CN103185135A - 电控机械式自动变速器的驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电控机械式自动变速器的驱动机构，包括有：换档轴，通过轴向移动和周向转动带动变速器内的换档装置；选档气缸/选档液压缸，该选档气缸/选档液压缸的推杆与该换档轴平行；选档臂，该选档臂的一端可转动但不可轴向移动的连接在该换档轴的外轴上，另一端固定连接在选档气缸/选档液压缸的推杆上；换档气缸/换档液压缸，该换档气缸/换档液压缸的推杆与该换档轴垂直；摇臂，该摇臂的一端与换档轴花键连接，另一端由一连杆可转动的连接在换档气缸/换档液压缸的推杆上。本发明采用气缸或液压缸作为换档的动力源，不仅成本较低，而且控制策略简单，换档快速可靠，不会导致气缸或液压缸损坏。

Description

电控机械式自动变速器的驱动机构
技术领域
本发明涉及自动变速器技术领域，更具体的说是涉及一种用于电控机械式自动变速器的驱动机构。
背景技术
电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission)，简称AMT，其具体情况就是以手动变速器为母体，将手动变速器的换档拨叉、换档轴等靠人力操纵的部件实现自动操纵，驾驶员操纵汽车和自动变速的一样，这样就实现了手动变速器的自动化。AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它揉合了二者优点，以特有的经济、方便、安全、舒适性而备受所有驾驶者的欢迎，成为各国开发的热点。
现有的AMT由以下几部份组成：
1、变速器本体：一般为传统机械式手动变速器，以5档变速器为例，换档轴可以轴向运动3个位置，周向转动3个位置，从而实现5个档位和一个倒档以及空档的变化；
2、控制器：通过收集整车运行信息，根据情况发出指令驱动驱动机构进行选换档；
3、驱动机构：收到控制器发出的指令后驱动换档轴或换档拨叉等部件进行换档。
现在技术中与本发明最为接近的技术方案是綦江齿轮传动有限公司生产的AMT，它是用电机驱动拨叉使换档轴轴向运动，再通过另一个电机带动齿轮驱动换档轴上的另一个齿轮，来使换档轴转动的。这种设计有以下几个缺点：
1、需要设置两个电机，价格昂贵；
2、电机不能准确控制转动的角度，因此不能准确控制换档轴轴向位移与转动的角度；
3、控制器的控制策略比较复杂，因为如果要控制电机在准确的位置停住，并保证快速的换档时间，要经历大扭矩起动、定转速运行、电机提前减扭矩到零这些步骤，然后通过零件惯性到达准确位置，过程比较复杂，难以保证控制精度；
4、因使用电机驱动齿轮副控制换档轴的转动，且变速器换档也是通过齿轮副的结合实现的，如果换档时刚好出现两齿轮顶齿，电机会出现堵转现象，容易造成电机损坏。
发明内容
本发明提供了一种电控机械式自动变速器的驱动机构，采用气缸或液压缸作为换档的动力源，不仅成本较低，而且因气缸或液压缸的行程及推力都是定值，所以控制策略简单，换档快速可靠，不会导致气缸或液压缸损坏。
本发明是采用如下技术方案来实现上述目的：一种电控机械式自动变速器的驱动机构，包括有：
换档轴，为一直轴结构，通过轴向移动和周向转动带动变速器内的换档装置，该换档轴的一端为内轴，连接在变速器内，另一端为外轴，伸出于变速器外，该外轴设有外花键；
选档气缸/选档液压缸，用于驱动换档轴沿轴向移动，该选档气缸/选档液压缸的推杆与该换档轴平行；
选档臂，为一杆状结构，该选档臂的一端可转动但不可轴向移动的连接在该换档轴的外轴上，另一端固定连接在选档气缸/选档液压缸的推杆上；
换档气缸/换档液压缸，用于驱动换档轴沿周向转动，该换档气缸/换档液压缸的推杆与该换档轴垂直；
摇臂，用于将换档气缸/换档液压缸的直线运动转换为换档轴的周向转动，该摇臂的一端设有内花键，另一端由一连杆可转动的连接在换档气缸/换档液压缸的推杆上，该摇臂的内花键与换档轴的外花键对应花键连接。
作为上述方案的进一步说明：
优选地，所述选档气缸/选档液压缸的推杆有两个以上的止停位置，以使换档轴在其轴线方向至少有两个止停位置。
优选地，所述换档气缸/换档液压缸的推杆有三个以上的止停位置，以使换档轴在其圆周方向至少有三个止停位置。
