CN108730508A - 一种用于变速器的机电液增力式换挡机构 - Google Patents
一种用于变速器的机电液增力式换挡机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于变速器的机电液增力式换挡机构，包括蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器壳体、驱动电机、储油器及活塞推杆；所述蓄能器壳体的内部设有油腔，所述油腔用于容纳油，所述壳体开设有第一油口及第二油口，所述第一油口处连接有油道；所述驱动电机的输出轴设置于所述油腔内，驱动电机的输出轴设置有与油腔相适配的活塞，所述活塞用于在驱动电机的推动下挤压油腔内的油至油道处；所述油道处设置有可活动的活塞推杆，所述活塞推杆用于在受到油压时移动而推动变速器内的执行元件；所述储油器通过第二油口与油腔连通，所述第二油口可在活塞往返运动时导通或闭合。本发明具有成本低、结构简洁且缓冲性能良好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种用于变速器的机电液增力式换挡机构。
背景技术
为实现变速器的自动换挡，各种原理的换挡机构得到应用。如专利CN201710059234等，采用液压***，其中包括油缸、油泵、换向阀、过滤器、液压缸等部件，这样的***结构复杂且成本较高。又如专利CN 201710390585.6等，采用双电机、选挡角位移传感器、换挡角度传感器及相应的机械传动机构来实现AMT的选档和换挡操作，且成本也较高，另外，使用两个电机在控制上需要精准协调，有可能出现挂档不顺畅甚至挂档不成功的现象。还如专利201510289991.4等，采用电磁操纵机构进行平行轴齿轮***的换挡，但是电磁离合器无法有效控制换挡时间，容易出现冲击的问题。
发明内容
为此，需要提供一种用于变速器的机电液增力式换挡机构,以解决现有技术中的换挡机构成本高、结构复杂、换挡时容易出现冲击的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种用于变速器的机电液增力式换挡机构，包括蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器壳体、驱动电机、储油器及活塞推杆；
所述蓄能器壳体的内部设有油腔，所述油腔用于容纳油，所述蓄能器壳体开设有第一油口及第二油口，所述第一油口处连接有油道；
所述驱动电机的输出轴设置于所述油腔内，驱动电机的输出轴设置有与油腔相适配的活塞，所述活塞用于在驱动电机的推动下挤压油腔内的油至油道处；
所述油道处设置有可活动的活塞推杆，所述活塞推杆用于在受到油压时移动而推动变速器内的执行元件；
所述储油器通过第二油口与油腔连通，所述第二油口可在活塞往返运动时导通或闭合。
进一步地，所述驱动电机为直线电机，所述直线电机的输出轴与活塞连接。
进一步地，所述驱动电机为丝杆电机，所述活塞套设于丝杆电机的丝杆处；所述丝杆电机的丝杆套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母顶靠着活塞，用于在丝杆旋转时推动活塞。
进一步地，所述丝杆螺母与活塞之间还设置有弹性件，所述弹性件可在丝杆螺母靠近活塞时压缩，并可在丝杆螺母远离活塞伸长，用于减缓推力或压力。
进一步地，所述弹性件为弹簧或弹片。
进一步地，所述丝杆处还套设有卡环，所述卡环设置于丝杆螺母与丝杆电机外壳之间。
进一步地，还包括驱动电机控制器和油压传感器，所述驱动电机控制器与驱动电机连接，用于控制驱动电机的启动、停止及工作过程中的转度与扭力；所述油压传感器设置于所述油腔的内壁处，且油压传感器与驱动电机控制器连接，用于检测储能器的油腔内的油压。
进一步地，所述活塞套设有活塞密封圈，所述活塞推杆套设有活塞推杆密封圈。
区别于现有技术，上述技术方案所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，包括蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器壳体、驱动电机、储油器及活塞推杆；所述蓄能器壳体的内部设有油腔，所述油腔用于容纳油，所述壳体开设有第一油口及第二油口，所述第一油口处连接有油道；所述驱动电机的输出轴设置于所述油腔内，驱动电机的输出轴设置有与油腔相适配的活塞，所述活塞用于在驱动电机的推动下挤压油腔内的油至油道处；所述油道处设置有可活动的活塞推杆，所述活塞推杆用于在受到油压时移动而推动变速器内的执行元件；所述储油器通过第二油口与油腔连通，所述第二油口可在活塞往返运动时导通或闭合。这样的设置可以实现利用小功率电机达到大推力输出的效果，油压的推力具有良好的缓冲性能，使换挡过程更加平顺，结构紧凑且易于移植应用，成本低且可靠性高。
