一种仿真换挡装置的制作方法

本实用新型涉及驾驶模拟仿真技术领域，具体而言，涉及一种仿真换挡装置。

背景技术：

随着铁路集团发展步伐不断加快，机车运营方式发生了很大变化，万吨列车开行，长交路开行已成为常态，所以列车安全运营对司机的业务素质和驾驶技能全面性提出了更高要求，列车驾驶人员培训成为铁路交通部门的重要工作，继而仿真驾驶培训系统成为其必不可少的重要产品。

轨道作业车真实车辆的10档换挡机构结构由变速箱、离合器、换向箱和车轴齿轮箱等组成，结构复杂，空间体积较大，费用高等不能满足日常驾驶培训环境需求。

因此，需要一种能够仿真模拟轨道作业车司机驾驶端的操纵设备，既能完全模拟实际轨道作业车驾驶操纵手感，又可以大大降低成本的设备来培训驾驶员。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种仿真换挡装置，其既能完全模拟实际轨道作业车驾驶操纵手感，又可以大大降低成本。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供一种仿真换挡装置，包括壳体、档杆、档位座和力矩调节器；

所述档位座和所述力矩调节器均设置在所述壳体内，所述档杆的一端插入所述壳体内，且与所述档位座连接；

所述力矩调节器设置在所述档位座上，用于调节所述档杆在所述档位座上摆动时的所承受的力矩。

在可选的实施方式中，所述档位座包括底座、方向阀和立架；

所述底座上设置有多个档位槽，所述底座的两端设置有所述立架；

所述方向阀与所述立架转动连接，所述档杆与所述方向阀转动连接，且所述档杆能够带动所述方向阀相对于所述底座进行转动；

所述档杆的一端滑动设置在所述档位槽中；

所述力矩调节器连接所述方向阀和所述立架。

在可选的实施方式中，仿真换挡装置还包括换挡限位机构，所述换挡限位机构设置在所述底座上，用于对所述档杆进行锁定。

在可选的实施方式中，所述换挡限位机构包括限位板和锁定机构；

所述限位板与所述方向阀固定连接，所述锁定机构固定设置在所述底座上，所述锁定机构用于将所述限位板锁定在所述底座上。

在可选的实施方式中，所述锁定机构包括电磁锁和控制器，所述电磁锁与所述控制器信号连接；

所述限位板上设置有定位孔，所述控制器用于控制所述电磁锁与所述定位孔进行配合。

在可选的实施方式中，还包括档位反馈装置，所述档位反馈装置与所述档杆或所述档位座连接，用于当所述档杆换挡档位后进行反馈。

在可选的实施方式中，所述档位反馈装置包括弹性件和定位珠；

所述方向阀上设置有第一反馈槽，所述弹性件的一端设置在所述第一反馈槽的槽底，另一端与所述定位珠抵接，所述定位珠滑动设置在所述第一反馈槽内，且所述定位珠的一部分从所述第一反馈槽内伸出；

所述档杆的侧壁上设置有第二反馈槽，所述第二反馈槽与所述第一反馈槽对应设置，所述定位珠从所述第一反馈槽伸出的部分设置在所述第二反馈槽内。

在可选的实施方式中，所述档位反馈装置为多个，每个所述档位反馈装置对应设置一个所述档位槽。

在可选的实施方式中，所述档位座上设置有传感器。

在可选的实施方式中，所述力矩调节器为扭矩限制联轴器。

本实用新型实施例的有益效果是：

在只有档位座、壳体和档杆的情况下，通过力矩调节器来模拟档位的手感，进而既能够模拟驾驶操作时的换挡手感，又大大降低了设备成本，便于对驾驶员进行培训。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型实施例提供的仿真模拟装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的仿真模拟装置的主视图(去除罩体)；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的侧视图；

图5为图2的立体图；

图6为图2的另一视角的立体图；

图7为本实用新型实施例提供的仿真模拟装置的底座的俯视图；

图8为本实用新型实施例提供的仿真模拟装置的档位反馈机构的示意图。

主要元件符号说明：1-档杆；2-罩体；3-底板；4-挡板；5-立架；6-框体；7-第一转轴；8-第二转轴；9-第一复位臂；10-力矩调节器；11-扭簧；12-电位器；13-限位板；14-电磁锁；15-第二复位臂；16-座体；17-换挡槽；18-档位槽；19-第一反馈槽；20-弹性件；21-定位珠；22-定位板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，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。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合图1-图8，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型提供一种仿真换挡装置，包括壳体、档杆1、档位座和力矩调节器10；档位座和力矩调节器10均设置在壳体内，档杆1的一端插入壳体内，且与档位座连接；力矩调节器10设置在档位座上，用于调节档杆1在档位座上摆动时的所承受的力矩。

