专利名称：一种带锁定装置的气动换档机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种混合动力车带锁定装置的气动换档机构。
背景技术：
目前，正在研究开发的较大型的混合动力车，如混合动力公交车、混
合动力专用车等，输出变速箱档位一般只有2档，都比较靠近车的后部， 离车头的驾驶室较远，用机械式换档结构比较复杂，且占据的空间较大，
一般都采用气动换档^M勾，如图1所示就是气动换档才几构示意图。该换档 机构由一台气缸102、 一台三位五通电磁阀以及与气缸102的活塞杆组合在 一起的拨叉ll组成。气缸活塞将气缸102隔离为左右两个独立的空腔，两 个空腔的工作介质都是气体。图1是空档状态，两个电磁阀都不通电，电 ^磁阀阀芯处于中间位置，堵住进气口，气缸左右两腔都通大气，在气缸两 端弹簧的作用下，使拨叉处于中间位置，输入轴100齿轮与高速和低速输 出轴108齿轮都不啮4、。图2中电磁阀1通电，将阀芯吸往右端，进气口 103与气缸右腔相通，排气口 105与气缸左腔相通，向进气口 103通入压缩 气体，气缸活塞杆伸出，活塞杆上的拨叉101推动输入轴100齿轮与低速 输出齿轮啮合。图3中电磁阀2通电，将阀芯吸往左端，进气口 103与气 缸左腔相通，排气口 104与气缸右腔相通，向进气口 103通入压缩气体， 活塞杆缩进，活塞杆上的拨叉101推动输入轴100齿^"与高速输出齿轮啮 合。这种换档机构结构筒单，成本低，操作方便，特别适合大型车辆换档 机构。
但是，由于齿轮在加工时的误差以及安装时产生的误差或多或少会产生一定的轴向力，而气体可压缩性使活塞杆产生伸出或缩进的移动，当存 在较大负载时，轴向力会比较大，而啮合齿又比较短时，容易产生"滑齿，， 现象，输入轴齿轮与输出轴齿轮脱离啮合，在气缸的推动下，输入轴齿轮 与输出轴齿轮又再度啮合，又再度"滑齿，，，产生极大的噪声，严重时还会 造成"打齿"，造成变速箱损坏的严重后果。
因此，现有技术存在缺陷，需要进一步的改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种带锁定装置的气动换档机构，其克服 了现有技术中存在的滑齿、打齿情况而导致变速箱损坏的问题。 为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
本实用新型的带锁定装置的气动换档机构，其包括 一台气缸、 一台 用于控制压缩气体进出的换档控制阀、和与气缸的活塞杆相连的拨叉，所 述气缸被活塞分成左右两个空腔，所述气动换档机构还包括 一气液传动 装置，用于将气体的压力能转化为作用于活塞上的流体压力能，所述气液 传动装置的一侧与所述换档控制阀的一通气孔相连通，所述气液传动装置 的另一侧与所述气缸的一空腔相连通，所述气液传动装置的内部存放有流 体介质；控制调节装置，该装置安装在所述气液传动装置与所述气缸之间 的连通管道上；及活塞行程监控装置，该装置安装在所述气缸及活塞上， 且所述活塞4亍程监控装置与所述控制调节装置电连接；所述活塞行程监控 装置用于在检测到气缸内活塞的行程位置达到预设位置时发出控制信号给 所述控制调节装置，以切断所述管道内流体介质的供给。
其中，所述换档控制阀为一台三位五通电磁阀。
其中，与所述气液传动装置相连通的气缸空腔、及该空腔与所述气液 传动装置相连的管道内充填有流体介质。
其中，所述控制调节装置采用电i兹截止阀。其中，所述气液传动装置采用气液罐，其用于存放所述流体介质；所 述气液罐的顶部设置有一第一通孔，此第一通孔与所述换档控制阀的一个 通气孔相连；所述气液罐的底部设置有一第二通孔，此第二通孔与所述气 缸的一个空腔通过管道相连通。
