消防車集成排擋自動控制裝置的製作方法

2023-05-18 20:22:01 1

專利名稱：消防車集成排擋自動控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種消防車集成排擋自動控制裝置，屬於機動車排擋自動控制技術領 域。
背景技術：
無線遙控消防車用於撲救難度大，危險性強、人員無法接近的石油、化工、有毒有 害液體氣體、化學危險品等特殊火災，並可有效地避免參戰消防官兵人員傷亡，使火災損失 降低到最低限度。消防車車輛底盤與常規的機動力底盤一樣，由傳動系統、轉向系統、制動 系統以及行駛系統構成。而傳動系統主要由離合器、變速箱以及後橋等部分組成，通過傳動 系統來傳遞發動機的扭矩，並改變所傳扭矩和轉動的大小及方便，使車輛獲得不同速度的 前進擋和倒擋。在自動行走控制中，排擋控制是其中一大關鍵。目前車輛排擋自動控制裝 置，主要由控制空擋推進的切擋移動機構和控制掛擋的掛擋移動機構，通過氣動控制的空 擋推進和掛擋在二個方向使用，但為解決人工操作時的脫開問題，採用過多氣缸，不僅導致 安裝體積大，而且給消防車換擋箱附近狹小空間處的安裝、調試和維護帶來困難。再則由於 空擋推進均採用標準氣缸控制，僅有兩個空擋切掛位置，故不能滿足消防車使用要求。還有 一些排擋自動控制裝置是採用步進電機或用步進電機與多個標準氣缸組合達到分散控制 的目的，這種結構的排擋自動控制裝置包括多個步進電機、推板以及相應的多個導軌，排擋 自動控制裝置不僅結構複雜，而且製造成本高，由步進電機控制的排擋裝置在調試和日常 維護存在較大問題，且在救災現場當汽車自動控制部分斷電時不能回復至原位，致使人工 操作也不能進行，且回復後需重新調試，給使用帶來不便。

發明內容
本發明的目的提供一種結構合理緊湊，可進行三擋以上排擋，排擋行程控制準確， 調節維護方便的消防車集成排擋自動控制裝置。本發明為達到上述目的的技術方案是一種消防車集成排擋自動控制裝置，其特 徵在於包括切擋移動機構、掛擋移動機構以及安裝在換擋搖臂上的過渡軸；所述的切擋 移動機構包括推板、箱體、三個以上控制切擋行程的活塞杆以及兩個以上的導杆和兩個以 上的復位彈簧，所述箱體上軸線平行的三個以上的活塞孔內分別對應安裝有三個以上的活 塞杆，各活塞杆上的活塞與各自的活塞孔密封，各活塞上安裝有磁環與安裝在箱體上三個 以上的磁性開關對應，各活塞杆分別穿出密封安裝在箱體外端面各自對應的蓋板，且各蓋 板的內端面控制各切擋行程，各活塞杆的外端面安裝有調節件，設置在箱體上的三個以上 的前氣孔和三個以上的後氣孔分別與位於各活塞兩側的各活塞孔的前氣腔和後氣腔相通， 導杆和復位彈簧分別設置在箱體上部和下部的導杆孔及彈簧孔內，導杆的一端連接在箱體 上、另一端與推板連接，復位彈簧的一端與箱體連接、另一端與推板連接，推板下部設有與 過渡軸對應的撥槽；所述的掛擋移動機構包括底座和掛擋氣缸，安裝在底座上的掛擋氣缸 與箱體連接。
本發明將多個活塞杆集中安裝在一個箱體上，使箱體和各活塞杆組成一個組合氣 缸，而各活塞杆的工作行程由安裝在箱體外端面的各蓋體其內端面進行控制，調節活塞杆 的工作行程非常方便，加之各活塞杆的端面安裝有調節件，能調整因箱體和各活塞杆在安 裝和製造誤差以及換擋箱在安裝和製造誤差造成的各切擋行程誤差，準確控制各切擋行 程。本發明的推板通過導杆和復位彈簧與箱體連接，由於導杆和復位彈簧分別安裝在箱體 的上部和下部，可相對活塞杆中心對稱布置，推板運行平穩可靠，而且也保證了活塞杆縮回 時推板同時退回，完成多位的空擋推進的切擋控制。本發明將箱體與掛擋氣缸連接，通過掛 擋氣缸推動各活塞杆在完成切擋後進行掛擋運動，結構合理、緊湊。