專利名稱：工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程機(jī)械行業(yè)，具體地說裝載機(jī)系列的變速換檔系統(tǒng)。
技術(shù)背景-目前，公知應(yīng)用在裝載機(jī)上的換檔機(jī)構(gòu)有兩大類諸如匹配國產(chǎn)變速箱的 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)和諸如匹配以德國的ZF自動變速箱為主的電液換檔機(jī)構(gòu)。國外 普遍采用電液換檔，變速箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。國內(nèi)目前廣泛采用的是傳統(tǒng) 的機(jī)械式手動換檔機(jī)構(gòu)(剛性連桿機(jī)構(gòu)或換檔軟軸結(jié)構(gòu))，但是該類換檔機(jī)構(gòu)傳 動"結(jié)點(diǎn)"多，換檔手柄的操作空間較大，從而造成裝配調(diào)整難度大，傳動效 率較低，換檔較"重"，行駛中的頻繁換檔易造成操作者的的緊張與疲勞，安全 隱患逐年上升。發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是針對以上不足而提供一種工程機(jī)械用電控 換檔機(jī)構(gòu)，通過分析單元的微處理器進(jìn)行控制，由數(shù)字氣缸活塞桿的復(fù)合運(yùn)動 帶動工程機(jī)械車輛上的變速箱閥桿進(jìn)行往復(fù)動作，完成換檔動作。具有平穩(wěn)換 檔、換檔準(zhǔn)確，占用駕駛室空間小，不需要專門維護(hù)等特點(diǎn)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，主要由順次連接的輸入單元、分析單元、 執(zhí)行單元、反饋單元構(gòu)成。輸入單元與駕駛室方向柱連接，采集自動復(fù)位式組合手柄給出換檔信號并輸送到分析單元；分析單元對輸入的換檔信號進(jìn)行處理 并根據(jù)反饋單元反饋的位置信號為執(zhí)行單元提供執(zhí)行信號；執(zhí)行單元執(zhí)行分析 單元給出的各種執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)換檔動作；反饋單元將換檔實(shí)際動作情況進(jìn)行跟蹤反饋，并將反饋信號輸送到分析單元。分析單元還與顯示單元連接，將檔位實(shí)際情況予以顯示。輸入單元與分析單元之間還設(shè)有安全防護(hù)開關(guān)，以防止車輛停止后的誤操作。分析單元主要由控制電路和控制閥系構(gòu)成，控制閥系由電磁換向閥A、 B、 C， 三通接頭SI、 SII，減壓閥，排放五通和消音排氣閥構(gòu)成，控制電路與電磁換 向閥A、 B、 C連接，控制電磁換向閥A、 B、 C的啟閉，電磁換向闊A、 B、 C的 接口 A3、 B3、 C3與執(zhí)行單元連接，電磁換向閥A、 B、 C接口 A2、 B2、 C2分別 與排放五通的接口P1、 P2、 P3連接，電磁換向閥A的接口 A1與三通接頭SII的 接口S6連接，電磁換向閥B的接口B1與三通接頭SII的接口S5連接，電磁換 向閥C的接口 Cl與減壓閥的接口 Jl連接，減壓閥的接口 J2與三通接頭S I的 接口 S2連接，三通接頭S I的接口 S3與三通接頭SII的接口 S4連接，三通接 頭S I的接U Sl連接主氣源，排放五通的接口 P4與消音排氣閥連接。執(zhí)行單元主要由數(shù)字汽缸構(gòu)成，數(shù)字汽缸由缸體及缸體內(nèi)的主活塞桿、第 一主活塞環(huán)、第二主活塞環(huán)、輔活塞桿、輔活塞環(huán)構(gòu)成，缸體上具有進(jìn)氣孔Q1、 Q2、 Q3，缸體內(nèi)設(shè)有主活塞桿，主活塞桿的末端具有第一主活塞環(huán)，第一主活 塞環(huán)的外側(cè)設(shè)有第二主活塞環(huán)，第一主活塞環(huán)與第二主活塞環(huán)之間設(shè)有感應(yīng)磁 環(huán)；主活塞桿的外側(cè)環(huán)套接輔活塞桿，輔活塞桿的末端與輔活塞環(huán)連接，主活 塞桿與變速箱上的閥桿連接。缸體與輔活塞環(huán)、第二主活塞環(huán)之間設(shè)有活塞支撐環(huán)，以減少摩擦損耗。活塞支撐環(huán)為含銅四氟活塞支撐環(huán)。反饋單元主要由缸體上設(shè)置的四個磁性傳感元件K1、 K2、 KR、認(rèn)構(gòu)成，磁性傳感元件與控制電路連接，用以采集主活塞桿的位置信息。顯示單元由四個的發(fā)光二極管L1、 L2、 LR、 LN構(gòu)成，分別連接在分析單元 的線路板上，根據(jù)缸體上的四個磁性傳感元件K1、 K2、 KR、認(rèn)反饋的當(dāng)前位置 和輸入的控制指令，以顯示不同的檔位信息。本發(fā)明可以達(dá)到的有益效果是
