CN107061712A - 通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变速箱技术领域，具体涉及通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法，包括主壳体和上盖板，所述上盖板安装于壳体的上端面，所述盖板内安装有蜗轮轴固定轴承，还包括选挡电机、换挡电机和控制电路板；所述选挡电机电机的输出端通过一个柔性传动头连接选挡蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述换挡电机的输出端通过一个柔性传动头连接换档蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述扇形蜗轮安装在蜗轮轴固定位置上，所述蜗轮轴为选挡蜗轮轴或换挡蜗轮轴。本发明结构简单，操作便捷，可实现直接通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡，换挡的方法，具有很强的创造性。
Description
技术领域
本发明涉及变速箱技术领域，具体涉及通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法。
背景技术
手动变速箱称手动变速器(ManualTransmission，简称MT)又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆(俗称“挡把”)才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。发动机的物理特性决定了变速箱的存在。首先，任何发动机都有其峰值转速；其次，发动机最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。比如，发动机最大功率出现在5500转。变速箱可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。理想情况下，变速箱应具有灵活的变速比。无级变速箱(CVT)就具有这种特性，可以较好的发挥发动机的动力性能。
自动变速箱是相对于手动变速箱而出现的一种能够自动根据汽车车速和发动机转速来进行自动换挡操纵的变速装置。目前汽车自动变速箱常见的有四种型式，分别是液力自动变速箱(AT)、机械无级自动变速箱(CVT)、电控机械自动变速箱(AMT)和双离合自动变速箱。自动变速器的核心在实现自动换挡。所谓自动换挡是指汽车在行驶的过程中，驾驶员按行驶过程的需要操控加速踏板(油门踏板)，自动变速器即可根据发动机负荷和汽车的运行工况，自动换入不同挡位工作。
目前市场上存大大量的手动变速箱，对于如何实现手动变速箱实现自动换挡选挡的效果，缺少技术性解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法，使得可以通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法，包括主壳体和上盖板，所述上盖板安装于壳体的上端面，所述盖板内安装有蜗轮轴固定轴承，其特征在于：包括选挡电机、换挡电机和控制电路板；所述选挡电机电机的输出端通过一个柔性传动头连接选挡蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述换挡电机的输出端通过一个柔性传动头连接换档蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述扇形蜗轮安装在蜗轮轴固定位置上，所述蜗轮轴为选挡蜗轮轴或换挡蜗轮轴，所述线路板有三个单元组成，分别是主电源单元、单片机U1信号处理单元、电机驱动单元。
优选的，所述蜗轮轴穿过另一个蜗轮弧槽并对换挡蜗轮的做最大行程的限位，所述蜗轮轴连接选挡摇臂，所述选挡摇臂连接选挡软轴，所述选挡软轴连接手动变速箱外部的选挡臂。
优选的，所述蜗轮轴穿过另一个蜗轮弧槽并对选挡蜗轮的做最大行程的限位，所述蜗轮轴连接换档摇臂，所述换档摇臂连接换挡软轴，所述换挡软轴连接手动变速箱外部的换挡臂。
