CN105351516B - 一种机械式变速器的电机驱动选换挡执行机构 - Google Patents

Abstract

一种机械式变速器选换挡执行机构，包括选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构，选挡机构的选挡电机(1)带动选挡滚珠丝杆(5)旋转，该旋转运动转化为选挡滚珠丝杆螺母(7)的直线运动从而带动选挡滑块(20)上的选换挡拨叉(21)一起做直线运动，完成选挡动作；换挡机构的换挡电机(24)带动换挡丝杆(28)旋转，换挡丝杆(28)将旋转运动转化为其上设置的换挡螺母(11)的直线运动从而带动换挡滑块(10)以选换挡方轴(17)为轴心转动，从而带动换挡方轴(17)转动完成换挡动作。该选换挡执行机构结构紧凑、安装方便，选挡机构和换挡机构定位准确，与传统的机械式变速器适应性好。

Description

一种机械式变速器的电机驱动选换挡执行机构

技术领域

本发明涉及一种选换挡执行机构，属于变速器领域,尤其涉及一种机械式变速器的电机驱动选换挡执行机构。

背景技术

对于汽车变速器，目前主要趋势是自动变速器AMT，通过将传统机械式变速器的换挡执行机构通过电控方式来控制可以将其变成自动变速器。机械式变速器的换挡执行机构一般有电-液、电-气和全电三种驱动模式。

目前的换挡执行机构存在所能控制挡位偏少，不能满足多挡位的需求，要求的控制控制精度过高，使得机械结构和控制模式较为复杂，继承性不好，改进较为困难。开发适用于多挡箱、要求控制精度较低、机械结构简单、具有良好继承性的机械式变速器的换挡执行机构是非常有意义的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明由此提供了一种机械式变速器的电机驱动选换挡执行机构，使其具有适用于多挡箱、具有良好继承性的特点。

具体而言，本发明提供了一种机械式变速器选换挡执行机构，包括选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构，其特征在于：所述选挡机构包括选挡电机1、选挡滚珠丝杆5，所述选挡电机1驱动选挡滚珠丝杆5旋转，所述选挡滚珠丝杆5上设置有选挡滚珠丝杆螺母7，所述选挡滚珠丝杆5的旋转运动转化为所述选挡滚珠丝杆螺母7的直线运动从而驱动与所述选挡滚珠丝杆螺母7连接的固定块8、以及所述固定块8上配置的选挡滑块20一起做直线运动；所述换挡机构包括换挡电机24、换挡丝杆28，所述换挡电机24驱动所述换挡丝杆28旋转，所述换挡丝杆28将旋转运动转化为其上配置的换挡螺母11的直线运动，所述换挡螺母11的直线运动通过其两侧的圆柱形耳朵带动换挡滑块10以选换挡方轴17为轴心转动，同时驱动所述选换挡方轴17转动；所述选换挡执行机构包括选换挡方轴17、选换挡拨叉21，所述选换挡拨叉21一端与所述选挡滑块20连接，另一端套设在所述选换挡方轴17上能够跟随所述选挡滑块20一起沿所述换挡方轴17做直线运动，所述选换挡方轴17的转动进一步驱动所述选换挡拨叉21转动。

特别地，所述选挡滚珠丝杆5由设置在其两端的选挡深沟球轴承4，9安装在外壳23上，所述选挡滑块20和所述固定块8用内六角螺栓和所述选挡滚珠丝杆螺母7固定在一起。

进一步地，所述选挡电机1通过选挡轴连器2连接所述选挡滚珠丝杆5，所述选挡电机1的电机轴和所述选挡滚珠丝杆5轴的端部都是一字型，所述选挡联轴器2的两端都加工出方形槽，所述一字型的端部分别***到两端的所述方形槽中。

特别地，所述换挡丝杆28由设置在其两端的换挡深沟球轴承27，30安装在外壳23上，所述换挡螺母11的两个圆柱形耳朵和所述换挡滑块10的开槽装配在一起。

进一步地，所述换挡电机24通过换挡联轴器25连接所述的换挡丝杆28，所述换挡电机24的电机轴和所述换挡丝杆28轴的端部都是一字型，所述换挡联轴器25的两端都加工出方形槽，所述一字型的端部分别***到两端的所述方形槽中。