本發明將箱體、多個活 塞杆以及導杆、推板和掛擋氣缸連接後形成一套小型化的集成排擋自動控制裝置，可安裝 在消防車的換擋箱附近狹小空間內，完成消防車多位切擋、掛擋以及脫開的動作，使消防車 達到所需的自動行走要求。而當需要人工操作時，只需通過掛擋氣缸帶動推板至空擋位置， 再使各活塞杆退回，使推板從過渡軸上移動脫開即可，使用方便。本發明在不影響原有手動 操作排擋的功能，增加了自動控制裝置，結構緊湊、合理，能安裝在消防車底盤上狹小空間 內，改造成本低，便於對現有車輛進行自動化控制的改裝。


下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。圖1是本發明消防車集成排擋自動控制裝置的結構示意圖。圖2是圖1的A-A剖視結構示意圖。圖3是圖2的B-B剖面結構示意圖。圖4是本發明消防車集成排擋自動控制裝置的另一種結構示意圖。圖5是圖4拆除箱體後的俯視結構示意圖。圖6是是消防車擋位推進示意圖。其中1-調節螺杆，2-箱體，2-1-前氣孔，2-2-導杆孔，2-3-活塞孔，2-4-後氣孔， 2-5-彈簧孔，3-蓋板，3-1-第一蓋板，3-2-第二蓋板，3-3-第三蓋板，4-活塞杆，4_1_第一 活塞杆，4-2-第二活塞杆，4-3-第三活塞杆，5-調節件，6-導杆，7-復位彈簧，8-吊鉤螺釘， 9-底座，9-1-支座，10-直線導軌，10-1-滑塊，10-2-滑軌，11-推板，11+撥槽，12-過渡 軸，13-換擋搖臂，14-換擋箱，15-磁性開關，16-氣缸支架，17-掛擋氣缸，17-1-掛擋活塞 杆，17-2-缸體，18-磁環，19-密封圈，20-鎖緊件，21-活塞，22-滑套，23-管接頭，24-調節 螺釘，25-磁鐵。
具體實施例方式見圖1 5所示，本發明的消防車集成排擋自動控制裝置，包括切擋移動機構、掛 擋移動機構以及安裝在換擋搖臂13上的過渡軸12，該過渡軸12的位置可設置在換擋搖臂 13上，因此無需對原有的操作機構進行改變，該換擋搖臂13安裝在換擋箱14上，並能沿換 擋搖臂的0-0軸線轉動，以控制換擋機構動作達到排擋控制。見圖1 4的所示，本發明的 切擋移動機構包括推板11、箱體2、三個以上控制切擋行程的活塞杆4以及兩個以上的導杆 6和兩個以上的復位彈簧7，該箱體2上設有軸線平行的三個以上的活塞孔2-3，三個以上的 活塞杆4分別安裝在對應的三個以上的活塞孔2-3內，各活塞杆4上的活塞21與各自對應的活塞孔2-3密封，各活塞21將各活塞孔2-3分為獨立的前氣腔和後氣腔，見圖2、3所示， 該前氣腔位於活塞孔2-3的外側，該後氣腔在活塞孔2-3的內側，通過單電磁閥控制氣體分 別進入前氣腔和後氣腔而推動活塞21使活塞杆4軸向動作，實現空擋推進切擋。見圖3所 示，本發明箱體2上的三個以上的活塞孔2-3沿高度方向設置，且各活塞孔2-3上設有對各 活塞21限位的擋肩，通過箱體2上各活塞孔2-3上的各擋肩對活塞21向內一側移動的位 置進行限位，本發明的活塞21安裝在活塞杆4的小軸段上並用鎖緊件20緊固，該鎖緊件20 為鎖緊螺母，活塞21上設有密封槽，密封圈19安裝在該密封槽內，使活塞21與活塞孔2-3 保持密封，各活塞21上安裝有磁環18，而箱體上安裝有磁性開關15，使各活塞21上的磁環 18與各自的磁性開關15對應，而各磁性開關15分別設置在各活塞行程終點一側，當活塞 21到達所需的切擋行程後，通過各活塞21上的磁環18給各自的磁性開關15發出信號，磁 性開關15動作輸出控制信號。見圖3所示，本發明為方便安裝磁性開關15，在箱體2的側 面設有燕尾槽，各磁性開關15安裝在箱體2上的燕尾槽上。