阅读说明：本技术 一种用于amt变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸 (Cylinder for realizing four gear selecting positions on actuating mechanism of AMT (automated mechanical transmission) ) 是由 李澎 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡的气缸,特别涉及一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸,解决了6挡、12挡AMT变速器主箱,当搭载气动选挡执行机构时,受目前气缸结构所限,需要增加一个选挡自锁位置,并配合位移传感器,其控制难度高,执行速度慢,失败率高的问题。该气缸的特殊在于：包括由左至右依次设置且三者密封固连的气缸端盖、气缸缸体及壳体,设在气缸缸体内腔中且两端分别与气缸端盖、壳体直线滑动连接的选挡轴,套装在选挡轴上且分别位于选挡轴活塞两侧的轴端活动活塞和中间活动活塞,设在气缸端盖上的A腔室管接头,设在气缸缸体上的常开式通气塞和C腔室管接头,设在壳体上的D腔室管接头。(The invention relates to a cylinder for realizing gear selection on an actuating mechanism of an AMT (automated mechanical transmission), in particular to a cylinder for realizing four positions of gear selection on an actuating mechanism of an AMT (automated mechanical transmission), which solves the problems that when a pneumatic gear selection actuating mechanism is carried, a gear selection self-locking position needs to be added and a displacement sensor is matched, so that the control difficulty is high, the actuating speed is low and the failure rate is high due to the limitation of the conventional cylinder structure. The cylinder is characterized in that: the device comprises a cylinder end cover, a cylinder body and a shell which are sequentially arranged from left to right and are fixedly connected in a sealing manner, a gear selecting shaft which is arranged in an inner cavity of the cylinder body and has two ends respectively connected with the cylinder end cover and the shell in a linear sliding manner, a shaft end movable piston and a middle movable piston which are sleeved on the gear selecting shaft and are respectively positioned at two sides of the gear selecting shaft piston, an A cavity pipe joint arranged on the cylinder end cover, a normally open type vent plug and a C cavity pipe joint arranged on the cylinder body, and a D cavity pipe joint arranged on the shell.)

一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸

技术领域

本发明涉及一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡的气缸，特别涉及一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸。

背景技术

从世界范围来看，欧洲重卡商用车95％以上采用AMT变速器，美国原来普及率较低，近些年市场占有率却增长很快，现已有半数以上重卡采用AMT变速器。而中国相比较而言，由于产品可靠性、技术、成本等各种原因，AMT变速器虽经数年推广，但目前总体市场占有率仍然非常低。随着国内排放法规的日趋严苛和驾驶员对车辆舒适性、经济型要求的不断提高，未来国内商用车市场，AMT变速器预计将会占有越来越多的市场份额。

目前AMT变速器执行机构上驱动选挡轴实现选挡功能的动力源有液压、电动和气动三种方式；在各厂商新一代AMT变速器执行机构的开发中，其动力源以气动方式为主，即使用压缩空气推动活塞运动，进而带动选挡轴运动，实现选挡功能。但受目前气缸结构所限，单气缸最多有三个选挡位置，所以目前绝大多数采用气动动力源驱动选挡轴实现选挡功能的AMT变速器主箱为三个选挡位置。

然而，对于6挡、12挡AMT变速器主箱需要有四个选挡位置，此类变速器在搭载气动选挡执行机构时，受目前气缸结构所限，需要增加一个选挡自锁位置，并配合选挡位移传感器，以确定当前拨头所处的具***置，该方式需要位移传感器和电磁阀相互配合，控制难度较高，执行速度慢，在恶略工况以及驱动气压不稳定的情况下失败率较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸，以解决对于6挡、12挡AMT变速器主箱，当搭载气动选挡执行机构时，受目前气缸结构所限，需要增加一个选挡自锁位置，并配合选挡位移传感器，以确定当前拨头所处的具***置，该方式需要位移传感器和电磁阀相互配合，控制难度高，执行速度慢，在恶略工况以及驱动气压不稳定的情况下失败率较高的技术问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸，其特殊之处在于：

包括由左至右依次设置且三者密封固连的气缸端盖、气缸缸体以及壳体，还包括选挡轴、轴端活动活塞、中间活动活塞、A腔室管接头、常开式通气塞、C腔室管接头以及D腔室管接头；

