CN200982400Y - 汽车变速器电控电动换档控制装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车变速器电控电动换档控制装置，由选档执行机构、换档执行机构和档位检测机构组成，其特征在于选档执行机构由两只电磁铁直接驱动，电磁铁下铁芯(12)与换档轴(10)相联，上铁芯(19)通过连接螺杆(14)与下铁芯(12)连为一体，推动换档轴上下运动完成选档动作；换档执行机构由减速电机(1)驱动，通过齿轮(3)和扇形齿滑套(2)带动换档轴转动完成换档动作；档位检测机构包括两只微动开关(21)(22)、永磁铁(5)和线性霍尔元件(7)，用于检测选档和换档动作的位置及当前档位。该装置由电控单元控制，实现机械变速器的自动换档控制。由于电磁铁动作迅速、位置准确、无磨损等优点，可减小换档时间，保证工作可靠性。装置结构简单紧凑，安装布置方便，可用于各种汽车电控机械自动变速器换档控制。

Description

汽车变速器电控电动换档控制装置

技术领域：

本实用新型涉及汽车变速器电控电动换档控制装置，具体涉及一种汽车电控机械自动变速器电动选换档执行装置。

背景技术：

目前汽车电控机械自动变速器换档执行机构主要采用电控液压和电控电动两种驱动方式。其中电控液压执行机构具有响应速度快，控制精度高等优点，但液压***由液压泵、电磁阀组、执行油缸、蓄能器、油箱及管路等组成，存在***结构复杂、重量大、成本高、安装维护要求高、工作性能受温度变化影响大、液压油泄漏污染环境等缺点。电控电动执行机构通常用电动机为驱动装置，直接用车上电源供电，不需要单独的动力源，具有控制简单、成本低、安装维护方便等优点，但由于电机输出转矩小转速高，往往需要与减速机构配合使用，因此电控电动执行机构的体积较大，不便于在变速器上布置，给将手动变速车辆尤其是空间较小的轿车改为电控机械自动变速带来了困难。在现有电控电动换档执行机构技术方案中，如ZL00236998.2《车辆电控机械式自动变速器***的执行机构》采用步进电机作动力源，通过绳轮或链轮驱动选换档机构，其占据空间大，结构布置困难，快速性差，难以满足选换档速度要求。有些则采用蜗轮蜗杆减速机构，如发明专利申请公开CN1851294A《机械自动变速器换档执行机构》，其选档机构和换档机构均采用蜗轮蜗杆减速器，由于蜗轮蜗杆的自锁特性，加之机构的惯性作用，选换档过程中很难保证每次摘档和选档结束后均达到预定的空档位置，换档过程中可能会发生挂不进档的现象。如附图5所示，例如从2档换3档时，首先换档执行机构动作使换档轴退出2档，回到1-2档空档位置，然后选档执行机构才能动作，否则选档执行机构将无法运动。同样选档动作完成后换档轴必须停在3-4档的空档位置，否则换档执行机构将不能运动。又如ZL96109261.0《电驱动滑动机构的控制》采用丝杆螺母减速机构，由于丝杆螺母机构的自锁特性，同样难以保证每次摘档和选档动作结束后准确停在预定的空档位置，造成换档困难。

发明内容：

本实用新型的目的在于改进现有技术的不足而提出一种由电磁铁和电机联合驱动的选换档执行机构，实现自动换档控制，具有结构简单、布置方便、选档时间短、换档可靠的特点。

本实用新型的技术方案是：一种汽车变速器电控电动换档控制装置，由选档机构、换档机构和档位检测机构组成。选档执行机构包括换档轴、下铁芯、连接螺杆、下线圈、电磁铁下壳体、衔铁、电磁铁上壳体、上线圈、上铁芯。下铁芯与换档轴连接，并可相对转动。通过穿过衔铁中心孔的连接螺杆将下铁芯与上铁芯连为一体。电磁铁上壳体和下壳体内安装有线圈，通过衔铁上的螺纹将电磁铁下壳体和上壳体连为一整体，并用内六角螺钉将其固定在支座上。铁芯在线圈中心孔内可上下运动，带动换档轴上下运动完成选档动作。换档执行机构包括减速电机、安装在减速电机输出轴上的齿轮、与齿轮啮合的扇形齿滑套。扇形齿滑套内孔有键槽，与换档轴之间为滑动配合，换档轴上安装有平键，在平键的限制下换档轴可在扇形齿滑套内孔中上下运动，并与滑套一起转动。扇形齿滑套安装在支座圆筒形部分的内孔内，其外圆柱面与支座内孔为间隙配合。档位检测机构包括固定在扇形齿下部的永磁铁、安装在支座上的线性霍尔元件和固定在电磁铁上壳体顶部的两只微动开关。控制器通过两只微动开关的通断状态和线性霍尔元件的输出电压，判断选档动作和换档动作是否到位，构成反馈控制，并对当前档位进行识别。在电磁铁上壳体顶部安装有防尘罩。

