专利名称：一种五档汽车变速箱换档气动装置及换档控制方法
技术领域：
本发明涉及一种五档汽车变速箱换档气动装置及换档控制方法。
背景技术：
现有五档汽车变速箱自动换档控制方法主要有液压控制方法和电机控制方法两 种。采用液压控制方法时，液压控制装置结构复杂，清洁度要求也高；采用电机控制方法时， 工作可靠性欠佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，可靠性高的五档汽车变速箱换档气动装置 及换档控制方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
本发明之五档汽车变速箱换档气动装置包括电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀III、电 磁气阀IV、电磁气阀V、电磁气阀VI、换档气缸和选档气缸，6只电磁气阀均为2位3通电磁 气阀，其中电磁气阀I、电磁气阀III、电磁气阀IV、电磁气阀VI为常开型，电磁气阀II、电磁 气阀V为常关型，选档气缸、换档气缸都是后级活塞行程为前级活塞行程的1/2的2级活塞 3点定位复合汽缸，所述换档气缸、选档气缸互相垂直安装，换档气缸活塞杆端部设有横向 滑套，连杆一端置于横向滑套的滑套孔内，连杆另一端与变速箱上的换档操纵杆连接，选档 气缸活塞杆端部设有纵向滑套，连杆中部置于纵向滑套的滑套孔内，6个电磁气阀的进气口 与压缩空气输入管连接，电磁气阀I排气口、电磁气阀II排气口和电磁气阀III排气口通过 管道分别与选档气缸的前进气口、中进气口、后进气口连接(选档气缸的活塞杆端为前端)， 电磁气阀IV排气口、电磁气阀V排气口、电磁气阀VI排气口通过管道分别与换档气缸的右 进气口、中进气口、左进气口连接。当换档气缸活塞杆作伸缩运动时，通过连杆带动换档操纵杆一起作纵向摆动，同 时，连杆中部在纵向滑套的滑套孔内作相应的滑动；当选档气缸活塞杆作伸缩运动时，通过 连杆推动换档操纵杆作横向摆动。通过6只电磁气阀特定的通、断电状态和顺序，使其能满足五档汽车换档操纵杆 所需的“王”字形运动轨迹，稳定定位在所需的空档、前进档、倒档位置。本发明之五档汽车变速箱换档气动装置的换档控制方法为
档位包括3个空档空档Ni、空档N2、空档N3，5个前进档前进档1档、前进档2档、前 进档3档、前进档4档、前进档5档，倒档R。由于电磁气阀I、电磁气阀III、电磁气阀IV、电磁气阀VI为常开型，电磁气阀II、电 磁气阀V为常关型，压缩空气通过电磁气阀I、电磁气阀III进入选档气缸，选档气缸活塞位 于气缸中部，压缩空气通过电磁气阀IV、电磁气阀VI进入换档气缸，换档气缸活塞位于气缸 中部，此时，6个电磁气阀均断电，换档操纵杆在连杆的作用下，工作在空档N2位置；
当换档操纵杆工作在空档N2位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸前腔失去气压，压缩空气通过选档气缸中腔，将选档气缸的 前活塞推至前端点，选档气缸活塞杆端部的纵向滑套推动连杆，连杆一端在换档气缸活塞 杆端部的横向滑套中滑动，另一端将变速箱换档操纵杆置于空档W位置；
当换档操纵杆工作在空档m位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀VI线圈通 电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸左腔和中腔失去气压，压缩空气通过换档气缸 右腔将左、右两个活塞推至左端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在 选档气缸活塞杆端部纵向滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于倒档R位置；
当换档操纵杆工作在空档m位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀IV、电磁气 阀V线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档 气缸中腔将右活塞推至右端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选 档气缸活塞杆端部纵向滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档1档位置；
当换档操纵杆工作在空档N2位置时，将电磁气阀VI线圈通电，其余电磁气阀线圈断 电，此时，换档气缸左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸右腔将左、右两个活塞推至左端 点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑套 中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档2档位置；
