CN102927263B - 变速箱自动换挡机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱自动换挡机构，其特征是由卡爪组件、换挡组件和选挡组件构成，其模拟手动换挡，可实现X向、Y向直线移动和转动三个自由度的动作，选换挡动由伺服电机闭环精确控制，考虑卡爪组件的夹紧与换挡动作；通过配置各传感器用于对换挡力与换挡位移进行测量。本发明实现变速箱的自动换挡，用于准确高效地检验变速箱总成在线装配质量进而及时发现在线装配问题，提高产品下线质量、提高产品装车合格率。

Description

变速箱自动换挡机构

技术领域

本发明涉及一种应用在汽车变速箱加载试验过程中的自动换挡机构。

背景技术

汽车加载试验是指电机负载模拟整车负载的一种加载试验，加载试验台通过空档试验、动态换档试验、倒档加载试验、正反拖加载等试验内容，对变速箱总成各档位工作运行状况进行试验；检验变速箱总成在线装配质量进而及时发现在线装配问题，提高产品下线质量、提高产品装车合格率。换挡机械手要模拟驾驶员的换挡特性以真实复现换挡的实际工况，这就要求在换挡过程中不仅要能实现快速准确的换挡定位，而且应具有适度的柔性。不同的驱动方式,会产生不同形状的换挡力曲线，进而直接影响同步器锥面产生的同步转矩。不合适的换挡力会造成同步时间过长，加快啮合件的磨损，也会产生强迫换挡，引起锥面摩擦副变形，降低同步器寿命，因此自动换挡机械手选择非常重要，而此前的换挡都是由试验台架操作人员手动操作，这当然会增加操作者劳动强度，并且换选挡力曲线也无法检测，还有一种是依靠气缸连杆实现自动换挡，但是这种方式无法做到适应各品种兼容及体积过大而不易安装在台架中的缺点。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种变速箱自动换挡机构，以其应用在汽车变速箱加载试验过程中，实现变速箱的自动换档，从而减轻操作者劳动强度，并且可以自动采集换/选挡力曲线、换挡回转角位移、选档位移等，根据这些数据的采集分析，从而检验变速箱总成在线装配质量进而及时发现在线装配问题，提高产品下线质量、提高产品装车合格率。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明公开了一种变速箱自动换挡机构，其结构特点是：由卡爪组件、换挡组件和选档组件构成；

所述卡爪组件的结构设置为：基板固定设置在主轴的轴端；在基板的前端面上成对设置限位块，贴靠在基板的前端面上的变速箱换档手柄限位于所述成对设置的限位块之间；在所述基板的两侧分别设置有卡爪气缸，由卡爪气缸中活塞杆驱动的压板能够沿压板导轨直线移动，使压板的前端伸出并扣压在位于限位块之间的变速箱换档手柄上，或使压板的前端缩回并脱离对变速箱换档手柄扣压；

所述换挡组件是在移动平台上设置有：由换挡伺服电机驱动的换挡滚珠丝杠与换档直线导轨平行设置，与所述换档滚珠丝杆螺纹配合的换挡丝杆螺母是以所述换档直线导轨为移动导轨，在所述换挡丝杆螺母上固联有换挡齿条，与所述换挡齿条啮合传动的换挡齿轮用于驱动主轴带动卡爪组件中基板的转动；

所述选档组件3是在机架上设置有：由选档伺服电机驱动的选档滚珠丝杠与选档直线导轨平行设置，与所述选挡滚珠丝杠螺纹配合的选档丝杆螺母用于驱动移动平台，所述移动平台是以所述选挡直线导轨为移动导轨，所述选档直线导轨与所述主轴平行设置。

本发明变速箱自动换挡机构的结构特点也在于：

所述机架设置为移动机架，所述移动机架是由伺服电机驱动、丝杆传动的移动机架，所述移动机架的移动方向与所述换档直线导轨平行。

在所述换挡组件中，在所述换挡丝杆螺母与所述换挡齿条之间设置换挡拉压力传感器，在所述主轴上设置角位移传感器，在所述主轴与换挡齿轮之间设置电磁离合器；

在所述机架上设置用于检测所述移动平台与所述选档直线导轨相对位置的选档位移传感器；并有用于设置选档拉压力传感器的拉压力传感器直线导轨与所述选档直线导轨平行设置，所述选档拉压力传感器设置在选档丝杆螺母用于驱动移动平台之间。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明在汽车变速箱加载试验过程中实现了变速箱的自动换档，大大减轻操作者劳动强度。