1、 本發(fā)明的換檔動作符合規(guī)定的操作模式相鄰檔位遞增遞減變換。因此有效的提高了變速箱的使用壽命。
2、 本發(fā)明采用電子控制、氣動執(zhí)行完成工程車輛的檔位切換工作，克服了了現(xiàn)有老式變速操縱使用機(jī)械連桿直接控制變速閥桿操縱力較大的不足，同時 與新型電液變速裝置相比，由于新型電液變速裝置必須匹配高端的變速箱，僅 變速箱價格大約節(jié)約1倍。
3、 本發(fā)明是基于現(xiàn)有變速箱，不需改變變速箱，不需增加動力單元，直接利用車載電源和氣源低成本增加，實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)自動控制的操縱方式，不僅減 低操作人員的工作強(qiáng)度，而且生產(chǎn)繼承性好，產(chǎn)品檔次提高明顯。
4、 本發(fā)明不僅能使駕駛員輕松平穩(wěn)地完成換檔動作，而且換檔準(zhǔn)確，占用 駕駛室空間小，不需要專門的潤滑維護(hù)，同時減少了由于駕駛員換檔技術(shù)存在 的差異導(dǎo)致整車的燃料經(jīng)濟(jì)性提高以及動力性污染排放的增加。


-圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)邏輯方框圖。圖2是本發(fā)明的組裝總成圖(其中圖2-2為圖2-1中執(zhí)行單元的俯視結(jié)構(gòu)示 意圖)。圖3是本發(fā)明分析單元的結(jié)構(gòu)示意圖(其中圖3-2為圖3-l的A向視圖)。 圖4分析單元中控制電路的電路原理圖。圖5是執(zhí)行單元中數(shù)字氣缸的縱向剖面示意圖。 圖6為本發(fā)明氣路工作原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述如圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示該工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)， 主要由順次連接的輸入單元l、分析單元2、執(zhí)行單元3、反饋單元4構(gòu)成。輸 入單元1與駕駛室方向柱10連接，采集自動復(fù)位式組合手柄11給出換檔信號 并輸送到分析單元2;輸入單元1與分析單元2之間還設(shè)有安全防護(hù)開關(guān)6，以 防止車輛停止后的誤操作；分析單元2對輸入的換檔信號進(jìn)行處理并根據(jù)反饋 單元4反饋的位置信號為執(zhí)行單元3提供執(zhí)行信號；執(zhí)行單元3執(zhí)行分析單元2 給出的各種執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)換檔動作；反饋單元4將換檔實(shí)際動作情況進(jìn) 行跟蹤反饋，并將反饋信號輸送到分析單元2;分析單元2還與顯示單元5連接， 將檔位實(shí)際情況予以顯示。其中分析單元2主要由控制電路20和控制閥系構(gòu) 成，控制閥系由電磁換向閥A、 B、 C，三通接頭SI、 SII，減壓閥J，排放五通 P和消音排氣閥X構(gòu)成，控制電路20與電磁換向閥A、 B、 C連接，控制電磁換 向閥A、 B、 C的啟閉，電磁換向閥A、 B、 C的接口A3、 B3、 C3與執(zhí)行單元2連 接，電磁換向闊A、 B、 C接口A2、 B2、 C2分別與排放五通P的接口P1、 P2、 P3 連接，電磁換向閥A的接口A1與三通接頭SII的接口S6連接，電磁換向閥B的 接口 Bl與三通接頭SII的接口 S5連接，電磁換向閥C的接口 Cl與減壓閥的接 口 Jl連接，減壓閥的接口 J2與三通接頭S I的接口 S2連接，三通接頭S I的 接口 S3與三通接頭SII的接口 S4連接，三通接頭S I的接口 Sl連接主氣源Q， 排放五通P的接口 P4與消音排氣閥X連接?？