CN107269830A - 机械式自动变速器选换挡执行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械式自动变速器选换挡执行机构，包括壳体、选档模块和换挡模块，壳体内安装有一主轴，主轴上设置有选换挡指；选挡模块包括选档电机、减速机构、凸轮、选档轴和选档辅轴，选档电机的输出轴与凸轮内部的减速机构连接；选挡轴设置在选挡辅轴上；选挡轴的一端连接有滚珠，滚珠放置在凸轮上的凹槽内，选挡轴的另一端与选换挡指连接；换挡模块包括换挡电机、滚珠丝杠、螺母和换挡块，滚珠丝杆的一端与换挡电机的输出轴连接，另一端与螺母连接，螺母与换挡块间隙配合。本发明通过选换挡轴及凸轮上特殊凹槽结构实现精确快速的选档，通过滚珠丝杠、螺母和换挡块组合实现快速有效的换挡，提高选换挡品质。
Description
技术领域
本发明涉及汽车传动技术领域，尤其涉及一种机械式自动变速器选换挡执行机构。
背景技术
能源短缺、环境污染、气候变暖已成为全世界共同面临和亟待解决的焦点问题，也是汽车工业和能源产业面对的巨大挑战；汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革，大力发展新能源汽车，实现交通能源转型，是实现交通可持续发展的重要途径。
作为新能源汽车的核心零部件，机电耦合驱动系统是将永磁同步电机与自动机械式变速箱(AMT)高度集成于一体的动力总成。相比于应用在新能源汽车上的直驱式动力系统，其充分结合了电机的输出特性以及变速箱的多传动功能。通过变换挡位来扩大输出转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使驱动电机在有利高效区工况下工作，其在动力性、能耗方面具有明显优势。
自动机械式变速箱(AMT)是在传统手动机械变速箱的基础上，加装电控操纵系统和控制系统组成的。它在干式离合器和固定轴式机械变速箱的基础上，运用电控技术，通过变速器电子控制单元(TCU)实现动力传动系相关部件的协调控制。TCU通过气压、液压或电机控制执行机构的动作，实现汽车起步与换挡过程的自动操作。执行机构作为AMT的执行单元，其系统性能(结构设计、制造与装配工艺、可靠性)的好坏直接影响整车起步与换挡品质，进而对整车可靠性、舒适性、经济性有一定的影响。
现有执行机构有电控液动执行机构，该电控液动执行机构的动力来源于液压系统，结构复杂，布置、安装和维修困难；供油压力波动、液压油粘度随温度变化会受到影响，不能实现精确快速控制效果；液压元件加工精度要求很高，使得整个机构成本增加。电控气动式执行机构以空气为动力源，需要气路管道传递动力，结构复杂，而且气体容易泄露，密封性差、工作噪声大，同时空气压缩性大，影响响应速度，换挡时间不稳定，换挡品质低。
综上所述，如何设计一种结构简单、成本低了、控制精度高、环境适用性强的选换挡执行机构仍是待解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种机械式自动变速器选换挡执行机构，该选换挡执行机构结构简单、成本低、控制精度高、环境适用性强。
本发明所采用的技术方案是：
一种机械式自动变速器选换挡执行机构，包括壳体、选档模块和换挡模块，所述壳体呈倒L型结构，所述壳体内部安装有一横向设置的主轴，所述主轴上设置有选换挡指；所述选挡模块包括选档电机、减速机构、凸轮、选档轴和选档辅轴，所述选挡电机横向设置在壳体的外侧壁上，所述凸轮、选挡轴和选档辅轴分别横向设置在壳体内部，所述减速机构设置在凸轮内部，所述选档电机的输出轴通过花键与凸轮内部的减速机构连接，所述凸轮上设有凹槽；所述选挡辅轴的一端与壳体的内侧壁固定连接，另一端与设置在壳体内的支座固定连接，所述选挡轴设置在选挡辅轴上；所述选挡轴的一端连接有滚珠，所述滚珠放置在凸轮上的凹槽内，所述选挡轴的另一端与选换挡指连接；所述换挡模块包括换挡电机、滚珠丝杠、螺母和换挡块，所述换挡电机纵向设置在壳体的外侧壁上，所述滚珠丝杠、螺母和换挡块纵向设置在壳体内部，所述换挡块套装在主轴上，所述滚珠丝杆的一端通过花键与换挡电机的输出轴连接，另一端与螺母连接，所述螺母上设有圆柱凸起，所述换挡块上设有与圆柱凸起相配合的半圆孔，所述换挡块和螺母通过半圆孔与圆柱凸起相配合连接。
进一步的，所述凹槽为曲线结构，用于实现凸轮转动角度与选换挡指轴向位置的对应关系，可快速准确进行选档，避免选档不到位造成的卡档等故障。
进一步的，所述选挡模块还包括选档位置传感器，所述选档位置传感器设置在壳体外侧壁上，所述选档位置传感器与凸轮尾端的输出轴连接。选档位置传感器通过检测凸轮转动角度实时反馈选换挡指的位置信息。
