一种换挡助力气缸
阅读说明：本技术 一种换挡助力气缸 (Gear shifting power-assisted cylinder ) 是由 张少华 李剑强 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种换挡助力气缸,包括主缸筒,主缸筒的左端设置有端盖,端盖上设置有放气孔；主缸筒的右端连接有副缸筒；主缸筒内设置有活塞组件,活塞组件包含中空活塞和伸出中空活塞左端的中空活塞杆,中空活塞的右端连接有中空驱动轴；中空活塞的外侧壁设置有第一环形凹槽,主缸筒的筒壁中部设置有与第一环形凹槽连通的第一进气孔,第一环形凹槽与主缸筒内壁形成环形气体通道,中空活塞上设置有连通第一环形凹槽与中空活塞内部的第二进气孔；中空活塞上设置有分别与左室和右室连通的左出气孔和右出气孔。本发明技术方案相对于现有技术而言,气动换挡助力系统能够使汽车变速器换挡轻便、平稳,换挡操作舒适,减轻驾驶员的工作强度。(The invention discloses a gear shifting power-assisted cylinder which comprises a main cylinder barrel, wherein an end cover is arranged at the left end of the main cylinder barrel, and an air vent is arranged on the end cover; the right end of the main cylinder barrel is connected with an auxiliary cylinder barrel; a piston assembly is arranged in the main cylinder barrel, the piston assembly comprises a hollow piston and a hollow piston rod extending out of the left end of the hollow piston, and the right end of the hollow piston is connected with a hollow driving shaft; the outer side wall of the hollow piston is provided with a first annular groove, the middle part of the cylinder wall of the main cylinder barrel is provided with a first air inlet communicated with the first annular groove, the first annular groove and the inner wall of the main cylinder barrel form an annular gas channel, and the hollow piston is provided with a second air inlet communicated with the first annular groove and the interior of the hollow piston; the hollow piston is provided with a left air outlet hole and a right air outlet hole which are respectively communicated with the left chamber and the right chamber. Compared with the prior art, the pneumatic gear shifting power assisting system has the advantages that the gear shifting of the automobile transmission is light and stable, the gear shifting operation is comfortable, and the working strength of a driver is reduced.)