刂齐娐酚晌⑻幚砥鱉icrochip PIC16F917-I/PT及其外圍電路構(gòu)成，其中微處理器Microchip PIC16F917-I/PT的P8、 P9分別經(jīng)上拉電阻RK1、 RK2與自動復(fù)位式組合手柄11連接，采集自動 復(fù)位式組合手柄11的換檔信號；微處理器Microchip PIC16F917-I/PT的P2、 P3 、 P4、 Ps分別經(jīng)上拉電阻R6、 R7、 R8、 R9與四個磁性傳感元件K1、 K2、 KR、 認(rèn)連接，采集主活塞桿的位置信息；微處理器Microchip PIC16F917-I/PT的 P32、 P35 、 P36、 P3 分別經(jīng)電阻R14、 R15、 R16、 R17與四個連接四個發(fā)光二極管 Ll、 L2、 LR、 LN，顯示不同的檔位信息；微處理器Microchip PIC16F917-I/PT 的Pw、 P2。 、 P^分別經(jīng)電阻R3、三級管Q1，電阻R4、三級管Q2，電阻R5、三 級管Q3后與電磁換向閥A、 B、 C連接，以控制電磁換向閥A、 B、 C的啟閉。執(zhí) 行單元主要包括數(shù)字汽缸，數(shù)字汽缸由缸體53及缸體53內(nèi)的主活塞桿52、第 一主活塞環(huán)56、第二主活塞環(huán)55、輔活塞桿51、輔活塞環(huán)54構(gòu)成，缸體53上 具有進(jìn)氣孔Q1、 Q2、 Q3，缸體53內(nèi)設(shè)有主活塞桿52，主活塞桿52的末端具有 第一主活塞環(huán)56，第一主活塞環(huán)56的外側(cè)設(shè)有第二主活塞環(huán)54，第一主活塞 環(huán)56與第二主活塞環(huán)55之間設(shè)有感應(yīng)磁環(huán)57;主活塞桿52的外側(cè)環(huán)套接輔活 塞桿51，輔活塞桿51的末端與輔活塞環(huán)54連接，主活塞桿52與變速箱上的閥 桿7連接，缸體53與輔活塞環(huán)54、第二主活塞環(huán)55之間設(shè)有含銅四氟活塞支撐 環(huán)58，以減少摩擦損耗。工作過程大致如下當(dāng)車輛啟動(打開點(diǎn)電源總開關(guān)，接通電路)時，系 統(tǒng)自動執(zhí)行N檔程序，系統(tǒng)對電磁換向閥C、電磁換向閥A同時供電，控制電路 20收到磁性傳感元件K3的反饋信號后，對電磁換向閥C、電磁換向閥A持續(xù)供 電，l秒后切斷電路，同時顯示單元中的LN指示燈亮，以此防止車輛失控；操縱自動復(fù)位式組合手柄11，當(dāng)動作信號輸入后，微處理器Microchip PIC16F917-I/PT對當(dāng)前位置及狀態(tài)進(jìn)行分析后，驅(qū)動相應(yīng)的電磁換向閥C 或電磁換向閥B或電磁換向閥A動作，數(shù)字氣缸根據(jù)電磁換向閥C、 B、 A的啟閉情況進(jìn)行組合進(jìn)氣，可以實(shí)現(xiàn)10.5mm、 21mm、 31.5腿三個行程、四 個位置的動作，檔位"R": H=31. 5mm，檔位"N": H二21mm，檔位"l": H二IO. 5mm， 檔位"2": H=Omm (H表示多位控制數(shù)字氣缸主活塞桿和輔活塞桿相對移動 位移之和。)微處理器Microchip PIC16F917-I/PT收到磁性傳感元件Kl、 K2、 KR、 KN的反饋信號后，對電磁換向閥C或電磁換向閥B或電磁換向閥A 維持供電l秒后切斷電源，發(fā)光二極管L1、 L2、 LR指示相應(yīng)的檔位信息。 因本發(fā)明采用正反單向循環(huán)原理，因此每個動作之間的邏輯關(guān)系如下R — —N —— Fl —— F2。 g卩當(dāng)由N檔進(jìn)入1檔時，該動作為在當(dāng)前檔位 為"N"時向上(+ )搬動自動復(fù)位式組合手柄一次，系統(tǒng)對電磁換向閥C、 2同時供電，控制電路20收到磁性開關(guān)2的反饋信號后，對電磁換向閥C、 電磁換向閥B持續(xù)供電l秒后切斷電路，同時指示燈"L1"點(diǎn)亮；當(dāng)由N 檔進(jìn)入R檔時該動作為在當(dāng)前檔位為"N"時向下(-)搬動手柄一次，系 統(tǒng)對電磁換向閥C供電，控制電路20收到磁性傳感元件KN的反饋信號后， 對電磁換向閥C持續(xù)供電l秒后切斷電路，同時指示燈"LR"點(diǎn)亮；由R 檔只能進(jìn)入N檔該動作為在當(dāng)前檔位為"R"時向上(+ )搬動手柄一次， 系統(tǒng)對電磁換向閥C、電磁換向閥A同時供電，控制電路20收到磁性傳感 