見圖1 5所示，本發明三個以 上的活塞杆4分別穿出密封安裝在箱體2外端面各自對應的蓋板3，且各自蓋板3的內端面 控制各自的切擋行程，本發明的蓋板3呈T形，蓋板3安裝在箱體2的外端面且其軸段延伸 進入活塞孔2-3內，為使活塞杆4與蓋板3保持密封，蓋板3與箱體2外端面之間設有密封 圈19，而蓋板3的安裝孔上設有密封槽，安裝在密封槽內密封圈19使活塞杆4與蓋板3保 持密封，而各蓋板3的內端面作為限止活塞21向外移動的端面，使各活塞杆4具有不同的 切擋行程，並能方便控制切擋行程。見圖1、3所示，本發明在活塞杆4的外端面上安裝有調 節件5，該調節件5可採用調節螺栓，活塞杆4的外端側設有螺紋孔，調節螺栓安裝在活塞杆 4上，可方便調節各活塞杆4的推進行程。見圖2、3所示，本發明箱體2上的三個以上的前 氣孔2-1和三個以上的後氣孔2-4與位於各活塞21兩側的各活塞孔2-3的前氣腔和後氣 腔相通，箱體2上的前氣孔2-1設置在活塞孔2-3的前側，而後氣孔2-4設置在活塞孔2-3 的內側並位於箱體2的內端面上，各氣管分別安裝在前氣孔2-1和後氣孔2-4處，且各氣管 與單電控電磁閥連接，通過單電控電磁閥控制氣路，在救災現場汽車斷電時，能使各活塞杆 4帶動相應機構回復至原位。圖6是目前消防車擋位推進示意圖，當消防車僅對後退擋、一 擋和三擋進行自動掛擋控制時，前進時設在一擋，倒車時設在後退擋，而取力時設在三擋位 置，五擋、六擋以及七擋和八擋不在自動控制的範圍。因此本發明箱體2上的活塞孔2-3可 設有三個，從上至下的活塞孔2-3內分別安裝有第一活塞杆4-1、第二活塞杆4-2和第三活 塞杆4-3，而第二活塞杆4-2的中心線為箱體中心，三個活塞杆4上具有活塞21，而箱體2 的外端面也依次安裝第一蓋板3-1、第二蓋板3-2和第三蓋板3-3，見圖3所示，第一活塞杆 4-1上的活塞21外端面與第一蓋板3-1內端面之間的距離為切擋行程Si，第二活塞杆4-2 上的活塞21外端面與第二蓋板3-2內端面之間的距離為切擋行程S3，第三活塞杆4-3上的 活塞21外端面與第三蓋板3-3內端面之間的距離為切擋行程S2，，三個活塞杆4的切擋行 程Si、切擋行程S3和切擋行程S2分別對應於三擋、一擋和後退擋的空擋推進行程，通過單 電控電磁閥按程序分別控制各活塞杆4動作，完成在空擋位置時三擋、一擋或後退擋的推 進。 見圖1 5所示，本發明箱體2上部和下部設有兩個以上的導杆孔2-2及兩個以 上的彈簧孔2-5，導杆6和復位彈簧7分別設置導杆孔2-2及彈簧孔2-5內，見圖2、4所示， 箱體2上部安裝有一個導杆6和兩個復位彈簧7，箱體2的下部安裝有兩個導杆6和一個復位彈簧7，使導杆6和復位彈簧7相對於箱體2的中心對稱設置，當各活塞杆4分別推動推 板11時，通過導杆6對推板11導向，並平穩推進運行，而當各活塞杆4後退，推板11在復 位彈簧7的作用下，使推板11平穩回到原位。見圖3所示，本發明各導杆6的一端連接在 箱體2上、另一端與推板11連接，同樣各復位彈簧7的一端連接在箱體2上、另一端與推板 11連接，導杆6穿過推板11與推板11連接，為減小導杆6與導杆孔2-2之間的磨損，見圖 3所示，滑套22固定安裝在箱體2的導杆孔2-2內，該滑套22是由耐磨材料製成的含油滑 套，導杆6安裝在滑套22上，為達到防塵效率，滑套22的安裝孔上設有密封槽，密封圈19 安裝在密封槽內使滑套22與導杆6保持密封，導杆6不僅能沿滑套22輕鬆軸向移動，而且 具有較好的密封效果。見圖3所示，本發明的調節螺杆1安裝在箱體2上，通過調節螺杆1 可以調節復位彈簧7的安裝位置，而吊鉤螺釘8安裝在推板11上，復位彈簧7的兩端分別 鉤在調節螺杆1的吊環上和吊鉤螺釘8的吊環上，安裝導杆6和復位彈簧7方便，本發明推 板11下部設有與過渡軸12對應的撥槽11-1，通過活塞杆4將推板11推至過渡軸12上，以 空擋推進進入所需的切擋位置，而當活塞杆4退回後，在復位彈簧7的作用下使推板11退 至原位。