技术领域
本发明涉及汽车变速箱领域，具体涉及一种换挡助力气缸。
背景技术
汽车变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，来改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内进行工作，使汽车具有高的动力性和经济性指标。而对于载重汽车的关键部件变速器总成的要求更是如此。早期的机械式变速器，换档型式一般采用滑移齿轮或啮合套来实现，这样，势必给操纵带来一些不便，换档时需人为地利用脚踩离合器，同时还需调节发动机的转速(升档需降低发动机的转速，而降档需提高发动机的转速，即收油门或轰油门)来控制输入端及输出端的转速以达同步，因而增加了驾驶人员的劳动强度和紧张感:另外，也使赤轮端部经常处于相撞状态，从而降低了齿轮强度及缩短寿命。为了保证汽车在行驶中变速器需换档时，齿轮端部不受冲击，且操纵轻便、灵活、快捷，因而在现代汽车上的机械式变速器中均采用了锁销式同步器或锁环式同步器，从而可提高汽车的加速性和行驶的安全性。目前，各种类型结构的同步器均采用摩擦原理，即在同步器的摩擦锥面上产生一定的摩擦力从而获得一定的摩擦力矩来克服输入端零件的转动惯量，使输入端及输出端的转速在最短的时间内达到同步状态，以利轻便换档、快捷换档。而同步器的摩擦锥面上所要产生的摩擦力及摩擦力矩是靠驾驶员施加的换档力来获得的，驾驶员施加的换档力大，则同步器的摩擦锥面间产生的摩擦力及摩擦力矩大，同步时间及换档时间短，即可实现快捷换档，反之，输入端及输出端的转速不能在很短的时间内达到同步状态，也就不能快捷换档，即换档时间延长。换档时间长，将直接影响汽车的加速性和动力性，并影响汽车的正常行驶。但在现代重型汽车所配置的机械式变速器中，由于输入扭矩，速比，档位均较轻型汽车变速器的大，多，因而变速器内部的要件多，质量大，其同步器输入端的转动惯量也就相应地增加了好多，因此在重型汽车行驶中变速器需进行换档时，要克服同步器输入端如此大的转动惯量，驾驶员就必须施加更大的换档力(重型汽车变速器一般为5公斤左右力)，才能达到快捷换档的目的。然而，汽车在整个行驶过程中，为了适应各种路况及工况，变速器的换档将是很频繁的，那么，驾驶员的手上也将频繁地用5公斤的力予以应付，这样，必然加大了驾驶员的劳动强度，使驾驶员始终处于疲劳状态，这对行车是极不安全的。
因此，如何设计一种换挡助力装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的主要目的是提供一种换挡助力气缸，可以在汽车换挡操作时进行助力，以减低驾驶员手上的换档力，使驾驶员省力。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
一种换挡助力气缸，包括主缸筒，主缸筒的左端设置有端盖，端盖上设置有放气孔；主缸筒的右端连接有副缸筒；主缸筒内设置有活塞组件，活塞组件包含中空活塞和伸出中空活塞左端的中空活塞杆，中空活塞将主缸筒内部分为左室和右室，中空活塞的右端连接有中空驱动轴；中空活塞的外侧壁设置有第一环形凹槽，主缸筒的筒壁中部设置有与第一环形凹槽连通的第一进气孔，第一环形凹槽与主缸筒内壁形成环形气体通道，中空活塞上设置有连通第一环形凹槽与中空活塞内部的第二进气孔；中空活塞上设置有分别与左室和右室连通的左出气孔和右出气孔；中空驱动轴内设置有操纵芯轴；中空活塞内设置有双向阀组件，操纵芯轴沿轴向左移，双向阀组件打开中空活塞内部与右室之间的通道，中空活塞带动中空驱动轴左移；操纵芯轴沿轴向右移，双向阀组件打开中空活塞内部与左室之间的通道，中空活塞带动中空驱动轴右移。
进一步的，双向阀组件包含双层套筒，双层套筒的内筒和外筒之间设置有隔板，双层套筒滑动套设在操纵芯轴上，双层套筒的左侧套设有左弹簧，左弹簧的左端套设有左密封圈，双层套筒的右侧套设有右弹簧，右弹簧的右端套设有右密封圈；中空活塞的内壁设置有与左密封圈抵触的左密封环，中空活塞的内壁设置有与右密封圈抵触的右密封环；操纵芯轴上固定连接有位于左密封圈左侧的左顶圈，位于右密封圈右侧的右顶圈；左顶圈的右端与右顶圈的左端之间的距离大于左密封环与右密封环之间的距离。
进一步的，位于副缸筒内部的中空驱动轴上设置有三圈第二环形凹槽，副缸筒上设置有沿中间的第二环形凹槽径向的安装孔，安装孔内从外至内依次设置顶柱弹簧和顶柱，顶柱与环形凹槽接触的一端为球面形。
