一种履带车辆定轴变速箱自动换挡装置及使用方法与流程

本发明涉及履带车辆的变速领域，尤其涉及一种换挡拨叉相连、结构紧凑的自动换挡装置。

背景技术：

目前，传统履带车辆定轴变速箱大多采用手动操纵方式进行换挡操纵，经常出现换挡困难，换挡品质差等现象，对驾驶员的技术水平要求高，操纵性能不佳。因此，对于自动变速的需求越来越迫切。

自动换挡控制装置主要用来按照换挡规律的要求，随着控制参数的变化，自动地选择最佳换挡点，发出换挡信号，换挡信号操纵换挡执行机构，完成挡位的自动变换。自动换挡控制系统的功用是由选挡阀(手动阀)、换挡控制阀、换挡品质控制阀等主要元件来实现的。

选挡阀又称手动阀，它是一种手工控制的多路换向阀，位于控制系统的阀板总成中，经机械传动机构和自动变速器的操纵手柄相连，由驾驶员手工操作。

换挡控制阀(简称换挡阀)是一种由液压控制的2位换向阀，就象一个液压开关，它根据发动机负荷(节气门开度)或汽车速度的变化，自动控制挡位的升降，使自动变速器处于最适合汽车行驶状态的挡位上。

以上换挡装置一般结构复杂，占用的空间大，不方便安装维修。

技术实现要素：

本发明的目的是解决换挡装置结构复杂，占用的空间大，不方便安装维修的问题。

具体地，本发明提供了一种履带车辆定轴变速箱自动换挡装置，采用液压驱动方式，包括变速箱、控制系统、集成式选位换挡驱动装置，其中所述集成式选位换挡驱动装置安装在所述变速箱上；所述控制系统包括电子控制单元ECU和电磁阀，所述电磁阀安装在所述集成式选位换挡驱动装置上。

进一步地，所述集成式选位换挡驱动装置包括底座、选换挡集成装置、1档和R档的第一中间轴、2档和3档的第二中间轴、4档和5档的第三中间轴、第一中间轴和第二中间轴上端的集成固定支架、第三中间轴上端的固定支架、1档和R档的第一调节拉杆、2档和3档的第二调节拉杆、4档和5档的第三调节拉杆、1档和R档的第一换挡拨叉轴驱动臂、2档和3档的第二换挡拨叉轴驱动臂、4档和5档的第三换挡拨叉轴驱动臂；

所述底座通过固定螺栓固定在变速箱顶端；所述选换挡集成装置通过固定螺栓固定在所述底座上，所述集成固定支架和所述固定支架均通过固定螺栓固定在所述底座上；所述第一中间轴和所述第二中间轴通过所述集成固定支架和所述底座上相应的凹槽进行上下定位，所述第三中间轴通过所述固定支架和所述底座上相应的凹槽进行上下定位，所述第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴均能沿自身轴线旋转；所述第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴的上、下端分别设置有摆臂，所述第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴上端的摆臂分别通过第一调节拉杆、第二调节拉杆、第三调节拉杆与第一换挡拨叉轴驱动臂、第二换挡拨叉轴驱动臂、第三换挡拨叉轴驱动臂相连接，下端的摆臂分别连接至选换挡集成装置。

进一步地，所述选换挡集成装置包括：集成式选位换挡油缸、油路基座、选位位移传感器、换挡位移传感器、换挡活塞杆、选位活塞杆、换挡拨臂、换挡框、选位框、换挡拨块、拉杆、自锁互锁机构、换挡传感器拨头、选位传感器拨头；