2、本发明中换挡组件采用伺服驱动，可实现与变速箱换挡摇臂的自动对接。

3、本发明可适应多种变速箱规格的自动换挡试验。

4、本发明可以用于对自动换挡过程中的回转扭矩、回转角位移、选档力、选档位移进行数据采集。根据这些数据的采集分析，从而检验变速箱总成在线装配质量，进而及时发现在线装配问题，提高产品下线质量、提高产品装车合格率。

附图说明

图1a为本发明主视结构示意图；

图1b为本发明侧视结构示意图；

图2a为本发明卡爪组件结构示意图；

图2b为本发明卡爪组件另一状态示意图；

图3a为本发明换档组件结构示意图；

图3b为图3a的A-A视图；

图3c为图3a的B-B视图；

图3d为图3a的C-C视图；

图4a为本发明选档组件示意图；

图4b为图4a的A-A视图；

图4c为图4a的B-B视图；

图4d为图4a的C-C视图。

图中标号：1卡爪组件；2换挡组件；3选档组件；11卡爪气缸；12基板；13压板导轨；14限位块；15变速箱换挡手柄；16压板；21换挡拉压力传感器；22换挡齿轮；23换挡齿条；24换挡直线导轨；25电磁离合器；26角位移传感器；27换档伺服电机；28换挡滚珠丝杠；29.主轴；30换档同步带轮；31选挡位移传感器；32选档直线导轨；33拉压力传感器直线导轨；34移动平台；35选挡滚珠丝杠；36选档同步带轮；37选挡伺服电机；38选档拉压力传感器；39移动平台连接块；40滚珠丝杠螺母连接块。

具体实施方式

参见图1，本实施例中变速箱自动换挡机构是由卡爪组件1、换挡组件2和选档组件3构成。

如图2a和图2b所示，卡爪组件的结构设置为：基板12固定设置在主轴29的轴端；在基板12的前端面上成对设置限位块14，贴靠在基板12的前端面上的变速箱换档手柄15限位于成对设置的限位块14之间；在基板12的两侧分别设置有卡爪气缸11，由卡爪气缸11中活塞杆驱动的压板16能够沿压板导轨13直线移动，使压板16的前端伸出并扣压在位于限位块之间的变速箱换档手柄15上，或使压板16的前端缩回并脱离对变速箱换档手柄15扣压。图2a所示的基板12的整体呈一角度，两对成对设置的限位块14分别位于基板12的顶端和底端，卡爪气缸11也在限位块所在的位置上相应设置，这一结构形式使卡爪能适应不同型号的变速箱。

当通过换档组件和选档组件将卡爪组件中的基板12及限位块14与变速箱换挡手柄15贴合后，卡爪气缸11连接压板16通过压板导轨13滑动使压板16伸出即可压盖变速箱换挡手柄15，使变速箱换挡手柄15被夹持(图2b所示)；相反方向的滑动脱离对变速箱换挡手柄15的夹持(图2a所示)。

参见图3a、图3b、图3c和图3d，本实施例中的换挡组件是在移动平台34上设置有：由换挡伺服电机27通过换挡同步带轮30驱动的换挡滚珠丝杠28与换档直线导轨24平行设置，与换挡滚珠丝杆28螺纹配合的换挡丝杆螺母是以换档直线导轨24为移动导轨，在丝杆螺母上固联有换挡齿条23，与换挡齿条23啮合传动的换挡齿轮22用于驱动主轴29带动卡爪组件中基板12的转动。

为了实现检测，相应的传感器件设置包括：

在换挡丝杆螺母与换挡齿条23之间设置换挡拉压力传感器21；在主轴29上设置角位移传感器26；电磁离合器25的电磁离合器线圈部分与主轴29固定设置，转子与换挡齿轮22固定设置，换挡时吸合，从而使主轴和换挡齿轮连接,并通过换挡齿条与换挡齿轮啮合传递扭矩给卡爪组件；当换挡伺服电机过冲时或换挡过程中档位卡住，电磁离合器25可以打滑，起到缓冲启动、过负荷保护的作用。

当卡爪组件与变速箱换挡手柄连接完成后，换挡伺服电机27通过换挡同步带轮30带动换挡滚珠丝杠28，换挡滚珠丝杠28带动换挡拉压力传感器21,再通过换挡直线导轨24带动换挡齿条23，换挡齿条23与换挡齿轮22啮合旋转，从而完成换挡动作。其中拉压力传感器记录换挡过程中的换挡力，角位移传感器记录换挡过程中的换挡旋转角度。当换挡过程中的换挡冲击过大时电磁离合器打滑，从而保护拉压力传感器。

参见图4a、图4b、图4c和图4d，本实施例中选档组件是在机架上设置有：由选档伺服电机37通过选档同步带轮36驱动的选档滚珠丝杠35与选档直线导轨32平行设置，与选挡滚珠丝杠35螺纹配合的选档丝杆螺母35a用于驱动移动平台34，移动平台34是以选挡直线导轨32为移动导轨，选档直线导轨32与主轴29平行设置。