本换档控制装置由电控单元控制，需要换档时电控单元根据从档位检测机构得到的信号，判断变速器当前档位，分别向电磁铁和减速电机发送驱动电流信号，由电磁铁推动换档轴上下运动执行选档动作，由减速电机通过扇形齿滑套驱动换档轴转动执行换档动作。当从空档换1档或2档时，上部电磁铁通电，上铁芯在电磁力作用下带动换档轴向下运动，固定在电磁铁上壳体顶部的两个微动开关触头与上铁芯脱离，电控单元得到两个微动开关断开的信号，表明向下选档到位，然后向减速电机发送驱动电流，减速电机输出轴上的齿轮驱动扇形齿滑套转动，带动换档轴转动，同时通过线性霍尔元件检测并向电控单元反馈扇形齿滑套的转动量信号，电控单元判断换档到位后令电机停转，同时使电磁铁断电，完成换档过程。当从1档换2档或2档换1档时，上电磁铁通电使换档轴保持在下位，同时电机转动退出原档位直接换入新档，电控单元根据档位检测机构的信号进行判断，换档到位后令电磁铁和电机断电，完成换档过程。从1、2档换3、4档时，首先使电机转动退出原档位，换档轴到达1-2档空档位置，电控单元通过线性霍尔元件检测到的扇形齿滑套的转动量信号判断到位后令电机停转，同时换档轴在变速器内部定位弹簧作用下回到3-4档空档位置，此时下微动开关接通，表明选档到位，然后电机再次转动换入新档。3、4档之间也为无需选档过程的直接换档，电磁铁不通电，只需控制电机转动完成。当从4档换5档时，电控单元首先控制电机转动退出4档，通过线性霍尔元件检测到换档轴到达3-4档空档位置时，令电机停转，同时使下部电磁铁通电，下铁芯在电磁力作用下带动换档轴向上运动，两只微动开关触头与上铁芯接触使两开关接通，电控单元得到两只微动开关接通的信号，表明向换档轴选档运动到位，电控单元再次向减速电机发送驱动电流，减速电机驱动轮扇形齿滑套转动，带动换档轴转动，同时通过线性霍尔元件检测并向电控单元反馈扇形齿滑套的转动量信号，电控单元判断换档到位后令电机停转，同时使电磁铁断电，完成换档过程。

采用上述方案，由于电磁铁动作速度快，可大大减小选档过程时间，并且电磁铁工作时无磨损，可靠性高。由于采用齿轮减速机构，不存在自锁问题，即使电机转动位置出现一定的误差，在变速器换档机构定位弹簧的作用下，换档轴也能自动调整到预定位置，确保了选换档执行机构的正常动作。该装置结构简单，工作可靠，具有较强的适应性和通用性。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图

图2为图1的A-A视图

图3为下铁芯12结构图

图4为图3的K向视图

图5为档位示意图

图中：1-减速电机  2-扇形齿滑套  3-齿轮  4-螺栓  5-永磁铁  6-弹性档圈7-线性霍尔元件  8-平键  9-支座  10-换档轴  11-密封圈  12-下铁芯13-内六角螺钉  14-连接螺杆  15-下线圈  16-电磁铁下壳体  17-衔铁18-电磁铁上壳体  19-上铁芯  20-上线圈  21-微动开关K₁  22-微动开关K₂23-防尘罩

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

一种汽车变速器电控电动换档控制装置，由选档执行机构、换档执行机构和档位检测部分组成。选档执行机构包括换档轴10、下铁芯12、连接螺杆14、下线圈15、电磁铁下壳体16、衔铁17、上铁芯19、上线圈20、电磁铁上壳体18；换档执行机构包括减速电机1、扇形齿滑套2、齿轮3；档位检测部分包括永磁铁5、线性霍尔元件7、微动开关K₁21和微动开关K₂22。下铁芯12与换档轴10连接，并可相对转动，由连接螺杆14穿过衔铁17的中心孔将下铁芯12与上铁芯19连为一体，电磁铁下壳体16通过内六角螺钉13固定在支座9上，衔铁17通过螺纹将电磁铁下壳体16和电磁铁上壳体18连为一体，上壳体18和下壳体16内安装有线圈15和20，铁芯在线圈中心孔内可上下运动，减速电机1由螺栓4固定在支座9上，减速电机输出轴上安装有与扇形齿滑套2啮合的齿轮3，扇形齿滑套2内孔有键槽，安装在换档轴10上，与换档轴之间为滑动配合，换档轴10在平键8的限制下可在扇形齿滑套内上下滑动，扇形齿滑套2外圆柱面与支座9内孔间为间隙配合，扇形齿滑套2的扇形齿下部固定有永磁铁5，在支座9上与永磁铁5的对应位置固定有线性霍尔元件7，在上壳体18顶部安装有微动开关K₁ 21、微动开关K₂ 22及防尘罩23，支座通过安装螺钉将该换档执行机构固定在变速器上，在支座9上与换档轴10配合处有密封圈11。

