CN103225686B - 自动变速器换挡操纵机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自动变速器换挡操纵机构，包括蜗杆、支承轴、蜗轮体和换档拨叉。蜗杆由驱动电机驱动；支承轴安装于所述自动变速器的后壳体，支撑轴的端部设置有与换档控制器连接的转角传感器；蜗轮体绕所述支承轴转动且与上述蜗杆形成蜗轮蜗杆传动副，且所述的蜗轮体上设置有一槽体，所述槽体绕支承轴一圈设置，槽体内安装有缓冲弹簧；换档拨叉与支承轴滑动联接并通过一传动销与上述蜗轮体连接，所述缓冲弹簧能够通过推动所述传动销带动换档拨叉绕所述支承轴转动。本发明实现了蜗轮体与换档拨叉之间的缓冲连接，相比其它刚性连接的换档机构，本装置的换档舒适性、可靠性，实用性均得到有效的提高。

Description

自动变速器换挡操纵机构
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，且特别是有关于一种自动变速器换挡操纵机构。
背景技术
电动汽车“八五”期间被列入重点研发攻关项目，“九五”期间将电动汽车列为重大科技产业工程，“十五”期间了设立“863计划”电动汽车重大科技专项，“十一五”期间又设立“863计划”节能与新能源汽车重大项目，继续资助新能源汽车的研发、应用和推广。
在纯电动汽车上，为使驱动电机经常工作在转速2000r/min，转矩50Nm左右的高效工作点附近，就要求车辆的传动减速系统必须具有变速比的功能，使动力总成在汽车起步与低速行驶时，减速比增大，驱动电机工作在2000r/min左右的额定转速点附近，当汽车的车速达到30～60km/h的城市道路经常使用车速时，减速比减小，使驱动电机仍然可以工作在2000r/min左右的额定转速点附近，有效的保证车辆的加速度、爬坡度、续驶里程与电池能量的利用。
目前国内纯电动汽车与国外相比还存在整车结构缺乏紧凑性、各总成之间配合不紧密等问题。为了解决这些问题，我国科技界正在努力使纯电动汽车各关键组成部件向模块化和一体化方向发展，其中二档式自动变速器是纯电动汽车动力总成的关键组成部件之一，而二档式自动变速器技术开发的关键问题是要解决档位切换过程中动力传递突变引发的换档冲击。
发明内容
本发明目的在于提供一种换档舒适性、可靠性，实用性均得到有效的提高的自动变速器换挡操纵机构，尤其是具有机械容错功能的换档操纵机构。
为达成上述目的，本发明提出一种自动变速器换挡操纵机构，包括蜗杆、支承轴、蜗轮体和换档拨叉；蜗杆由驱动电机驱动；蜗杆，由驱动电机驱动；在换档拨叉上，安装有位置传感器，驱动电机可判断高速档还是低速档；TCU据此可以准确判断换档位置；
支承轴，安装于所述自动变速器的后壳体，支撑轴的端部设置有与换档控制器连接的转角传感器；
蜗轮体，绕所述支承轴转动且与上述蜗杆形成蜗轮蜗杆传动副，所述的蜗轮体上设置有一槽体，所述槽体是绕支承轴的一圈或部分圆弧，槽体内安装有缓冲弹簧；
换档拨叉，与支承轴滑动联接并通过一传动销与上述蜗轮体连接，并套或或卡在蜗轮体上安装的平行于支承轴的传动销上，所述蜗轮体内缓冲弹簧能够通过推动所述传动销带动换档拨叉绕所述支承轴转动。
其中蜗杆与蜗轮体之间的传动比为1：N，N=47，亦可在43-51中选择。
其中所述槽体内还设置有固定块和活动隔块，固定块固定设置在槽体内，活动隔块随着缓冲弹簧的被压缩，可以在槽体内相对(蜗轮体的)支承轴的圆心摆动，减小缓冲弹簧的弯曲度，所述活动隔块的锥角度为13.5-15.5°(退拨角)。
进一步，其中还包括一蜗杆箱体，用于容纳所述的蜗杆。
本发明的有益效果在于，由于在蜗轮体的槽体内安装有缓冲弹簧，可以保证当换档拨叉顶到同步器端面时，蜗杆可以继续带动蜗轮体旋转大约15°，使得换档拨叉可靠定位，而蜗杆与蜗轮体之间的联接具有缓冲的作用，实现机械容错设置。
附图说明
图1为本发明实施例的自动变速器换挡操纵机构安装示意图。
图2为图1中的自动变速器换挡操纵机构的主视图。
图3为图1中的自动变速器换挡操纵机构的剖视图。
图4为图1中的涡轮体的放大图。
图5a-5c为图1中的自动变速器换挡操纵机构换挡时的示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
同时参考图1至图3，自动变速器换档操纵机构包括蜗杆5，蜗杆箱体K、蜗轮11、支承轴4、换档拨叉3，蜗杆5由驱动直流电机30驱动，支承轴4直接安装在二档式自动变速器的后壳体上。
换档操纵机构的主传动部件为蜗杆5与蜗轮体11，当蜗杆5逆时针方向转动时，带动蜗轮体11以支承轴4为圆心，顺时针方向转动；蜗杆5与蜗轮体11之间的传动比为1：47，即蜗杆5转动一圈（360°），蜗轮体11转动7.66°；在蜗轮体11上加工有槽体17，槽内安装有缓冲弹簧16，可以保证当换档拨叉3顶到同步器端面时，蜗杆5可以继续带动蜗轮体11旋转15°左右；起到使得换档拨叉3可靠定位，而蜗杆5与蜗轮体11之间的联接具有缓冲的作用，实现机械容错设置。
在支承轴的右端安装有转角传感器9，用来测定换档拨叉3相对初始位置的转动角度，当蜗杆5转动，带动蜗轮体11随之转动时，由于蜗轮体11与支承轴之间是花键联接，支承轴与蜗轮体11保持相同的转动角度，同时带动转角传感器也转过同样的角度，并输出对应的电信号，转角传感器9的输出信号被输入换档控制器TCU（嵌入式计算机），实现自动换档控制。
如图2所示，传动销2用来实现缓冲弹簧16与换档拨叉3之间转矩传递，蜗轮体11、后壳体13之间用左减摩片12、右减摩片14隔离，限位销8用来限制支承轴4轴向窜动，定位销6用来实现蜗轮体11的辅助锁定。
如图4所示，在槽体17内安装有缓冲弹簧16、固定块15、活动隔块18；固定块15被焊接在槽体17内，与槽体17相对固定，传动销在圆弧槽体17（轨道内）内左右15度滑动压缩缓冲弹簧，活动隔块18随着缓冲弹簧16的被压缩，可以在槽体17内相对圆心摆动，为了减小缓冲弹簧16的弯曲度，活动隔块18的锥角度为14°。
现以低速档结合操纵过程为例来描述摆动式自动变速器换档机构的换档操纵过程：
如图5a和5b所示，当蜗杆5逆时针方向转动时，带动蜗轮体11以支承轴4为圆心，顺时针方向转动（蜗轮体11与支承轴4的联接方式为渐开线花键）；蜗轮体11通过槽体17内安装的缓冲弹簧16推动传动销2带动换档拨叉3，同样以支承轴为圆心顺时针转动（换档拨叉3与支承轴4的联接方式为滑动联接），同时在支承轴右端转角传感器9测定换档拨叉3相对初始位置的转动角度，换档拨叉3通过安装在换档拨叉端部的过渡拨块20拨动同步器齿环21轴向移动，当同步器齿环21，与焊接在低档齿轮上的啮合齿完全接合，并顶到同步器与低档齿轮形成的端面时，安装在支承轴4右端的转角传感器9，测定换档拨叉3相对初始位置的转动角度，并输出对应的电信号给换档控制器，由换档控制器来进行换档控制。图中22为高档位齿轮，19为低档位齿轮。（换档拨叉3与支承轴4的联接方式为滑动联接）。本发明机构的拨叉臂偏置L=7mm，如图5b空档位置所示，左右换档行程各为13.8mm，那么向左换档时(图5a低档位置)，拨叉走过的行程相对原点就是：L2=6.8＋7=13.8，向右换档的行程就是(图5c高档位置)：L1=7＋13.8=20.8。
当由于转角传感器9输出信号的滞后，或换档操纵机构的间隙，及传动系的惯性引发控制过程的误差时，由于缓冲弹簧的作用，蜗杆5可以继续带动蜗轮体11旋转；起到缓冲的作用，有效的防止换档拨叉等换档机构过载出现永久变形与损坏。
当由于转角传感器9输出信号的滞后，或换档操纵机构的间隙，及传动系的惯性引发控制过程的误差时，由于缓冲弹簧的作用，蜗杆5可以继续带动蜗轮体11旋转；起到缓冲的作用，有效的防止换档机构过载出现永久变形与损坏。
高速档的换档控制过程与低速档相同，只是蜗杆5顺时针方向转动时，带动蜗轮体11以支承轴4为圆心，逆时针方向转动。
综上所述，由于在蜗轮体的槽体内安装有缓冲弹簧，可以保证当换档拨叉顶到同步器端面时，蜗杆可以继续带动蜗轮体旋转大约15°，使得换档拨叉可靠定位，而蜗杆与蜗轮体之间的联接具有缓冲的作用，实现机械容错设置。本发明体积紧凑、重量轻、换档过程过渡时间短，转矩变化冲击小，实现了蜗轮体与换档拨叉之间的缓冲连接，相比其它刚性连接的换档机构，本装置的换档舒适性、可靠性，实用性均得到有效的提高。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (1)

