具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1和图2来描述根据本发明一些实施例提供的换挡机构、变速器和车辆。

实施例一：

如图1所示，本发明第一个提出了一种换挡机构，包括：控制装置、操纵气缸300、换挡装置和挡叉轴。

其中，换挡装置包括至少两个换挡结构，每一个换挡结构上均设置多个档位，且至少两个换挡结构均与操纵气缸300相连接，并可在操纵气缸300的动作下切换位置；操纵气缸300控制装置相连接，并可在控制装置的控制下动作，进而带动其中一个换挡结构工作并输出多个档位；挡叉轴与控制装置相连接，挡叉轴可在控制装置的驱动下与换挡装置提供的多个档位中的一个配合换挡，进而实现换挡。

特别地，该实施例提出的换挡机构因为操纵气缸300的设置，使得换挡装置可切换换挡结构与挡叉轴配合换挡，进而提供多个换挡区域；而每一个换挡结构提供多个档位，保证了在一个换挡区域下的多个档位选择，进而使得本发明提出的换挡机构，一方面提升换挡机构的档位数量，另一方面缩短每次换挡的动作行程，便于用户操作使用。

因此，本实施例提出的换挡机构，可通过操纵气缸300切换至少两个换挡结构与挡叉轴配合换挡，且每一个换挡结构又可提供多个档位供挡叉轴配合换挡，使得每一个挡叉轴可与四个档位配合换挡，并且可以缩短每次换挡的动作行程，便于用户操作使用。

实施例二：

如图1和图2所示，本发明第二个提出了一种换挡机构，包括：控制装置、操纵气缸300、换挡装置和挡叉轴；换挡装置包括换挡箱、第一换挡结构和第二换挡结构。

其中，换挡装置包括第一换挡结构和第二换挡结构，每一个换挡结构上均设置多个档位，且两个换挡结构均与操纵气缸300相连接，并可在操纵气缸300的动作下切换位置；操纵气缸300控制装置相连接，并可在控制装置的控制下动作，进而带动第一换挡结构或第二换挡结构工作并输出多个档位；挡叉轴与控制装置相连接，挡叉轴可在控制装置的驱动下与换挡装置提供的多个档位中的一个配合换挡，进而实现换挡。

此外，如图1所示，换挡装置还包括换挡箱，操纵气缸300设置在换挡箱上，保证操纵气缸300与换挡装置的稳定连接，第一换挡结构与第二换挡结构均设置于换挡箱的内部，保证第一换挡结构与第二换挡结构的使用寿命和使用环境。

具体地，如图1所示，第一换挡结构和第二换挡结构沿挡叉轴的轴向，分布于挡叉轴的两端，第一换挡结构上的多个档位沿挡叉轴的径向分布，第二换挡结构上的多个档位同样沿挡叉轴的径向分布。因此，控制装置可驱动第一换挡结构或第二换挡结构沿挡叉轴的径向运动，选择第一换挡结构或第二换挡结构配合换挡，控制装置可驱动挡叉轴沿其径向运动，以选择与第一换挡结构或第二换挡结构中具体哪一个档位配合换挡。

在该实施例中，如图2所示，进一步地，第一换挡结构上具有低速换挡区域，该区域内依次设置有倒车挡位、第一挡位、第二挡位、第三挡位、第四挡位和第五挡位；第二换挡结构上具有高速换挡区域，该区域内依次置有第六挡位、第七挡位、第八挡位和第九挡位；挡叉轴包括第一挡叉轴402、第二挡叉轴404和第三挡叉轴406。其中，倒车挡位和第一挡位可与第一挡叉轴402配合换挡；第二挡位、第三挡位、第六挡位和第七挡位可与第二挡叉轴404配合换挡；第四挡位和第五挡位、第八挡位和第九挡位可与第三挡叉轴406配合换挡。也即，本实施例提出的换挡机构可实现九个档位加上倒车挡位的换挡操作。

具体地，如图1和图2所示，上述第一挡叉轴402、第二挡叉轴404和第三挡叉轴406并列设置，第二挡叉轴404位于第一挡叉轴402和第三挡叉轴406之间。当第一换挡结构与挡叉轴配合换挡时，可实现低速换挡；当第二换挡结构与挡叉轴配合换挡时，可实现高速换挡。并且，基于对上述多个档位以及三个挡叉轴的合理分布，可有效缩短换挡行程，特别是缩短高速换挡与低速换挡切换时的操作行程。另外，整体挡位设计符合驾驶员的N型换挡操纵思路，操作简单方便，且选挡方向为三挡位位置，行程短，驾驶感强。

在该实施例中，进一步地，如图1所示，换挡机构还包括锁止阀500，且第一挡叉轴402上设置有与锁止阀500配合使用的槽口408。其中，当第二换挡结构与挡叉轴配合换挡时，锁止阀500与槽口408锁合，进而使得控制装置无法驱动第一挡叉轴402动作。基于锁止阀500的设置，可以保证换挡装置切换至高速档位区时，防止误操作挂入倒车挡，提升换挡机构的可靠性。

