CN105179670B - 汽车电子换挡器之p档锁止/解锁驱动机构 - Google Patents

汽车电子换挡器之p档锁止/解锁驱动机构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，包括变速器本体、支架基座、驱动组件、P档摇臂和紧急解锁扳手。驱动组件包括蜗轮、蜗杆、齿条和位置传感器，蜗轮、蜗杆、齿条设置于主壳体与端盖所形成腔体中，位置传感器设于端盖上，蜗杆与蜗轮啮合连接；驱动电机的输出轴与蜗杆一端固连，蜗轮上设置有直齿端，且直齿端与蜗轮同轴设置；直齿端与齿条啮合，齿条的一端连接有驱动杆；位置传感器与驱动电机之间电连接，位置传感器用于测量蜗轮旋转角度。通过设置位置传感器，使电刷位置‑­­蜗轮转角‑P档摇臂位置‑桥接电路电压‑驱动电机的旋转一一对应，形成反馈系统，提高了整个驱动机构的控制精度。

Description

汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构
技术领域
本发明属于汽车领域，具体涉及一种汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构。
背景技术
目前的手柄式换挡器通过软拉索来驱动P档的锁止/解锁，如图1所示，其工作过程是：启动汽车发动机后踩住刹车，按压P档锁止按钮并拖动手柄到所需档位；停车的时候采用相同的操作，并将手柄推到P档以驻车。该手柄式换挡机构的缺陷在于：1）、采用了互锁手柄球头及按钮结构，结构复杂、设计制作成本高、保养及维护不便；2）、P档的锁止/解锁是通过拉索与手柄相连，驱动靠操作者的手臂力量操作，所需动力较大，对女性驾驶员不便；3）、手柄所占用空间较大不利于空间的有效利用，且存在较高的突出物，也是不安全因素。针对上述缺陷，出现了电动手刹，但是目前汽车P档锁止/解锁驱动结构复杂，控制精度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，解决现有技术中汽车P档锁止/解锁驱动结构复杂、控制精度低的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：
汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，包括变速器本体、支架基座、驱动组件、P档摇臂和紧急解锁扳手。
所述支架基座固定在变速器本体上，支架基座上设置有主壳体，主壳体上设置有端盖，主壳体与端盖之间形成腔体；所述驱动组件包括蜗轮、蜗杆、齿条和位置传感器，其中，蜗轮、蜗杆、齿条设置于主壳体与端盖所形成腔体中，位置传感器安装于端盖上，蜗杆与蜗轮啮合连接；所述主壳体上设置有电机壳体，电机壳体内设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与蜗杆一端固连，蜗杆的另一端通过第一轴承与主壳体连接，所述蜗轮上设置有直齿端，且直齿端与蜗轮同轴设置，蜗轮通过第二轴承与支架基座连接；所述直齿端与齿条啮合，齿条通过两个滑动轴承与端盖连接，齿条的一端连接有驱动杆；所述位置传感器与驱动电机之间电连接，位置传感器用于测量蜗轮旋转角度。
所述P档摇臂的一端铰接在变速器本体上，另一端与驱动杆异于连接有齿条的一端连接；所述紧急解锁扳手设置在蜗杆异于连接有驱动电机的一端，且紧急解锁扳手与蜗杆之间设置有弹簧，蜗杆异于连接有驱动电机的一端为花键结构，紧急解锁扳手靠近蜗杆的一端为花键结构；当按压紧急解锁扳手时，弹簧被压缩，则紧急解锁扳手与蜗杆的花键啮合。当按压紧急解锁扳手时，弹簧被压缩，则紧急解锁扳手与蜗杆的花键啮合。在非使用状态时，紧急解锁扳手由内部的压缩弹簧顶开，驱动电机带动蜗杆转动时，紧急解锁扳手不会转动，不会干扰到外部器件，只有当紧急状态下，通过按压紧急解锁扳手使内部弹簧压缩，紧急解锁扳手与蜗杆通过花键啮合，转动紧急解锁扳手带动蜗杆转动，从而使P档解锁/锁止。当整车恢复供电时，控制单元通过位置传感器感知P档摇臂所在位置，无需人工进行复位。
