基于一種柱塞式換擋操縱機構(gòu)的研究

史延濤 劉昕 陳波

摘 要：目前，國內(nèi)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(shè)計，安裝布置復(fù)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(gòu)，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(gòu)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(guān)鍵詞：機電一體化；商用車；換擋操縱機構(gòu)；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(shè)計，操縱費力行程大。在這種背景下，新一代機電一體化產(chǎn)品應(yīng)運而生。柱塞式換擋操縱機構(gòu)系統(tǒng)，作為汽車操縱裝置系統(tǒng)，性能的好壞就直接關(guān)系到整車運行性能；而作為該系統(tǒng)最關(guān)鍵的部件之一柱塞式換擋操縱機構(gòu)，它的質(zhì)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(gòu)

圖1是汽車柱塞式換擋操縱機構(gòu)結(jié)構(gòu)原理圖，換擋操縱機構(gòu)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(guān)； 9、半檔開關(guān)； 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(wǎng)。

（1）手柄操縱部分。手柄操縱部分由手柄組件、半檔開關(guān)、高低擋選擇開關(guān)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(guān)及半擋開關(guān)，分別控制相應(yīng)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(shè)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(wǎng)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(shè)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(yīng)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(shè)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?fàn)顟B(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?fàn)顟B(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(dāng)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(nèi)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(nèi)。當(dāng)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(dāng)繼續(xù)運動可選擇倒擋。

當(dāng)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(zhuǎn)，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(nèi)的油通過后油口壓回后活塞缸內(nèi)。當(dāng)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(dāng)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(nèi)的液壓油通過濾網(wǎng)總成17經(jīng)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(nèi)的液壓油通過濾網(wǎng)總成17經(jīng)過換擋雙通單向閥組2實現(xiàn)補油。

2 結(jié)論

柱塞式換擋操縱機構(gòu)，通過合理緊湊的機械結(jié)構(gòu)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(shè)置的半檔開關(guān)及高低檔選擇開關(guān)，控制相對應(yīng)的電控油缸實現(xiàn)選換擋操作。它的開發(fā)使公司的產(chǎn)品向多元化發(fā)展，將為公司創(chuàng)造良好的經(jīng)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。