当换档操纵杆工作在空档N2时，将电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通电，其余电磁气阀 线圈断电，此时，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档气缸中腔将右活塞推至右端 点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑套 中滑动，连杆另一端将变速箱换档操纵杆置于前进档3档位置；
当换档操纵杆工作在N2位置时，将电磁气阀III线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此 时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将前、后两个活塞推至后端点，选 档气缸活塞杆端部的纵向滑套拉动连杆，连杆一端在换档气缸活塞杆端部横向滑套中滑 动，连杆另一端将换档操纵杆置于空档N3位置；
当换档操纵杆工作在N3位置时，将电磁气阀III、电磁气阀VI线圈通电，其余电磁气阀 线圈断电，此时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将它前、后两个活塞 推至后端点，换档气缸左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸右腔将左、右两个活塞推至左 端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑 套中滑动，连杆另一端将变速箱换档操纵杆置于前进档4档位置；
当换档操纵杆工作在N3位置时，将电磁气阀III、电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通电，其 余电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将前、后 两个活塞推至后端点，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档气缸中腔将右活塞推至 右端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向 滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档5档位置。
因此
(1)如果换档操纵杆在倒档R档位置，电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀VI线圈通电， 其余电磁气阀线圈断电；
(2)如果换档操纵杆在前进档1档位置，电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀IV、电磁气 阀V线圈通电，其余电磁气阀线圈断电；
(3)如果换档操纵杆在前进档2档位置，电磁气阀VI线圈通电，其余电磁气阀线圈断
5电；
(4)如果换档操纵杆在前进档3档位置，电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通电，其余电磁 气阀线圈断电；
(5)如果换档操纵杆在前进档4档位置，电磁气阀III、电磁气阀VI线圈通电，其余电磁 气阀线圈断电；
(6)如果换档操纵杆在前进档5档位置，电磁气阀III、电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通 电，其余电磁气阀线圈断电。使用本发明之五档汽车变速箱换档气动装置及控制方法，能稳定的定位在五档汽 车变速箱换档所需的9个位置，适用于电控机械自动变速箱，尤其是在手动变速箱增加机 动换档执行机构的场合。
图1为本发明气动装置实施例结构示意图； 图2为“王字”档位示意图。
具体实施例方式以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参照附图，本发明之5档汽车变速箱换档气动装置包括电磁气阀I 6-1、电磁气阀 II 6-2、电磁气阀III6-3、电磁气阀IV 6-4、电磁气阀V 6-5、电磁气阀VI6-6、换档气缸7和选 档气缸10，6只电磁气阀均为2位3通电磁气阀，其中电磁气阀I 6-1、电磁气阀III 6-3、电 磁气阀IV 6-4、电磁气阀VI 6-6为常开型，电磁气阀II 6-2、电磁气阀V 6-5为常关型，选档 气缸10、换档气缸7都是后级活塞行程为前级活塞行程的1/2的2级活塞3点定位复合汽 缸，所述换档气缸7、选档气缸10互相垂直安装，换档气缸7活塞杆端部设有横向滑套8，连 杆9 一端置于横向滑套8的滑套孔内，连杆9另一端与变速箱12上的换档操纵杆13连接， 选档气缸10活塞杆端部设有纵向滑套11，连杆9中部置于纵向滑套11的滑套孔内，6个电 磁气阀的进气口与压缩空气输入管连接，电磁气阀I 6-1排气口、电磁气阀II 6-2排气口和 电磁气阀III 6-3排气口通过管道分别与选档气缸10的前进气口、中进气口、后进气口连接 (活塞杆端为前端)。