基于一种柱塞式换挡操纵机构的研究

史延涛 刘昕 陈波

摘 要：目前，国内外汽车商用车的多档位变速操纵系统都是采用机械或机电一体化的设计，安装布置复杂，操纵费力行程大，未能集机、电、液压油缸和气阀于一体去实现多档位操纵的安装简便，操纵灵活。本研究阐述了一体化变速器换挡操纵机构，操纵装置与变速器之间用油管和电路连接，使操纵轻便省力，更具人性化，在整机上的安装方便灵活。分别从换挡操纵机构操纵部分、执行部分、双通单向阀回油部分等方面进行分析论述。

关键词：机电一体化；商用车；换挡操纵机构；双通单向阀

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

随着商用车运输行业的发展，商用车辆驾驶操人员也越来越多，对车辆驾驶操作的舒适性也提出了更高的要求。传统的机械或机电一体的设计，操纵费力行程大。在这种背景下，新一代机电一体化产品应运而生。柱塞式换挡操纵机构系统，作为汽车操纵装置系统，性能的好坏就直接关系到整车运行性能；而作为该系统最关键的部件之一柱塞式换挡操纵机构，它的质量就直接影响到汽车操纵装置系统的性能。

1 柱塞式换挡操纵机构

图1是汽车柱塞式换挡操纵机构结构原理图，换挡操纵机构由手柄操纵部分、液压活塞组部分。

图示元件组成如图1所示：1、下阀体；2、双通单向阀组； 3、液压活塞组； 4、中阀体； 5、上档位座； 6、上阀体； 7、操纵杆； 8、高低档选择开关； 9、半档开关； 10、手柄组件；11、上档位块；12、轴； 13、十字块； 14、销轴； 15、下档位块； 16、下挡位座； 17、滤网。

（1）手柄操纵部分。手柄操纵部分由手柄组件、半档开关、高低挡选择开关及操纵杆组成。电气控制利用手柄部分中的高低挡选择开关及半挡开关，分别控制相应的电控气阀，实现高低挡选择及半挡选择的操作及高挡时倒挡锁止。

司机可以轻灵简便可靠地操纵多档位变速箱，设计人员可以轻便地布置变速器的换挡操纵装置。

（2）液压活塞组部分。液压活塞组部分是压力建立的主要部件，在整个压力建立的过程中，不单靠液压活塞组来执行。还包括其它零部件配合来完成此工作，如：下阀体1、双通单向阀组2、液压活塞组3、中阀体4、上档位座5、上阀体6、上档位块11、轴12、十字块13、销轴14、下档位块15、下档位座16、滤网17等组成。

具体实施方式如下：一体化变速器换挡操纵装置，下阀体1四周设置4个液压活塞组2，下阀体1与中阀体4采用4个安装螺钉进行联接；中阀体4与上阀体6之间的连接靠十字块13连接，靠销轴14加以固定并使上阀体5绕对应的销轴14轴线实现档位切换。十字块13通过与其垂直贯穿的轴12连接。

轴12固定于十字块13中部，上档位块11放置在轴12轴线处；上档位座5位于上阀体6下方，且位于上档位块11上方；下档位块15位于十字块13下方，且位于下档位座16上方。中部设置液压油壶，并通过双通单向阀组2连通活塞组油缸。上档位座5相对于上阀体6处于静止状态，上阀体6与上档位座5可带动液压活塞组2绕销軸14在上档位块11进行左右档位的切换；下档位座16相对于中阀体4处于静止状态，上阀体6与上档位座5、上档位块11、轴12、十字块13、下档位块15可带动液压活塞组2沿销轴14在下档位座16上进行前后档位的切换。

具体工作方式如下：当操纵杆7向右扳动时，上阀体6带动上档位座5沿销轴14，在上档位块11上进行左右档位的切换，使右液压活塞组3向下移动，同时左活塞组3向上移动，从而使右油缸内的液压油从右油口压到选档液压缸某一油腔使其运动。同时选档液压缸另一油腔的油通过左油口压回左油缸内。当操纵杆7向左扳动，同样道理使选档液压缸向相反方向运运选换1挡、2挡，当继续运动可选择倒挡。

当操纵杆7向前扳动时，上阀体6与上档位座5、上档位块11、轴12、十字块13、下档位块15绕销轴14旋转，使前液压活塞组3向下移动，同时后活塞组3向上移动，从而使前油缸的液压油从前油口压到挂档液控气助力阀使阀芯运动，同时挂挡液控气助力阀内的油通过后油口压回后活塞缸内。当操纵杆7向右扳动时，同样道理使挂档液控气助力阀使阀芯向相反方向运动。

当管路中的液压油缺少时，如使右液压活塞组3向下移动，同时左活塞组3向上移动，使左活塞缸因缸油形成真空，从而使双通单向阀组件2的左面单向阀打开，液压油壶内的液压油通过滤网总成17经过双通单向阀总成2打开了左单向阀进入左活塞缸，这样保证管路中的液压油充足。前后液压活塞组3液压油缺少时，同样道理液压油壶内的液压油通过滤网总成17经过换挡双通单向阀组2实现补油。

2 结论

柱塞式换挡操纵机构，通过合理紧凑的机械结构操纵四个液压活塞组，控制两个双通单向阀组，从而实现压力供给、补油及回油操作，并通过手柄组件上设置的半档开关及高低档选择开关，控制相对应的电控油缸实现选换挡操作。它的开发使公司的产品向多元化发展，将为公司创造良好的经济效益。

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作者简介：史延涛（1978-），男，辽宁辽中人，工程师，主要从事汽车底盘制动系统研究。