优选的，所述选挡电机固装于壳体对应位置，所述选挡蜗杆通过固定轴承安装于壳体内，选挡蜗杆两端分别安装有油封。
优选的，所述选挡蜗杆结构的齿部深入选挡蜗轮齿部，啮合连接所述选挡蜗轮结构的轴，所述蜗轮轴通过安装在壳体底部和盖板内的固定轴承固定在主壳体腔内，所述选挡蜗轮轴底部安装油封，所述选挡蜗轮轴上安装有扭簧，使选挡蜗杆选挡蜗轮即使磨损也能始终摩擦面贴合，消除选挡蜗杆和选挡蜗轮因磨损造成的打滑空转，所述选挡蜗轮轴底部安装有磁铁。
优选的，所述换档电机固装于壳体对应位置，所述换档蜗杆通过固定轴承安装于壳体内，换档蜗杆两端分别安装有油封。
优选的，所述换档蜗杆结构的齿部深入换档蜗轮齿部，啮合连接所述换档蜗轮结构的轴，所述蜗轮轴通过安装在壳体底部和盖板内的固定轴承固定在主壳体腔内，所述换挡蜗轮轴底部安装油封，所述换档蜗轮轴上安装有扭簧，使换档蜗杆换档蜗轮即使磨损也能始终摩擦面贴合，消除换档蜗杆和换档蜗轮因磨损造成的打滑空转，所述蜗轮轴底部安装有磁铁。
优选的，所述壳体底部安装有所述控制电路板，所述控制电路板上有线性霍尔感应，所述线性霍尔感应接受蜗轮轴底部磁铁的磁场变化信号，确定蜗轮轴运动的角度，所述控制电路板固定在散热铝板上，所述散热铝板密封固定在主壳体底部。
优选的，所述线路板有三个单元组成，分别是主电源单元，单片机U1信号处理单元，电机驱动单元。所述电源单元连接车辆供电电池，具有变压限流等功能，为单片机U1信号处理单元和电机驱动单元提供所需的电源。所述单片机U1信号处理单元接受来TCU处理器的控制指令给电机驱动单元并把运行结果反馈给TCU处理，保证TCU不断输出正确指令。所述电机驱动单元包含电机电源驱动模块，接受来自单片机U1的信号处理单元的电压信号，控制电机驱动电源模块输出电压电流，实现选挡换挡电机的正传，反转，单步，多步，停止等运动状态。
优选的，所述选挡摇臂和换挡摇臂的运动方式为弧形运动，最大工作角度为90°，正常工作角度小于等于80°，摇臂运动方向分别为顺时针逆时针两个圆弧运动方向，中间位置为空挡位置；所述选挡电机和换挡电机为直流三相无刷电机或直流有刷电机，型号参数相同，所述选挡蜗杆和换挡蜗杆参数尺寸相同，所述选挡蜗轮换挡蜗轮参数尺寸相同。
(三)有益效果
本发明结构简单，操作便捷，可实现直接通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡，换挡的方法，具有很强的创造性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1：是本发明的产品结构示意图；
图2：是本发明电机控制电路示意图；
图3：是手动档手柄档位与选换档摇臂对应位置图；
图4：是现有手动档软轴手柄球头总成示意图；
图5：本发明的实施例结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种通过驱动软轴实现手动变速箱的电动选挡，换挡的方法。见图1图2图3，选挡电机1通过柔性传动头2连接选挡蜗杆3在选挡蜗杆支撑轴承4和柔性传动头2之间安装有油封5.选挡蜗杆3的另一个支撑轴承6.外端也安装油封7.选挡蜗杆3与选挡蜗轮8啮合。选挡蜗轮固定在选挡蜗轮轴9上。选挡蜗轮轴9穿过换挡蜗轮蜗轮23中间的弧槽并对换挡蜗轮23转动角度限位。选挡蜗轮轴9通过上下支撑轴承 10，11固定在盖板33和主壳体34中。选挡蜗轮轴9上安装有扭簧12 和磁铁座13.磁铁14安装在磁铁座里面。选挡蜗轮轴另一端安装选挡摇臂15摇臂上连接手动变速箱的选挡软轴16.
换档电机17通过柔性传动头18连接换档蜗杆19.在换档蜗杆支撑轴承20和柔性传动头18之间安装有油封21.换档蜗杆19的另一个支撑轴承22.外端也安装油封23.换档蜗杆与换档蜗轮24啮合。换档蜗轮固定在换档蜗轮轴25上。换档蜗轮轴25穿过选挡蜗轮8中间的弧槽并对选挡蜗轮8转动角度限位。换档蜗杆轴25通过上下支撑轴承26， 27固定在盖板33和主壳体34中。换档蜗轮轴25上安装有扭簧28和磁铁座29.磁铁30安装在磁铁座29里面。换档蜗轮轴25另一端安装换档摇臂31.摇臂上连接手动变速箱的选挡软轴32.