电磁气阀IV 6-4排气口、电磁气阀V 6-5排气口、电磁气阀VI 6-6排气 口通过管道分别与换档气缸7的右进气口、中进气口、左进气口连接。当换档气缸7活塞杆作伸缩运动时，通过连杆9带动换档操纵杆13 —起作纵向摆 动，同时，连杆9中部在纵向滑套11的滑套孔内作相应的滑动。当选档气缸10活塞杆作伸 缩运动时，通过连杆9推动变速箱换档操纵杆13作横向摆动。本发明之五档汽车变速箱换档控制方法为
档位包括3个空档空档Ni、空档N2、空档N3，5个前进档前进档2档、前进档4档、前 进档1档、前进档3档、前进档5档，倒档R。由于电磁气阀I 6-1、电磁气阀III6-3、电磁气阀IV 6-4、电磁气阀VI6-6为常开型， 电磁气阀II 6-2、电磁气阀V 6-5为常关型，压缩空气通过电磁气阀I 6-1、电磁气阀III 6-3 进入选档气缸10，选档气缸10活塞位于气缸中部，压缩空气通过电磁气阀IV 6-4、电磁气阀 VI 6-6进入换档气缸7，换档气缸7活塞位于气缸中部，此时，6个电磁气阀均断电，换档操
6纵杆13在连杆9的作用下，工作在空档N2位置；
当换档操纵杆13工作在空档N2位置时，将电磁气阀I 6-1、电磁气阀II 6-2线圈通电， 其余电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸10前腔失去气压，压缩空气通过选档气缸10中腔， 将选档气缸10的前活塞推至前端点，选档气缸10活塞杆端部的纵向滑套11推动连杆9，连 杆9 一端在换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8中滑动，另一端将变速箱换档操纵杆13置 于空档m位置；
当换档操纵杆13工作在空档m位置时，将电磁气阀I 6-1、电磁气阀II 6-2、电磁气阀 VI6-6线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸7左腔和中腔失去气压，压缩空气 通过换档气缸7右腔将左、右两个活塞推至左端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套拉动 连杆9，连杆9中部在选档气缸10活塞杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将换档操 纵杆13置于倒档R位置；
当换档操纵杆13工作在空档m位置时，将电磁气阀I 6-1、电磁气阀II 6-2、电磁气阀
IV6-4、电磁气阀V 6-5线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸7右腔失去气压， 压缩空气通过换档气缸7中腔将右活塞推至右端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8 推动连杆9，连杆9中部在选档气缸10活塞杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将换 档操纵杆13置于前进档1档位置；
当换档操纵杆13工作在空档N2位置时，将电磁气阀VI 6-6线圈通电，其余电磁气阀线 圈断电，此时，换档气缸7左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸7右腔将左、右两个活塞推 至左端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8拉动连杆9，连杆9中部在选档气缸10活塞 杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将换档操纵杆13置于前进档2档位置；
当换档操纵杆13工作在空档N2时，将电磁气阀IV 6-4、电磁气阀V 6-5线圈通电，其 余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸7右腔失去气压，压缩空气通过换档气缸7中腔将右 活塞推至右端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8推动连杆9，连杆9中部在选档气缸 10活塞杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将变速箱换档操纵杆13置于前进档3档 位置；
