CN115076354B - 一种拖拉机侧操作换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智能农业机械领域，具体为一种拖拉机侧操作换挡装置，包括滑轨、操作杆、转轴箱、液压缸，转轴箱内设有转轴；液压缸两端均设有电磁阀；转轴同轴连接有设置在转轴箱外侧的齿轮齿条机构，齿轮齿条机构上固定连接有导电板，导电板滑动连接在滑轨上，滑轨两侧设有若干对接线触头，每对接线触头并联在拖拉机电源的两端，拖拉机电源还连接有两个铁芯线圈，两个铁芯线圈各自设置在两个电磁阀内；当导电板与任意一对接线触头接通时，液压缸两端的电磁阀锁止；当所述导电板与所有接线触头均未接通时，液压缸两端的电磁阀开启。本发明手动换挡和自动换挡之间不发生冲突，司机可以根据实际的情况进行切换，满足了日常的需求。

Description

一种拖拉机侧操作换挡装置

技术领域

本发明涉及智能农业机械领域，具体为一种拖拉机侧操作换挡装置。

背景技术

目前，随着农机智能化的发展，自动驾驶拖拉机对于农业现代化具有越来越重要的意义，而拖拉机换挡机构对于拖拉机自动驾驶的实现具有决定性作用。

但是拖拉机换挡机构复杂，结构紧凑，这就需要存在一套简单的方案可以对拖拉机原有的手动换挡方式进行改装。同时，由于目前自动驾驶技术并没有足够的可靠性，在特殊场所仍然需要手动操作，这就要求拖拉机的换挡机构可以实现自动换挡和手动换挡两种方式并存，且两种换挡方式之间应该避免干涉。

现有技术中，授权公告号为CN 106224527B的中国专利公开了一种自动换挡与手动换挡结合的拖拉机换挡机构，包括换挡执行机构、液压系统、电控系统以及操作面板，换挡执行机构用于驱动档位齿轮组进行换挡，液压系统用于控制换挡执行机构中的液压缸运动，进而用于驱动档位齿轮组进行换挡。该本发明能够实现自动换挡与手动换挡两种方式，且两种换挡方式之间互不干涉。

但是上述专利文件还存在一定的问题，实现手动换挡时，动力源为操作杆，液压缸为锁止状态，但是如何实现液压缸的锁止不明确，导致拖拉机在手动换挡或自动换挡时出现故障或问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种拖拉机侧操作换挡装置，来解决现有技术中存在的上述问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种拖拉机侧操作换挡装置，包括换挡执行机构、电控系统、液压系统，所述换挡执行机构包括操作杆、转轴箱、液压缸，所述转轴箱内设有转轴，所述操作杆的底端套接在所述转轴外侧并且操作杆能绕所述转轴转动；所述液压缸两端均设有电磁阀；所述液压缸与所述转轴之间连接有穿过转轴箱的连接架，还包括滑轨，所述转轴同轴连接有设置在转轴箱外侧的齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构上固定连接有导电板，所述导电板滑动连接在所述滑轨上，所述滑轨两侧设有若干对接线触头，每对所述接线触头通过导线并联在拖拉机电源的两端形成若干分支电路，所述拖拉机电源还连接有两个铁芯线圈且两个铁芯线圈设置在主电路上，两个所述铁芯线圈各自设置在两个所述电磁阀内；当所述导电板与任意一对接线触头接通时，铁芯线圈通电产生磁性，液压缸两端的电磁阀锁止；当所述导电板与所有接线触头均未接通时，液压缸两端的电磁阀开启。

进一步优化，还包括操作面板，所述操作面板上设有T形槽，所述T形槽包括手动换挡部和自动换挡部，所述手动换挡部前后设置，所述自动换挡部左右设置。操作面板分为手动换挡部和自动换挡部，手动换挡部可以使操作杆前后运动，便于手动换挡。自动换挡部便于操作杆的卡合，自动换挡时便于操作杆处于静止状态，由液压缸做换挡的动力源。

进一步优化，所述T形槽底面设有向下延伸的挡板，所述挡板上设有红外线发射器和红外线接收器，所述操作杆处于自动换挡部时，所述红外线发射器所发射出的红外线不能被红外线接收器所接收，并使拖拉机液压系统驱动液压缸启动。