所述集成式选位换挡油缸包括选位油缸和换挡油缸，通过螺栓连接固定安装在所述油路基座上；所述换挡活塞杆和所述选位活塞杆分别安装在集成式选位换挡油缸的选位油缸和换挡油缸内；所述换挡框安装在所述换挡活塞杆上，通过换挡杆锁紧螺母与换挡活塞杆固定连接，并可随换挡活塞杆沿换挡活塞杆的轴线作直线运动；所述换挡传感器拨头一端通过螺纹连接固定在所述换挡框上，另一端与所述换挡位移传感器相连接；所述选位框安装在所述选位活塞杆上，通过选位杆锁紧螺母与选位活塞杆固定连接，并可随选位活塞杆沿选位活塞杆的轴线作直线运动；所述选位传感器拨头一端通过螺纹连接固定在所述选位框上，另一端与选位位移传感器相连接；所述换挡拨臂穿过所述换挡框和选位框，上端由所述换挡框顶盖限位，下端插入所述换挡拨块的凹槽内；所述换挡拨块与所述拉杆通过锁紧螺栓连接；所述拉杆安装在所述油路基座上，并可沿其轴线方向作直线运动；所述自锁/互锁机构安装在所述油路基座。

进一步地，所述拉杆数量为3，分别与第一中间轴、第二中间轴和第三中间轴下端的摆臂相连，所述拉杆上有自锁/互锁凹槽，用于和安装在所述油路基座上的自锁/互锁机构配合工作。

进一步地，所述选换挡集成装置还包括：换挡缸端盖、选位缸端盖、换挡活塞杆衬套、选位活塞杆衬套、选位框托和盖板；所述选位缸端盖和换挡缸端盖分别与O型圈配合对选位油缸和换挡油缸的缸筒进行密封，同时对所述选位活塞杆和换挡活塞杆的运动起限位作用；所述选位活塞杆衬套和换挡活塞杆衬套分别与所述选位活塞杆和换挡活塞杆靠近端盖的一端相配合，起确定中位的作用；所述选位框托为选位框的运动提供导向；所述盖板位于集成式选位换挡油缸顶部，起密封作用，同时也是维修检测的窗口。

进一步地，所述选位油缸、换挡油缸均为单杆型复动式液压缸。

进一步地，所述电磁阀为高速响应的两位三通电磁阀，数量为4。

本发明提出一种换挡拨叉相连的新的连接方式，并且集成式选位换挡驱动装置结构设计紧凑，只需要两个缸，实现6个或更多档位的控制，并且具有机械防双档功能，由于直接安装于变速箱上，占用的安装空间小，中间环节少，进一步提高了自动换挡操纵系统的可安装性，并且与变速箱采用一体化设计，方便了变速箱自动换档装置的整体吊装，便于安装、维修。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是自动换挡操纵装置的液压驱动原理图；

图2是集成式选位换挡驱动装置总成安装图；

图3是选换挡集成装置主视图；

图4是选换挡集成装置俯视图；

图5是换挡机构的剖视图；

图6是选位机构的剖视图。

其中：1-变速箱；2-底座；3-选换挡集成装置；4-第一中间轴；5-第二中间轴；6-第三中间轴；7-集成固定支架；8-固定支架；9-第一调节拉杆；10-第二调节拉杆；11-第三调节拉杆；12-第一换挡拨叉轴驱动臂；13-第二换挡拨叉轴驱动臂；14-第三换挡拨叉轴驱动臂；15-集成式选位换挡油缸；16-油路基座；17-选位位移传感器；18-换挡位移传感器；19-换挡活塞杆；20-换挡杆锁紧螺母；21-选位活塞杆；22-选位杆锁紧螺母；23-换挡拨臂；24-换挡框；25-选位框；26-换挡拨块；27-锁紧螺栓；28-拉杆；28’-自锁/互锁凹槽；29-自锁互锁机构；30-换挡传感器拨头；31-选位传感器拨头；32-换挡缸端盖；33-选位缸端盖；34-换挡活塞杆衬套；35-选位活塞杆衬套；36-选位框托；37-盖板；a-选位油缸；b-换挡油缸；S1、S2、S3、S4-两位三通电磁阀；P-压力油。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的一种履带车辆定轴变速箱自动换挡装置，采用液压驱动方式，包括变速箱1、控制系统、集成式选位换挡驱动装置，其中集成式选位换挡驱动装置安装在变速箱上，实现了一体化设计。

控制系统包括电子控制单元ECU和电磁阀。如图1所示，电磁阀为高速响应的两位三通电磁阀，数量为4，在图中为S1、S2、S3和S4，安装在集成式选位换挡驱动装置上。其中，S1、S2用于控制选位操作，S3、S4用于控制换挡操作，压力油P通过电磁阀S1-S4进入选换挡操纵装置。