当换档操纵杆13工作在N2位置时，将电磁气阀III 6-3线圈通电，其余电磁气阀线圈断 电，此时，选档气缸10后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸10前腔，将前、后两个活塞推 至后端点，选档气缸10活塞杆端部的纵向滑套11拉动连杆9，连杆9 一端在换档气缸活塞 杆端部横向滑套8中滑动，连杆9另一端将换档操纵杆13置于空档N3位置；
当换档操纵杆13工作在N3位置时，将电磁气阀III6-3、电磁气阀VI6-6线圈通电，其余 电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸10后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸10前腔，将它 前、后两个活塞推至后端点，换档气缸7左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸7右腔将左、 右两个活塞推至左端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8拉动连杆9，连杆9中部在选 档气缸10活塞杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将变速箱换档操纵杆13置于前进 档4档位置；
当换档操纵杆13工作在N3位置时，将电磁气阀III 6-3、电磁气阀IV 6-4、电磁气阀
V6-5线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸10后腔失去气压，压缩空气通过 选档气缸10前腔，将前、后两个活塞推至后端点，换档气缸7右腔失去气压，压缩空气通过 换档气缸7中腔将右活塞推至右端点，换档气缸7活塞杆端部的横向滑套8推动连杆9，连杆9中部在选档气缸10活塞杆端部纵向滑套11中滑动，连杆9另一端将换档操纵杆13置 于前进档5档位置。因此
(1)如果换档操纵杆13在倒档R位置，电磁气阀I6-1、电磁气阀II 6-2、电磁气阀 VI 6-6线圈通电，其余电磁气阀线圈断电；
(2)如果换档操纵杆13在前进档1档位置，电磁气阀I6-1、电磁气阀II 6-2、电磁气阀
IV6-4、电磁气阀V 6-5线圈通电，其余电磁气阀线圈断电；
(3)如果换档操纵杆13在前进档2档位置，电磁气阀VI6-6线圈通电，其余电磁气阀线 圈断电；
(4)如果换档操纵杆13在前进档3档位置，电磁气阀IV6-4、电磁气阀V 6-5线圈通电， 其余电磁气阀线圈断电；
(5)如果换档操纵杆13在前进档4档位置，电磁气阀III6-3、电磁气阀VI6-6线圈通电， 其余电磁气阀线圈断电；
(6)如果换档操纵杆13在前进档5档位置，电磁气阀III6-3、电磁气阀IV 6-4、电磁气阀
V6-5线圈通电，其余电磁气阀线圈断电。使用本发明，能稳定的定位在五档汽车变速箱换档所需的9个位置，2级活塞3点 定位的复合汽缸密封更易于保障，适用于电控机械自动变速箱，尤其是在手动变速箱增加 机动换档执行机构的场合。
8
权利要求
一种五档汽车变速箱换档气动装置，其特征在于，包括电磁气阀Ⅰ、电磁气阀Ⅱ、电磁气阀Ⅲ、电磁气阀Ⅳ、电磁气阀Ⅴ、电磁气阀Ⅵ、换档气缸和选档气缸，6只电磁气阀均为2位3通电磁气阀，其中电磁气阀Ⅰ、电磁气阀Ⅲ、电磁气阀Ⅳ、电磁气阀Ⅵ为常开型，电磁气阀Ⅱ、电磁气阀Ⅴ为常关型，选档气缸、换档气缸都是后级活塞行程为前级活塞行程的1/2的2级活塞3点定位复合汽缸，所述换档气缸、选档气缸互相垂直安装，换档气缸活塞杆端部设有横向滑套，连杆一端置于横向滑套的滑套孔内，连杆另一端与变速箱上的换档操纵杆连接，选档气缸活塞杆端部设有纵向滑套，连杆中部置于纵向滑套的滑套孔内，6个电磁气阀的进气口与压缩空气输入管连接，电磁气阀Ⅰ排气口、电磁气阀Ⅱ排气口和电磁气阀Ⅲ排气口通过管道分别与选档气缸的前进气口、中进气口、后进气口连接，电磁气阀Ⅳ排气口、电磁气阀Ⅴ排气口、电磁气阀Ⅵ排气口通过管道分别与换档气缸的右进气口、中进气口、左进气口连接。
2.一种如权利要求1所述的五档汽车变速箱换档气动装置的换档控制方法，其特征在 于当换档操纵杆工作在空档N2位置时，6个电磁气阀均断电，电磁气阀I、电磁气阀III、电 磁气阀IV、电磁气阀VI为常开型，电磁气阀II、电磁气阀V为常关型，压缩空气通过电磁气 阀I、电磁气阀III进入选档气缸，选档气缸活塞位于气缸中部，压缩空气通过电磁气阀IV、 电磁气阀VI进入换档气缸，换档气缸活塞位于气缸中部，换档操纵杆在连杆的作用下，工作 在空档N2位置；当换档操纵杆工作在空档N2位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II线圈通电，其余电磁 气阀线圈断电，此时，选档气缸前腔失去气压，压缩空气通过选档气缸中腔，将选档气缸的 前活塞推至前端点，选档气缸活塞杆端部的纵向滑套推动连杆，连杆一端在换档气缸活塞 