进一步优化，所述换挡执行机构还包括推力杆以及拨叉，所述推力杆的一端与所述拨叉的一端铰接，所述推力杆的另一端铰接有固定块，所述固定块上还铰接有所述液压缸；所述固定块与拖拉机机架铰接。当自动换挡时，液压缸作为换挡的动力源，液压缸推动推力杆，推力杆驱动拨叉转动从而完成自动换挡。

进一步优化，所述电控系统用于记录档位齿轮组的档位信息，所述电控系统包括电位计和控制器，所述控制器电连接有电位计，所述电位计的转轴与所述拨叉连接，所述电位计的基座与拖拉机机架固定连接；所述电位计的阻值与所述拨叉的旋转角度一一对应；所述电位计的阻值用于记录所有档位信息。

进一步优化，当手动换挡状态时，所述液压缸不工作，处于锁止状态，档位变换由操作杆控制；当自动换挡时，控制所述液压缸的伸长缩短来进行换挡操作，所述操作杆处于静止状态。

进一步优化，所述齿轮齿条机构包括同轴连接在所述转轴的两端的两个齿轮，所述齿轮同轴连接有齿条，两个所述齿条之间连接有所述导电板。

进一步优化，所述电磁阀为常开式电磁阀。

本发明的原理在于：当用户将操作杆在T形槽内的手动换挡部运动时，操作杆绕着转轴箱内的转轴转动的同时转轴会发生旋转，转轴带动转轴箱外侧齿轮齿条机构运动，使得导电板在滑轨上滑动一段距离，从而使得接线触头、导电板、铁芯线圈以及拖拉机电源形成闭合回路，铁芯线圈通电产生磁性，从而使得电磁阀由常开的状态变为闭合状态，电磁阀闭合使得液压缸两端锁止住；档位的变化便由操作杆控制，即手动换挡。

当用户将操作杆在T形槽内的自动换挡部运动时，操作杆卡在自动换挡部时，使得转轴箱内的转轴不发生转动，即导电板不会与接线触头相接触，从而不会产生闭合电路，电磁阀处于开启状态，同时由于操作杆挡住了红外线发射器所发射出的红外线，使得红外线接收器不能接收，从而使拖拉机原带的液压系统驱动液压缸启动，液压缸作为换挡机构的动力源，通过控制液压缸的伸长缩短来驱动推力杆、进而驱动拨叉旋转，由于电位计的阻值与拨叉的旋转角度一一对应；电位计的阻值用于记录所有档位信息。当电位计的阻值与手动换挡时电位计的阻值相同时，说明拨叉旋转到了正确的位置，从而达到自动换挡的目的。

本发明的优点在于：1、手动换挡时，通过操作杆来控制档位的变化；自动换挡时，

通过液压缸来做动力源驱动，并用电位计的不同阻值来记录拨叉不同的旋转角度，从而记录所有的档位信息，当电位计的阻值与手动换挡时电位计的阻值相同时，说明拨叉旋转到了正确的位置，从而达到自动换挡的目的。手动换挡和自动换挡之间不发生冲突，司机可以根据实际的情况进行切换，满足了日常的需求。2、通过操作杆的轻微转动使得齿轮齿条机构运作，从而使得导电板导通电路，常开式电磁阀变为锁止状态，锁止液压缸的两端，手动换挡由操作杆完成；自动换挡时，操作杆卡合在自动换挡部中无法发生转动，自然电路不会接通，电磁阀为开启状态，此时只需启动伸缩液压缸即可控制拨叉旋转，从而达到自动换挡目的。3、红外线接收器和红外线发射器便于识别是否有操作杆遮挡，若有，说明处于自动换挡状态；若无，说明处于手动换挡状态，从而进行相应的手动换挡和自动换挡。

附图说明

图1是本发明一种拖拉机侧操作换挡装置的结构示意图；

图2是本发明自动换挡中部分部件的作用关系图；

图3是本发明手动换挡中部分部件的作用关系图；

图4本发明中接线触头、导电板、铁芯线圈以及拖拉机电源形成的电路图。

附图标记：操作杆1、转轴箱2、转轴21、液压缸3、电磁阀4、连接架5、滑轨6、导电板7、接线触头8、操作面板9、T形槽91、手动换挡部92、自动换挡部93、挡板10、红外线发射器11、红外线接收器12、推力杆13、拨叉14、固定块15、电位计16、换挡箱17、齿轮18、齿条19。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