具体的，在本实施例中，档位座设置在壳体内，壳体的上侧面上设置有开口，档杆1穿过开口插入到壳体内，且与档位座进行连接。

在档位座上设置力矩调节器10，当档杆1在档位座上进行摆动时，力矩调节器10对档杆1的摆动力矩进行调节，使得档杆1摆动时所承受的力矩与实际驾驶时的力矩相匹配，做到手感的完全模拟。

在本实施例中，档杆1的高度位置，与实际车辆上的档杆1的高度相同，实现对真实档杆1的完全模拟。

在本实施例中，壳体包括底板3和罩体2，档位座设置在底板3上，通过罩体2将档位座罩住，以实现对档位座的保护，当需要对档位座等零部件进行维护时，将罩体2拆卸下来即可。

在可选的实施方式中，档位座包括底座、方向阀和立架5；底座上设置有多个档位槽18，底座的两端设置有立架5；方向阀的转动设置在立架5上，档杆1与方向阀转动连接，且档杆1能够带动方向阀相对底座进行转动；档杆1的一端滑动设置在档位槽18中；力矩调节器10连接方向阀和立架5。

在本实施例中，底座具体包括座体16和挡板4。

具体的，在本实施例中，座体16上设置有横向设置的换挡槽17和纵向设置的多个档位槽18，换挡槽17连通所有的档位槽18，且档位槽18分为两部分，分别设置在换挡槽17的两侧。

具体的，在本实施例中，档位槽18为通槽，能够便于加工。在座体16的两侧设置挡板4，通过挡板4将档位槽18远离换挡槽17的一端进行阻挡，避免档杆1进入档位槽18内后，从档位槽18内脱离。

在本实施例中，档杆1的一端设置在换挡槽17内，当其需要进行挂档操作时，其通过横向摆动，与相对应的档位槽18进行匹配后，再进行纵向摆动，进入到档位槽18内即可。

当需要进行换挡时，档杆1先进行左右方向的摆动，使得档杆1的一端进入到换挡槽17内后，再进行前述操作即可。

具体的，在本实施例中，方向阀包括两端的第一转轴7和中部的框体6，档杆1穿过所述框体6设置，且通过第二转轴8与框体6进行连接，实现既能够相对框体6进行转动，又能够带动框体6共同相对立架5进行转动。

在本实施例中，两根第一转轴7分别与两个立架5转动连接，且力矩调节器10设置在其中一根第一转轴7上，将第一转轴7的转动力矩进行限制，用以模拟真实换挡手感。

在本实施例中，在第二转轴8上设置有复位装置，用于当档杆1的下端进入到换挡槽17内后，使得档杆1能够进行自动复位。

具体的，复位装置为扭簧11。

更具体的，在第二转轴8的一端伸出有第一复位臂9，在框体6上伸出有第二复位臂15，所述扭簧11的两个伸出端分别与第一复位臂9和第二复位臂15连接，以实现通过扭力进行复位。

具体的，扭簧11与第一复位臂9和第二复位臂15之间的连接方式为抵接。

需要指出的是，扭簧11与第一复位臂9之间的连接方式、扭簧11与第二复位臂15之间的连接方式可以是抵接，但其不仅仅局限于抵接，其还可以是其他的连接方式，其只要能够通过扭簧11实现档杆1在换挡槽17内的复位即可。

在可选的实施方式中，仿真换挡装置还包括换挡限位机构，换挡限位机构设置在底座上，用于对档杆1进行锁定。

在本实施例中，当档杆1的下端进入到档位槽18内，且进入到位后，通过换挡限位机构对档杆1进行锁定，避免其从档位槽18内脱离，实现了驾驶模拟的真实情况。

换挡限位机构的设置方式有很多种，具体的，在可选的实施方式中，换挡限位机构包括限位板13和锁定机构；限位板13与方向阀固定连接，锁定机构固定设置在底座上，锁定机构用于将限位板13锁定在底座上。

更具体的，在本实施例中，限位板13与第一转轴7进行固定连接，当限位板13被锁定机构锁定时，限位板13不能移动，此时第一转轴7也不能进行转动，进而使得档杆1也不能绕第一转轴7的轴线进行转动，最终使得档杆1不能进入档位槽18，或不能从档位槽18内脱离，实现了对档杆1的锁定。

在可选的实施方式中，锁定机构包括电磁锁14和控制器，电磁锁14与控制器信号连接；限位板13上设置有定位孔，控制器用于控制电磁锁14与定位孔进行配合。

具体的，在本实施例中，在本实施例中，控制器相当于是离合器，或者是控制器与离合器连接，当踩动离合器时，控制器控制电磁锁14开启，使得限位板13解锁，当松开离合器时，控制器控制电磁锁14锁闭，将限位板13进行锁定。

也就是说，必须通过离合的操作，才能进行换挡操作，进而实现了真实驾驶的模拟效果。

在可选的实施方式中，还包括档位反馈装置，档位反馈装置与档杆1或档位座连接，用于当档杆1换挡档位后进行反馈。

具体的，通过档位反馈装置，能够实现当档杆1的下端在换挡槽17内进行移动时，档杆1的下端与相对应的档位槽18匹配时，档位反馈装置会进行相应的反馈，进而提示操作者档位匹配，以便于进行准确换挡。