杆端部的横向滑套中滑动，另一端将变速箱换档操纵杆置于空档m位置；当换档操纵杆工作在空档m位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀VI线圈通 电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸左腔和中腔失去气压，压缩空气通过换档气缸 右腔将左、右两个活塞推至左端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在 选档气缸活塞杆端部纵向滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于倒档R位置；当换档操纵杆工作在空档m位置时，将电磁气阀I、电磁气阀II、电磁气阀IV、电磁气 阀V线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此时，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档 气缸中腔将右活塞推至右端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选 档气缸活塞杆端部纵向滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档1档位置；当换档操纵杆工作在空档N2位置时，将电磁气阀VI线圈通电，其余电磁气阀线圈断 电，此时，换档气缸左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸右腔将左、右两个活塞推至左端 点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑套 中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档2档位置；当换档操纵杆工作在空档N2时，将电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通电，其余电磁气阀 线圈断电，此时，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档气缸中腔将右活塞推至右端 点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑套 中滑动，连杆另一端将变速箱换档操纵杆置于前进档3档位置；当换档操纵杆工作在N2位置时，将电磁气阀III线圈通电，其余电磁气阀线圈断电，此 时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将前、后两个活塞推至后端点，选档气缸活塞杆端部的纵向滑套拉动连杆，连杆一端在换档气缸活塞杆端部横向滑套中滑 动，连杆另一端将换档操纵杆置于空档N3位置；当换档操纵杆工作在N3位置时，将电磁气阀III、电磁气阀VI线圈通电，其余电磁气阀 线圈断电，此时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将它前、后两个活塞 推至后端点，换档气缸左腔失去气压，压缩空气通过换档气缸右腔将左、右两个活塞推至左 端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套拉动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向滑 套中滑动，连杆另一端将变速箱换档操纵杆置于前进档4档位置；当换档操纵杆工作在N3位置时，将电磁气阀III、电磁气阀IV、电磁气阀V线圈通电，其 余电磁气阀线圈断电，此时，选档气缸后腔失去气压，压缩空气通过选档气缸前腔，将前、后 两个活塞推至后端点，换档气缸右腔失去气压，压缩空气通过换档气缸中腔将右活塞推至 右端点，换档气缸活塞杆端部的横向滑套推动连杆，连杆中部在选档气缸活塞杆端部纵向 滑套中滑动，连杆另一端将换档操纵杆置于前进档5档位置。全文摘要
一种五档汽车变速箱换档气动装置及换档控制方法，其气动装置包括电磁气阀Ⅰ、电磁气阀Ⅱ、电磁气阀Ⅲ、电磁气阀Ⅳ、电磁气阀Ⅴ、电磁气阀Ⅵ、换档气缸和选档气缸，6只电磁气阀均为2位3通电磁气阀，所述换档气缸、选档气缸互相垂直安装，换档气缸活塞杆端部设有横向滑套，连杆一端置于横向滑套的滑套孔内，连杆另一端与变速箱上的换档操纵杆连接，选档气缸活塞杆端部设有纵向滑套，连杆中部置于纵向滑套的滑套孔内；本发明还包括五档汽车变速箱换档气动装置的换档控制方法。本发明之五档汽车变速箱换档气动装置结构简单，工作可靠性高。
文档编号F16H61/04GK101915301SQ201010278328
公开日2010年12月15日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者刘立红, 徐卫东, 朱利民, 邓群, 陈鹏 申请人:湘潭电机股份有限公司