如图2所示，集成式选位换挡驱动装置包括底座2、选换挡集成装置3、1档和R档的第一中间轴4、2档和3档的第二中间轴5、4档和5档的第三中间轴6、第一中间轴和第二中间轴上端的集成固定支架7、第三中间轴上端固定支架8、1档和R档的第一调节拉杆9、2和3档的第二调节拉杆10、4档和5档的第三调节拉杆11、1档和R档的第一换挡拨叉轴驱动臂12、2档和3档的第二换挡拨叉轴驱动臂13、4档和5档的第三换挡拨叉轴驱动臂14；

底座2通过固定螺栓固定在变速箱1顶端；选换挡集成装置3通过固定螺栓固定在底座2上，集成固定支架7和固定支架8均通过固定螺栓固定在底座2上。第一中间轴4和第二中间轴5通过集成固定支架7和底座2上相应的凹槽进行上下定位，第三中间轴6通过集成固定支架8和底座2上相应的凹槽进行上下定位，第一中间轴4、第二中间轴5和第三中间轴6均能沿自身轴线旋转；第一中间轴4、第二中间轴5和第三中间轴6的上、下端分别设置有摆臂，上端的摆臂分别通过第一调节拉杆9、第二调节拉杆10、第三调节拉杆11与第一换挡拨叉轴驱动臂12、第二换挡拨叉轴驱动臂13、第三换挡拨叉轴驱动臂14相连接，下端的摆臂分别连接至选换挡集成装置3。

如图3～6所示，选换挡集成装置3主要包括：集成式选位换挡油缸15、油路基座16、选位位移传感器17、换挡位移传感器18、换挡活塞杆19、换挡杆锁紧螺母20、选位活塞杆21、选位杆锁紧螺母22、换挡拨臂23、换挡框24、选位框25、换挡拨块26、锁紧螺栓27、拉杆28、自锁/互锁凹槽28’、自锁互锁机构29、换挡传感器拨头30、选位传感器拨头31。其中，集成式选位换挡油缸15包括选位油缸a和换挡油缸b，通过螺栓连接固定安装在油路基座16上；换挡活塞杆19和选位活塞杆21分别安装在集成式选位换挡油缸15的选位油缸和换挡油缸内；换挡框24安装在换挡活塞杆19上，通过换挡杆锁紧螺母20与换挡活塞杆19固定连接，并可随换挡活塞杆19沿换挡活塞杆19的轴线作直线运动；换挡传感器拨头30一端通过螺纹连接固定在换挡框24上，另一端与换挡位移传感器18相连接，当换挡活塞杆19作直线运动时，换挡位移传感器18通过测量换挡传感器拨头30的运动即可测得换挡活塞杆19当前的位置；选位框25安装在选位活塞杆21上，通过选位杆锁紧螺母22与选位活塞杆21固定连接，并可随选位活塞杆21沿选位活塞杆21的轴线作直线运动；选位传感器拨头31一端通过螺纹连接固定在选位框25上，另一端与选位位移传感器17相连接，当选位活塞杆21运动时，选位位移传感器17通过测量选位传感器拨头31的运动即可测得选位活塞杆21当前的位置；换挡拨臂23穿过换挡框24和选位框25，上端由换挡框24顶盖限位，下端插入换挡拨块26的凹槽内；换挡拨块26与拉杆28通过锁紧螺栓27连接，拉杆28安装在油路基座16上，并可沿其轴线方向作直线运动，数量为3，分别与第一中间轴4、第二中间轴5和第三中间轴6下端的摆臂相连，拉杆28上有自锁/互锁凹槽28’，用于和安装在油路基座16上的自锁/互锁机构29相配合，从而实现防挂双档的功能。