其中，所述流体介质为矿物油。
其中，所述活塞行程监控装翼釆用磁性开关、行程开关、接近开关或 光电开关。
其中，所述活塞行程监控装置包括磁性环和磁性感应开关，在所述气 缸内的活塞上设置所述》兹性环，在所述气缸的缸筒上设置所述磁性感应开 关，用于检测气缸内活塞的行程位置，控制气缸的往复运动。
其中，所述气液罐内的流体介质的含量大于等于三分之二气液罐的容积。
从上述内容可知，本实用新型通过在原有的气动换档机构的基础上增 加了一气液传动装置、控制调节装置和活塞行程监控装置，从而能有效地 控制活塞的^f亍程位置，确保不出现滑齿或打齿的现象。与现有技术相比， 本实用新型的带锁定装置的气动换向机构具有如下优点
(1) 活塞一旦移动到预设位置后，就不会再移动，能够有效防止变速 箱"滑齿，，和"打齿"等损坏变速箱的情况发生；
(2) 通过避免"滑齿"和"打齿"的发生，从而减少了换挡时变速箱 的噪音，而且使变速箱寿命更长；
(3) 能够在气罐漏气或气管损坏的情况下保持可靠啮合，不会自动滑 入空档而引起车辆突然失去动力的故障发生；
(4) 因换档机构具有锁定机构，使得换档机构具有更高抗振动与抗冲 击的能力。
图l是传统气动换档机构挂空档状态结构示意图； 图2是传统气动换档机构挂低速档状态的结构示意图； 图3是传统气动换档机构挂高速档状态的结构示意图； 图4是本实用新型带锁定装置换档机构挂空档状态的结构示意图，其 中，气缸为204、拨叉为205、输入轴为206、输出轴为208;
图5是本实用新型带锁定装置的换档;f几构挂低速档状态的结构示意图； 图6是本实用新型带锁定装置的换档^L构挂高速档状态的结构示意图； 图7是本实用新型气动换档4几构的另一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案加以详细iJt明。 如图4所示，本实用新型提供了一种带锁定装置的气动换档机构，其 在图1所示的机构基础上增加了 一气液传动装置300、控制调节装置301和 活塞行程监控装置303，这三者构成一 "锁定装置"。气缸204 (这里的气 缸不含^P兹性开关等活塞位置检测部件)由活塞分成了左右两个独立的空腔， 而本实用新型的气液传动装置300可以串接在左右两个空腔中任一空腔的 气路上，例如图4所示气液传动装置300串接左空腔的气路上，以下结合 图4具体说明本实用新型机构的连接关系。
如图4所示，上述气液传动装置300,其用于将来自外部的压缩气体所 带有的压力能转化为作用于活塞上的流体压力能，替代了原来的压缩气体 对活塞产生的压力能；气液传动装置300的一侧与换档控制阀207的一通 气孔相连通，气液传动装置300的另一侧与气缸204的左空腔相连通，气 液传动装置300的内部存放有流体介质，与气液传动装置300相连通的气 缸空腔、及该空腔与气液传动装置300相连的管道310内充满着流体介质； 上述控制调节装置301安装在气液传动装置300与气缸204之间的连通管 道310上；上述活塞行程监控装置303安装在气缸204及活塞上，且活塞行程监控装置303与控制调节装置301电连接，用于检测活塞的行程位置， 当检测到气缸204内活塞的行程位置达到预设位置时，则发出控制信号给 控制调节装置301,用于切断管道310内流体介质的供给。
从上述结构可以看出，本实用新型带锁定机构的气动换档机构中，气 缸内左右两空腔的工作介质 一空腔内为空气；另一空腔内为流体介质， 如矿物油。由于液体的不可压缩性，当检测到活塞达到预设位置时，通过 控制调节装置301锁定管道及空腔内的液体量，使得空腔内的容积固定下 来而无法改变，从而使活塞的位置也随之固定下来不会任意改变，这就起 到了 "锁定"作用，有效防止了变速箱"滑齿"和"打齿"现象的发生。
