CN101915300A - 一种非接触磁感应式amt换挡手柄执行机构 - Google Patents

一种非接触磁感应式amt换挡手柄执行机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，包括操作杆、面板、设置在面板下的面板支架和设置在面板支架底端的底座，还包括设置在操作杆上，并限制操作杆径向移动的旋转部件；设置在旋转部件下方的平动部件以及设置在操作杆底端，并实现操作杆操作位置的导向槽块；所述的平动部件包括随操作杆运动的平动板和分别设置在平动板上下方的电路板及支撑板，在所述的平动板上设有可活动的磁铁，所述的电路板上设有控制变速箱的电子控制单元和与所述磁铁的运动轨迹相对应的霍尔传感器，所述的霍尔传感器与电子控制单元相连接。本发明具有结构简单，加工工艺性好，使用寿命长、性能可靠，不受环境影响等优点。

Description

一种非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构
技术领域
本发明涉及的是一种换挡执行机构，具体涉及的是一种非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，属于自动变速器领域。
背景技术
随着汽车保有量的快速发展以及非专业驾驶员数量的急剧增加，汽车自动变速器正呈现快速发展的趋势，AMT换档手柄的电气化同样呈现快速发展的趋势。AMT代表机械式自动变速器，这个比较特殊，其具体情况就是他以手动变速器为母体，将手动变速器饿离合器分离及换挡拔叉等等靠人力操纵的部件实现自动操纵。
电控机械式自动变速器(AMT)是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论，以电子控制单元(ECU)为核心，通过执行机构控制离合器的分离和结合、选换档操作和通过电子装置控制发动机的供油，来实现起步、换档的自动操作。这就需要在控制整车的状态(停车、起步、加速、减速、倒车、手自切换等等)上实现电子信号传输给电子控制单元(ECU)，把加速者的目的告诉电子控制单元(ECU)，从而实现整车的控制。如果换档手柄不是输出电子信号的话，还是先前的拉丝式换档手柄，这样就起不到以电子控制单元(ECU)，通过执行机构控制离合器、选换档等操作。并且现有的手柄执行机构都需要驾驶员空间旋转的操纵操作杆才能实现换挡和换挡的时机，增加了操作的复杂度。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种结构简单，加工工艺性好，使用寿命长、性能可靠，不受环境影响的非接触磁感应式AMT换档手柄执行机构。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，包括操作杆、面板、设置在面板下的面板支架和设置在面板支架底端的底座，还包括设置在操作杆上，并限制操作杆径向移动的旋转部件；设置在旋转部件下方的平动部件以及设置在操作杆底端，并实现操作杆操作位置的导向槽块；平动部件包括随操作杆运动的平动板和分别设置在平动板上下方的电路板及支撑板，在平动板上设有可活动的磁铁，电路板上设有控制变速箱的电子控制单元和与磁铁的运动轨迹相对应的霍尔传感器，霍尔传感器与电子控制单元相连接。
上述的面板上还设有自动/手动切换按钮、爬行按钮和经济/自动切换按钮，给予驾驶者更大的自由度，可以自由选择自己认为合适的档位和换挡时机，增加驾驶的乐趣，电路板上还设有第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，自动/手动切换按钮、爬行按钮和经济/自动切换按钮分别操作性连接第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，且第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关电性连接电子控制单元。
上述支撑板上设有轨迹槽，轨迹槽上设有可随平动板运动的微调部件，轨迹槽与磁铁运动的位置相对应。微调部件和平动板间隙配合，微调部件随平动板一起运动，对平动板的平面运动取到微调作用，让平动板能够更好更准确的回位。
上述旋转部件包括左轴端盖和右轴端盖，左轴端盖和右轴端盖的两侧分别设有臂；左轴端盖与右轴端盖通过臂固定为一体，构成一大圆球结构。大圆球结构限制了操作杆的径向运动。
上述的左轴端盖和右轴端盖上分别还设有弹片，通过弹片可以消除操作杆左右方向的晃动。
上述的平动板上下两侧分别设有平动板上盖和平动板下盖，电路板、平动板和支撑板通过平动板上盖和平动板下盖固连为一体。
上述的操作杆包括一设置在顶端的手球和与手球固联的连杆，在手球的下方设有既保护连杆不受外力撞击，又起到美观的效果的加长管。
上述的连杆的下端设有一孔，孔中设有一复位弹簧，复位弹簧上连接有滚球。从而实现了操作杆在前后方向换挡功能和舒适的手感。
上述的导向槽块上设有曲面槽，曲面槽与操作位置所连成的轨迹相对应，滚球设置在曲面槽内。
