专利名称：一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及路面运输车辆的电控机械式自动变速器，具体涉及一种重型商用汽车电控 气动机械自动变速器挡位变换的执行机构。
背景技术：
重型商用汽车中部分车辆动力传动部分为手动操作换挡的机械式变速器，变速箱主要 采用固定轴式齿轮机构进行动力传动。为了减少驾驶员在驾驶过程中的手动换挡次数，减 少驾驶员劳动强度，在原有手动变速器主体结构的基础上，采用电子控制单元控制的换挡 执行机构的电控机械式自动变速器。电控机械式自动变速器加装电子控制装置(ECU)， 采集车辆运行参数和外部信号并进行运算，判断机械变速器的换挡时机，当需要换挡时，
电子控制装置中的电子控制单元控制挡位变换的执行机构，取代人工操作完成换挡，实现 换挡过程的自动化。
目前，电控机械式自动变速器分为电控液动机械式自动变速器、电控气动机械式自动 变速器、电控电动机械式自动变速器等三种形式。其中，电控液动机械式自动变速器具有 容量大，操作简便、易于实现安全保护、具有一定的吸振与吸收冲击的能力以及便于空间 布置等优点，但执行机构的工作受温度变化的影响较大，另外其结构复杂，制造成本高。 电控电动机械式自动变速器的换挡系统具有结构相对简单、重量轻的优点，但需要结构复 杂的减速装置，成本也相对较高，安装和调整相对复杂。对于重型商用汽车，由于车辆上 具有气源，只需在原有手动换挡机构的基础上进行简单的改装，加装电子控制单元后便可 以实现自动换挡。目前电控气动机械式自动变速器一般都是在原有换挡操纵系统的基础上 直接加入选换挡气缸和位移传感器，使得变速箱机构繁杂，或者是采用在选挡轴和换挡轴 中间开有四方形的槽，因而轴的尺寸比较大，造成变速器整体结构尺寸大。
发明内容
本发明的目的是为了解决重型商用汽车上的多挡位的机械变速器换挡操作复杂和挡 位不可靠问题，提出了一种简单的电控气动机械式自动变速器挡位变换的执行机构，可以 减少执行机构的摩擦，提高机构可靠性。
本发明采用的技术方案是由选挡执行机构、换挡执行机构和壳体三部分组成，选挡 执行机构包括选挡多位置气缸和位移传感器，换挡执行机构包括换挡多位置气缸和位移传 感器，选挡多位置气缸和换挡多位置气缸分别布置在壳体外侧，花键轴安装在壳体内选挡多位置气缸连通选挡电磁阀，在选挡多位置气缸内部安装选挡推杆，位移传感器位于该 端的选挡推杆上，选挡推杆的另一端与壳体内的选挡推块连接；在花键轴上套有选挡块、 弹簧和换挡齿轮，选挡块伸入到选挡推块下端的凹槽内；换挡齿轮与齿条式推杆啮合传动， 齿条式推杆的外端伸入换挡多位置气缸内，位移传感器位于齿条式推杆的外端，换挡多位 置气缸连通换挡电磁阀；运行工况参数信号的输出依次连接电控单元和驱动电路，驱动电 路的输出分别连接选挡电磁阀与换挡电磁阀。 本发明的有益效果是
1、 采用多位置气缸，电磁阀进口与气源连接，电子控制单元控制选挡电磁阀和换挡 电磁阀的出口阀门开闭，控制气源气体与多位置气缸的通断，从而获得多位置气缸不同的 位置行程，实现对选挡行程和换挡行程的精确定位，解决了换挡过程的行程控制不准的问 题，提高了换挡性能和执行机构的可靠性。
2、 换挡块的上端伸入到选挡推杆的凹槽中，下端伸入到换挡拨叉中，并与花键轴通 过花键连接，换挡块沿花键轴的轴向移动，同时花键轴的旋转可以带动换挡块的旋转，实 现换挡块左右和前后运动，完成选挡和换挡，使换挡操作简单可靠。既可运用于各种重型 商用汽车电控机械自动变速器的结构，也可用于各种重型商用汽车机械变速器的自动化改 造，易于制造。
3、 选挡块的上端与凹槽接触面为球面，当选挡块转动时，选挡块与选挡推杆之间摩 擦小。
4、 由于多位置气缸推力大于拉力，为了增加拉力值，在花键轴上空套一弹簧，使气 缸的推力和拉力比较均衡。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步详细说明。
图l是本发明结构剖视示意图。
图2是图1中A-A剖视图。
图3是本发明电控部分连接示意图。