所述气缸缸体两端开口且其内腔中设置有第一环形凸台；

所述选挡轴设置在气缸缸体内腔中，可相对于气缸缸体左右滑动；所述选挡轴两端伸出气缸缸体，分别对应地与气缸端盖、壳体直线滑动连接；所述选挡轴外圆柱面上设置有同轴的环形凸台状选挡轴活塞，且选挡轴活塞位于所述第一环形凸台内孔中；

所述轴端活动活塞和中间活动活塞均套装在选挡轴上，且分别位于选挡轴活塞的左、右两侧；所述轴端活动活塞和中间活动活塞均可相对于选挡轴和气缸缸体左右滑动，通过气缸端盖右侧端面与第一环形凸台左侧端面限定轴端活动活塞的滑动行程，通过第一环形凸台右侧端面与壳体左侧端面限定中间活动活塞的滑动行程；所述轴端活动活塞与气缸缸体配合处外圆柱面的直径尺寸等于中间活动活塞与气缸缸体配合处外圆柱面的直径尺寸；

所述气缸端盖、气缸缸体、轴端活动活塞以及选挡轴围成封闭的A腔室；所述轴端活动活塞、气缸缸体以及选挡轴围成封闭的B腔室；所述气缸缸体、中间活动活塞以及选挡轴围成封闭的C腔室；所述中间活动活塞、气缸缸体、壳体以及选挡轴围成封闭的D腔室；

所述A腔室管接头设置在气缸端盖上，通过其可将A腔室与外部气路连通；所述常开式通气塞和C腔室管接头均设置在气缸缸体上，通过其可分别对应地将B腔室和C腔室与外部气路连通；所述D腔室管接头设置在壳体上，通过其可将D腔室与外部气路连通；

定义：所述选挡轴外圆柱面的直径为X；所述选挡轴活塞的外圆柱面直径为Z；则应满足下式：

上述左、右只表示相对位置关系。

进一步地，为了便于自动控制，还包括三个电磁阀；

所述A腔室管接头、C腔室管接头以及D腔室管接头各连接一个所述电磁阀，通过所述电磁阀与外部气路连通。

进一步地，为了选挡轴左右滑动选挡时，选挡轴运动更加平稳，所述选挡轴一端通过第一直线轴承与气缸端盖直线滑动连接，且所述第一直线轴承左右两端气流连通；

所述选挡轴另一端通过第二直线轴承与壳体直线滑动连接。

进一步地，所述轴端活动活塞与选挡轴之间、轴端活动活塞与气缸缸体之间、选挡轴活塞与第一环形凸台之间、中间活动活塞与选挡轴之间、中间活动活塞与气缸缸体之间、选挡轴与壳体之间分别对应地设置有阻止气流左右流动的轴端活动活塞内密封圈、轴端活动活塞外密封圈、选挡轴外密封圈、中间活动活塞内密封圈、中间活动活塞外密封圈以及壳体内密封圈；

所述壳体内密封圈位于第二直线轴承的右侧；

所述轴端活动活塞内密封圈、轴端活动活塞外密封圈、选挡轴外密封圈、中间活动活塞内密封圈、中间活动活塞外密封圈以及壳体内密封圈均为K型密封圈。这种设置，适用于驱动气压大、对控制精度要求高的工况。

进一步地，所述轴端活动活塞与选挡轴之间、轴端活动活塞与气缸缸体之间、选挡轴活塞与第一环形凸台之间、中间活动活塞与选挡轴之间、中间活动活塞与气缸缸体之间、选挡轴与壳体之间分别对应设置有阻止气流左右流动的轴端活动活塞内密封圈、轴端活动活塞外密封圈、选挡轴外密封圈、中间活动活塞内密封圈、中间活动活塞外密封圈以及壳体内密封圈；