优选地，所述换档气缸和/或选档气缸为分段式气缸，该分段式气缸包括有多个首尾依次连接的气缸，且该多个气缸的推杆依次首尾接触连接。
优选地，所述换档轴上设有限位装置、外螺纹以及与该外螺纹对应配合的锁紧螺母，所述选档臂与该换档轴连接的一端设有与该换档轴对应的孔，该选档臂通过该孔可转动的套在换档轴上，并由该锁紧螺母及限位装置限制选档臂与换档轴的相对轴向位移。
优选地，所述限位装置为轴肩、挡圈或沿换档轴直径方向设置的销轴。
优选地，所述选档臂与限位装置之间以及选档臂与锁紧螺母之间还设有推力轴承。
优选地，所述摇臂由一连杆铰接在换档气缸/换档液压缸的推杆上。
本发明采用以上技术方案所能达到的有益效果是：
1.本发明所述的电控机械式自动变速器的驱动机构设有两个气缸/液压缸作为换档的动力源，成本比两个电机低的多，而且气缸/液压缸的推力是恒定的，即使换档时变速器内出现顶齿现象，气缸/液压缸也会一直维持恒定的推力，直到换入档位为止，不会因为换不进档而导致气缸损坏。
2.本发明所述的驱动机构的动力源为气缸/液压缸，因气缸/液压缸的推杆有固定的止停位置，即推出与回退的距离是一个定值，所以能准确控制换档轴轴向位移与转动的角度，且推杆的推力是恒定的，这样不仅反应灵敏、换档快速可靠，而且使得控制器的控制策略比较简单。
附图说明
图1是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的俯视示意图；
图2是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的后视示意图；
图3是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的换档轴的结构示意图；
图4是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的摇臂的结构示意图；
图5是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的分段式气缸的结构示意图。
附图标记说明：
1-换档气缸，2-连杆，3-摇臂，4-换档轴，5-锁紧螺母，6-推力轴承，7-变速器，8-选档臂，9-选档气缸，41-外花键，42-外螺纹，43-挡圈。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的结构和功能，以下结合附图和优选的实施例对本发明作详细说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
图1和图2分别是本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的俯视示意图及后视示意图，如图中所示，本发明所述的电控机械式自动变速器驱动机构包括有：
一个换档轴4，该换档轴4为直轴结构，它通过轴向移动和周向转动带动变速器7内的换档装置，该换档轴4的一端为内轴，连接在变速器7内，另一端为外轴，伸出于变速器7外，该换档轴4的具体结构可参加图3，如图中所示，该换档轴4的外轴由其端部向内依次设有外花键41、外螺纹42、挡圈43以及与该外螺纹42对应配合的锁紧螺母5，其中挡圈43主要起到限位作用，在其他实施例中，还可以替换为轴肩或沿换档轴4直径方向设置的销轴；
一个选档气缸9，用于驱动换档轴4沿轴向移动，该选档气缸9的活塞杆与该换档轴4平行，该选档气缸9的选择依据可根据变速器7的档位而定，若为三档变速器，则选用普通气缸即可，若为五档变速器，则需选择分段式气缸或多位置气缸，即要求活塞杆有三个止停位置，进而使换档轴4在其轴线方向有三个止停位置，本实施例中以五档变速器为例，选档气缸9为分段式气缸，图5即为本发实施例中分段式气缸的结构示意图，如图中所示，当A口进气，B、C、D口无压缩空气进入时，活塞杆的伸出量为最短，当D口进气，A、B、C、口无压缩空气进入时活塞杆的伸出量为中间值，当B口进气，A、C、D口无压缩空气进入时，活塞杆的伸出量为最大值，这样即可达到活塞杆有三个止停位置的要求；