进一步的，操纵芯轴的中心设置有从左端延伸至右顶圈的排气盲孔，排气盲孔的侧壁设置有操纵芯轴上设置有与左室和右室相通的排气孔。
进一步的，左顶圈和右顶圈均通过弹簧卡圈固定在操纵芯轴上。
进一步的，左密封环与中空活塞一体成型，右密封环通过弹簧卡圈固定连接在中空活塞内壁上。
进一步的，中空活塞的右端设置有内螺纹，中空驱动轴的左端设置有与内螺纹匹配的外螺纹，中空活塞与中空驱动轴螺纹连接。
进一步的，中空驱动轴内部设置有与操纵芯轴匹配的小密封圈，小密封圈外设置有第一油封，第一油封通过弹簧卡圈卡固在中空驱动轴内；副缸筒内设置有与中空驱动轴匹配的大密封圈，大密封圈外设置有第二油封，第二油封通过弹簧卡圈卡固在副缸筒内。
更进一步的，小密封圈和大密封圈的材质为聚四氟乙烯。
进一步的，还包括四根螺栓，所述端盖、主缸筒和副缸筒通过四根所述螺栓连接为一体。
本发明技术方案相对于现有技术而言，气动换挡助力系统能够使汽车变速器换挡轻便、平稳，换挡操作舒适，减轻驾驶员的工作强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明换挡助力气缸一种实施例的立体示意图；
图2为本发明换挡助力气缸一种实施例的剖面示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为活塞组件及双向阀组件的立体示意图；
图5为活塞组件及双向阀组件的剖面示意图；
在以上图中：
1主缸筒；101第一进气孔；2端盖；
3副缸筒；301安装孔；302顶柱弹簧；303顶柱；
4活塞组件；401中空活塞；402中空活塞杆；403第二进气孔；404左出气孔；405右出气孔；406左密封环；407右密封环；408第一环形凹槽；
5中空驱动轴；501第二环形凹槽；
6操纵芯轴；601排气盲孔；602排气孔；
7双向阀组件；701双层套筒；702左弹簧；703左密封圈；704右弹簧；705右密封圈；
8左顶圈；9右顶圈；10放气孔；11小密封圈；12第一油封；13弹簧卡圈；14大密封圈；15第二油封。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。
请参考图1和图2，一种换挡助力气缸，包括主缸筒1，所述主缸筒1的左端设置有端盖2，所述端盖2上设置有放气孔10；主缸筒1的右端连接有副缸筒3；所述主缸筒1内设置有活塞组件4，所述活塞组件4包含中空活塞401和伸出中空活塞401左端的中空活塞杆402，所述中空活塞401将主缸筒1内部分为左室和右室，所述中空活塞401的右端连接有中空驱动轴5；所述中空活塞401的外侧壁设置有第一环形凹槽408，所述主缸筒1的筒壁中部设置有与第一环形凹槽408连通的第一进气孔101，所述第一环形凹槽408与所述主缸筒1内壁形成环形气体通道，所述中空活塞401上设置有连通第一环形凹槽408与中空活塞401内部的第二进气孔403；所述中空活塞401上设置有分别与左室和右室连通的左出气孔404和右出气孔405；所述中空驱动轴5内设置有操纵芯轴6；所述中空活塞401内设置有双向阀组件7，操纵芯轴6沿轴向左移，双向阀组件7打开中空活塞401内部与右室之间的通道，中空活塞401带动中空驱动轴5左移；操纵芯轴6沿轴向右移，双向阀组件7打开中空活塞401内部与左室之间的通道，中空活塞401带动中空驱动轴5右移。
以上实施例中，操纵芯轴6与换挡摇臂连接，中空驱动轴5与变速器连接。中空活塞401内设置双向阀组件7。操纵芯轴6沿轴向向左移动，可打开中空活塞401与右室的气体通道，压缩空气经右出气孔405进入右室，从而驱动中空活塞401向左移动，带动中空驱动轴5向左移动。同理，操纵芯轴6沿轴向向右移动，可带动中空驱动轴5向右移动。以上过程中，驾驶员给操纵芯轴6输入一个较小的力，最终从中空驱动轴5输出一个同向的较大的力。
进一步的，参考图4和图5，所述双向阀组件7包含双层套筒701，所述双层套筒701的内筒和外筒之间设置有隔板，双层套筒701滑动套设在所述操纵芯轴6上，所述双层套筒701的左侧套设有左弹簧702，左弹簧702的左端套设有左密封圈703，所述双层套筒701的右侧套设有右弹簧704，右弹簧704的右端套设有右密封圈705；所述中空活塞401的内壁设置有与左密封圈703抵触的左密封环406，所述中空活塞401的内壁设置有与右密封圈705抵触的右密封环407；所述操纵芯轴6上固定连接有位于左密封圈703左侧的左顶圈8，位于右密封圈705右侧的右顶圈9；左顶圈8的右端与右顶圈9的左端之间的距离大于左密封环406与右密封环407之间的距离。