在具体实施上述技术方案时，上述换档控制阀207可以采用一台三位 五通电磁阀，其主要应用于两档换档机构中。上述控制调节装置301可以 采用电磁截止阀，为了彻底切断管道内流体介质的传输，当然也可以采用 其他的控制阀门。
上述活塞行程监控装置303可以采用磁性开关、行程开关、接近开关 或光电开关，优选采用^ 兹性开关，其结构简单、占用空间少；也可以直接 选用将磁性开关与气缸集成在一起的》兹性开关气缸机构。若其采用^兹性开 关，则其包括/磁性环和^ 兹性感应开关，在气缸204内的活塞上设置所述^兹 性环，在气缸204的缸筒上设置所述磁性感应开关，用于检测气缸内活塞 的4亍程位置，控制气缸的往复运动。
上述气液传动装置300可以采用气液罐、贮罐、油箱等等。若其采用 气液罐，则可以在气液罐的顶部设置一第一通孔321,此第一通孔321与换 档控制阀207的一个通气孔相连；在气液罐的底部设置一第二通孔322，此 第二通孔322与气缸204的一个空腔通过管道310相连通(这个空腔在图4 中为左空腔)，且向气液罐中注入流体介质，如矿物油。在完全消除管道310 和气缸含油空腔中的气体后，将活塞置于气缸另一腔容积最小的位置，使 气液罐中液压油液面离气液罐顶部要留有空隙。为避免在较大轴向力的作用下造成气泡塌"映，产生液压冲击引起液压油泄漏，锁定失效的情况发生， 使用本实用新型时要完全排除气缸含油空腔中的气体，保证形成的液体封 闭腔中无气泡存在。而且，形成液压封闭腔的管道、空腔等需要有足够的 刚度和强度，用于抵御较大的压力。在气液罐内的流体介质的含量可以大
于等于三分之二气液罐的容积；而其中空气介质的含量最大占三分之一气 液罐的容积。
下面结合图4至图6说明本实用新型气动换档机构的几个工作状态， 其中，控制调节装置301采用电磁截止阀；气液传动装置300采用气液罐； 换档控制阀207采用 一 台三位五通电,兹阀。
空档工作状态图4所示状态是空档状态，两个电》兹阀1、 2都不通电， 电磁阀阀芯处于中间位置，堵住进气口201,气缸204两端都通大气，在气 缸204两端弹簧的作用下，使拨叉205处于中间位置，输入轴206的齿轮 与高速和低速输出轴208的齿轮都不啮合，电磁截止阀处于关闭状态，气 缸活塞左腔形成充满液体的封闭腔。
低速档工作状态图5中电磁阀1通电，将阀芯吸往右端，进气口 201 与气缸右腔相通，排气口 202与气液罐相通，电i兹截止阀打开。向进气口 201通入压缩气体，推动活塞向左移动，活塞杆伸出，活塞杆上的拨叉205 推动输入轴206的齿轮与低速输出轴208的齿轮啮合。活塞向左移动的过 程中将活塞左腔的液压油排往气液罐，当活塞移动到预设位置时，电磁截 止阀关闭，使活塞左腔形成充满液体的封闭腔。
高速档工作状态图6中，电磁阀2通电，将阀芯吸往左端，进气口 201与气液罐相通，排气口 203与气缸右腔相通，电磁截止阀打开。向进气 口201通入压缩气体，使液压油进入气缸左腔，液压油推动活塞向右移动， 活塞杆缩入，活塞杆上的拨叉205推动输入轴206的齿轮与高速输出轴208 的齿轮啮合。当活塞移动到预设位置时，电磁截止阀关闭，使活塞左腔形 成充满液体的封闭腔。从上述各种工作状态可以看出，由于液体的不可压縮性，上述气缸的 左腔形成充满液体的封闭腔后，封闭腔的容积就固定下来，使得活塞的位 置不能改变，这样就起到了 "锁定"的作用。采用本实用新型的气动换档 机构可以使换档后能够有效地锁定活塞位置，不会出现滑齿、打齿的现象， 从而避免了因滑齿等现象而产生的其他安全问题、保证了变速箱的安全、 延长了变速箱的使用寿命，其特別适用于混合动力公交车、混合动力专用 车等上。