车辆启动时，变速箱在空档位置，如图3-1.当TCU输出一档指令，单片机U1接受指令后开始对电机的正反转和行程做控制，单片机U1 经过指令信号处理输出选挡电源信号。选挡驱动部分控制选挡电机1，电机正传，通过柔性传动头2驱动选挡蜗杆3正转，选挡蜗杆3带动选挡蜗轮8转动，选挡蜗轮8带动选挡蜗轮轴9转动。选挡蜗轮轴固定着的选挡摇臂15做圆弧运动，推动选挡软轴。做出选挡动作。选挡蜗轮轴固定着感应磁铁14随着选挡蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断选挡是否正确到位。等选挡准确到位后，选挡电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持选挡准确位置。单片机接受到选挡准确到位信号后输出换挡电源信号。换挡驱动电路控制电机17，电机正动，通过柔性传动头18驱动换档蜗杆19正转，换档蜗杆19带动换档蜗轮24转动，换档蜗轮24带动换档蜗轮轴25运动。换档蜗轮轴固定着的换档摇臂31 做圆弧运动，推动换档软轴32。做出换档动作。换档蜗轮轴固定着感应磁铁30随着换档蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断换档是否正确到位。等换档准确到位后，换档电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持换档准确位置。如图3-2.单片机把档位状态反馈给TCU，以便TCU持续输出正确指令。车辆在一档状态行驶。
当TCU输出一档升二档指令，单片机接受指令后开始对电机的正反转和行程做控制，由于车子本身在一档行驶，一档二档的选挡位置相同，不需要对选挡电机作出控制，所以单片机只对换档电机17驱动部分作出控制，驱动换挡电机17反转，通过柔性传动头18驱动换档蜗杆19反转，换档蜗杆19带动换档蜗轮24转动，换档蜗轮24带动换档蜗轮轴25运动。换档蜗轮轴固定着的换档摇臂31做圆弧运动，拉动换档软轴32。做出换档动作。使变速箱从一档退出经过空档再进入二档。换档蜗轮轴固定着感应磁铁30随着换档蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断换档是否正确到位。等换档准确到位后，换档电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持换档准确位置。如图3-3.单片机把档位状态反馈给TCU，以便TCU持续输出正确指令。车辆在二档状态行驶。
当TCU输出二档升三档指令，单片机经过指令信号处理输出换档电源信号。换挡驱动电路控制电机17，电机正转，通过柔性传动头18 驱动换档蜗杆19正转，换档蜗杆19带动换档蜗轮24转动，换档蜗轮 24带动换档蜗轮轴25运动。换档蜗轮轴固定着的换档摇臂31做圆弧运动，推动换档软轴32。做出换档动作。档位从二档转入空挡。换档蜗轮轴固定着感应磁铁30随着换档蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断空档是否正确到位。等空档准确到位后，换档电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持空档准确位置。同时选挡驱动部分控制选挡电机1，电机反转，通过柔性传动头2驱动选挡蜗杆3反转，选挡蜗杆3带动选挡蜗轮8转动，选挡蜗轮8带动选挡蜗轮轴9做圆周运动。选挡蜗轮轴固定着的选挡摇臂15做圆弧运动，拉动选挡软轴。做出选挡动作。选挡蜗轮轴固定着感应磁铁14随着选挡蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断选挡是否正确到位。等选挡准确到位后，选挡电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持选挡准确位置。单片机接受到选挡准确到位信号后输出换挡电源信号。换挡驱动部分输出电压电流给换挡电机17，电机正动，通过柔性传动头18驱动换档蜗杆19正转，换档蜗杆19带动换档蜗轮24转动，换档蜗轮24带动换档蜗轮轴25运动。换档蜗轮轴固定着的换档摇臂31做圆弧运动，推动换档软轴32。做出换档动作，从空档位置进入三档。换档蜗轮轴固定着感应磁铁30随着换档蜗轮轴转动感应着电路板上的线性霍尔，产生数值变化并把变化值反馈给单片机。根据变化值，单片机判断换档是否正确到位。等换档准确到位后，换档电机停转，蜗轮蜗杆自锁，保持换档准确位置。如图3-4.并且把档位状态反馈给TCU，以便TCU持续输出正确指令。车辆在三档状态行驶。
以此类推，通过改变选挡摇臂15和换挡摇臂31的圆弧角度和方向来推拉手动变速箱的软轴实现手动变速箱所有档位的自动换挡。