以上实施例中，中空活塞401内部采用双向阀组件7实现中空活塞401与左室或右室的选择性连通。双层套筒701的左侧设置有左弹簧702和左密封圈703，右侧设置右弹簧704和右密封圈705，中空活塞401内部设置与左密封圈703匹配的左密封环406，还设置有与右密封圈705匹配的右密封环407。
工作原理：
非工作状态，在左弹簧702和右弹簧704的作用下，左密封圈703与左密封环406接触，右密封圈705与右密封环407接触，中空活塞401内部形成封闭空间，左室和右室均与大气相通，中空活塞401内部达到平衡，中空活塞401既不向左也不向右移动。
工作状态：当操纵芯轴6左移，右顶圈9推挤右密封圈705，使右密封圈705与右密封环407分开，中空活塞401内部与右室相通，压缩气体进入右室，驱动中空活塞401左移，带动中空驱动轴5左移；同理，操纵芯轴6右移，驱动中空活塞401右移，带动中空驱动轴5右移。
进一步的，位于所述副缸筒3内部的中空驱动轴5上设置有三圈第二环形凹槽501，所述副缸筒3上设置有沿中间的第二环形凹槽501径向的安装孔301，所述安装孔301内从外至内依次设置顶柱弹簧302和顶柱303，顶柱303与环形凹槽接触的一端为球面形。
以上实施例中，在中空驱动轴5上设置三圈第二环形凹槽501，在副缸筒3上安装具有球面形头部的顶柱303，顶柱303尾部设置顶柱弹簧302。当中空驱动轴5越过相邻的两个第二环形凹槽501时需要克服较大阻力，进入第二环形凹槽501时需要较小的力，因此，中空驱动轴5在移动过程中会有相应的振动手感，驾驶员凭手感就可以知道中空驱动轴5是否移动到位。
进一步的，所述操纵芯轴6的中心设置有从左端延伸至右顶圈9的排气盲孔601，所述排气盲孔601的侧壁设置有操纵芯轴6上设置有与左室和右室相通的排气孔602。
以上实施例中，在操纵芯轴6的左端设置有延伸至右顶圈9的排气盲孔601，排气盲孔601的侧壁设置于左室和右室相通的排气孔602，主缸筒1的端盖2上设置了放气孔10，因此左室和右室可保持与大气相通，处于低压状态。当操纵芯轴6打开中空活塞401与左室或右室的气体通道时，左室或右室瞬间高压，驱动中空活塞401向相反方向移动。
进一步的，所述左顶圈8和右顶圈9均通过弹簧卡圈固定在所述操纵芯轴6上。以上实施例中，左顶圈8和右顶圈9通过弹簧卡圈安装在操纵芯轴6上，在连接处设置有密封圈，左顶圈8和右顶圈9上套设有密封圈。
进一步的，所述左密封环406与中空活塞401一体成型，所述右密封环407通过弹簧卡圈固定连接在所述中空活塞401内壁上。
以上实施例中，为了装配的方便，左密封圈703可与中空活塞401一体成型，那么，为了实现装配，右密封圈705需采用可拆卸连接方式与中空活塞401连接。
进一步的，所述中空活塞401的右端设置有内螺纹，中空驱动轴5的左端设置有与内螺纹匹配的外螺纹，所述中空活塞401与中空驱动轴5螺纹连接。
进一步的，请参考图2和图3，所述中空驱动轴5内部设置有与操纵芯轴6匹配的小密封圈11，所述小密封圈11外设置有第一油封12，所述第一油封12通过弹簧卡圈13卡固在所述中空驱动轴5内；所述副缸筒3内设置有与中空驱动轴5匹配的大密封圈14，所述大密封圈14外设置有第二油封15，所述第二油封15通过弹簧卡13圈卡固在所述副缸筒3内。
更进一步的，所述小密封圈11和大密封圈14的材质为聚四氟乙烯。
以上实施例中，通过在第一油封12内侧安装聚四氟乙烯材质的小密封圈11，提高了操纵芯轴6与中空驱动轴5之间的密封性能；通过在第二油封15内侧安装聚四氟乙烯材质的大密封圈14，提高了中空驱动轴5与副缸筒3之间的密封性能。经1617628次测试，产品未出现漏油。
进一步的，还包括四根螺栓，所述端盖2、主缸筒1和副缸筒3通过四根所述螺栓连接为一体。
虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员是显而易见的。因此，在不偏离本发明的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
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