图中l.花键轴；2.选挡推块；3.卡环；4.选挡块；5.弹簧；6.止推块；7.换挡齿轮；8. 换挡多位置气缸；9.齿条式推杆；IO.选挡多位置气缸；ll.选挡推杆；12.壳体；13、 14.位 移传感器；15.选挡电磁阀；16.换挡电磁阀；21.电控单元；22.运行工况参数信号；23.驱动 电路。
具体实施方式
本发明由选挡执行机构、换挡执行机构和壳体12三部分组成。选挡执行机构包括选 挡多位置气缸10和位移传感器13，选挡多位置气缸10布置于壳体12外侧，具体是固定 在壳体12左侧的上部。选挡多位置气缸10连通选挡电磁阀15，选挡电磁阀15控制多位 置气缸10的进、排气。在选挡多位置气缸10内部安装选挡推杆11，选挡多位置气缸10 推动选挡推杆11移动。位移传感器13位于该端的选挡推杆11上，位移传感器13可检测 选挡推杆11移动的位置。选挡推杆11的另一端与壳体12内的选挡推块2通过螺纹连接， 推动选挡推块2横向移动。花键轴1安装在壳体12内且穿过壳体12的内腔固定挡板的孔。 在花键轴1上套有选挡块4、弹簧5和换挡齿轮7。止推块6空套在花键轴1上且紧靠在 壳体12的内腔挡板上，具有预紧弹力的弹簧5安装在选挡块4和止推块6之间。在选挡 推块2的下端开有一凹槽，选挡块4伸入到选挡推块2下端的凹槽内，选挡块4与选挡推 块2在凹槽内的接触面为半圆形状，因此，选挡块4的上端可做成球形面。选挡块4与花 键轴1通过花键连接，花键轴1旋转会带动选挡块4的旋转。在选挡块4的上端与选挡推 块2凹槽的顶端留有一定的间隙，此间隙保证选挡推块2不影响选挡块4以花键轴1为中 心旋转。选挡推块2推动选挡块4在花键轴1上做轴向移动，选挡块4下端伸入到换挡拨 叉的凹槽中，选挡块4轴向移动实现选挡过程。当选挡块4轴向移动时，弹簧5受选挡块 4的压力，弹簧5产生弹簧力推动止推块6，止推块6被壳体12的内腔固定挡板限制不能 作轴向移动。
换挡执行机构包括换挡多位置气缸8和位移传感器14，换挡多位置气缸8布置在壳 体12外侧，具体是固定在壳体12前侧的上部。选挡多位置气缸10与花键轴1的轴向方 向相同，换挡多位置气缸8与选挡多位置气缸10互为垂直布置，此种布置可以防止选挡 与换挡操作相互干扰。换挡多位置气缸8连通换挡电磁阀16，换挡电磁阀16控制换挡多 位置气缸8的进、排气。换挡齿轮7与齿条式推杆9相互啮合传动，卡环3紧靠在换挡齿 轮7的两侧端面上，可限制换挡齿轮7在花键轴1上的左右移动。齿条式推杆9的外端伸 入换挡多位置气缸8内，位移传感器14位于齿条式推杆9的外端，位移传感器14检测齿 条式推杆9的行程。换挡齿轮7与花键轴1通过花键连接，齿条式推杆9的移动带动换挡 齿轮7的旋转，换挡齿轮7旋转带动花键轴1的旋转，同时选挡块4也产生旋转，选挡块 4下端插入在换挡拨叉的部分会推动换挡拨叉的换挡。
运行工况参数信号22的输出依次连接电控单元21和驱动电路23，驱动电路23的输 出分别连接选挡电磁阀15与换挡电磁阀16。位移传感器13、 14分别电连接电控单元21。 电控单元21采集车辆的运行工况参数22来确定选、换挡操作，并通过驱动电路23驱动
5选挡电磁阀13和换挡电磁阀14的阀门的开闭，控制进入多位置气缸内气体的通断。其具 体的控制过程如下
(1) 电控单元21采集车辆运行工况参数信号22，电控单元21与选挡电磁阀15和换 挡电磁阀16通过电路连接，选挡电磁阔15和换挡电磁阀16均采用三位五通电磁阀，经 过运算处理，判断车辆是否进行换挡以及判断所换挡位。
(2) 当车辆运行工况参数信号22经处理后达到车辆运行的换挡要求时，电控单元21 通过位移传感器14判断车辆变速器是否在挡位上，如在空挡位置时，转到下面的步骤(3); 如在挡位时，电控单元21通过驱动电路23控制换挡电磁阀16阀门的通路，换挡多位置 气缸8推动齿条式推杆9移动，齿条式推杆9与换挡齿轮7通过齿轮传动，直线运动转化 为旋转运动。换挡齿轮7与花键轴1通过花键连接，从而带动花键轴l旋转。选挡块4与 花键轴1也是通过花键连接，选挡块4也相应地进行旋转，推动选挡块4移动到空挡位置。