所述位置传感器包括第二紧固螺钉、传感器壳体、防水橡胶垫、转盘、电刷和碳膜电路板；所述传感器壳体通过第二紧固螺钉固定于端盖上，且传感器壳体与端盖之间设置有防水橡胶垫，转盘、电刷和碳膜电路板设置于传感器壳体与端盖之间的腔体中，转盘与蜗轮同轴固连，蜗轮旋转带动转盘一起旋转，碳膜电路板设置于转盘与蜗轮之间，且碳膜电路板固定在传感器壳体上，电刷铆接于转盘上，且与碳膜电路板接触。蜗轮旋转拖动转盘旋转，电刷也随之旋转，旋转的电刷在碳膜电路板上行成圆周轨迹，碳膜即附于电刷轨迹处形成可变电阻；旋转中其阻值的变化使控制单元中桥接电路的电压发生变化，即输出了电刷的位置信号。由于电刷位置-蜗轮转角-P档摇臂位置-桥接电路电压一一对应的，因此控制单元得到的电压信号就是P档摇臂的位置信号。
进一步改进，所述电机壳体与主壳体之间设置有密封圈，电机壳体通过第一紧固螺钉与主壳体固连，配合间隙小密封性好，防止水等影响驱动电机的正常工作。
进一步改进，所述转盘轴的截面为D形，蜗轮、直齿端的中心孔为D形，转盘的D形轴与蜗轮的D形孔配合连接，连接牢靠，保证了转盘与蜗轮的同步转动。
进一步改进，所述齿条通过万向球头与驱动杆铰接，齿条上设有球窝，驱动杆上设有球头，且铰接部位密封套设有橡胶套。铰接部位不会被灰尘、水雾等污染或腐蚀，保证其万向活动的灵活性。其工艺为将球头蘸上润滑脂放入球窝内，以收口机挤压收口，使球头锁于球窝内，且能够使球头相对于球窝灵活转动，可以实现往复运动的动力连接。
进一步改进，所述蜗杆的一端开设有孔，驱动电机的输出轴压接于蜗杆孔，连接牢固无需轴承支撑。
进一步改进，所述蜗杆末端为外花键结构，紧急解锁扳手靠近蜗杆的一端为内花键结构。
本发明包括变速器本体的支架基座和安装于支架基座上的驱动组件，将驱动组件模块化，针对不同的变速器通过设计相适应的支架基座实现驱动组件与变速器的连接，而无需重新设计电机驱动组件，缩短开发设计、试验验证等成本，保证产品的可靠性；另外，电机驱动组件具备自学习功能，可以适应不同的P档摇臂行程，使其与不同的车型适配带来了可能。其中，位置传感器是本系统的反馈单元，其反馈精度决定了系统的控制精度和逻辑关系，本发明中的电路单元采用碳膜式设计，与控制单元组成桥式电路，实现对碳膜电阻变化的侦测，是系统自学习、智能化的基础单元。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，通过设置位置传感器，使电刷位置-蜗轮转角-P档摇臂位置-桥接电路电压一一对应的，位置传感器是本系统的反馈单元，提高了整个驱动机构的控制精度。
2、本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，通过采用蜗轮蜗杆及齿条结构将电机的转动转化为齿条的平动，结构紧凑、操作简单。
3、本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，通过设置紧急解锁扳手，使整车在亏电时能够手动驱动P档的锁止或解锁，便于施救时拖车。
4、本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，齿条通过万向球头与驱动杆铰接，铰接部位密封套设有橡胶套，使得铰接部位不会被灰尘、水雾等污染或腐蚀，保证其万向活动的灵活性。
5、本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，电机驱动组件可以模块化，可以适应不同的P档摇臂行程，使其与不同的车型适配，成本低、稳定性强。
附图说明
图1为现有技术中手柄式换挡器结构示意图。
图2为本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构爆炸结构示意图。