見圖1 5所示，本發明的掛擋移動機構包括底座9和掛擋氣缸17，掛擋氣缸17 安裝在底座9上，掛擋氣缸17與箱體2連接，通過掛擋氣缸17帶動推板11移動使過渡軸 12在撥槽11-1內上下移動，使過渡軸12帶動換擋搖臂13沿其0-0軸線轉動至所需擋位時 停止，完成掛擋動作。本發明的底座9上至少安裝有一個直線導軌10，見圖1 3所示，底 座9上可安裝有兩個直線導軌10，該直線導軌10可採用滾動直線導軌，直線導軌10的滑 塊10-1和滑軌10-2分別安裝在箱體2的底部和底座9上，掛擋氣缸17的缸體17_2通過 氣缸支架16安裝在底座9上，且掛擋氣缸17的掛擋活塞杆17-1與箱體2連接，通過掛擋 氣缸17使箱體2沿直線導軌10移動，推板11將過渡軸12沿其撥槽11-1內上下移動，本 發明的掛擋氣缸17與單電控電磁閥和節流閥連接，以控制掛擋氣缸17的進排氣而推動掛 擋活塞杆17-1動作使箱體2移動。本發明的掛擋氣缸17還可採用滑臺氣缸結構，如由兩 個並聯的雙活塞杆雙作用氣缸構成的滑臺氣缸，見圖4、5所示，該掛擋氣缸17的兩掛擋活 塞杆17-1安裝在底座9的兩支座9-1上，活塞固定在兩個掛擋活塞杆17-1上，兩掛擋活塞 杆17-1內部空心，端部分別裝有管接頭23，壓縮空氣可以從掛擋活塞杆17-1端部進入缸 體17-2內推動缸體17-2運動，兩支座9-1上設有對缸體17-2兩端限位的調節螺釘M，可 調節掛擋氣缸17的工作行程S，在掛擋氣缸17的缸體17-2兩端設有磁鐵25並與設置在 支座9-1上的磁性開關對應，通過磁性開關動作而發出控制信號，本發明在缸體17-2上設 有安裝箱體2的四個以上安裝孔，箱體2通過緊固件安裝在缸體17-2上，當缸體17-2內通 過氣體後使缸體17-2移動，使缸體17-2作為滑臺，使推板11帶動過渡軸12在推板11的 撥槽11-1內上下移動，使換擋搖臂13沿其0-0軸線轉動而實現掛擋。本發明的掛擋氣缸 17與節流閥連接後，可使箱體2慢速運動，在掛擋齒輪和變速箱齒輪外圓相碰而不能進入 嚙合狀態時，能利用空氣的可壓縮性可避免衝擊，此時再配合離合器動作，掛擋齒輪和變速 箱齒輪會迅速嚙合。見圖1 6所示，當進入擋位自動控制模式時，排擋自動回復的位置為三擋和四擋 的空擋位置，當需要將推板11從原位空擋推進作切擋動作時，單電控電磁閥按程序控制氣 路，使其中一個活塞杆4動作推動推板11進入空擋位置，推板11上的撥槽11-1卡在過渡軸12上到達所需三擋、一擋或倒退擋的空擋位置後，掛擋氣缸17帶動箱體2移動進行掛擋 動作，通過過渡軸12帶動換擋搖臂13沿其0-0軸線轉動，按程序進入所需三擋、一擋或後 退擋的掛擋動作，完成所需切擋和掛擋動作。在排擋程序完成後，掛擋氣缸17帶動箱體2 使換擋搖臂13回至空擋位置，該活塞杆4退至原位空擋，在復位彈簧7作用下推板11退至 原位，再準備下一次動作。當需要回到人工操作時，推板11回到空擋位置後，再沿過渡軸12 軸向移動退回到原位。
權利要求