另外，在高速档位区锁止倒车挡位，可以避免高速档位区的第一档位与其他挡位的速比重合，倒车挡位在高速档位区时速比小，倒车速度快，容易有安全隐患，锁止后可以避免倒车挡位时倒车过快的安全隐患。

在该实施例中，进一步地，如图1所示，操纵气缸300包括缸体302和设置于缸体302内的活塞304。其中，缸体302的两端第一通气孔306和第二通气孔308，缸体302通过第一通气孔306和第二通气孔308与控制装置相连接，活塞304与第一换挡结构和第二换挡结构相连接，以切换第一换挡结构和第二换挡结构进行换挡。具体地，控制装置可改变缸体302内的气体流向，使得气体从第一通气孔306进入缸体302驱动活塞304，或者从第二通气孔308进入缸体302驱动活塞304，进而使得活塞304带动第一换挡结构或第二换挡结构与挡叉轴配合换挡。

在该实施例中，进一步地，如图1所示，控制装置包括换向阀200和控制阀100。其中，换向阀200至少具有第一进气口202、第一排气口204和第二排气口206，且控制阀100与换向阀200相连接。其中，换向阀200的第一进气口202可连接气源，并从第一进气口202进气，换向阀200的第一排气口204与缸体302的第一通气孔306相连通，换向阀200的第二排气口206与缸体302的第二通气孔308相连通，第一排气口204和第二排气口206均可进气和排气；控制阀100控制换向阀200内部的连通状况，控制阀100可控制换向阀200自第一进气口202进气并沿第一排气口204排气，或控制换向阀200自第一进气口202进气并沿第二排气口206排气，基于控制阀100对换向阀200的排气方向控制，可改变气体在缸体302内的流向方向，进而驱动活塞304朝向不同的方向运动，以切换第一换挡结构和第二换挡结构进行换挡。

在该实施例中，进一步地，如图1所示，控制阀100包括气体进口102和气体出口104，换向阀200还包括第二进气口208。其中，控制阀100的气体进口102可连接至气源，控制阀100的气体出口104与换向阀200的第二进气口208相连通，并使得控制阀100沿第二进气口208排气并驱动换向阀200切换内部流向，以使得换向阀200驱动操纵气缸300的活塞304沿不同方向运动，进而带动第一换挡结构和第二换挡结构参与换挡。

具体地，当用户想要进行低速换挡时，控制阀100内部气体进口102和气体出口104断开，此时控制阀100内部没有气体通过，换向阀200内部第一进气口202与第一排气口204相连通，使得换向阀200自第一进气口202进气后通过第一排气口204朝向气缸内部排气，气体驱动活塞304朝向第二通气孔308一侧运动，进而驱动第一换挡结构与挡叉轴配合换挡。

具体地，当用户想要进行高速换挡时，控制阀100内部气体进口102和气体出口104连通，此时控制阀100自气体出口104经过第二进气口208朝向换向阀200排气，控制阀100驱动换向阀200内部第一进气口202与第二排气口206相连通，使得换向阀200自第一进气口202进气后通过第二排气口206朝向气缸内部排气，气体驱动活塞304朝向第一通气孔306一侧运动，进而驱动第二换挡结构与挡叉轴配合换挡。

具体实施例中，如图1所示，上述各部件之间的连接关系如下：

气源与控制阀100的气体进口102相连接，气源与换向阀200的第一进气口202相连接；控制阀100的气体出口104与换向阀200的第二进气口208；换向阀200的第一排气口204与缸体302的第一通气孔306相连接，换向阀200的第二排气口206同时与缸体302的第二通气孔308和锁止阀500相连接。其中，控制阀100可改变换向阀200内的连通情况，使得第一排气口204与第一进气口202相连通，或使得第一排气口204与第二进气口208相连通。

具体实施例中，如图2所示，本发明提出的换挡机构，因为锁止阀500的设置使得第一挡叉轴402仅与倒车档位和第一档位配合换挡，使得当挡叉轴与第二换挡结构进行换挡时，锁止阀500可以锁合第一挡叉轴402，相当于空出来一个位置，重新设计的各个档位的分布，使得用户在切换低速档位和高速档位时，可有效缩短运动行程，便于用户操作。

具体实施例中，如图2所示，当控制阀100从低挡切换至高档时，原来第二档位的位置变为第六档位，且处于中间位置，用户只需将挡叉轴从原来第五档位的位置挂到第六档位的位置即可，操作方便。

具体实施例中，如图1所示，本实施提出的换挡机构，其工作过程如下：

当控制阀100拨至低挡时，气源不给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第一排气口204出气，活塞304在缸体302内朝向第二排气口206一侧运动，使得变速装置挂至低速换挡区域(也即第一换挡结构参与换挡)；此时可实现低速换挡区域内倒车挡位、第一挡位、第二挡位、第三挡位、第四挡位和第五挡位的挂挡操纵。

