速箱换挡执行装置还包括拨叉轴4，拨叉轴4与柱塞 2同轴固定连接。例如，柱塞2通过卡环和垫片轴向固定在拨叉轴4 上，对柱塞2和拨叉轴4进行轴向固定连接。如图4所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置中活塞组件与拨叉轴的装配结构示意图，柱塞2在气压作用下在缸体1内运动时，带动拨叉轴4沿柱塞2 的轴向运动以实现换挡操作。当切换非空挡位时，限位轴肩21在气压作用下推动其一侧的随动活塞运动；当切换空挡时，两侧的随动活塞在气压作用下同时相向运动以推动柱塞2向中间位置移动。
42.本实用新型提供的变速箱换挡执行装置，通过在限位轴肩和限位凸肩的两侧分别设置随动活塞，并在柱塞的外侧壁设置限位轴肩以及在缸体的内侧壁设置限位凸肩，形成对柱塞的机械硬限位。换空挡时，通过两个随动活塞向中间靠近已将将柱塞推动至唯一的中间位置，保证了找空挡位置的准确性和稳定性。在找空挡时不受两侧腔体的进气速率差的影响，降低了对电磁阀的响应速度的要求和对进气道公差的要求，降低了装置的加工成本。
43.另外，相比于现有技术中的换挡气缸在每次换挡操作时都需两个活塞同时运动，本实用新型提供的变速箱换挡执行装置在由空挡切换至其他档位时，只需一个随动活塞与缸体内侧壁发生相对运动，减缓了随动活塞与柱塞和缸体之间密封圈的损耗，延长了换挡执行装置的使用寿命。
44.其中，缸体1对应于第一腔体51、中间腔体53和第二腔体52 分别开设有第一通气口11、通孔13和第二通气口12。第一通气口11 和第二通气口12均用于与供气装置相连通，通孔13使中间腔体53 与外界大气压相连通。例如，通孔13连通变速箱内腔，这样还可以为缸体1内提供变速箱的腔体内部等温的热空气，可有效对缸体1内部润滑脂进行加热，从而降低缸体1润滑脂的粘稠度，降低活塞运动的阻力，有利于保证该换挡装置在低温环境长时间运行的稳定性。
45.如图5所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至r/2 档的示意图，当第一通气口11进气，第二通气口12排气时，柱塞2 在气压作用下向右运动，并带动第二随动活塞32向右运动，同时柱塞2还带动拨叉轴4向右运动，当变速箱主箱的滑动齿套和r/2档齿轮啮合到位后，通过限位装置限制柱塞2继续向右运动，完成r/2档的切换。
46.如图6所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至1/3 档的示意图，当第二通气口12进气，第一通气口11排气时，柱塞2 在气压作用下向左运动，并带动第一随动活塞31向左运动，同时柱塞2还带动拨叉轴4向左运动，当变速箱主箱的滑动齿套和1/3档齿轮啮合到位后，通过限位装置限制柱塞2继续向左运动，完成1/3档的切换。
47.如图7所示为本实用新型提供的变速箱换挡执行装置切换至空挡的示意图，图3为
图5中缸体内部的局部放大图。档第一通气口 11和第二通气口12同时进气时，第一随动活塞31在气压作用下向右移动，第二随动活塞32在气压作用下向左移动，以同时推动柱塞 2移动至中间位置。
48.在上述换挡过程中，中间腔体53内多余的气体会从通孔13排出，消除中间腔体53气压对换挡准确性的影响，保证平顺地换挡。