附图说明
图1为本发明一实施例涉及的用于变速器的机电液增力式换挡机构的工作示意图一；
图2为本发明一实施例涉及的用于变速器的机电液增力式换挡机构的工作示意图二。
附图标记说明：
1、驱动电机；
2、丝杆；
3、蓄能器壳体；
4、弹性件；
5、第一油口；
6、丝杆螺母；
7、油压传感器；
8、活塞密封圈；
9、活塞推杆密封圈；
10、活塞推杆；
11、卡环；
12、活塞；
13、第二油口；
14、油道。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1及图2，本发明提供了一种用于变速器的机电液增力式换挡机构，所述用于变速器的机电液增力式换挡机构用于自动换挡。
在具体的实施例中，所述用于变速器的机电液增力式换挡机构包括蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器壳体3、驱动电机1、储油器及活塞推杆10。所述储能器用于产生和储存压力，所述储油器用于储存油及释放压力，所述活塞推杆10在储能器的作用下向变速器的执行元件施加压力。
所述蓄能器壳体3的内部设有油腔，所述油腔用于容纳油，所述蓄能器壳体3开设有第一油口5及第二油口13，所述第一油口5处连接有油道14。所述驱动电机1的输出轴设置于所述油腔内，驱动电机1的输出轴设置有与油腔相适配的活塞12，所述活塞12可在油腔内可沿着油腔的内壁往返移动，且活塞12的侧面与油腔的内侧壁完全贴合，这样的设置使得活塞12可以在驱动电机1的推动下挤压油腔内的油至油道14处，并且使油腔内的压力增大，从而导致油腔内的油压增大，增大的油压可以作用于推杆活塞，使得推杆活塞可以向外界施压。
所述油道14处设置有可活动的活塞推杆10，所述推杆活塞的侧面与油道14的内侧壁完全贴合，防止油腔内的油溢出，也防止油腔内无法形成压力，且活塞推杆10可在油压的作用下在油道14内往返运动，用于密封油道14的前提下，在受到油压时移动而向变速器的执行元件施压。所述储油器通过第二油口13与蓄能器的油腔连通，所述第二油口13可在活塞12往返运动时导通或闭合，在第二油口13闭合之后，油腔内的压力可以因活塞12的继续挤压而增大，在第二油口13导通之后，油腔和储油器连通，油腔内的压力会迅速减小至无。
当驱动电机1正转时，驱动电机1的输出轴作用于活塞12，使得活塞12远离驱动电机1运动，以挤压油腔内的油，在活塞12运动至第二油口13后，使得第二油口13被封住，活塞12继续远离驱动电机1运动，挤压油腔内的油，油腔内的压力变大，油腔内的油变得带有压力并且被挤压至油道14内，以推动活塞推杆10远离第一油口5运动，直至活塞推杆10触碰到变速器的执行元件，活塞推杆10继续运动，此时活塞推杆10向变速器的执行元件施加压力；当驱动电机1反转时，驱动电机1的输出轴带着活塞一同向远离第一油口5的方向运动，直至活塞12没有将第二油口13封住，第二油口13导通，油腔内的压力变小，油道14内的油回至油腔内，作用于活塞推杆10的压力消失，活塞推杆10逐步地不挤压变速器的执行元件，最后变速器的执行元件反作用于活塞推杆10，活塞推杆10向第二油口13靠近。
在进一步的实施例中，为了实现推动活塞12直线往返运动，所述驱动电机1可以为直线电机，所述直线电机的输出轴与活塞12连接。当直线电机正转时，直线电机的输出轴伸长，带动活塞12远离驱动电机1运动，当直线电机反转时，直线电机的输出轴缩短，带动活塞12靠近驱动电机1运动，因而这样的设置可以实现活塞12的直线往返运动。
在另一实施例中，所述驱动电机1还可以为丝杆电机，所述丝杆电机又称丝杆步进电机，或称线性步进电机，是由磁性转子铁芯通过与由定子产生的脉冲电磁场相互作用而产生转动，丝杆电机在电机内部把旋转运动转化为线性运动。丝杆电机的输出轴为丝杆2，所述活塞12套设于丝杆电机的丝杆2的端部；所述丝杆电机的丝杆2套设有丝杆螺母6，所述丝杆螺母6顶靠着活塞12，当丝杆电机的丝杆2旋转时，丝杆螺母6回顺着丝杆2的螺纹运动，使得丝杆2的旋转运动可以转化成丝杆螺母6的直线往返运动，这样的设置使得丝杆螺母6可以在丝杆2旋转时推动活塞12移动。具体地，所述丝杆螺母6通过卡环11限制在丝杆电机的丝杆2上，使得丝杆螺母6可以顺着丝杆电机的丝杆2的螺纹相对旋转，从而可以使丝杆螺母6可以产生位移。
在进一步的实施例中，所述丝杆螺母6与活塞12之间还设置有弹性件4，且丝杆螺母6和活塞12分别位于弹性件4伸缩方向的两端面处，具体地，所述弹性件4为弹簧或弹片。所述弹性件4可在丝杆螺母6靠近活塞12时压缩，并分别将压缩产生的弹力分别作用于丝杆螺母6和活塞12，用于减缓推力或压力，防止换挡机构作用于变速器的压力暴增，而造成换挡时产生冲击力。