进一步地，所述选挡滑块20上的销孔中固定有选挡传感器拨销19，选挡角位移传感器31固定在所述外壳23上，选挡角位移传感器拨叉6通过转轴连接所述选挡角位移传感器31，所述选挡角位移传感器拨叉6上设有开口槽，所述选挡传感器拨销19伸入所述开口槽中，由此所述选挡传感器拨销19的直线运动将带动所述选挡角位移传感器拨叉6沿所述转轴旋转。

进一步地，所述换挡滑块10上设置有换挡固定块29，所述换挡固定块29销孔中固定有换挡传感器拨销18，换挡角位移传感器拨叉13通过转轴连接所述换挡角位移传感器14，所述换挡角位移传感器拨叉13上设有开口槽，所述换挡传感器拨销13伸入所述换挡角位移传感器拨叉13的开口槽中，由此所述换挡传感器拨销18的运动将带动所述换挡角位移传感器拨叉13沿其转轴旋转。

进一步地，所述选挡角位移传感器拨叉6的转轴上具有片状拨指，所述片状拨指固定在所述选挡角位移传感器31的开口槽中，所述换挡角位移传感器拨叉13转轴上具有片状拨指131，所述片状拨指131固定在换挡角位移传感器14的开口槽中。

特别地，所述选换挡拨叉21通过方形孔和所述选换挡方轴17固定在一起，所述选换挡拨叉21通过上方的方形舌头和所述选挡滑块20的方形开口槽连接在一起。

特别地，还包括安装所述选挡深沟球轴承4，9的选挡轴承座3和安装所述换挡深沟球轴承27，30的换挡轴承座26，所述选挡轴承座3和换挡轴承座26分别固定在所述外壳23的开口圆孔中。

这个开口圆的好处是既可以保证选挡轴承座3和换挡轴承座26的固定和定位，还可以让选挡丝杆5和换挡丝杆28能够很方便的装配。

本发明的工作原理为：当执行选挡动作时，选挡机构通过控制选挡电机的启停来让选挡螺母定位于不同的位置，选挡螺母和选挡滑块是固定在一起，选挡滑块下方的方槽和选换挡拨叉相连，选换挡拨叉可以在选换挡方轴上自由轴向滑动，从而选换挡拨叉随选挡滑块直线运动，而选换挡角位移传感器能实时精确检测选挡滑块的位置，从而可以实现选换挡拨叉的精确定位；执行换挡动作时，换挡执行机构通过控制换挡电机的启停让换挡螺母定位于不同的位置，而换挡螺母上的两个圆柱形耳朵将带动换挡滑块以选换挡方轴为轴心转动，而换挡滑块和选换挡方轴以方形槽连接，换挡滑块的转动也将带动选换挡方轴以选换挡方轴轴心转动，选换挡拨叉和选换挡方轴是以方形孔连接，选换挡方轴的转动也将带动选换挡拨叉绕选换挡方轴轴心转动，而换挡滑块上的换挡角位移传感器可以实时精确监测换挡滑块的位置，从而实现了换挡动作的精确到位。综上，通过选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构的配合可以实现电控自动选换挡。

本发明的有益效果为：

1.将选挡机构和换挡机构集中布置，减小了选换挡执行机构的体积，使得能够适应多种挡位的机械变速器，具有良好的继承性。

2.采用了精确检测的角位移传感器，能够以极高的精度实时监测反馈选换挡位置，让电控***控制电机做出相应动作，保证了选换挡动作的准确、可靠的运行。

3.整个换挡执行机构零件较少，从而可靠性较高。

4.结构紧凑、安装方便，选挡机构和换挡机构定位准确，与传统的机械式变速器适应性好。

附图说明

当结合附图考虑时，参考下面的描述能够很好的理解本发明的结构、原理、工作特点和优点，但此处说明的附图用来对本发明的进一步解释，所附示意图只是为了更好的对本发明进行说明，并不对本发明构成不当限定，其中：