所述壳体内密封圈位于第二直线轴承的右侧；

所述轴端活动活塞内密封圈、轴端活动活塞外密封圈、选挡轴外密封圈、中间活动活塞内密封圈以及中间活动活塞外密封圈均为O型密封圈；

所述壳体内密封圈为K型密封圈。这种设置，适用于驱动气压小、对控制精度要求低的工况。

进一步地，为了在选挡时，轴端活动活塞和中间活动活塞左右滑动运动更加平稳，所述轴端活动活塞和中间活动活塞均为一端大一端小的台阶轴状，且其大端均靠近选挡轴活塞一侧；

所述气缸端盖的内腔为沉孔状盲孔，且该沉孔状盲孔的大端位于右侧；所述沉孔状盲孔的大端尺寸与轴端活动活塞的小端尺寸相适配；所述第一直线轴承设置在沉孔状盲孔的小端中；

所述壳体上设置有沉孔状通孔，且沉孔状通孔的大端位于左侧；所述沉孔状通孔的大端尺寸与中间活动活塞的小端尺寸相适配；所述第二直线轴承和壳体内密封圈均设置在沉孔状通孔的小端中。

进一步地，所述气缸端盖与气缸缸体之间设置有端盖衬垫，通过端盖衬垫密封；

所述气缸缸体与壳体之间设置有缸体衬垫，通过缸体衬垫密封；

所述气缸端盖、气缸缸体以及壳体之间通过螺栓固连。这样，其密封可靠、连接简单。

进一步地，所述壳体为选换挡执行机构的壳体或变速器的壳体。这样，节省材料，并且可以将本发明气缸集成到选换挡执行机构上或变速器上。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸，通过控制给A腔室、C腔室、D腔室供气的时机，可精确控制选挡轴停在四个选挡位置中的任意一个，实现选挡四位置；因此，本发明解决了对于6挡、12挡AMT变速器主箱，当搭载气动选挡执行机构时，受目前气缸结构所限，需要增加一个选挡自锁位置，并配合选挡位移传感器，以确定当前拨头所处的具***置，该方式需要位移传感器和电磁阀相互配合，控制难度高，执行速度慢，在恶略工况以及驱动气压不稳定的情况下失败率较高的技术问题。本发明使主箱有四选挡位置的变速器在搭载气动执行机构时，不需要更改主箱结构，降低了执行机构的设计开发难度，提高了选挡精度，其结构简单紧凑，相对于传统四位置选挡机构，减少了零部件数量，降低了执行机构的故障率。

(2)本发明优选地还包括三个电磁阀，通过控制三个电磁阀的通断，即可实现对A腔室、C腔室、D腔室供气的自动控制，控制方便；并且还可通过适当增大气路和电磁阀的通径以降低选挡时间，提高换挡速率。

(3)本发明气缸使用单气缸和三个电磁阀实现了四个精确选挡位置，相较于传统结构形式，极大的减少了零部件数量，并且减少了选挡时间。

(4)本发明降低了控制器的设计难度和对位移传感器的精度要求。

附图说明

图1是本发明实施例的内部结构示意图(三个电磁阀未示出)；

图2是本发明实施例的外形图(三个电磁阀未示出)；

图3是本发明实施例的第一选挡位置示意图(三个电磁阀未示出)；

图4是本发明实施例的第二选挡位置示意图(三个电磁阀未示出)；

图5是本发明实施例的第三选挡位置示意图(三个电磁阀未示出)；

图6是本发明实施例的第四选挡位置示意图(三个电磁阀未示出)。

图中各标号的说明如下：

1-气缸端盖，2-端盖衬垫，3-气缸缸体，4-缸体衬垫，5-壳体，6-选挡轴，7-A腔室管接头，8-常开式通气塞，9-C腔室管接头，10-D腔室管接头，11-第一直线轴承，12-轴端活动活塞，13-轴端活动活塞外密封圈，14-轴端活动活塞内密封圈，15-选挡轴外密封圈，16-中间活动活塞外密封圈，17-中间活动活塞内密封圈，18-中间活动活塞，19-第二直线轴承，20-壳体内密封圈，21-螺栓，22-A腔室，23-B腔室，24-C腔室，25-D腔室。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图1，本发明一种用于AMT变速器执行机构上实现选挡四位置的气缸，包括由左至右依次设置且三者密封固连的气缸端盖1、气缸缸体3以及壳体5，还包括选挡轴6、轴端活动活塞12、中间活动活塞18、A腔室管接头7、常开式通气塞8、C腔室管接头9以及D腔室管接头10。本实施例中，优选地气缸端盖1与气缸缸体3之间设置有端盖衬垫2，通过端盖衬垫2密封；气缸缸体3与壳体5之间设置有缸体衬垫4，通过缸体衬垫4密封；气缸端盖1、气缸缸体3以及壳体5之间通过螺栓21固连。上述壳体5可以为选换挡执行机构的壳体，也可以为变速器的壳体，同时也可以是为本发明气缸单独设计的壳体。上述左、右等仅表示相对位置关系。