一个杆状的选档臂8，该选档臂8的两端分别设有两个孔，其一端的孔可转动的套在换档轴4的外轴上，在该孔的两侧还分别设有两个推力轴承6，然后旋转锁紧螺母5，将该选档臂8的这一端夹紧在挡圈43与锁紧螺母5之间，以限定选档臂8与换档轴4之间的轴向移动，该选档臂8的另一端也通过孔由螺母固定连接在选档气缸9的活塞杆上，从而将活塞杆的轴向位移转换为选档臂8的轴向位移；
一个换档气缸1，用于驱动换档轴4沿周向转动，该换档气缸1的推杆与该换档轴4垂直，对于五档变速器来说，换档轴4需转动三个位置，因此换档气缸1需有三个止停位置；
一个摇臂3，用于将换档气缸1的直线运动转换为换档轴4的周向转动，图4即为该摇臂3的结构示意图，如图中所示，该摇臂3的一端设有内花键，另一端设有一个圆孔，该摇臂3通过这个圆孔由一连杆2铰接在换档气缸1的活塞杆上，该摇臂3的内花键与换档轴4的外花键41对应花键连接，这样即可使摇臂3既能带动换档轴4转动，又可与换档轴4相对轴向移动。
以上所述即为本发明所述电控机械式自动变速器驱动机构的一种实施方式，通过控制器控制气源的通断，使换档气缸1与选档气缸9的活塞杆分别到达不同的位置，即可实现换档轴4的自动操纵，从而实现变速器7自动换档。
上述实施例中的气缸，还可以换成具有同样功效的液压缸，如将换档气缸1替换为普通的液压缸或者直接由齿条活塞液压缸带动换挡轴转动，将选档气缸9替换为伸缩液压缸等等。
本发明上述实施例和附图所示仅为本发明较佳实施例之一部分，并不能以此局限本发明，在不脱离本发明精髓的条件下，本领域技术人员所做的任何变动，都属本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，包括有：
换档轴，为一直轴结构，通过轴向移动和周向转动带动变速器内的换档装置，该换档轴的一端为内轴，连接在变速器内，另一端为外轴，伸出于变速器外，该外轴设有外花键；
选档气缸/选档液压缸，用于驱动换档轴沿轴向移动，该选档气缸/选档液压缸的推杆与该换档轴平行；
选档臂，为一杆状结构，该选档臂的一端可转动但不可轴向移动的连接在该换档轴的外轴上，另一端固定连接在选档气缸/选档液压缸的推杆上；
换档气缸/换档液压缸，用于驱动换档轴沿周向转动，该换档气缸/换档液压缸的推杆与该换档轴垂直；
摇臂，用于将换档气缸/换档液压缸的直线运动转换为换档轴的周向转动，该摇臂的一端设有内花键，另一端由一连杆可转动的连接在换档气缸/换档液压缸的推杆上，该摇臂的内花键与换档轴的外花键对应花键连接。
2.根据权利要求1所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述选档气缸/选档液压缸的推杆有两个以上的止停位置，以使换档轴在其轴线方向至少有两个止停位置。
3.根据权利要求1所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述换档气缸/换档液压缸的推杆有三个以上的止停位置，以使换档轴在其圆周方向至少有三个止停位置。
4.根据权利要求2或3所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述换档气缸和/或选档气缸为分段式气缸，该分段式气缸包括有多个首尾依次连接的气缸，且该多个气缸的推杆依次首尾接触连接。
5.根据权利要求1所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述换档轴上设有限位装置、外螺纹以及与该外螺纹对应配合的锁紧螺母，所述选档臂与该换档轴连接的一端设有与该换档轴对应的孔，该选档臂通过该孔可转动的套在换档轴上，并由该锁紧螺母及限位装置限制选档臂与换档轴的相对轴向位移。
6.根据权利要求5所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述限位装置为轴肩、挡圈或沿换档轴直径方向设置的销轴。
7.根据权利要求5或6所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述选档臂与限位装置之间以及选档臂与锁紧螺母之间还设有推力轴承。
8.根据权利要求4所述的电控机械式自动变速器的驱动机构，其特征在于，所述摇臂由一连杆铰接在换档气缸/换档液压缸的推杆上。
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