图1为本发明实例选挡机构结构示意图；

图2为本发明实例选换挡机构结构俯视结构示意图；

图3为本发明实例换挡机构结构示意图；

图4为本发明实例丝杆深沟球轴承轴承与外壳安装方式示意图；

图5为本发明实例选换挡部分机构示意图

图6为本发明实例换挡滚珠丝杆和换挡滑块结合方式示意图

图7为本发明实例传感器拨叉和角位移传感器结合方式示意图

具体实施方式

下面结合实例和附图对本发明作进一步的描述，应当指出的是，以下实施例仅仅为示意性的，其并非意图限制本发明。

如图1-3所示，本发明的换挡执行机构包括选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构。选挡机构主要由选挡电机1、选挡滚珠丝杆5、选挡滑块20、选挡固定块8、内六角螺栓、选挡角位移传感器拨叉6、选挡角位移传感器31、深沟球轴承4、轴承座3、选挡联轴器2等组成；换挡机构主要由换挡电机24、换挡滚珠丝杆28、换挡滑块10、换挡角位移传感器拨叉13、换挡角位移传感器14、深沟球轴承27、轴承座26、换挡挡联轴器25等组成；

如图4-5所示，选换挡执行机构由选换挡方轴17、选换挡拨叉21、滚针轴承22等组成，选换挡拨叉21和选换挡方轴17通过方形孔装配在一起，拨叉可以在方轴轴向上***，形成选挡动作，拨叉21还可以在方轴17的带动下一起转动，形成换挡动作。

当整个换挡执行机构执行选挡动作时，换挡控制电路监测选挡角位移传感器31的信号确定选换挡拨叉21的位置，启动选挡电机1转动，选挡电机1的转动将通过选挡联轴器2带动选挡丝杆5转动，由选挡丝杆5和选挡螺母7组成的滚珠丝杆副将会把转动转变为选挡螺母7的直线运动，而选挡滑块20、选挡螺母7、固定块8用内六角螺栓固定在一起，从而选挡滑块20将随选挡螺母7作直线运动，同时选挡角位移传感器拨销19固定在选挡滑块20上的销孔上，也将随选挡滑块20作直线运动，此时选挡角位移传感器拨销19装配在选挡角位移传感器拨叉6的方形槽里，选挡角位移传感器拨销19上方的转轴装在外壳23的圆形孔中，选挡角位移传感器拨销19的直线运动将带动选挡角位移传感器拨叉6绕自身的转轴转动，选挡角位移传感器拨叉6的转轴穿过外壳23上的圆孔和选挡角位移传感器31连接，从而使得选挡角位移传感器实时监测选挡滑块20的位置，而选挡滑块20和选换挡拨叉21相连，从而也能够实时监测选换挡拨叉21的位置，保证选挡过程的顺利进行。

当整个换挡执行机构执行换挡动作时，控制电路启动换挡电机24转动，换挡电机24的转动通过换挡联轴器25带动换挡丝杆28转动，换挡丝杆28由设置在其两端的换挡深沟球轴承27，30安装在外壳23上，由换挡丝杆28和换挡螺母11组成的滚珠丝杆副将会把转动转变为换挡螺母11的直线运动，换挡螺母11的直线运动通过其两侧的圆柱形耳朵带动换挡滑块10以选换挡方轴17为轴心转动，同时通过两个螺栓固定在换挡滑块10上的换挡固定块29以及固定在换挡固定块29上的换挡传感器拨销18也将随换挡滑块10以选换挡方轴17为轴心转动，换挡传感器拨销18位于换挡角位移传感器拨叉13的开口槽中，换挡传感器拨销18的运动将带动换挡角位移传感器拨叉13以自身的固定轴转动，换挡角位移传感器拨叉13的转动被换挡角位移传感器14实时监测，从而测得换挡滑块10的转动角度和当前位置。