进一步的，所述换挡模块还包括换挡位置传感器，所述换挡位置传感器设置在壳体的外侧壁上，所述换挡位置传感器与主轴的一端连接。换挡位置传感器通过检测主轴的旋转角度实时反馈选换挡指的旋转位置。
进一步的，所述减速机构为行星排减速机构。
进一步的，所述选档换指与变速箱上的档位拨块连接。
进一步的，所述选挡轴套装选挡辅轴上，所述选挡轴的内壁与选挡辅轴的外壁相间隙配合，可在选档辅轴上轴向移动。
进一步的，所述选换挡指套装在主轴上，所述选换挡指的内壁与主轴的外壁相间隙配合，可在主轴上轴向移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过选换挡轴及凸轮上特殊凹槽结构实现精确快速的选档，通过滚珠丝杠、螺母和换挡块组合实现快速有效的换挡，提高选换挡品质；采用X-Y形式布置的选档模块和换挡模块，能实现选换挡指的轴向移动和转动，完成选换挡动作；同时可使选换挡机构体积减小，易于布置，可大大减少车辆行驶过程中的动力中断时间、自动变速箱的故障次数，提高整车可靠性、舒适性、经济性；
(2)在选档模块中，采用凸轮凹槽结构来实现凸轮转动角度与选换挡指轴向位置的对应关系，可快速准确进行选档，避免选档不到位造成的卡档等故障；
(3)在选档模块中，选档轴与凸轮上的凹槽采用滚珠接触，减少凹槽结构磨损，保证选档轴能依照凸轮凹槽结构进行准确的位移；
(4)在换挡模块中，通过设计换挡块结构来实现螺母位移与选换挡指转动角度对应关系。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
其中，1、换挡位置传感器，2、主轴，3、换挡块，4、螺母，5、滚珠丝杠，6、选换挡指，7、选档轴，8、选档辅轴，9、滚珠，10、凸轮，11、选档电机，12、壳体，13、选档位置传感器，14、换挡电机,。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在换挡时间不稳定，换挡品质低不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种机械式自动变速器选换挡执行机构。
本申请的一种典型的实施例中，如图1所示，提供了一种机械式自动变速器选换挡执行机构，该选换挡执行机构包括壳体12、选档模块和换挡模块，壳体12呈倒L型结构，壳体12内部安装有一横向设置的主轴2，主轴上设置有选换挡指6，选换挡指6套装在主轴2上，选换挡指6的内壁与主轴2的外壁相间隙配合，可在主轴2上轴向移动；选档换指6与变速箱上的档位拨块连接，可使选档力大大降低；选挡模块和换挡模块采用与X-Y形式布置，结构小巧，能实现选换挡指6的轴向移动和转动，完成选换挡动作。
选挡模块包括选档电机11、行星排减速机构、凸轮10、选档轴7、选档辅轴8和选档位置传感器13，选挡电机11横向设置在壳体12的外侧壁上，凸轮10、选挡轴7和选档辅轴8分别横向设置在壳体12内部，行星排减速机构设置在凸轮10内部，选档电机11的输出轴通过花键与凸轮10内部的行星排减速机构连接，凸轮10上设有曲线结构的凹槽，来实现凸轮转动角度与选换挡指轴向位置的对应关系，可快速准确进行选档，避免选档不到位造成的卡档等故障；选挡辅轴8的一端与壳体12的内侧壁固定连接，另一端与设置在壳体内的支座固定连接，选挡轴7套装选挡辅轴8上，选挡轴7的内壁与选挡辅轴8的外壁相间隙配合，可在选档辅轴8上轴向移动；选挡轴7的一端连接有滚珠9，滚珠9放置在凸轮10上的凹槽内，选挡轴7的另一端与选换挡指6连接，选档模块中选档轴7与凸轮10上的凹槽采用滚珠9接触，减少凹槽结构磨损，保证选档轴7能依照凸轮上的凹槽结构进行准确的位移；选档电机 11通过分布在凸轮10内部的行星排减速机构带动凸轮10转动，依靠凸轮10外部的曲线结构的凹槽使选档轴7轴向移动，带动选换挡指6在主轴2轴向上移动进行选档；选档位置传感器13设置在壳体12外侧壁上，选档位置传感器13与凸轮10尾端的输出轴连接，选档位置传感器13通过检测凸轮10转动角度实时反馈选换挡指6的位置信息。
换挡模块包括换挡电机14、滚珠丝杠5、螺母4、换挡块3和换挡位置传感器1，换挡电机纵向设置在壳体12的外侧壁上，滚珠丝杠5、螺母4和换挡块3纵向设置在壳体12内部，换挡块3套装在主轴2上，可带动主轴2旋转；滚珠丝杆5的一端通过花键与换挡电机14的输出轴连接，另一端与螺母4连接，螺母4上设有圆柱凸起，换挡块3上设有与圆柱凸起相配合的半圆孔，换挡块3和螺母4通过半圆孔与圆柱凸起相配合连接；换挡位置传感器1设置在壳体的外侧壁上，换挡位置传感器1与主轴2的一端连接。换挡电机14通过滚珠丝杠5 实现螺母4移动，螺母4通过换挡块3使主轴2旋转，主轴2带动选换挡指6进行换挡动作，换挡模块中通过设计换挡块结构来实现螺母位移与选换挡指转动角度对应关系，换挡位置传感器通过检测主轴的旋转角度实时反馈选换挡指的旋转位置。