图3为本发明所述位置传感器的爆炸结构图。
图4为本发明所述齿条、驱动杆结构示意图。
图5为本发明所述驱动组件的结构示意图。
图6为本发明所述汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构的结构示意图。
具体实施例
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图2-6所示，汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，包括变速器本体22、支架基座1、驱动组件、P档摇臂21和紧急解锁扳手11。
所述支架基座1固定在变速器本体22上，支架基座1上设置有主壳体2，主壳体2上设置有端盖3，主壳体2与端盖3之间形成腔体；所述驱动组件包括蜗轮12、蜗杆9、齿条16和位置传感器4，其中，蜗轮12、蜗杆9、齿条16设置于主壳体2与端盖3所形成腔体中，位置传感器4安装于端盖3上，蜗杆9与蜗轮12啮合连接；所述主壳体2上设置有电机壳体5，电机壳体5内设置有驱动电机8，驱动电机8的输出轴与蜗杆9一端固连，蜗杆9的另一端通过第一轴承10与主壳体2连接，所述蜗轮12上设置有直齿端15，且直齿端15与蜗轮12同轴设置，蜗轮12通过第二轴承13与支架基座1连接；所述直齿端15与齿条16啮合，齿条16通过两个滑动轴承17与端盖3连接，齿条16的一端连接有驱动杆19；所述位置传感器4与驱动电机8之间电连接，位置传感器4用于测量蜗轮12旋转角度。所述P档摇臂21的一端铰接在变速器本体22上，另一端与驱动杆19的末端连接；所述紧急解锁扳手11设置在蜗杆9的末端，紧急解锁扳手11与蜗杆9的末端之间设置有弹簧，蜗杆9末端为花键结构，紧急解锁扳手11靠近蜗杆9的一端为花键结构；当按压紧急解锁扳手11时，弹簧被压缩，则紧急解锁扳手11与蜗杆9的花键啮合。
本发明所述驱动机构的工作过程如下：位置传感器4是对蜗轮12转角位置的检测，以此判定变速器P档摇臂21所处位置是在P档的锁止位或解锁位，即以此来判定驱动电机8的正转或反转和运转或停止。驱动电机8在位置传感器4的信号作用下驱动蜗杆9、蜗轮12转动，直齿端15驱动相啮合的齿条16运动，使驱动电机8的转动力矩经放大变成齿条16的平动，以此来推动变速器P档摇臂21进行锁止或解锁。采用紧急解锁扳手11使整车亏电时能够手动驱动P档的锁止或解锁，是汽车自动变速器由目前传统的手柄式换挡器改为科技感更强烈的旋钮电子换挡器必不可少的驱动单元。在非使用状态时，紧急解锁扳手11由内部的压缩弹簧顶开，驱动电机8带动蜗杆9转动时，紧急解锁扳手11不会转动，不会干扰到外部器件。在整车电源故障的紧急状态下，通过按压紧急解锁扳手11使内部弹簧压缩，则紧急解锁扳手11与蜗杆9通过花键啮合，转动紧急解锁扳手11带动蜗杆9转动，从而使P档解锁/锁止。当整车恢复供电时，控制单元通过位置传感器感知P档摇臂所在位置，无需人工进行复位，结构简单而紧凑、运行平稳且可靠。
其中，位置传感器4中转盘4-4D形轴与蜗轮12的D形孔相配合，实现转角的传递；蜗轮12旋转拖动转盘4-4旋转，转盘4-4上铆接的电刷4-5也随之旋转，旋转的电刷4-5在碳膜电路板上行成圆周轨迹，碳膜即附于电刷轨迹处形成可变电阻；旋转中其阻值的变化使控制单元中桥接电路的电压发生变化，即输出了电刷的位置信号。由于电刷位置-蜗轮转角-P档摇臂位置-桥接电路电压是一一对应的，因此控制单元得到的电压信号就是P档摇臂的位置信号。位置传感器4是本系统的反馈单元，其反馈精度决定了机构的控制精度和逻辑关系，本发明中的电路单元采用碳膜式设计，跟控制单元组成桥式电路实现对碳膜电阻变化的侦测，是系统自学习、智能化的基础单元。
本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，包括：
变速器本体(22)；