参见图6，换挡螺母11的两个圆柱形耳朵111和所述换挡滑块10的开槽101装配在一起。

换挡滑块10和选换挡方轴17通过方形槽连接，换挡滑块10的转动将带动选换挡方轴17的转动，同时选换挡方轴17和选换挡拨叉21通过方形孔连接，选换挡方轴的转动将带动选换挡拨叉21的转动，由于换挡角位移传感器14能够实时监测换挡滑块10的位置和转动角度，也就能够时间检测选换挡拨叉21的位置和转动角度，从而能够准确控制换。

本发明的选换挡执行机构的关键是通过滚珠丝杆将电机1的转动转换为直线运动，滚珠丝杆主要包括丝杆5和螺母7，当丝杆5随电机1转动的时候，螺母7将做直线运动；在实际的选挡过程中，选挡电机1和选挡滚珠丝杆的丝杆5部分连接，丝杆5部分随电机转动，而滚珠丝杆的螺母7部分和选挡滑块20固定连接，所以选挡滑块20将和选挡丝杆5的螺母7部分作直线运动，并且选挡滑块20和选换挡拨叉21连接，选挡滑块也带动选换挡拨叉沿着选换挡方轴作直线运动，从而完成选挡动作；选挡角位移传感器通过传感器拨叉来检测选换挡拨叉的位移，以确定当前所选挡位，将其信号传递给变速器选换挡执行机构的控制电路，实现电控自动选挡。

在实际的换挡过程中，换挡电机24通过滚珠丝杆28将转动转换为直线运动，再通过换挡滑块10将线位移转换为转动传递给选换挡方轴17，而选换挡方轴17将带动选换挡拨叉21转动，通过选换挡拨叉21的旋转运动完成变速器的换挡动作；其中角位移传感器14用于检测换挡拨叉13的位置，来确定目前所换到的挡位，将其信号返回给变速器选换挡执行机构的控制电路，可实现电控自动换挡。

在本发明一个优选实施例中，如图7所示，所述换挡角位移传感器拨叉13转轴上的片状拨指131固定在选挡角位移传感器14的开口槽141中，这样换挡角位移传感器拨叉13的转动传递到选挡角位移传感器14上。类似的，所述选挡角位移传感器拨叉6转轴上的片状拨指固定在所述选挡角位移传感器31的开口槽中(未示出)，这样所述选挡角位移传感器拨叉6的转动传递到所述选挡角位移传感器31上。

通过选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构的配合可以实现电控自动选换挡。本发明中选、换挡机构中所用角位移传感器为模拟量输出传感器，输出0-5V直流电压，可以精确定位当前选换挡拨叉位置；滚珠丝杆规格为16×4mm；选挡电机和换挡电机为有刷或无刷电机，能够根据角位移传感器的检测来精确起停，精确定位到任何位置，因此，该选换挡执行机构能够实现大于等于4个挡位的机械变速器的电控换挡，包括倒挡。

尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，本发明并非仅限于特定实施例，相反，在没有超出本申请精神和实质的各种修正，变形和替换都落入到本申请的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种机械式变速器选换挡执行机构，包括选挡机构、换挡机构、选换挡执行机构，其特征在于：所述选挡机构包括选挡电机(1)、选挡滚珠丝杆(5)，所述选挡电机(1)驱动选挡滚珠丝杆(5)旋转，所述选挡滚珠丝杆(5)上设置有选挡滚珠丝杆螺母(7)，所述选挡滚珠丝杆(5)的旋转运动转化为所述选挡滚珠丝杆螺母(7)的直线运动从而驱动与所述选挡滚珠丝杆螺母(7)连接的固定块(8)、以及所述固定块(8)上配置的选挡滑块(20)一起做直线运动；所述换挡机构包括换挡电机(24)、换挡丝杆(28)，所述换挡电机(24)驱动所述换挡丝杆(28)旋转，所述换挡丝杆(28)将旋转运动转化为其上配置的换挡螺母(11)的直线运动，所述换挡螺母(11)的直线运动通过其两侧的圆柱形耳朵(111)带动换挡滑块(10)以选换挡方轴(17)为轴心转动，同时驱动所述选换挡方轴(17)转动；所述选换挡执行机构包括选换挡方轴(17)、选换挡拨叉(21)，所述选换挡拨叉(21)一端与所述选挡滑块(20)连接，另一端套设在所述选换挡方轴(17)上能够跟随所述选挡滑块(20)一起沿所述选 换挡方轴(17)做直线运动，所述选换挡方轴(17)的转动进一步驱动所述选换挡拨叉(21)转动；所述换挡滑块(10)和选换挡方轴(17)通过方形槽连接，同时所述选换挡方轴(17)和所述选换挡拨叉(21)通过方形孔连接；所述选挡滑块(20)上的销孔中固定有选挡传感器拨销(19)，选挡角位移传感器(31)固定在外壳(23)上，选挡角位移传感器拨叉(6)的转轴穿过外壳(23)上的圆孔和所述选挡角位移传感器(31)连接，所述选挡角位移传感器拨叉(6)上设有开口槽，所述选挡传感器拨销(19)伸入所述开口槽中，由此所述选挡传感器拨销(19)的直线运动将带动所述选挡角位移传感器拨叉(6)沿所述转轴旋转，从而能够实时监测选换挡拨叉(21)的位置。

2.如权利要求1所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于，所述选挡滚珠丝杆(5)由设置在其两端的选挡深沟球轴承(4，9)安装在外壳(23)上，所述选挡滑块(20)和所述固定块(8)用内六角螺栓和所述选挡滚珠丝杆螺母(7)固定在一起。

3.如权利要求2所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于，所述选挡电机(1)通过选挡联轴器(2)连接所述选挡滚珠丝杆(5)，所述选挡电机(1)的电机轴和所述选挡滚珠丝杆(5)轴的端部都是一字型，所述选挡联轴器(2) 的两端都加工出方形槽，所述一字型的端部分别***到两端的所述方形槽中。

4.如权利要求3所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡丝杆(28)由设置在其两端的换挡深沟球轴承(27，30)安装在外壳(23)上，所述换挡螺母(11)的两个圆柱形耳朵(111)和所述换挡滑块(10)的开槽(101)装配在一起。

5.如权利要求4所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡电机(24)通过换挡联轴器(25)连接所述的换挡丝杆(28)，所述换挡电机(24)的电机轴和所述换挡丝杆(28)轴的端部都是一字型，所述换挡联轴器(25)的两端都加工出方形槽，所述一字型的端部分别***到两端的所述方形槽中。

6.如权利要求5所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡滑块(10)上设置有换挡固定块(29)，所述换挡固定块(29)销孔中固定有换挡传感器拨销(18)，换挡角位移传感器拨叉(13)通过转轴连接所述换挡角位移传感器(14)，所述换挡角位移传感器拨叉(13)上设有开口槽，所述换挡传感器拨销(18)伸入所述换挡角位移传感器拨叉(13)的开口槽中，由此所述换挡传感器拨销(18)的运动将带动所述换挡角位移传感器拨叉(13)沿其转轴旋转。

7.根据权利要求6所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于：所述选挡角位移传感器拨叉(6)的转轴上具有片状拨指，所述片状拨指固定在所述选挡角位移传感器(31)的开口槽中，所述换挡角位移传感器拨叉(13)转轴上具有片状拨指(131)，所述片状拨指(131)固定在换挡角位移传感器(14)的开口槽中。

8.根据权利要求4-7任意一项所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于：所述选换挡拨叉(21)通过方形孔和所述选换挡方轴(17)固定在一起，所述选换挡拨叉(21)通过上方的方形舌头和所述选挡滑块(20)的方形开口槽连接在一起。

9.根据权利要求8所述的机械式变速器选换挡执行机构，其特征在于：还包括安装所述选挡深沟球轴承(4，9)的选挡轴承座(3)和安装所述换挡深沟球轴承(27，30)的换挡轴承座(26)，所述选挡轴承座(3)和换挡轴承座(26)分别固定在外壳(23)的开口圆孔中。