CN102518789A

CN102518789A - 一种电动换档执行机构

Info

Publication number: CN102518789A
Application number: CN2011104490612A
Authority: CN
Inventors: 聂幸福; 王顺利; 刘义
Original assignee: Shaanxi Fast Gear Co Ltd
Current assignee: Shaanxi Fast Gear Co Ltd
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2012-06-27

Abstract

本发明提出了一种电动换档执行机构，包括换档动作执行的换档电机、选档动作执行的选档电机、与换档电机连接的换挡轴以及与选档电机连接的选档轴，换档轴上设置换挡拨头，选档轴上设置活动的选档拨叉，换档拨头与选档拨叉活动连接，换档电机与选档电机平行设置，换挡轴与选档轴平行设置。本发明的电动换档执行机构，采用平行布置的选档电机和换档电机，结构合理，装配性好，提高了换档品质。

Description

一种电动换档执行机构

技术领域

本发明涉及汽车自动变速器领域，尤其涉及一种电动换挡执行机构。

背景技术

随着汽车技术的发展，当前使用最多的自动变速器主要分四种类型：液力自动变速器(AT)、电控机械式自动变速器(AMT)、无级自动变速器(CVT)、双离合器变速器(DCT)等。AMT技术是自动变速器的一个重要发展方向。AMT电控机械式自动变速器是在固定轴式机械变速传动***基础上增加换档操纵***、离合器操纵***及电控***等而成。工作过程中通过电控***控制换档操纵***、离合器操纵***和发动机，控制变速器的选换档和离合器的离合，电控***根据路况、车速、发动机状态和油门开度等自动控制档位切换，从而实现了传动***的自动变速。

根据执行机构动力源的不同，AMT换档执行机构可分为气动、电动、液压三种。气动执行机构使用车载气源为动力源，以气缸为执行机构元件，具有充分利用商用车气源充足等特点，常用于商业车上。电动换档执行机构使用车载蓄电池为动力源，以直流电机为执行机构元件，具有结构简单、控制精度高、成本低等特点，可用于乘用车和商用车上。液压执行机构使用高压油为动力源，以液压油缸为执行机构元件，具有控制精度高、控制方便、换档品质好等特点，主要用于乘用车。

气动、液压执行机构都是通过高频电磁阀来进行控制，而这种核心部件的技术基本上是被国外少数公司掌握。国内很少有厂家能够生产出适合要求的电磁阀，而国外公司也不愿单独提高该类产品。中国作为一个稀土大国，电机产品发展根基比较好，产品齐全，不受制于国外公司，因而开发电机执行机构是我们的合适之选。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种电动换档执行机构，采用平行布置的选档电机和换档电机，结构合理，装配性好，提高了换档品质。

本发明的技术解决方案是：一种电动换档执行机构，包括换档动作执行的换档电机、选档动作执行的选档电机、与换档电机连接的换挡轴以及与选档电机连接的选档轴，所述换档轴上设置换挡拨头，所述选档轴上设置活动的选档拨叉，换档拨头与选档拨叉活动连接，其特殊之处在于：所述换档电机与选档电机平行设置，所述换挡轴与选档轴平行设置。

上述选档轴与选档电机输出轴通过花键连接，所述换档轴与换档电机输出轴通过花键连接。

上述选档轴上设置梯形外螺纹，选档拨叉上设置梯形内螺纹，选档轴与选当拨叉以丝杠传动方式连接。

上述换档轴上设置外花键，换档拨头上设置内花键，换挡轴与换档拨头通过花键连接；换档拨头在换档轴上沿轴向运动并随换档轴转动。

上档拨叉同步带动换档拨头在换档轴上沿轴向左右运动。

上述电动换档执行机构上分别设置选档传感器和换挡传感器；所述选档传感器包括与选档传感器固连的选档传感器拨头，所述选档拨叉与选档传感器拨头活动连接；所述换档传感器包括与换档传感器固连的换档传感器被动齿轮以及与换档传感器被动齿轮连接的换档传感器主动齿轮，所述换档传感器主动齿轮与换挡轴固连。

上述选档拨叉上设置圆柱凸头，所述选档传感器拨头上设置与圆柱凸头适配的凹槽。

上述电动换档执行机构还包括变速器电控单元，所述变速器电控单元分别与选档电机与换档电机连接。

本发明的优点是：本发明的电动换档执行机构的选换档电机采用平行轴设计，既具有独创性，又具有结构合理、设计简单、装配性好、响应快捷、定位准确可靠等优点；

在电控机械式自动变速器应用中，可通过变速器电控单元(TCU)实现档位选择和切换。换档执行机构作为AMT的一个重要核心组成部分，影响AMT***的换挡品质。由于电机具有响应快、控制精确等优点；

通过本发明的装置可精确、迅速的实现档位切换，提高换档品质，改善车辆乘坐舒适性。本发明进行了大量实验验证和可靠性试验，完全符合电控机械式自动变速器的要求，具有极大的使用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的A向视图；