本发明操在操作杆上分别设有旋转部件和平动部件，旋转部件限制操作杆的径向运动，平动部件可以将操作杆的空间旋转运动转化为平面运动，使得驾驶员操纵操作杆时只需前、后、左、右方向的运动，无需上下方向的运动，降低了操作的复杂度，并设计了自动/手动、爬行、经济/自动一体的操作模式，通过A/M按钮随意切换手动模式与自动模式，C按钮随时切换到爬行模式，E/P按钮随意切换经济模式与自动模式，操作上给予驾驶者更大的自由度，就是可以自由选择自己认为合适的档位和换挡时机，增加驾驶的乐趣。而且本发明结构简单、加工工艺性好、使用寿命长、性能精确、控制简单和舒适性好。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的外观示意图；
图2为本发明核心部件图；
图3为图2的内部结构示意图；
图4为本发明旋转部件的结构示意图；
图5为本发明平动部件的结构示意图；
图6为本发明电路板的结构示意图；
图7为本发明平动板的结构示意图；
图8为本发明支撑板的结构示意图；
图9为本发明的操作杆的操作位置分布示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至9所示，本发明包括操作杆、面板3、设置在面板3下的面板支架5和设置在面板支架5底端的底座6，操作杆包括顶端的手球1和连杆4，手球1和连杆4用两个螺钉连接，在手球1下配有加长管2，加长管2采用电镀工艺，既保护连杆4不受外力撞击，又起到美观的效果。在连杆4的底端设有一孔，孔中设有一直处于压缩状态的复位弹簧，复位弹簧的底端连接滚球22，同时在孔中装有粘紧套可以防止滚球在孔中晃动，装有复位弹簧的目的是对滚球22进行回位。在操作杆的下方设有一导向槽块16，在导向槽块16上设有曲面槽27，曲面槽27与操作杆的第一操作位置、第二操作位置、第三操作位置、第四操作位置和第五操作位置所连成的轨迹相对应，以曲面槽27为滚球22的运动轨迹，实现连杆4前后旋转运动。复位弹簧使滚球22始终与曲面槽27紧密接触，保证操作杆在前后方向换挡和舒适的手感。面板3上还设有自动/手动切换按钮(A/M按钮9)、爬行按钮(C按钮8)和经济/自动切换按钮(E/P按钮7)。
参见图3至图5，在连杆4上分别固定套有旋转部件和设置在旋转部件下端的平动板20，旋转部件包括左轴端盖18和右轴端盖12，在左轴端盖18和右轴端盖12的两侧分别安装有臂25，左轴端盖18和右轴端盖12通过臂25连为一个整体，形成大圆球结构，臂25通过螺钉固定安装有外壳，臂25可以对旋转部件进行Z方向的旋转限制，所以操作杆只能在XY平面内转动。左轴端盖18和右轴端盖12可以防止操作杆的磨损，在左轴端盖18和右轴端盖12上分别设有弹片13，通过弹片13可以消除操作杆左右方向的晃动。在旋转部件上设有O型圈17的目的是为了缓冲来自操作杆的压力。
参见图3至图5，在臂25的下方安装有平动板20，在平动板20的上下两方分别设有平动板上盖14和平动板下盖15，使整个平动部件连为一体。在平动板20与平动板上盖14之间设有电路板19，在平动板20和平动板下盖15之间设有支撑板21。在平动板20上嵌有可以在平动板20上运动的磁铁23和与四臂25相适配的十字槽(参见图7)，十字槽进一步限定了操作杆在Z方向的运动。在电路板19上设有电子开关、霍尔传感器和变速箱的电子控制单元(ECU)，霍尔传感器和电子开关分别与ECU电路连接，在支撑板21上设有两个轨迹槽26(参见图8)，轨迹槽26与磁铁23运动在每个档位的位置相对应，在轨迹槽26上设有微调部件24，微调部件24和平动板20间隙配合，微调部件24随平动板20一起运动，对平动板20的平面运动取到微调作用，让平动板20能够更好更准确的回位。磁铁23嵌在平动板20上并随平动板20一起运动，从而达到“+”、“-”、“D”、“N”和“R”五个位置。从而将操作杆的YZ面和XZ面的旋转动转化为XY面的平动运动。
在左轴端盖18和右轴端盖12对应的一侧分别间隙配合有左外壳11和右外壳10，左外壳11和右外壳10通过螺钉与臂25固定连接，左外壳11和右外壳10可以将旋转部件、平动部件和导向槽块16固定为一个整体即核心部件。
本实施例中，参见图9，操作杆的操作位置、磁铁23的运动位置以及霍尔传感器的数量均为5。
①位置是手动加档位置，用符号“+”表示
②位置是正常行驶位置，用符号“D”表示
③位置是手动减档位置，用符号“-”表示
④位置是空档位置，用符号“N”表示
⑤位置是倒档位置，用符号“R”表示
使用时，使用者操纵操作杆，以大圆球结构为旋转中心，由于四臂25对大圆球结构进行了Z方向的限制，同时平动板20上的十字槽与四臂25相对应，所以操作杆只能在XY平面内转动。大圆球结构的四臂25带动平动板20进行前、后、左、右方向的运动，从而达到“+”、“D”、“-”、“R”、“N”五个位置。当磁铁23跟随平动板20到达其中的一个操作位置时，相对应的霍尔传感器由于磁场强度增强，而输出信号，远离位置的霍尔传感器由于磁场的减弱，而断开信号。例如由“D”、运动到“+”位置时，由于磁铁23慢慢的靠近“+”位置的霍尔传感器，磁场强度变强，“+”位置的霍尔传感器工作，输出“+”位置信号；反之，由于“D”位置霍尔传感器停止工作，“D”位置信号关闭，从而实现不同操作位置的信号输出，输出给电子控制单元，实现整机的控制。