元件KR的反饋信號后，對電磁換向閥C、電磁換向閥A持續(xù)供電l秒后切 斷電路，同時指示燈"LN"點(diǎn)亮；當(dāng)前位置為R時，向操縱手柄，系統(tǒng) 不進(jìn)行任何動作；當(dāng)由F1檔進(jìn)入F2檔時，該動作為在當(dāng)前檔位為"F1"時 向上(+ )搬動手柄一次，系統(tǒng)對電磁換向閥A、電磁換向閥B同時供電， 控制電路20收到磁性傳感元件K1的反饋信號后，對電磁換向閥A、電磁換 向閥B持續(xù)供電1秒后切斷電路，同時指示燈"L2"點(diǎn)亮；當(dāng)由F1檔進(jìn)入 N檔時該動作為在當(dāng)前檔位為"F1"時向下(-)搬動手柄一次，系統(tǒng)對電磁換向閥C、電磁換向閥A同時供電，控制電路20收到磁性傳感元件KR 的反饋信號后，對電磁換向閥C、電磁換向閥A持續(xù)供電1秒后切斷電路， 同時指示燈"LN"點(diǎn)亮；由F2檔只能進(jìn)入Fl檔，該動作為在當(dāng)前檔位為"F2" 時向下(_)搬動手柄一次，系統(tǒng)對電磁換向閥C、電磁換向閥B同時供電， 控制電路20收到磁性傳感元件K2的反饋信號后，對電磁換向閥C、電磁換 向閥B持續(xù)供電1秒后切斷電路，同時指示燈"F1"點(diǎn)亮，當(dāng)前位置為F2 時，"+ "向操縱手柄，系統(tǒng)不進(jìn)行任何動作。本發(fā)明的換檔動作符合規(guī)定的操作模式相鄰檔位遞增遞減變換，因此有 效的提高了變速箱的使用壽命；采用電子控制、氣動執(zhí)行完成工程車輛的檔位 切換工作，克服了現(xiàn)有老式變速操縱使用機(jī)械連桿直接控制變速閥桿操縱力較 大的不足；同時基于現(xiàn)有變速箱，不需改變變速箱，不需要增加動力單元，直 接利用現(xiàn)有的電源、氣源就可以使用，不僅減低操作人員的工作強(qiáng)度，而且生 產(chǎn)繼承性好，產(chǎn)品檔次提高明顯。因此本發(fā)明不僅能使駕駛員輕松平穩(wěn)地完成 換檔動作，而且換檔準(zhǔn)確，占用駕駛室空間小，不需要專門的潤滑維護(hù)，同時 減少了由于駕駛員的換檔技術(shù)存在的差異導(dǎo)致整車的燃料經(jīng)濟(jì)性提高、動力性 污染排放的增加。
權(quán)利要求
1、一種工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，主要由順次連接的輸入單元(1)、分析單元(2)、執(zhí)行單元(3)、反饋單元(4)構(gòu)成，其特征在于輸入單元(1)與駕駛室方向柱連接，采集自動復(fù)位式組合手柄給出的換檔信號并輸送到分析單元(2)；分析單元(2)對輸入的換檔信號進(jìn)行處理并根據(jù)反饋單元(4)反饋的位置信號為執(zhí)行單元(3)提供執(zhí)行信號；執(zhí)行單元(3)執(zhí)行分析單元(2)給出的各種執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)換檔動作；反饋單元(4)將換檔實(shí)際動作情況進(jìn)行跟蹤反饋，并將反饋信號輸送到分析單元(2)。
2、 如權(quán)利要求l所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于分析單元(2)還與顯示單元(5)連接，將檔位實(shí)際情況予以顯示。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于輸入 單元(1)與分析單元(2)之間還設(shè)有安全防護(hù)開關(guān)(6)，以防止車輛停止后 的誤操作。
4、 如權(quán)利要求3所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于分析單元(1)主要由控制電路(20)和控制閥系構(gòu)成，控制閥系由電磁換向閥(A)、 (B)、(c)，三通接頭(si )、 (sn)，減壓閥(J)，排放五通(P)和消音排氣閥(X)構(gòu)成，控制電路(20)與電磁換向閥(A)、 (B)、 (C)連接，控制電磁換向閥(A)、 (B)、 (C)的啟閉，電磁換向閥(A)、 (B)、 (C)的接口 (A3)、 (B3)、 (C3)與 執(zhí)行單元(3)連接，電磁換向閥(A)、 (B)、 (C)接口 (A2)、 (B2)、 (C2)分 別與排放五通(P)的接口 (Pl)、 (P2)、 (P3)連接，電磁換向閥(A)的接口 (Al)與三通接頭(SID的接口 (S6)連接，電磁換向閥(B)的接口 (Bl) 與三通接頭(SII)的接口 (S5)連接，電磁換向閥(C)的接口 (Cl)與減壓 閥(J)的接口 (Jl)連接，減壓閥的接口 (J2)與三通接頭(S I )的接口 (S2) 連接，三通接頭(SI )的接口 (S3)與三通接頭(SII)的接口 (S4)連接，三通接頭(SI )的接口 (Sl)連接主氣源(Q)，排放五通的接口 (P4)與消音 排氣閥(X)連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于執(zhí)行單元(3) 主要由數(shù)字汽缸構(gòu)成，數(shù)字汽缸由缸體(53)及缸體(53)內(nèi)的主活塞桿 (52)、第一主活塞環(huán)(56)、第二主活塞環(huán)(55)、輔活塞桿(51)、輔活塞環(huán)(54) 構(gòu)成，缸體(53)上具有進(jìn)氣孔(Ql)、 (Q2)、 (Q3)，缸體(53)內(nèi)設(shè)有 主活塞桿(52)，主活塞桿(52)的末端具有第一主活塞環(huán)(56)，第一主活塞 環(huán)(56)的外側(cè)設(shè)有第二主活塞環(huán)(55)，第一主活塞環(huán)(56)與第二主活塞環(huán)(55) 之間設(shè)有感應(yīng)磁環(huán)(57);主活塞桿(52)的外側(cè)環(huán)套接輔活塞桿(54)， 輔活塞桿(51)的末端與輔活塞環(huán)(54)連接，主活塞桿(52)與變速箱上的 閥桿(7)連接。
6、 如權(quán)利要求5所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于缸體(53) 與輔活塞環(huán)(54)、第二主活塞環(huán)(55)之間設(shè)有活塞支撐環(huán)(58)，以減少摩 擦損耗。
7、 如權(quán)利要求6所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于活塞支撐 環(huán)(58)為含銅四氟活塞支撐環(huán)。
8、 如權(quán)利要求3所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于反饋單元(4) 主要由缸體(53)上設(shè)置的四個磁性傳感元件(Kl)、 (K2)、 (KR)、 (KN) 構(gòu)成，四個磁性傳感元件(Kl)、 (K2)、 (KR)、(認(rèn))與控制電路(20)連接， 用以采集主活塞桿(52)的位置信息。
9、 如權(quán)利要求3所述的工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，其特征在于顯示單元(5) 由四個的發(fā)光二極管(Ll)、 (L2)、 (LR)、 (LN)構(gòu)成，分別連接在分析單 元(2)的中控盒內(nèi)的線路板上，根據(jù)反饋單元(4)中的四個磁性傳感元件(Kl)、(K2)、 (KR)、(認(rèn))反饋的當(dāng)前位置及輸入的控制指令，以顯示不同的檔位信息o
全文摘要
本發(fā)明公開一種工程機(jī)械用電控?fù)Q檔機(jī)構(gòu)，主要由順次連接的輸入單元、分析單元、執(zhí)行單元、反饋單元構(gòu)成。輸入單元與駕駛室方向柱連接，采集自動復(fù)位式組合手柄給出換檔信號并輸送到分析單元；分析單元對輸入的換檔信號進(jìn)行處理并根據(jù)反饋單元反饋的位置信號為執(zhí)行單元提供執(zhí)行信號；執(zhí)行單元執(zhí)行分析單元給出的各種執(zhí)行指令，從而實(shí)現(xiàn)換檔動作；反饋單元將換檔實(shí)際動作情況進(jìn)行跟蹤反饋，并將反饋信號輸送到分析單元。本發(fā)明的換檔動作符合規(guī)定的操作模式，有效的提高了變速箱的使用壽命；基于現(xiàn)有變速箱改造，不需改變變速箱，不需增加動力單元，直接利用車輛現(xiàn)有電源、氣源，實(shí)現(xiàn)變速機(jī)構(gòu)自動控制的操縱方式，生產(chǎn)繼承性好，產(chǎn)品檔次提高明顯。
文檔編號F16J15/16GK101270804SQ200710159818
公開日2008年9月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者喜 周, 杜萬慶, 鈞 楊, 楊長儒, 郭蘭草 申請人:洛陽市黃河軟軸控制器有限公司