本实施例中，该选换挡执行机构的具体工作方式为：
选档时，选档电机11通过行星减速机构带动凸轮11旋转，依靠凸轮10上的曲线结构凹槽通过选档轴7带动选换挡指6在主轴2上进行轴向移动完成选档，选档位置传感器13通过检测凸轮10转动角度实时反馈选换挡指6的位置信息；当选档完成时，换挡电机14通过滚珠丝杠5带动螺母4沿滚珠丝杠5轴向移动，螺母4通过换挡块3带动主轴2转动，主轴2 带动选换挡指6旋转，拨动变速箱上的档位拨快，完成换挡，换挡位置传感器1通过检测主轴2的旋转角度实时反馈选换挡指6的旋转位置。
本发明中的选换挡指直接与档位拨块接触，可使选档力大大降低；选换挡模块采用X-Y 形式进行布置，结构小巧，能实现选换挡指的轴向移动和转动，完成选换挡动作；选档模块中通过设计凸轮凹槽结构来实现凸轮转动角度与选换挡指轴向位置的对应关系，可快速准确进行选档，避免选档不到位造成的卡档等故障；选档模块中选档轴与凸轮凹槽采用滚珠接触，减少凹槽结构磨损，保证选档轴能依照凸轮凹槽结构进行准确的位移；换挡模块中通过设计换挡块结构来实现螺母位移与选换挡指转动角度对应关系。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，包括壳体、选档模块和换挡模块，所述壳体呈倒L型结构，所述壳体内部安装有一横向设置的主轴，所述主轴上设置有选换挡指；所述选挡模块包括选档电机、减速机构、凸轮、选档轴和选档辅轴，所述选挡电机横向设置在壳体的外侧壁上，所述凸轮、选挡轴和选档辅轴分别横向设置在壳体内部，所述减速机构设置在凸轮内部，所述选档电机的输出轴通过花键与凸轮内部的减速机构连接，所述凸轮上设有凹槽；所述选挡辅轴的一端与壳体的内侧壁固定连接，另一端与设置在壳体内的支座固定连接，所述选挡轴设置在选挡辅轴上；所述选挡轴的一端连接有滚珠，所述滚珠放置在凸轮上的凹槽内，所述选挡轴的另一端与选换挡指连接；所述换挡模块包括换挡电机、滚珠丝杠、螺母和换挡块，所述换挡电机纵向设置在壳体的外侧壁上，所述滚珠丝杠、螺母和换挡块纵向设置在壳体内部，所述换挡块套装在主轴上，所述滚珠丝杆的一端通过花键与换挡电机的输出轴连接，另一端与螺母连接，所述螺母上设有圆柱凸起，所述换挡块上设有与圆柱凸起相配合的半圆孔，所述换挡块和螺母通过半圆孔与圆柱凸起相配合连接。
2.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述凹槽为曲线结构。
3.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述选挡模块还包括选档位置传感器，所述选档位置传感器设置在壳体外侧壁上，所述选档位置传感器与凸轮尾端的输出轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述换挡模块还包括换挡位置传感器，所述换挡位置传感器设置在壳体的外侧壁上，所述换挡位置传感器与主轴的一端连接。
5.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述减速机构为行星排减速机构。
6.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述选档换指与变速箱上的档位拨块连接。
7.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述选挡轴套装选挡辅轴上，所述选挡轴的内壁与选挡辅轴的外壁相间隙配合，可在选档辅轴上轴向移动。
8.根据权利要求1所述的一种机械式自动变速器选换挡执行机构，其特征是，所述选换挡指套装在主轴上，所述选换挡指的内壁与主轴的外壁相间隙配合，可在主轴上轴向移动。
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| CN112659889A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-16 | 浙江吉利控股集团有限公司 | 一种具有动力断开功能的同轴式纯电动汽车动力系统及汽车 |
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