本发明的实施例1如图1~3所示：一种拖拉机侧操作换挡装置，包括换挡执行机构、电控系统、液压系统，所述换挡执行机构包括操作杆1、转轴箱2、液压缸3，所述转轴箱2内设有转轴21，所述操作杆1的底端套接在所述转轴21外侧并且操作杆1能绕所述转轴21转动；所述液压缸3两端均设有电磁阀4；所述液压缸3与所述转轴21之间连接有穿过转轴箱2的连接架5，还包括滑轨6，所述转轴21同轴连接有设置在转轴箱2外侧的齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构上固定连接有导电板7，所述导电板7滑动连接在所述滑轨6上，所述滑轨6两侧设有若干对接线触头8，每对所述接线触头8通过导线并联在拖拉机电源的两端形成若干分支电路，所述拖拉机电源还连接有两个铁芯线圈且两个铁芯线圈设置在主电路上，两个所述铁芯线圈各自设置在两个所述电磁阀4内；当所述导电板7与任意一对接线触头8接通时，铁芯线圈通电产生磁性，液压缸3两端的电磁阀4锁止；当所述导电板7与所有接线触头8均未接通时，液压缸3两端的电磁阀4开启。

还包括操作面板9，所述操作面板9上设有T形槽91，所述T形槽91包括手动换挡部92和自动换挡部93，所述手动换挡部92前后设置，所述自动换挡部93左右设置。

所述T形槽91底面设有向下延伸的挡板10，所述挡板10上设有红外线发射器11和红外线接收器12，所述操作杆1处于自动换挡部93时，所述红外线发射器11所发射出的红外线不能被红外线接收器12所接收，并使拖拉机液压系统驱动液压缸3启动。

所述换挡执行机构还包括推力杆13以及拨叉14，所述推力杆13的一端与所述拨叉14的一端铰接，所述推力杆13的另一端铰接有固定块15，所述固定块15上还铰接有所述液压缸3；所述固定块15与拖拉机机架铰接。

所述电控系统用于记录档位齿轮组的档位信息，所述电控系统包括电位计16和控制器，所述控制器电连接有电位计16，所述电位计16的转轴21与所述拨叉14连接，所述电位计16的基座与拖拉机机架固定连接；所述电位计16的阻值与所述拨叉14的旋转角度一一对应；所述电位计16的阻值用于记录所有档位信息。

当手动换挡状态时，所述液压缸3不工作，处于锁止状态，档位变换由操作杆1控制；当自动换挡时，控制所述液压缸3的伸长缩短来进行换挡操作，所述操作杆1处于静止状态。

所述齿轮齿条机构包括同轴连接在所述转轴21的两端的两个齿轮18，所述齿轮18同轴连接有齿条19，两个所述齿条19之间连接有所述导电板7。

所述电磁阀4为常开式电磁阀4。

所述接线触头8与所述手动换挡部92的档位一一对应。即操作杆1拨动到哪一个档位时，导电板7便与该档位相对应的接线触头8相接触。

本发明的具体操作步骤如下：当用户需要手动换挡驾驶拖拉机时，用户可以握住操作杆1在T形槽91内的手动换挡部92前后摆动，操作杆1会绕着转轴箱2内的转轴21转动的同时，转轴21会发生转动，转轴21带动转轴箱2外侧齿轮18转动，齿轮18转动带动齿条19移动，齿条19移动带动齿条19上固定连接的导电板7滑动；由于T形槽91的限制，导致操作杆1的摆动角度有限使得转轴21转动的角度也有限，从而最后使得齿条19在滑轨6上移动一小段距离，从而使得接线触头8、导电板7、铁芯线圈以及拖拉机电源形成闭合回路，铁芯线圈由于通电产生磁性，由于电磁阀4为常开式电磁阀4，且铁芯线圈处于铁芯线圈内，铁芯线圈产生磁性导致电磁阀4成为闭合状态，电磁阀4闭合使得液压缸3两端被锁止住，从而使得档位的变化由操作杆1控制，即用户控制操作杆1在T形槽91内的手动换挡部92前后摆动即可完成换挡操作。手动换挡完毕后，用户将操作杆1回复至空挡，齿轮齿条机构复位。