上述气缸缸体3两端开口且其内腔中设置有第一环形凸台；上述选挡轴6设置在气缸缸体3内腔中，可相对于气缸缸体3左右滑动；选挡轴6两端伸出气缸缸体3，分别对应地与气缸端盖1、壳体5直线滑动连接；选挡轴6外圆柱面上设置有同轴的环形凸台状选挡轴活塞，且选挡轴活塞位于上述第一环形凸台内孔中。为了使选挡轴6左右滑动选挡时，选挡轴6运动更加平稳，本实施例优选地选挡轴6一端通过第一直线轴承11与气缸端盖1直线滑动连接，且第一直线轴承11左右两端气流连通；选挡轴6另一端通过第二直线轴承19与壳体5直线滑动连接。本实施例之所以在选挡轴6一端通过第一直线轴承11与气缸端盖1直线滑动连接时，要求第一直线轴承11左右两端气流连通，即要求第一直线轴承11不能封闭空气，是因为如果第一直线轴承11封闭空气，会导致选挡轴6移动过程中轴端形成气阻，即选挡轴6左移时，左端轴端气压升高，选挡轴6右移时，左端轴端气压降低。除了本实施例所示的通过直线轴承连接外，选挡轴6的两端也可以通过轴套分别与气缸端盖1、壳体5直线滑动连接。

上述轴端活动活塞12和中间活动活塞18均套装在选挡轴6上，且分别位于选挡轴活塞的左、右两侧；轴端活动活塞12和中间活动活塞18均可相对于选挡轴6和气缸缸体3左右滑动，通过气缸端盖1右侧端面与第一环形凸台左侧端面限定轴端活动活塞12的滑动行程，通过第一环形凸台右侧端面与壳体5左侧端面限定中间活动活塞18的滑动行程；轴端活动活塞12与气缸缸体3配合处外圆柱面的直径尺寸等于中间活动活塞18与气缸缸体3配合处外圆柱面的直径尺寸。为了在选挡时，轴端活动活塞和中间活动活塞左右滑动运动更加平稳，本实施例优选地上述轴端活动活塞12和中间活动活塞18均为一端大一端小的台阶轴状，且其大端均靠近选挡轴活塞一侧；气缸端盖1的内腔为沉孔状盲孔，且该沉孔状盲孔的大端位于右侧；沉孔状盲孔的大端尺寸与轴端活动活塞12的小端尺寸相适配；上述第一直线轴承11设置在沉孔状盲孔的小端中；上述壳体5上设置有沉孔状通孔，且沉孔状通孔的大端位于左侧；沉孔状通孔的大端尺寸与中间活动活塞18的小端尺寸相适配；上述第二直线轴承19和下述壳体内密封圈20均设置在沉孔状通孔的小端中。

上述气缸端盖1、气缸缸体3、轴端活动活塞12以及选挡轴6围成封闭的A腔室22；轴端活动活塞12、气缸缸体3以及选挡轴6围成封闭的B腔室23；气缸缸体3、中间活动活塞18以及选挡轴6围成封闭的C腔室24；中间活动活塞18、气缸缸体3、壳体5以及选挡轴6围成封闭的D腔室25。本实施例优选地通过在上述轴端活动活塞12与选挡轴6之间、轴端活动活塞12与气缸缸体3之间、选挡轴活塞与第一环形凸台之间、中间活动活塞18与选挡轴6之间、中间活动活塞18与气缸缸体3之间、选挡轴6与壳体5之间分别对应地设置有阻止气流左右流动的轴端活动活塞内密封圈14、轴端活动活塞外密封圈13、选挡轴外密封圈15、中间活动活塞内密封圈17、中间活动活塞外密封圈16以及壳体内密封圈20，以形成封闭的A腔室22、B腔室23、C腔室24以及D腔室25。在本实施例中，壳体内密封圈20位于第二直线轴承19的右侧。在驱动气压大、对控制精度要求高的情况下，上述轴端活动活塞内密封圈14、轴端活动活塞外密封圈13、选挡轴外密封圈15、中间活动活塞内密封圈17、中间活动活塞外密封圈16以及壳体内密封圈20均为K型密封圈。在驱动气压小、对控制精度要求低的情况下，上述轴端活动活塞内密封圈14、轴端活动活塞外密封圈13、选挡轴外密封圈15、中间活动活塞内密封圈17以及中间活动活塞外密封圈16可选用O型密封圈，仅对壳体内密封圈20选用K型密封圈。