档位反馈装置的设置方式有很多种，在可选的实施方式中，档位反馈装置包括弹性件20和定位珠21；方向阀上设置有第一反馈槽19，弹性件20的一端设置在第一反馈槽19的槽底，另一端与定位珠21抵接，定位珠21滑动设置在第一反馈槽19内，且定位珠21的一部分从第一反馈槽19内伸出；档杆1的侧壁上设置有第二反馈槽，第二反馈槽与第一反馈槽19对应设置，定位珠21从第一反馈槽19伸出的定位珠21的一部分定位珠21设置在第二反馈槽内。

在本实施例中，第一反馈槽19设置在方向阀的框体6上，具体的，设置在框体6的内壁上，其能够与档杆1外壁上的第二反馈槽相对应设置。

在本实施例中，第一反馈槽19的槽口直径小于定位珠21直径，进而能够避免定位珠21从第一反馈槽19内弹出。

在本实施例中，弹性件20与定位珠21连接，具体的为抵接，使得定位珠21始终有部分中第一反馈槽19的槽口裸露，进而使得定位珠21能够进入到第二反馈槽内。

具体的，在本实施例中，弹性件20为压簧，定位珠21为钢珠。

具体的，在本实施例中，可以将第一反馈槽19设置为直槽，并在第一反馈槽19的槽口出设置定位板22，并在定位板22上设置反馈孔，定位珠21的部分能够在反馈孔内透出，但不能整体从反馈孔内穿过。

在本实施例中，在档杆1的外壁上设置第二反馈槽，第二反馈槽为球型槽，其余定位珠21进行匹配，当档杆1摆动到相应的位置后，定位珠21进入到第二反馈槽内，进而实现档杆1的轻定位。当用力摆动档杆1时，能够对定位珠21进行压缩，进而将压簧压缩，实现档杆1与框体6的分离。

由上述可以看出，本实施例中，挡杆滑动到相应的档位槽18时，会被位定位钢珠进行一次微弱力量的锁定，给操作人员反馈挡杆与档位槽18匹配的反馈信号，方便准确对位换挡。

在可选的实施方式中，档位反馈装置为多个，每个档位反馈装置对应设置一个档位槽18。

具体的，档位反馈装置的数量，与档位槽18的数量相匹配，使得每一个档位槽18均由一个档位反馈装置，进而方便准确对位换挡。

在可选的实施方式中，档位座上设置有传感器。

在本实施例中，传感器为电位器12。

通过传感器的设置，能够当档杆1摆动档位后，进行信号反馈，以使得操作者能够及时得到反馈。

在可选的实施方式中，力矩调节器10为扭矩限制联轴器。

具体的，在本实施例中，力矩调节器10为钢球式扭矩限制联轴器。

需要指出的是，力矩调节器10可以是扭矩限制联轴器，但其不仅仅局限于扭矩限制联轴器，其还可以是其他的结构，其只要能够实现对档杆1换挡时的力度手感进行模拟即可。

在本实施例中，仿真换挡装置与真实车辆机构从观感上可以实现同样的观感动作。

具体的，本实用新型中的仿真换挡装置一共有3个关联动作：

动作1：操作档杆1横向摆动选档位槽18时，扭力弹簧的复位扭力始终是使档杆1保持垂直状态的趋势，操纵人员克服一定的阻力，使档杆1摆动一定角度与某一个档位槽18对准时，正好会与对应档位槽18的定位珠21相互作用，定位珠21对档杆1产生一个一定力量的定位力，反馈到操纵人员的触感为阻力的突然变化，对档杆1进行一次微弱定位，反馈给操作人员档杆1与档位槽18已经对位，这时检测横向摆动的传感器反馈给主机对应档位槽18的位置信息值：

动作2：在踩下离合器后，电磁铁处于解锁位置时，可纵向推动档杆1，这时，纵向摆动角度的检测传感器可以检测档杆1是向前还是向后的状态，反馈给主机的是档杆1所在的具体位置。

动作3：换挡机构设计有电磁铁，电磁锁14与限位板13可以用电磁锁14实现其相互锁定和解锁，用于仿真换挡装置在模拟真实的情况下，踩踏离合后才能进行换挡的状态。

本实用新型完全再现了真实轨道作业车档杆1操作流程，完全还原真实换挡机构的动作，以及动作所感受到的手感和信号反馈等。整套结构相比采用车辆真实件，成本大大降低、动作机构尺寸简化，体积缩小，更适合仿真模拟培训。

本实用新型实施例的有益效果是：

在只有档位座、壳体和档杆1的情况下，通过力矩调节器10来模拟档位的手感，进而既能够模拟驾驶操作时的换挡手感，又大大降低了设备成本，便于对驾驶员进行培训。

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