选换档执行装置由电控单元控制，从空档换1档或2档时，电控单元首先向上电磁铁发送驱动电流，电磁铁上线圈20得电，上铁芯19在电磁力作用下通过连接螺杆14和下铁芯12带动换档轴10向下运动，固定在电磁铁上壳体18顶部的微动开关K₁ 21和K₂ 22触头与上铁芯19脱离，控制单元得到两个微动开关断开的信号，表明选档到位，然后向减速电机1发送驱动电流，减速电机输出轴上的齿轮3驱动扇形齿滑套2转动，带动换档轴10转动，通过线性霍尔元件7检测并向控制单元反馈扇形齿滑套2的转动量信号，当换档到位后电机停转，完成换档过程。从1档换2档或2档换1档时，控制单元首先向电磁铁上线圈20发送驱动电流，使上铁芯19产生向下的电磁力，保持换档轴10处于下位，同时向减速电机1发送驱动电流信号，电机通过扇形齿滑套2带动换档轴10转动，退出1档(2档)换入2档(1档)，通过线性霍尔元件7检测扇形齿转动量，当换档到位时控制单元停止向上线圈20和减速电机1发送驱动电流信号，完成换档过程。2档换3档时，控制单元先向减速电机1发送驱动电流信号，带动换档轴10转动退出2档，换档轴10在变速器内部定位弹簧的作用下向上运动，到达3-4档空档位置，上铁芯19使微动开关K₁ 21接通，控制单元得到选档到位信号，向减速电机1发送驱动电流信号，电机驱动扇形齿滑套2带动换档轴10转动换入3档，线性霍尔元件7检测扇形齿的转动量，换档到位时电机停转，完成换档过程。3档换4档(4档换3档)为无选档过程的直接换档，控制单元向减速电机1发出驱动电流信号，电机转动，带动换档轴10转动退出3挡(4档)直接换入4档(3档)，线性霍尔元件7检测到换档到位信号后电机停转，完成3档(4档)换4档(3档)过程。4档换5档时，减速电机1首先转动退出4档，线性霍尔元件7检测到换档轴10到达3-4档空档位置时电机停转，控制单元向电磁铁下线圈15发送驱动信号，下铁芯12带动换档轴10向上运动，上铁芯19使微动开关K₁(21)、K₂(22)同时接通时，表明向上选档到位，电机再次转动带动换档轴转动换入5档。

选换档动作完成后，线性霍尔元件7输出的换档轴转动量信号和微动开关(21)(22)信号组合后可由控制单元确定变速器的当前档位。

Claims (1)

1.一种汽车变速器电控电动换档控制装置，由选档执行机构、换档执行机构和档位检测机构组成，其特征在于选档执行机构包括换档轴(10)、下铁芯(12)、连接螺杆(14)、下线圈(15)、电磁铁下壳体(16)、衔铁(17)、上铁芯(19)、电磁铁上壳体(18)、上线圈(20)；换档执行机构包括减速电机(1)、齿轮(3)、扇形齿滑套(2)；档位检测机构包括永磁铁(5)、线性霍尔元件(7)、微动开关K₁(21)和微动开关K₂(22)；下铁芯(12)与换档轴(10)连接，并可相对转动，由连接螺杆(14)穿过衔铁(17)的中心孔将下铁芯(12)与上铁芯(19)连为一体，电磁铁下壳体(16)通过内六角螺钉(13)固定在支座(9)上，电磁铁上壳体(18)和电磁铁下壳体(16)内分别安装有上线圈(20)和下线圈(15)，衔铁(17)通过螺纹将电磁铁下壳体(16)和电磁铁上壳体(18)连接为一个整体，上铁芯(19)和下铁芯(12)在线圈中心孔内可上下运动，减速电机(1)由直流电机和齿轮减速器组成，并由螺栓(4)固定在支座(9)上，其输出轴上安装有与扇形齿滑套(2)啮合的齿轮(3)，并由弹性档圈(6)轴向定位，扇形齿滑套(2)内孔有键槽，安装在换档轴(10)上，与换档轴(10)之间为滑动配合，换档轴(10)在平键(8)的限制下可在扇形齿滑套(2)内孔中上下运动，并与扇形齿滑套(2)一起转动，扇形齿滑套(2)外圆柱面与支座(9)内孔间为间隙配合，扇形齿滑套(2)的扇形齿下部固定有永磁铁(5)，在支座(8)上与永磁铁(5)的对应位置固定有线性霍尔元件(7)，在电磁铁上壳体(18)顶部安装有微动开关K₁(21)、微动开关K₂(22)及防尘罩(23)，在支座(9)上与换档轴(10)配合处有密封圈(11)，支座通过安装螺钉将该换档控制装置固定在变速器壳体上。

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