本实用新型对于上述"锁定装置"的位置并无特别的限制，如图7所 示，其也可以安装在气缸右空腔的气路上，其它部件的连接关系和工作原 理与图4至图6所示技术方案相同，同样也能起到上述"锁定"作用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以 改进或变换，而本实用新型的保护范围以所附权利要求书的内容为准。
权利要求1、 一种带锁定装置的气动换档机构，其包括 一台气缸、 一台用于 控制压缩气体进出的换档控制阀、和与气缸的活塞杆相连的拨叉，所述气 缸被活塞分成左右两个空腔，其特征在于，所述气动换档机构还包括一气液传动装置，用于将气体的压力能转化为作用于活塞上的流体压 力能，所述气液传动装置的一侧与所述换档控制阀的一通气孔相连通，所 述气液传动装置的另一侧与所述气缸的一空腔相连通，所述气液传动装置 的内部存i丈有流体介质；控制调节装置，该装置安装在所述气液传动装置与所述气缸之间的连 通管道上；及活塞行程监控装置，该装置安装在所述气缸及活塞上，且所述活塞行 程监控装置与所述控制调节装置电连接；所述活塞行程监控装置用于在检 测到气缸内活塞的行程位置达到预设位置时发出控制信号给所述控制调节 装置，以切断所述管道内流体介质的供给。
2、 根据权利要求l所述的气动换档机构，其特征在于，所述换档控 制阀为 一 台三位五通电磁阀。
3、 根据权利要求1所述的气动换档机构，其特征在于，与所述气液 传动装置相连通的气缸空腔、及该空腔与所述气液传动装置相连的管道内 充填有流体介质。
4、 根据权利要求l所述的气动换档机构，其特征在于，所述控制调 节装置采用电^f兹截止阀。
5、 根据权利要求l所述的气动换档机构，其特征在于，所述气液传 动装置采用气液罐，用于存放所述流体介质；所述气液罐的顶部设置有一第一通孔，此第一通孔与所述换档控制阀的一个通气孔相连；所述气液罐 的底部设置有一第二通孔，此第二通孔与所述气缸的一个空腔通过管道相 连通。
6、 根据权利要求1所述的气动换档机构，其特征在于，所述流体介 质为矿物油。
7、 才艮据权利要求1所述的气动换档机构，其特征在于，所述活塞行 程监控装置采用磁性开关、行程开关、接近开关或光电开关。
8、 根据权利要求1所述的气动换档机构，其特征在于，所述活塞行 程监控装置包括磁性环和磁性感应开关，在所述气缸内的活塞上设置所述 磁性环，在所述气缸的缸筒上设置所述磁性感应开关，用于检测气缸内活 塞的行程位置，控制气缸的往复运动。
9、 根据权利要求5所述的气动换档机构，其特征在于，所述气液罐 内的流体介质的含量大于等于三分之二气液罐的容积。
专利摘要本实用新型公开了一种带锁定装置的气动换档机构，其在现有技术的机构基础上增加了一气液传动装置、控制调节装置和活塞行程监控装置，这三者构成一“锁定装置”，其中气液传动装置可以串接在左右两个空腔中任一空腔的气路上。采用本实用新型的气动换档机构可以使换档后能够有效地锁定活塞位置，不会出现滑齿、打齿的现象，从而避免了因滑齿等现象而产生的其他安全问题、保证了变速箱的安全、延长了变速箱的使用寿命，其特别适用于混合动力公交车、混合动力专用车等上。
文档编号F16H59/04GK201155564SQ200720196569
公开日2008年11月26日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者徐国卿, 徐扬生, 石印洲, 罗全健, 俊 贡 申请人:深圳先进技术研究院