当用户需要自动换挡操作拖拉机时，用户可以握住操作杆1在T形槽91内的自动换挡部93向右运动，使得操作杆1卡合在T形槽91内，由于操作杆1只沿着转轴21的轴向摆动，从而使得转动不发生转动，从而使得齿轮齿条机构不发生运动，即导电板7不会与接线触头8接触，从而不会产生闭合电路，使得电磁阀4处于常开的状态，液压缸3的两端可以运动。与此同时由于操作杆1卡合在T型槽内自动换挡部93，操作杆1挡住了红外线发射器11所发射出的红外线，使得原本可以接受到信号的红外线接收器12不能接收达到信号，从而传递信号，使得拖拉机原带的液压系统驱动液压缸3启动，液压缸3作为自动换挡时的动力源，通过控制液压缸3的伸长缩短来驱动推力杆13，进而驱动拨叉14旋转，由于电位计16的阻值与拨叉14的旋转角度一一对应；电位计16的阻值用于记录所有档位信息。当电位计16的阻值与手动换挡时电位计16的阻值相同时，说明拨叉14旋转到了正确的位置，使得换挡箱17内的齿轮组达到与手动换挡时相同的啮合关系，从而达到自动换挡的目的。

就这样完成了自动换挡和手动换挡的操作，且两者之间互不干扰。

如图4所示，其中S表示导电板的作用充当开关作用，R表示保护电阻，L表示铁芯线圈。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种拖拉机侧操作换挡装置，包括换挡执行机构、电控系统、液压系统，所述换挡执行机构包括操作杆、转轴箱、液压缸，所述转轴箱内设有转轴，所述操作杆的底端套接在所述转轴外侧并且操作杆能绕所述转轴转动；所述液压缸两端均设有电磁阀；所述液压缸与所述转轴之间连接有穿过转轴箱的连接架，其特征在于：还包括滑轨，所述转轴同轴连接有设置在转轴箱外侧的齿轮齿条机构，所述齿轮齿条机构上固定连接有导电板，所述导电板滑动连接在所述滑轨上，所述滑轨两侧设有若干对接线触头，每对所述接线触头通过导线并联在拖拉机电源的两端形成若干分支电路，所述拖拉机电源还连接有两个铁芯线圈且两个铁芯线圈设置在主电路上，两个所述铁芯线圈各自设置在两个所述电磁阀内；当所述导电板与任意一对接线触头接通时，铁芯线圈通电产生磁性，液压缸两端的电磁阀锁止；当所述导电板与所有接线触头均未接通时，液压缸两端的电磁阀开启。

2.根据权利要求1所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，还包括操作面板，所述操作面板上设有T形槽，所述T形槽包括手动换挡部和自动换挡部，所述手动换挡部前后设置，所述自动换挡部左右设置。

3.根据权利要求2所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，所述T形槽底面设有向下延伸的挡板，所述挡板上设有红外线发射器和红外线接收器，所述操作杆处于自动换挡部时，所述红外线发射器所发射出的红外线不能被红外线接收器所接收，并使拖拉机液压系统驱动液压缸启动。

4.根据权利要求1所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，所述换挡执行机构还包括推力杆以及拨叉，所述推力杆的一端与所述拨叉的一端铰接，所述推力杆的另一端铰接有固定块，所述固定块上还铰接有所述液压缸；所述固定块与拖拉机机架铰接。

5.根据权利要求4所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，所述电控系统用于记录档位齿轮组的档位信息，所述电控系统包括电位计和控制器，所述控制器电连接有电位计，所述电位计的转轴与所述拨叉连接，所述电位计的基座与拖拉机机架固定连接；所述电位计的阻值与所述拨叉的旋转角度一一对应；所述电位计的阻值用于记录所有档位信息。

6.根据权利要求1所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，当手动换挡状态时，所述液压缸不工作，处于锁止状态，档位变换由操作杆控制；当自动换挡时，控制所述液压缸的伸长缩短来进行换挡操作，所述操作杆处于静止状态。

7.根据权利要求1所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，所述齿轮齿条机构包括同轴连接在所述转轴的两端的两个齿轮，所述齿轮同轴连接有齿条，两个所述齿条之间连接有所述导电板。

8.根据权利要求1所述的一种拖拉机侧操作换挡装置，其特征在于，所述电磁阀为常开式电磁阀。