上述A腔室管接头7设置在气缸端盖1上，通过其可将A腔室22与外部气路连通；上述常开式通气塞8和C腔室管接头9均设置在气缸缸体3上，通过其可分别对应地将B腔室23和C腔室24与外部气路连通；上述D腔室管接头10设置在壳体5上，通过其可将D腔室25与外部气路连通。本实施例为了便于对供气的自动控制，优选地还包括三个电磁阀(图上未示出)；上述A腔室管接头7、C腔室管接头9以及D腔室管接头10各连接一个电磁阀，通过电磁阀与外部气路连通。

参见图3，定义：上述选挡轴6外圆柱面的直径为X；上述选挡轴活塞的外圆柱面直径为Z；上述轴端活动活塞12与气缸缸体3配合处外圆柱面的直径尺寸等于Y；为了选挡轴6能精确地停在四个选挡位置中的任意一个，则应满足下列(1)式：

图2是本发明实施例的外形图。

采用本发明气缸，实现选挡四位置的工作过程如下：

(1)在选挡轴6初始处于图4、图5、图6任一位置的情况下，当与C腔室管接头9和D腔室管接头10连接的电磁阀工作并对其供气时，C腔室24和D腔室25的气压为工作气压，A腔室22和B腔室23为常压，中间活动活塞18由于两侧气压相等，所以不会移动，而C腔室24的气压则推动选挡轴6向左移动至最左端，其驱动推力如下式(2)所示：

选挡轴6被驱动推力推至如图3中所示位置。

(2)在选挡轴6初始处于图3、图5、图6任一位置的情况下，当与A腔室管接头7、C腔室管接头9以及D腔室管接头10连接的电磁阀工作并对其供气时，A腔室22、C腔室24、D腔室25的气压为工作气压，B腔室为常压。由于所以A腔室22右侧选挡轴6的圆形截面积小于C腔室24左侧选挡轴6的环形截面积，即如下式(3)所示：

则A腔室22对选挡轴6向右的推力小于C腔室24对选挡轴6向左的推力；又因为轴端活动活塞12与气缸缸体3配合处外圆柱面的直径尺寸Y远大于选挡轴6上选挡轴活塞的外圆柱面直径Z，所以轴端活动活塞12受到A腔室22的驱动推力，被压在如图4所示的右侧极限位置，选挡轴6被C腔室驱动推力锁定在如图4所示的位置。

(3)在选挡轴6初始处于图3、图4、图6任一位置的情况下，当与A腔室管接头7，D腔室管接头10连接的电磁阀工作并对其供气时，选挡轴6所受到的A腔室22对其向右的推力如下式(4)所示：

中间活动活塞18所受到的D腔室25对其向左的推力如下式(5)所示：

由于Y＞Z，而且

所以

因此，选挡轴6所受到的A腔室22对其向右的推力小于中间活动活塞18所受到的D腔室25对其向左的推力，因此，选挡轴6被驱动推力锁定在如图5所示的位置。

(4)在选挡轴6初始处于图3、图4、图5任一位置的情况下，当只有与A腔室管接头7连接的电磁阀工作并对其供气时，则选挡轴6只受到A腔室22对其向右的力，如下式(6)所示：

则选挡轴6被驱动推力锁定在图6所示的位置。

从上述工作过程可以看出，本发明使用单气缸即可实现四个精确选挡位置。