(3) 当换挡拨块在空挡位置时，应用位移传感器13检测选挡块4停放的位置，如果 处在所选挡位的空挡位置(如选3挡，在2-3的空挡位置)，就转到步骤(4);如果不在所 选挡位空挡位置时，电控单元21控制驱动电路23驱动选挡电磁阀15阀门开闭，通过阀 门的开闭使选挡多位置气缸IO推动选挡推杆11获得相应的行程，选挡推杆11与选挡推块 2连接，推动选挡块4至换挡所在的空挡位置。
(4) 选挡块4停在所要换挡的空挡位置，电控单元21控制驱动电路23通过电路驱 动换挡电磁阀16阀口开闭，通过阀口的开闭使换挡多位置气缸8推动齿条式推杆9移动， 齿条式推杆9直线移动推动换挡齿轮7传动，花键轴1与选挡块4也相应传动，从而推动 换挡拨叉移动到相应挡位的位置，完成整个换挡过程。
权利要求
1、一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行装置，由选挡执行机构、换挡执行机构和壳体(12)三部分组成，选挡执行机构包括选挡多位置气缸(10)和位移传感器(13)，换挡执行机构包括换挡多位置气缸(8)和位移传感器(14)，选挡多位置气缸(10)和换挡多位置气缸(8)分别布置在壳体(12)外侧，花键轴(1)安装在壳体(12)内，其特征是选挡多位置气缸(10)连通选挡电磁阀(15)，在选挡多位置气缸(10)内部安装选挡推杆(11)，位移传感器(13)位于该端的选挡推杆(11)上，选挡推杆(11)的另一端与壳体(12)内的选挡推块(2)连接；在花键轴(1)上套有选挡块(4)、弹簧(5)和换挡齿轮(7)，选挡块(4)伸入到选挡推块(2)下端的凹槽内；换挡齿轮(7)与齿条式推杆(9)啮合传动，齿条式推杆(9)的外端伸入换挡多位置气缸(8)内，位移传感器(14)位于齿条式推杆(9)的外端，换挡多位置气缸(8)连通换挡电磁阀(16)；运行工况参数信号(22)的输出依次连接电控单元(21)和驱动电路(23)，驱动电路(23)的输出分别连接选挡电磁阀(15)与换挡电磁阀(16)。
2、 根据权利要求l所述的一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行装置，其特 征是选挡块(4)与选挡推块(2)在凹槽内的接触面为半圆形状。
3、 根据权利要求l所述的一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行装置，其特 征是具有预紧弹力的弹簧(5)安装在选挡块(4)和止推块(6)之间，止推块(6)空套在花键轴(1)上且紧靠在壳体(12)的内腔挡板上。
4、 根据权利要求l所述的一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行装置，其特 征是选挡多位置气缸(10)与花键轴(1)的轴向方向相同，换挡多位置气缸(8)与选 挡多位置气缸(10)互为垂直布置。
5、 根据权利要求l所述的一种重型商用汽车自动变速器挡位变换的执行装置，其特 征是卡环(3)紧靠在换挡齿轮(7)的两侧端面上。
全文摘要
本发明公开了一种路面运输用重型商用汽车电控气动机械自动变速器挡位变换的执行机构，选挡多位置气缸和换挡多位置气缸分别布置在壳体外侧，选挡多位置气缸连通选挡电磁阀，在选挡多位置气缸内部安装选挡推杆，选挡推杆的另一端与壳体内的选挡推块连接；在花键轴上套有选挡块、弹簧和换挡齿轮，选挡块伸入到选挡推块下端的凹槽内；齿条式推杆的外端伸入换挡多位置气缸内，换挡多位置气缸连通换挡电磁阀；运行工况参数信号的输出依次连接电控单元和驱动电路，驱动电路的输出分别连接选挡电磁阀与换挡电磁阀。本发明可对选挡行程和换挡行程进行精确定位，解决了换挡过程的行程控制不准的问题，提高换挡性能和执行机构的可靠性。
文档编号F16H61/28GK101581362SQ20091003221
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者仁 何, 刘文光 申请人:江苏大学