本实施例中，参见图6，电路板19(参见图6)上还设有第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关分别操作性连接面板3上的动/手动切换按钮、爬行按钮和经济/自动切换按钮。第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关电性连接电子控制单元。例如初始状态为自动挡模式，当按下A/M按钮9时，A/M按钮9与下方的第一电子开关接触，第一电子开关导通，输出信号给电子控制单元，切换为手动档模式。
本发明所有材料满足-40℃～85℃的要求，保证在复杂情况下换档机构性能稳定性。其中的手球1、加长管2、面板3、E/P按钮7、C按钮8、A/M按钮9都添加了阻燃性材料，增加了安全性。手球1材料采用ABS树脂，保证了手球1的强度和韧度，外包裹黑牛皮使握紧手感更舒适。连杆4采用45号无缝钢管，保证了足够的强度和韧度，保证换挡操作的安全性。
通过霍尔传感器传输电信号给电子控制单元，完成电子控制单元对自动变速箱的控制，并设计了自动/手动、爬行、经济/自动一体的操作模式，通过A/M按钮9随意切换手动模式与自动模式，C按钮8随时切换到爬行模式，E/P按钮7随意切换经济模式与自动模式，操作上给予驾驶者更大的自由度，就是可以自由选择自己认为合适的档位和换挡时机，增加驾驶的乐趣。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，包括操作杆、面板、设置在面板下的面板支架和设置在面板支架底端的底座，其特征在于，还包括设置在操作杆上，并限制操作杆径向移动的旋转部件；设置在旋转部件下方的平动部件以及设置在操作杆底端，并实现操作杆操作位置的导向槽块(16)；所述的平动部件包括随操作杆运动的平动板(20)和分别设置在平动板(20)上下方的电路板(19)及支撑板(21)，在所述的平动板(20)上设有可活动的磁铁(23)，所述的电路板(19)上设有控制变速箱的电子控制单元和与所述磁铁(23)的运动轨迹相对应的霍尔传感器，所述的霍尔传感器与电子控制单元相连接。
2.根据权利要求1所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的面板(3)上还设有自动/手动切换按钮(9)、爬行按钮(8)和经济/自动切换按钮(7)，所述的电路板(19)上还设有第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，所述的自动/手动切换按钮(9)、爬行按钮(8)和经济/自动切换按钮(7)分别操作性连接第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关，且所述的第一电子开关、第二电子开关和第三电子开关电性连接所述的电子控制单元。
3.根据权利要求1或2所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述支撑板(21)上设有轨迹槽(26)，所述的轨迹槽(26)上设有可随平动板运动的微调部件(24)，所述的轨迹槽(26)与磁铁(23)运动的位置相对应。
4.根据权利要求1或2所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述旋转部件包括左轴端盖(18)和右轴端盖(12)，所述左轴端盖(18)和右轴端盖(12)的两侧分别设有臂(25)；所述左轴端盖(18)与右轴端盖(12)通过臂(25)固定为一体，构成一大圆球结构。
5.根据权利要求4所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的左轴端盖(18)和右轴端盖(12)上分别还设有弹片(13)。
6.根据权利要求1或2所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的平动板(20)上下两侧分别设有平动板上盖(14)和平动板下盖(15)，所述电路板(19)、平动板(20)和支撑板(21)通过平动板上盖(14)和平动板下盖(15)固连为一体。
7.根据权利要求1或2所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的操作杆包括一设置在顶端的手球(1)和与手球(1)固联的连杆(4)，在所述的手球(1)的下方设有加长管(2)。
8.根据权利要求7所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的连杆(4)的下端设有一孔，所述的孔中设有一复位弹簧，所述的复位弹簧上连接有滚球(22)。
9.根据权利要求8所述的非接触磁感应式AMT换挡手柄执行机构，其特征在于，所述的导向槽块(16)上设有曲面槽(27)，所述的滚球(22)设置在曲面槽(27)内。
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