基于一種柱塞式換擋操縱機構的研究

史延濤 劉昕 陳波

摘 要：目前，國內外汽車商用車的多檔位變速操縱系統(tǒng)都是采用機械或機電一體化的設計，安裝布置復雜，操縱費力行程大，未能集機、電、液壓油缸和氣閥于一體去實現(xiàn)多檔位操縱的安裝簡便，操縱靈活。本研究闡述了一體化變速器換擋操縱機構，操縱裝置與變速器之間用油管和電路連接，使操縱輕便省力，更具人性化，在整機上的安裝方便靈活。分別從換擋操縱機構操縱部分、執(zhí)行部分、雙通單向閥回油部分等方面進行分析論述。

關鍵詞：機電一體化；商用車；換擋操縱機構；雙通單向閥

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.041

隨著商用車運輸行業(yè)的發(fā)展，商用車輛駕駛操人員也越來越多，對車輛駕駛操作的舒適性也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的機械或機電一體的設計，操縱費力行程大。在這種背景下，新一代機電一體化產品應運而生。柱塞式換擋操縱機構系統(tǒng)，作為汽車操縱裝置系統(tǒng)，性能的好壞就直接關系到整車運行性能；而作為該系統(tǒng)最關鍵的部件之一柱塞式換擋操縱機構，它的質量就直接影響到汽車操縱裝置系統(tǒng)的性能。

1 柱塞式換擋操縱機構

圖1是汽車柱塞式換擋操縱機構結構原理圖，換擋操縱機構由手柄操縱部分、液壓活塞組部分。

圖示元件組成如圖1所示：1、下閥體；2、雙通單向閥組； 3、液壓活塞組； 4、中閥體； 5、上檔位座； 6、上閥體； 7、操縱桿； 8、高低檔選擇開關； 9、半檔開關； 10、手柄組件；11、上檔位塊；12、軸； 13、十字塊； 14、銷軸； 15、下檔位塊； 16、下?lián)跷蛔?17、濾網。

（1）手柄操縱部分。手柄操縱部分由手柄組件、半檔開關、高低擋選擇開關及操縱桿組成。電氣控制利用手柄部分中的高低擋選擇開關及半擋開關，分別控制相應的電控氣閥，實現(xiàn)高低擋選擇及半擋選擇的操作及高擋時倒擋鎖止。

司機可以輕靈簡便可靠地操縱多檔位變速箱，設計人員可以輕便地布置變速器的換擋操縱裝置。

（2）液壓活塞組部分。液壓活塞組部分是壓力建立的主要部件，在整個壓力建立的過程中，不單靠液壓活塞組來執(zhí)行。還包括其它零部件配合來完成此工作，如：下閥體1、雙通單向閥組2、液壓活塞組3、中閥體4、上檔位座5、上閥體6、上檔位塊11、軸12、十字塊13、銷軸14、下檔位塊15、下檔位座16、濾網17等組成。

具體實施方式如下：一體化變速器換擋操縱裝置，下閥體1四周設置4個液壓活塞組2，下閥體1與中閥體4采用4個安裝螺釘進行聯(lián)接；中閥體4與上閥體6之間的連接靠十字塊13連接，靠銷軸14加以固定并使上閥體5繞對應的銷軸14軸線實現(xiàn)檔位切換。十字塊13通過與其垂直貫穿的軸12連接。

軸12固定于十字塊13中部，上檔位塊11放置在軸12軸線處；上檔位座5位于上閥體6下方，且位于上檔位塊11上方；下檔位塊15位于十字塊13下方，且位于下檔位座16上方。中部設置液壓油壺，并通過雙通單向閥組2連通活塞組油缸。上檔位座5相對于上閥體6處于靜止狀態(tài)，上閥體6與上檔位座5可帶動液壓活塞組2繞銷軸14在上檔位塊11進行左右檔位的切換；下檔位座16相對于中閥體4處于靜止狀態(tài)，上閥體6與上檔位座5、上檔位塊11、軸12、十字塊13、下檔位塊15可帶動液壓活塞組2沿銷軸14在下檔位座16上進行前后檔位的切換。

具體工作方式如下：當操縱桿7向右扳動時，上閥體6帶動上檔位座5沿銷軸14，在上檔位塊11上進行左右檔位的切換，使右液壓活塞組3向下移動，同時左活塞組3向上移動，從而使右油缸內的液壓油從右油口壓到選檔液壓缸某一油腔使其運動。同時選檔液壓缸另一油腔的油通過左油口壓回左油缸內。當操縱桿7向左扳動，同樣道理使選檔液壓缸向相反方向運運選換1擋、2擋，當繼續(xù)運動可選擇倒擋。

當操縱桿7向前扳動時，上閥體6與上檔位座5、上檔位塊11、軸12、十字塊13、下檔位塊15繞銷軸14旋轉，使前液壓活塞組3向下移動，同時后活塞組3向上移動，從而使前油缸的液壓油從前油口壓到掛檔液控氣助力閥使閥芯運動，同時掛擋液控氣助力閥內的油通過后油口壓回后活塞缸內。當操縱桿7向右扳動時，同樣道理使掛檔液控氣助力閥使閥芯向相反方向運動。

當管路中的液壓油缺少時，如使右液壓活塞組3向下移動，同時左活塞組3向上移動，使左活塞缸因缸油形成真空，從而使雙通單向閥組件2的左面單向閥打開，液壓油壺內的液壓油通過濾網總成17經過雙通單向閥總成2打開了左單向閥進入左活塞缸，這樣保證管路中的液壓油充足。前后液壓活塞組3液壓油缺少時，同樣道理液壓油壺內的液壓油通過濾網總成17經過換擋雙通單向閥組2實現(xiàn)補油。

2 結論

柱塞式換擋操縱機構，通過合理緊湊的機械結構操縱四個液壓活塞組，控制兩個雙通單向閥組，從而實現(xiàn)壓力供給、補油及回油操作，并通過手柄組件上設置的半檔開關及高低檔選擇開關，控制相對應的電控油缸實現(xiàn)選換擋操作。它的開發(fā)使公司的產品向多元化發(fā)展，將為公司創(chuàng)造良好的經濟效益。

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作者簡介：史延濤（1978-），男，遼寧遼中人，工程師，主要從事汽車底盤制動系統(tǒng)研究。