选换挡集成装置3还包括：换挡缸端盖32、选位缸端盖33、换挡活塞杆衬套34、选位活塞杆衬套35、选位框托36、盖板37。选位缸端盖33和换挡缸端盖32分别与O型圈配合对选位油缸a和换挡油缸b的缸筒进行密封，同时对所述选位活塞杆21和换挡活塞杆19的运动起限位作用；所述选位活塞杆衬套35和换挡活塞杆衬套34分别与所述选位活塞杆21和换挡活塞杆19靠近端盖的一端相配合，起确定中位的作用；所述选位框托36为选位框25的运动提供导向；所述盖板37位于集成式选位换挡油缸15顶部，起密封作用，同时也是维修检测的窗口。

以上介绍了自动换挡操纵系统的整体结构组成及其安装连接方式，下面介绍该系统的工作原理及具体操作步骤。

本发明的自动换挡操纵系统由电子控制单元ECU进行控制，采用液压驱动方式，可实现变速箱1的自动选位、换挡操作。集成式选位换挡驱动装置由选位、换挡两个油缸驱动，选位油缸a、换挡油缸b均采用单杆型复动式液压缸，由常闭式高速响应的两位三通电磁阀控制。S1、S2电磁阀用于驱动选位油缸a内的选位活塞杆21，S3、S4电磁阀用于驱动换挡油缸b内的换挡活塞杆19。两个油缸分别通过其活塞杆上固连的选位框25和换挡框24推动换挡拨臂23运动来完成相应的选位、换挡操作。当电子控制单元ECU发出换挡指令时，相应电磁阀适时通电即可完成选位、换挡操作。并且在选位换挡过程中，安装在选位框25和换挡框24上的传感器拨头的运动使传感器产生位移信号并传输回电子控制单元，使电子控制单元正确判断此时的换挡状态，以便通过实时监测和控制执行机构的操作来进行相应的控制。这样电子控制单元-集成式选位换挡驱动装置-传感器-电子控制单元便构成了自动控制系统的闭环回路。具体操作步骤如下：

(1)选位操作：控制选位的电磁阀S1、S2在电子控制单元ECU的驱动下，控制选位活塞杆21沿其轴线运动，通过选位框25将力传给换挡拨臂23，从而带动换挡拨臂23在三个换挡拨块26的凹槽中进行选位；选位油缸a、选位活塞杆衬套35以及选位缸端盖33三者保证了选位活塞杆21移动位置的准确性。同时选位传感器拨头31将选位活塞杆21的运动传给选位位移传感器17，从而将选位活塞杆21的运动状况反馈给电子控制单元ECU。

(2)换挡操作：电子控制单元ECU驱动电磁阀S3、S4控制换挡活塞杆19沿其轴线运动，换挡活塞杆19通过换挡框24推动换挡拨臂23沿同方向运动，并带动相应的拉杆28沿其轴线移动，换档力经过对应档位的中间轴、调节拉杆、换挡拨叉轴驱动臂推动换挡拨叉完成相应的挂挡、摘挡操纵；换挡油缸b、换挡活塞杆衬套34以及换挡缸端盖32三者保证了换挡活塞杆19移动位置的准确性，同时拉杆28上的自锁/互锁凹槽28’与自锁互锁机构29相配合保证了机构不挂双档。换挡传感器拨头30将换挡活塞杆19的运动传递给换挡位移传感器18，从而将档位信号反馈给电子控制单元ECU。

本发明的自动换挡装置与变速箱采用一体化设计，与以往的自动换挡操纵系统相比，本发明提出一种换挡拨叉相连的新的连接方式，并且集成式选位换挡驱动装置结构设计紧凑，只需要两个缸，实现6个或更多档位的控制，并且具有机械防双档功能，由于直接安装于变速箱上，占用的安装空间小，中间环节少，进一步提高了自动换挡操纵系统的可安装性，并且与变速箱采用一体化设计，方便了变速箱自动换档装置的整体吊装，便于安装、维修。

综上所述，本发明提供了一种自动换档装置，具有换挡操作简便、准确的特点，能够提高车辆的操纵性能。同时采用换挡拨叉相连的新的连接方式，并且集成式选位换挡驱动装置结构设计紧凑，占用的安装空间小，进一步提高了自动换挡操纵系统的可安装性。

尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。