1.一种自动变速器换挡操纵机构，其特征在于，包括：
蜗杆，由驱动电机驱动；
支承轴，安装于所述自动变速器的后壳体，支撑轴的端部设置有与换档控制器连接的转角传感器；
蜗轮体，绕所述支承轴转动且与上述蜗杆形成蜗轮蜗杆传动副，所述的蜗轮体上设置有一槽体，所述槽体是绕支承轴的一圈或部分圆弧，槽体内安装有缓冲弹簧；
换档拨叉，与支承轴滑动联接并通过一传动销与上述蜗轮体连接，并套或卡在蜗轮体上安装的平行于支承轴的传动销上，所述蜗轮体内缓冲弹簧能够通过推动所述传动销带动换档拨叉绕所述支承轴转动；
其中蜗杆与蜗轮体之间的传动比为1：43-51；
其中所述槽体内还设置有固定块和活动隔块，固定块固定设置在槽体内，活动隔块随着缓冲弹簧的被压缩，能够在槽体内相对圆心摆动。
2. 根据权利要求1所述的自动变速器换挡操纵机构，其特征在于，其中所述活动隔块的锥角度为13.5-15.5°。
3. 根据权利要求1所述的自动变速器换挡操纵机构，其特征在于，其中还包括一蜗杆箱体，用于容纳所述的蜗杆。
4.根据权利要求2所述的自动变速器换挡操纵机构，其特征在于，其中蜗杆与蜗轮体之间的传动比为1： 47。
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