49.本实用新型实施例中，所述限位装置为自锁开关6自锁开关6于限制拨叉轴4的轴向位移，防止在运行过程中发生档位脱档。具体的，自锁开关6包括座体61自锁钢珠62，自锁钢珠62与座体61弹性连接，拨叉轴4上设有三个自锁槽41，三个自锁槽41分别用于与自锁钢珠62配合以形成对拨叉轴4三个位置的锁定。其中，座体61可与变速箱内的固定装置如壳体固定连接。三个自锁槽41沿拨叉轴4的轴向排布。进一步的，座体61设有盲孔，盲孔内设有压缩弹簧63，自锁钢珠62通过压缩弹簧63与座体61弹性连接。
50.如图5所示，当柱塞2向右移动以带动拨叉轴4移动至变速箱主箱的滑动齿套和r/2档齿轮啮合到位时，自锁钢珠62到达最右侧的自锁槽41，此时停止对第一腔体51通气，拨叉轴4即被限制在右极限位置，即r/2档的位置。同理，如图6所示，当柱塞2向左移动以带动拨叉轴4移动至变速箱主箱的滑动齿套和1/3档齿轮啮合到位时，自锁钢珠62到达最左侧的自锁槽41，此时停止对第二腔体52通气，拨叉轴4即被限制在左极限位置，即1/3档的位置。如图7所示，当柱塞2达到中间位置时，自锁钢珠62到达中间的自锁槽41，此时停止对第一腔体51和第二腔体52通气，拨叉轴4被限制在空挡位置。换挡时，通过气压推动柱塞2移动时，将自锁钢珠62向座体61内压缩即解除锁定。
51.本实用新型实施例中，第一随动活塞31和所述第二随动活塞32 面向柱塞2的内侧壁均包括大径段和小径段，小径段与柱塞2滑动连接，小径段靠近限位轴肩21。柱塞2推动两个随动活塞运动时，限位轴肩21与对应随动活塞靠近其小径段的一端向接触。通过将随动活塞的内侧壁设置成为大径段和小径段，减轻了随动活塞的重量。
52.进一步的，柱塞2面向拨叉轴4的内侧壁也可设置大径段和小径段，小径段与柱塞2固定连接，大径段与柱塞2不接触，在保证随动活塞在柱塞2上的行程长度情况下，减轻了柱塞2的重量。
53.本实用新型实施例中，限位轴肩21可以为沿柱塞2外侧壁周向分布的多个凸起结构，也可以为一环状结构，只要能够形成对两个随动活塞相对于柱塞2在其轴向限位即可，对此本实用新型不做具体限定。限位凸肩14可以为沿缸体1内侧壁周向分布的多个凸起结构，也可以为一环状结构，只要能够形成对两个随动活塞相对于缸体1在其轴向上的限位即可，对此本实用新型不做具体限定。其中需保证限位凸肩14对限位轴肩21不构成限位作用，即柱塞2在缸体1内沿其轴向运动时，限位凸肩14不会与限位轴肩21发生碰撞。
54.其中，通孔13开设于限位凸肩14处；或者，限位凸肩14在缸体1内壁的周向上对通孔13进行避位，例如，当限位凸肩14为环状结构时，环状限位凸肩14开设有一缺口，通孔13开设于该缺口处。
55.本实用新型实施例中，限位凸肩14沿缸体1的轴线方向呈阶梯状结构，例如，当限位凸肩14为环状结构时，该限位凸肩14为阶梯环状结构，如此可减小限位凸肩14对缸体侧壁厚度的增加，从而减少缸体1的铸造缺陷。
56.本实用新型还提供一种变速箱，该变速箱包括壳体和上述任一实施例所述的变速
箱换挡执行装置，缸体1与壳体固定连接。其中，缸体1可以与前副箱和后副箱一起集成固定在连接盘上；或者，缸体1 集成固定在变速箱的前壳体上；或者，缸体1集成固定在变速箱的顶盖上。
57.进一步的，通孔13连通中间腔体53与变速箱内腔。变速箱内腔即变速箱的壳体围设形成腔体。变速箱内腔中的热空气能够通过通孔 13进入到中间腔体53内，对缸体1内部的润滑脂进行加热，降低缸体1润滑脂的粘稠度，从而降低活塞运动的阻力，保证该变速箱在低温环境长时间运行的稳定性。
58.本实用新型还提供一种车辆，该车辆包括上述实施例所述的变速箱。
59.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。