当控制阀100拨至低挡时，气源给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第二排气口206出气，活塞304在缸体302内朝向第一排气口204一侧运动，使得变速装置挂至高速换挡区域(也即第二换挡结构参与换挡)；而此同时，锁止阀500有气源接入，锁止阀500的阀芯进入第一挡叉轴402的槽口408，锁止第一挡叉轴402，此时可实现高速换挡区域内第六挡位、第七挡位、第八挡位和第九挡位的挂挡操纵。

当车辆需要减速爬坡时，控制阀100拨至低挡，气源不给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第一排气口204出气，活塞304在缸体302内弹簧的作用下回位，解除第一挡叉轴402的锁止，实现低速换挡区域内各挡位的切换。

在上述任一实施例中，进一步地，控制装置还包括控制手柄。其中，控制手柄与挡叉轴相连接，并可驱动挡叉轴与换挡装置中的换挡结构配合换挡。此外，换向阀200和控制阀100集成设置在控制手柄，便于用户操作。

在上述任一实施例中，进一步地，如图1所示，倒车档位为R档位。

在上述任一实施例中，进一步地，如图1所示，换向阀200为两位五通阀。

实施例三：

本发明第三个实施例提出了一种变速器，包括：如实施例一或实施例二的换挡机构(图中未示出这一实施例)。

本实施例提出的变速器，因包括上述实施例一或实施例二的换挡机构。因此，具有上述换挡机构的全部有益效果，在此不再一一陈述。

实施例四：

本发明第四个实施例提出了一种车辆，包括：如上述实施例一或实施例二的换挡机构；或如上述实施例三的变速器(图中未示出这一实施例)。

本发明提出的变速器，因直接或间接包括上述任一实施例的换挡机构。因此，具有上述换挡机构的全部有益效果，在此不再一一陈述。

特别地，车辆具有驾驶室，控制装置设置于驾驶室内，便于驾驶员操作。

具体实施例：

本发明设计一种结构简单、布置合理的就档位的换挡结构，以满足良好的驾驶需求。

如图1所示，本发明提出的换挡结构，包括：控制阀100、换向阀200、操纵气缸300、第一挡叉轴402、第二挡叉轴404、第三挡叉轴406、锁止阀500、各气路接口连接气管等。其中，控制阀100与驾驶室的换挡手柄进行集成，位于驾驶室中，通过气管分别与整车气源和换向阀200的第二排气口206连接，换向阀200有第一进气口202，第一排气口204和第二排气口206分别通过气管与气缸的两个通气孔相连接，其中，第二排气口206的气管通路上与锁止阀500进行互通气，锁止阀500的阀芯正对着第一挡叉轴402的槽口408，其余两根挡叉轴分别布置在右侧。

当控制阀100拨至低挡时，气源不给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第一排气口204出气，活塞304在缸体302内朝向第二排气口206一侧运动，使得变速装置挂至低速换挡区域(也即第一换挡结构参与换挡)；此时可实现低速换挡区域内倒车挡位、第一挡位、第二挡位、第三挡位、第四挡位和第五挡位的挂挡操纵。

当控制阀100拨至低挡时，气源给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第二排气口206出气，活塞304在缸体302内朝向第一排气口204一侧运动，使得变速装置挂至高速换挡区域(也即第二换挡结构参与换挡)；而此同时，锁止阀500有气源接入，锁止阀500的阀芯进入第一挡叉轴402的槽口408，锁止第一挡叉轴402，此时可实现高速换挡区域内第六挡位、第七挡位、第八挡位和第九挡位的挂挡操纵。

当车辆需要减速爬坡时，控制阀100拨至低挡，气源不给换向阀200的第二进气口208供气，此时换向阀200的第一排气口204出气，活塞304在缸体302内弹簧的作用下回位，解除第一挡叉轴402的锁止，实现低速换挡区域内各挡位的切换。

如图2所示，本实施例提出的换挡机构，由于在气路设计上高速换挡区域的气路与第一挡锁止阀500进行互通，在切换至高换挡区域时，挡叉轴往回挂至原先低速档位区的第二档位位置(即高速档位区的第六档位位置)，挂挡顺畅，而此时挡锁止阀500工作后对第一挡叉轴进行锁止，防止驾驶员误操作挂入边上的R挡，可以有效得保证行车安全，避免变速器在人为操作不当上产生可靠性方面的影响，提升换挡的可靠性。

另外，在高换挡区域锁止第一档位，可以避免高换挡区域的第一档位与其他挡位的速比重合，R挡在高换挡区域时速比小，倒车速度快，容易有安全隐患，锁止后可以避免R挡时倒车过快的安全隐患。另外，整体挡位设计符合驾驶员的N型换挡操纵思路，操作简单方便，且选挡方向为三挡位位置，行程短，驾驶感强。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。