图3是本发明选换档控制***示意图；

具体实施方式

参见图1，图2，本发明的电动换档执行机构由两个平行安装的直流电机驱动，由车载蓄电池提供电源。包括换档电机1，负责换档动作的执行；选档电机2，负责选档动作的执行；选档轴9与选档电机2输出轴通过花键连接，随选档电机2一起转动；选档轴9上有梯形外螺纹，选档拨叉10上有梯形内螺纹，两者组成丝杠传动机构，可实现沿轴向双向传递运动及动力；选档轴9由两个深沟球轴承11支撑于外壳内。换档轴3与换档电机1输出轴通过花键连接，随换档电机1一起转动。换档轴3上有外花键，换档拨头4上有内花键，两者通过花键联接。换档拨头4可以在换档轴3上沿轴向运动，随换档轴3转动。选档拨叉10与换档拨头4活动连接在一起，选档拨叉10可同步带动换档拨头4在换档轴3上沿轴向左右运动。

电动换档执行机构上装有两个角位移传感器，分别为选档传感器13和换挡传感器7。选档拨叉10上的圆柱凸头可以在选档传感器拨头12的槽内滑动，选档传感器13与选档传感器拨头12固连。当选档拨叉10轴向运动时，选档拨叉10上的圆柱凸头在选档传感器拨头12的槽内滑动，使得选档拨叉10的直线运动转换为旋转运动，从而选档传感器13便可测量角位移。通过选档传感器13测量的角位移判断选档拨叉10的轴向位置。换档传感器7与换档传感器被动齿轮5固连，换档传感器主动齿轮6固连与换挡轴3上，随换挡轴3一起旋转。换档传感器主、被齿轮副除了传递运动外，还起到放大换档角位移的作用。通过换档传感器7可以测量换档拨头4的角位移，即换档位置。

本发明的电动换档执行机构的具体实施方式是：

变速器电控单元TCU采集选档传感器13和换挡传感器7的位移信号，判断换档拨头4的选、换位置。根据换档拨头4的当前位置和期望目标位置信息，通过TCU控制选档电机2和换挡电机1的运动，实现目标位置的精确定位。下面将对选档过程和换挡过程分别阐述。

1)选档过程：

选档电机2通电旋转，带动选档轴9旋转。由于选档轴9与选档拨叉10为螺旋传动，因而选档拨叉10沿轴向运动。同时选档传感器13实时测量选档拨叉10的轴向位置。通过控制选档电机2的通、断电，实现选档位置的准确定位，即完成了档位的选择。

2)换档过程：

当完成了档位选择后，换档电机1通电旋转，带动换档拨头4旋转。同时换档传感器7实时测量换档拨头4的角位移。通过控制换档电机1的通、断电，实现换档位置的准确定位，即完成目标档位的换档动作。

在选换档过程中，除了复杂多变的地面条件、不同档位的选择以及挂档过程中齿轮啮合引起的换档阻力突变外，即使同一批产品的每件产品、每个时刻、使用时间的长短等，无不对***的状态参数造成影响，呈现为复杂多变的特性。这种复杂多变的特性，很难用准确的数学公式、数学模型加以描述，因而难以对确定PID控制模型中的各个参数。模糊控制作为一种智能控制，最大的特点在于它不需要建立对象的数学模型，能够很好的克服***中参数的变化和非线性等不确定因素，运用模糊推理的方法，自动实现对PID参数的调整。本发明结合PID控制和模糊控制各自的优势，提出自适应模糊PID控制，以满足***的快速性、准确性和鲁棒性的要求。

选换档控制***采用双闭环控制器，由外向内依次是位置环和速度环，其控制***模型如图3所示：位置调节器和转速调节器之间实行串级联接。就是说，把位置调节器的输出作为转速调节器的输入，再用转速调节器的输出产生脉宽信号去控制驱动模块。位置控制器和速度控制采用模糊PID控制器，利用模糊推理原则对PID参数Kp、Ki、Kd进行在线自调整，满足不断变化的误差对控制参数的要求。

Claims

1.一种电动换档执行机构，包括换档动作执行的换档电机、选档动作执行的选档电机、与换档电机连接的换挡轴以及与选档电机连接的选档轴，所述换档轴上设置换挡拨头，所述选档轴上设置活动的选档拨叉，换档拨头与选档拨叉活动连接，其特征在于：所述换档电机与选档电机平行设置，所述换挡轴与选档轴平行设置。

2.根据权利要求1所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述选档轴与选档电机输出轴通过花键连接，所述换档轴与换档电机输出轴通过花键连接。

3.根据权利要求2所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述选档轴上设置梯形外螺纹，选档拨叉上设置梯形内螺纹，选档轴与选当拨叉以丝杠传动方式连接。

4.根据权利要求3所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述换档轴上设置外花键，换档拨头上设置内花键，换挡轴与换档拨头通过花键连接；换档拨头在换档轴上沿轴向运动并随换档轴转动。

5.根据权利要求4所述的电动换档执行机构，其特征在于：选档拨叉同步带动换档拨头在换档轴上沿轴向左右运动。

6.根据权利要求1-5任一所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述电动换档执行机构上分别设置选档传感器和换挡传感器；所述选档传感器包括与选档传感器固连的选档传感器拨头，所述选档拨叉与选档传感器拨头活动连接；所述换档传感器包括与换档传感器固连的换档传感器被动齿轮以及与换档传感器被动齿轮连接的换档传感器主动齿轮，所述换档传感器主动齿轮与换挡轴固连。

7.根据权利要求6所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述选档拨叉上设置圆柱凸头，所述选档传感器拨头上设置与圆柱凸头适配的凹槽。

8.根据权利要求7所述的电动换档执行机构，其特征在于：所述电动换档执行机构还包括变速器电控单元，所述变速器电控单元分别与选档电机与换档电机连接。