1.一種消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於包括切擋移動機構、掛擋移動機 構以及安裝在換擋搖臂(13)上的過渡軸(12)；所述的切擋移動機構包括推板(11)、箱體 O)、三個以上控制切擋行程的活塞杆(4)以及兩個以上的導杆(6)和兩個以上的復位彈簧 (7)，所述箱體( 上軸線平行的三個以上的活塞孔0-3)內分別對應安裝有三個以上的活 塞杆G)，各活塞杆(4)上的活塞與各自的活塞孔(2- 密封，各活塞上安裝有 磁環(18)與安裝在箱體( 上三個以上的磁性開關(1 對應，各活塞杆(4)分別穿出密 封安裝在箱體( 外端面各自對應的蓋板(3)，且各蓋板(3)的內端面控制各切擋行程，各 活塞杆(4)的外端面安裝有調節件(5)，設置在箱體( 上的三個以上的前氣孔(2-1)和三 個以上的後氣孔(2-4)分別與位於各活塞兩側的各活塞孔0-3)的前氣腔和後氣腔 相通，導杆(6)和復位彈簧(7)分別設置在箱體( 上部和下部的導杆孔(2- 及彈簧孔 (2-5)內，導杆(6)的一端連接在箱體( 上、另一端與推板(11)連接，復位彈簧(7)的一 端與箱體( 連接、另一端與推板(11)連接，推板(11)下部設有與過渡軸(1 對應的撥 槽(11-1)；所述的掛擋移動機構包括底座(9)和掛擋氣缸(17)，安裝在底座(9)上的掛擋 氣缸(17)與箱體(2)連接。
2.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述底座(9) 上至少安裝有一個直線導軌(10)，直線導軌(10)的滑塊(10-1)和滑軌(10-2)分別安裝在 箱體⑵的底部和底座(9)上，掛擋氣缸(17)的缸體(17-2)通過氣缸支架(16)安裝在底 座(9)上，掛擋氣缸(17)的掛擋活塞杆(17-1)與箱體⑵連接。
3.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述掛擋氣缸 (17)為滑臺氣缸，掛擋氣缸(17)的掛擋活塞杆(17-1)安裝在底座(9)的兩支座(9-1)上， 箱體( 安裝在掛擋氣缸(17)的缸體(17- 上。
4.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述箱體(2) 上的三個以上的活塞孔(2- 沿高度方向設置，且各活塞孔0-3)的內側設有對各活塞 (21)限位的擋肩。
5.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述活塞 安裝在活塞杆的小軸段上並用鎖緊件OO)緊固，活塞杆穿出呈T形的蓋板(3)。
6.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述導杆(6) 安裝在滑套02)上，滑套02)固定在箱體O)的導杆孔0-2)內。
7.根據權利要求1所述的消防車集成排擋自動控制裝置，其特徵在於所述復位彈簧 (7) 一端與調節螺杆(1)連接，調節螺杆(1)安裝在箱體( 上，復位彈簧(7)的另一端鉤 在吊鉤螺釘⑶上，且吊鉤螺釘⑶安裝在推板(11)上。
全文摘要
本發明涉及一種消防車集成排擋自動控制裝置，切擋移動機構包括下部設有撥槽推板、箱體、三個以上控制切擋行程的活塞杆以及兩個以上的導杆和復位彈簧，各活塞杆分別設置在對應的各自的活塞孔內，各活塞上的磁環與箱體上的磁性開關對應，各活塞杆穿出密封安裝在箱體外端面的蓋板，且各自蓋板上內端面控制切擋行程，設置在箱體上的前、後氣孔分別與前、後氣腔相通，導杆和復位彈簧分別設置在箱體上部和下部，導杆和復位彈簧的一端連接在箱體上、另一端與推板連接，推板下部設有與過渡軸對應的撥槽；掛擋移動機構包括底座和掛擋氣缸，掛擋氣缸安裝在底座上並與箱體連接。具有結構合理緊湊，調節維護方便，實現多擋位的自動排擋的特點。
文檔編號F16H59/02GK102121526SQ20111005137
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月2日 優先權日2011年3月2日
發明者吳小邦, 張江華, 徐先良 申請人:常州機電職業技術學院