文中所述TCU中文翻译为自动变速箱控制单元，其为现有成熟结构。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法，包括主壳体和上盖板，所述上盖板安装于壳体的上端面，所述盖板内安装有蜗轮轴固定轴承，其特征在于：包括选挡电机、换挡电机和控制电路板；所述选挡电机电机的输出端通过一个柔性传动头连接选挡蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述换挡电机的输出端通过一个柔性传动头连接换档蜗杆结构，所述蜗杆结构的一侧啮合连接有带弧形槽的扇形蜗轮结构，所述扇形蜗轮安装在蜗轮轴固定位置上，所述蜗轮轴为选挡蜗轮轴或换挡蜗轮轴，所述线路板有三个单元组成，分别是主电源单元、单片机U1信号处理单元、电机驱动单元。
2.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述蜗轮轴穿过另一个蜗轮弧槽并对换挡蜗轮的做最大行程的限位，所述蜗轮轴连接选挡摇臂，所述选挡摇臂连接选挡软轴，所述选挡软轴连接手动变速箱外部的选挡臂。
3.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述蜗轮轴穿过另一个蜗轮弧槽并对选挡蜗轮的做最大行程的限位，所述蜗轮轴连接换档摇臂，所述换档摇臂连接换挡软轴，所述换挡软轴连接手动变速箱外部的换挡臂。
4.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述选挡电机固装于壳体对应位置，所述选挡蜗杆通过固定轴承安装于壳体内，选挡蜗杆两端分别安装有油封。
5.根据权利要求4所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述选挡蜗杆结构的齿部深入选挡蜗轮齿部，啮合连接所述选挡蜗轮结构的轴，所述蜗轮轴通过安装在壳体底部和盖板内的固定轴承固定在主壳体腔内，所述选挡蜗轮轴底部安装油封，所述选挡蜗轮轴上安装有扭簧，使选挡蜗杆选挡蜗轮即使磨损也能始终摩擦面贴合，消除选挡蜗杆和选挡蜗轮因磨损造成的打滑空转，所述选挡蜗轮轴底部安装有磁铁。
6.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述换档电机固装于壳体对应位置，所述换档蜗杆通过固定轴承安装于壳体内，换档蜗杆两端分别安装有油封。
7.根据权利要求6所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述换档蜗杆结构的齿部深入换档蜗轮齿部，啮合连接所述换档蜗轮结构的轴，所述蜗轮轴通过安装在壳体底部和盖板内的固定轴承固定在主壳体腔内，所述换挡蜗轮轴底部安装油封，所述换档蜗轮轴上安装有扭簧，使换档蜗杆换档蜗轮即使磨损也能始终摩擦面贴合，消除换档蜗杆和换档蜗轮因磨损造成的打滑空转，所述蜗轮轴底部安装有磁铁。
8.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述壳体底部安装有所述控制电路板，所述控制电路板上有线性霍尔感应，所述线性霍尔感应接受蜗轮轴底部磁铁的磁场变化信号，确定蜗轮轴运动的角度，所述控制电路板固定在散热铝板上，所述散热铝板密封固定在主壳体底部。
9.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述线路板有三个单元组成，分别是主电源单元，单片机U1信号处理单元，电机驱动单元。所述电源单元连接车辆供电电池，具有变压限流等功能，为单片机U1信号处理单元和电机驱动单元提供所需的电源。所述单片机U1信号处理单元接受来TCU处理器的控制指令给电机驱动单元并把运行结果反馈给TCU处理，保证TCU不断输出正确指令。所述电机驱动单元包含电机电源驱动模块，接受来自单片机U1的信号处理单元的电压信号，控制电机驱动电源模块输出电压电流，实现选挡换挡电机的正传，反转，单步，多步，停止等运动状态。
10.根据权利要求1所述的通过驱动软轴实现手动变速箱的自动换挡的方法，其特征在于：所述选挡摇臂和换挡摇臂的运动方式为弧形运动，最大工作角度为90°，正常工作角度小于等于80°，摇臂运动方向分别为顺时针逆时针两个圆弧运动方向，中间位置为空挡位置；所述选挡电机和换挡电机为直流三相无刷电机或直流有刷电机，型号参数相同，所述选挡蜗杆和换挡蜗杆参数尺寸相同，所述选挡蜗轮换挡蜗轮参数尺寸相同。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20170818 |