当需要选挡时，选档伺服电机37通过选档同步带轮36带动选挡滚珠丝杠35，选挡滚珠丝杠35再通过拉压力传感器直线导轨33带动选档拉压力传感器38,再通过选档直线导轨32带动移动平台34前进或后退从而完成选挡动作。

为了实现检测，相应的传感器件设置包括：

在机架上设置用于检测移动平台34与选档直线导轨32相对位置的选档位移传感器31；并有用于设置选档拉压力传感器38的拉压力传感器直线导轨33与选档直线导轨32平行设置，选档拉压力传感器38一端通过滚珠丝杠螺母连接块40与选挡滚珠丝杠螺母连接，另一端与移动平台34通过移动平台连接块39相连接，当选挡滚珠丝杠旋转时，通过选档拉压力传感器传递前进或后退，使移动平台34前进或后退，从而完成选档动作，并记录选档力曲线。

如图1b所示，具体实施中，为了便于上下件，将机架设置为移动机架，移动机架是由伺服电机驱动、丝杆传动的X向移动机架。

本发明变速箱自动换挡机构为模拟手动换档，可实现X向、Y向直线移动和转动三个自由度的动作，选换挡动由伺服电机闭环精确控制，考虑卡爪的夹紧与换挡动作。所配置的各传感器件用于对换挡力与换挡位移进行测量。

工作过程中是以选档伺服电机控制变速箱换挡手柄选档，依靠丝杠导轨的传动，卡爪组件的前进或后退可以完成选档功能；换档伺服电机控制卡爪组件的旋转，依靠齿条推动齿轮旋转，从而使卡爪组件旋转，用于完成换档功能；拉压力传感器用于采集选档和换档过程中的选换档力；位移传感器用于采集选档过程中的位移；换挡角位移传感器用于采集换挡过程中的角位移。

Claims (3)

1.一种变速箱自动换挡机构，其特征是由卡爪组件(1)、换挡组件(2)和选挡组件(3)构成；

所述卡爪组件(1)的结构设置为：基板(12)固定设置在主轴(29)的轴端；在基板(12)的前端面上成对设置限位块(14)，贴靠在基板(12)的前端面上的变速箱换挡手柄(15)限位于所述成对设置的限位块(14)之间；在所述基板(12)的两侧分别设置有卡爪气缸(11)，由卡爪气缸(11)中活塞杆驱动的压板(16)能够沿压板导轨(13)直线移动，使压板(16)的前端伸出并扣压在位于限位块之间的变速箱换挡手柄(15)上，或使压板(16)的前端缩回并脱离对变速箱换挡手柄(15)扣压；

所述换挡组件(2)是在移动平台(34)上设置有：由换挡伺服电机(27)驱动的换挡滚珠丝杠(28)与换挡直线导轨(24)平行设置，与所述换挡滚珠丝杆(28)螺纹配合的换挡丝杆螺母是以所述换挡直线导轨(24)为移动导轨，在所述换挡丝杆螺母上固联有换挡齿条(23)，与所述换挡齿条(23)啮合传动的换挡齿轮(22)用于驱动主轴(29)带动卡爪组件中基板(12)的转动；

所述选挡组件(3)是在机架上设置有：由选挡伺服电机(37)驱动的选挡滚珠丝杠(35)与选挡直线导轨(32)平行设置，与所述选挡滚珠丝杠(35)螺纹配合的选挡丝杆螺母用于驱动移动平台(34)，所述移动平台(34)是以所述选挡直线导轨(32)为移动导轨，所述选挡直线导轨(32)与所述主轴(29)平行设置。

2.根据权利要求1所述的变速箱自动换挡机构，其特征是：所述机架设置为移动机架，所述移动机架是由伺服电机驱动、丝杆传动的移动机架，所述移动机架的移动方向与所述换挡直线导轨(24)平行。

3.根据权利要求1所述的变速箱自动换挡机构，其特征是：

在所述换挡组件(2)中，在所述换挡丝杆螺母与所述换挡齿条(23)之间设置换挡拉压力传感器(21)，在所述主轴(29)上设置角位移传感器(26)，在所述主轴(29)与换挡齿轮(22)之间设置电磁离合器(25)；

在所述机架上设置用于检测所述移动平台(34)与所述选挡直线导轨(32)相对位置的选挡位移传感器(31)；并有用于设置选挡拉压力传感器(38)的拉压力传感器直线导轨(33)与所述选挡直线导轨(32)平行设置，所述选挡拉压力传感器(38)设置在选挡丝杆螺母用于驱动移动平台(34)之间。