支架基座(1)，所述支架基座(1)固定在变速器本体(22)上，支架基座(1)上设置有主壳体(2)，主壳体(2)上设置有端盖(3)，主壳体(2)与端盖(3)之间形成腔体；
驱动组件，所述驱动组件包括蜗轮(12)、蜗杆(9)、齿条(16)和位置传感器(4)，其中，蜗轮(12)、蜗杆(9)、齿条(16)设置于主壳体(2)与端盖(3)所形成腔体中，位置传感器(4)安装于端盖(3)上，蜗杆(9)与蜗轮(12)啮合连接；所述主壳体(2)上设置有电机壳体(5)，电机壳体(5)内设置有驱动电机(8)，驱动电机(8)的输出轴与蜗杆(9)的一端固连，蜗杆(9)的另一端通过第一轴承(10)与主壳体(2)连接，所述蜗轮(12)上设置有直齿端(15)，且直齿端(15)与蜗轮(12)同轴设置，蜗轮(12)通过第二轴承(13)与支架基座(1)连接；所述直齿端(15)与齿条(16)啮合，齿条(16)通过两个滑动轴承(17)与端盖(3)连接，齿条(16)的一端连接有驱动杆(19)；所述位置传感器(4)与驱动电机(8)之间电连接，位置传感器(4)用于测量蜗轮(12)旋转角度；
P档摇臂(21)，所述P档摇臂(21)的一端铰接在变速器本体(22)上，另一端与驱动杆(19)异于连接有齿条(16)的一端连接；所述齿条(16)通过万向球头与驱动杆(19)铰接，其中，齿条(16)上设有球窝，驱动杆(19)上设有球头，且铰接部位密封套设有橡胶套(20)；
紧急解锁扳手(11)，所述紧急解锁扳手(11)设置在蜗杆(9)异于连接有驱动电机(8)的一端，且紧急解锁扳手(11)与蜗杆(9)之间设置有弹簧，蜗杆(9)异于连接有驱动电机(8)的一端为花键结构，紧急解锁扳手(11)靠近蜗杆(9)的一端为花键结构；当按压紧急解锁扳手(11)时，弹簧被压缩，则紧急解锁扳手(11)与蜗杆(9)的花键啮合。
2.根据权利要求1所述的汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，所述电机壳体(5)与主壳体(2)之间设置有密封圈(6)，电机壳体(5)通过第一紧固螺钉(7)与主壳体(2)固连。
3.根据权利要求1所述的汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，所述位置传感器(4)包括第二紧固螺钉(4-1)、传感器壳体(4-2)、防水橡胶垫(4-3)、转盘(4-4)、电刷(4-5)和碳膜电路板(4-6)；所述传感器壳体(4-2)通过第二紧固螺钉(4-1)固定于端盖(3)上，且传感器壳体(4-2)与端盖(3)的连接处之间设置有防水橡胶垫(4-3)，转盘(4-4)、电刷(4-5)和碳膜电路板(4-6)设置于传感器壳体(4-2)与端盖(3)之间的腔体中，转盘(4-4)与蜗轮(12)同轴固连，蜗轮(12)旋转带动转盘(4-4)一起旋转，碳膜电路板(4-6)设置于转盘(4-4)与蜗轮(12)之间，且碳膜电路板(4-6)固定在传感器壳体(4-2)上，电刷(4-5)铆接于转盘(4-4)上，且与碳膜电路板(4-6)接触。
4.根据权利要求3所述的汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，所述转盘(4-4)轴的截面为D形，蜗轮(12)、直齿端(15)的中心孔为D形，转盘(4-4)的D形轴与蜗轮(12)的D形中心孔配合连接。
5.根据权利要求1所述的汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，所述蜗杆(9)的一端开设有孔，驱动电机(8)的输出轴压接于蜗杆(9)孔。
6.根据权利要求1所述的汽车电子换挡器之P档锁止/解锁驱动机构，其特征在于，所述蜗杆(9)末端为外花键结构，紧急解锁扳手(11)靠近蜗杆(9)的一端为内花键结构。
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