为了防止油腔内的油从活塞12与储能器壳体的缝隙漏出，在进一步的实施例中，所述活塞12套设有活塞密封圈8，所述活塞推杆10套设有活塞推杆密封圈9。
以下以丝杆电机为驱动电机1为例阐述换挡机构的工作过程：
(1)活塞推杆10增力式作动过程(由图1状态变为图2)：丝杆电机带动丝杆顺时针转动，丝杆螺母6在螺纹作用下右移，随着丝杆螺母6的右移弹性件4，弹性件4一边受压变形，一边使活塞12右移。当活塞12右移封闭了第二油口13之后，其右侧液油将受压而形成压力油。压力油推动活塞推杆10右移而对外做功，可以形成推力作用于变速器内的换挡制动器或离合器等执行元件。这个工作过程中，丝杆电机、丝杆2、丝杆螺母6组成的动力源可提供作动器的原始推力Fm；Fm作用于活塞12，使其右侧油压P＝Fm/S1(S1为活塞12的横截面积),根据帕斯卡定律——液体各处的压强是一致的，可知Fs＝P*S2＝Fm*S2/S1(S2为活塞推杆10油腔内的横截面积)，即活塞推杆10的推动力Fs比作动器原始推力Fm增大了S2/S1倍，达到了增力效果。由于丝杆螺母6的自锁效应，电机可以停止对外输出扭矩，该换挡机构能够提供稳定的作用于换挡执行元件上的静推力。
(2)活塞推杆10回位运动过程(由图2状态变为图1)：丝杆电机带动丝杆2逆时针转动，丝杆螺母6在螺纹作用下左移。随着丝杆螺母6的左移，弹性件4开始伸张变形，同时活塞12逐渐左移。丝杆螺母6进一步地移动到卡环11处后将带动整个活塞12左移，随着活塞12导通第二油口13之后，其右侧液油将完成泄压。在这个过程中活塞推杆10因为左侧压力油体积变大形成负压力而左移，不再对外做功。变速器内的换挡制动器或离合器等执行元件处于释放状态。
在进一步的实施例中，还包括驱动电机控制器和油压传感器7，所述驱动电机控制器与驱动电机1连接，用于控制驱动电机1的启动、停止及工作过程中的转度与扭力；所述油压传感器7设置于所述油腔的内壁处，且油压传感器7与驱动电机控制器连接，用于检测储能器的油腔内的油压。这样可以利用压力传感器的油压信号，驱动电机控制器可以实现对驱动电机1工作行程的自动调节，可以保证换挡机构输出推力Fs的稳定，即使变速器内的执行元件有一定磨损之后，仍然保证足够不变的压紧力Fs，可以实现变速器的换档过程中的换档一致性的保证。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，包括蓄能器，所述蓄能器包括蓄能器壳体、驱动电机、储油器及活塞推杆；
所述蓄能器壳体的内部设有油腔，所述油腔用于容纳油，所述蓄能器壳体开设有第一油口及第二油口，所述第一油口处连接有油道；
所述驱动电机的输出轴设置于所述油腔内，驱动电机的输出轴设置有与油腔相适配的活塞，所述活塞用于在驱动电机的推动下挤压油腔内的油至油道处；
所述油道处设置有可活动的活塞推杆，所述活塞推杆用于在受到油压时移动而推动变速器内的执行元件；
所述储油器通过第二油口与油腔连通，所述第二油口可在活塞往返运动时导通或闭合。
2.根据权利要求1所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述驱动电机为直线电机，所述直线电机的输出轴与活塞连接。
3.根据权利要求1所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述驱动电机为丝杆电机，所述活塞套设于丝杆电机的丝杆处；所述丝杆电机的丝杆套设有丝杆螺母，所述丝杆螺母顶靠着活塞，用于在丝杆旋转时推动活塞。
4.根据权利要求3所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述丝杆螺母与活塞之间还设置有弹性件，所述弹性件可在丝杆螺母靠近活塞时压缩，并可在丝杆螺母远离活塞伸长，用于减缓推力或压力。
5.根据权利要求4所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述弹性件为弹簧或弹片。
6.根据权利要求3所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述丝杆处还套设有卡环，所述卡环设置于丝杆螺母与丝杆电机外壳之间。
7.根据权利要求1所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，还包括驱动电机控制器和油压传感器，所述驱动电机控制器与驱动电机连接，用于控制驱动电机的启动、停止及工作过程中的转度与扭力；所述油压传感器设置于所述油腔的内壁处，且油压传感器与驱动电机控制器连接，用于检测储能器的油腔内的油压。
8.根据权利要求1所述的用于变速器的机电液增力式换挡机构，其特征在于，所述活塞套设有活塞密封圈，所述活塞推杆套设有活塞推杆密封圈。
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