CN105864423B - 汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，包括第一伺服电机、第二伺服电机和芯轴，第一伺服电机的转子上预制有内螺纹，与芯轴一端的丝杠部分配合连接，第二伺服电机的转子上预制有内花键，与芯轴另一端的花键部分配合连接，芯轴中部的光轴部分均布2个以上的换挡块，每个换挡块和一个换挡单元配合，换挡单元包括拨叉，拨叉大孔通过滑动轴承与套在芯轴的支撑套连接，插块由盖板通过螺钉固定在拨叉上，拨叉在支撑套的支撑和约束下做直线运动，插块和换挡块配合，本发明将丝杠螺母结构集成到了电机内部，节省了空间；利用芯轴和插块完成选档、换挡动作，简化了结构；使用双伺服电机作为动力源，提高了控制精度和可靠性。

Description

汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统
技术领域
本发明涉及内燃机驱动的车辆变速箱技术领域，具体涉及一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统。
背景技术
自动变速器可以实现自动换挡，从而降低车辆的操纵难度，提高汽车的舒适性、安全性并降低排放，因此变速器的自动化一直是汽车行业的技术人员努力的目标。
现在常见的自动变速箱有以下四种：液力自动变速箱(AT)、机械无级自动变速箱(CVT)、电控机械自动变速箱(AMT)、双离合自动变速箱。其中，电控机械自动变速箱(AMT)具有传动效率高，生产成本低，便于维护，并且能提供媲美自动变速箱的驾驶体验等优点，受到了很多汽车厂商的重视。电控机械自动变速器(AMT)根据控制驱动方式可分为：电控气动式，电控液动式和电控电动式。现有的电控机械自动变速器AMT大多是在原有手动变速箱(MT)的基础上改造而来的，结构复杂，传动零件多，体积大，不便于布置。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，具有简化结构、方便布置的优点。
为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：
一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，包括第一伺服电机1、第二伺服电机2和芯轴3，第一伺服电机1的转子轴线、第二伺服电机2的转子轴线和芯轴3的轴线同轴，第一伺服电机1的转子上预制有内螺纹，与芯轴3一端的丝杠部分301配合连接，将第一伺服电机1转子的旋转运动转化为芯轴3的直线运动；第二伺服电机2的转子上预制有内花键，与芯轴3另一端的花键部分303配合连接，将第二伺服电机2转子的转矩传递给芯轴3，同时不限制芯轴3沿轴向的直线运动；芯轴3中部的光轴部分均布2个以上的换挡块302，每个换挡块302和一个换挡单元配合。
所述的换挡单元包括拨叉5，拨叉5大孔通过滑动轴承9与套在芯轴3中部的光轴部分的支撑套4连接，拨叉5的顶部安装有插块6，插块6由盖板7通过螺钉8固定在拨叉5上，拨叉5在支撑套4的支撑和约束下做直线运动，插块6穿过支撑套4的矩形孔401和换挡块302配合。
所述的支撑套4的矩形孔401的轴向长度＝插块轴向长度+两倍的同步器结合套行程。
所述的插块6的缺口a与换挡块302配合，缺口a的轴向长度略大于换挡块302的轴向厚度。
所述的汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统的选档流程为：第二伺服电机2旋转，通过花键带动芯轴3旋转，使换挡块302到达选定档位的插块6的缺口a，完成选档动作，该过程中第一伺服电机1与第二伺服电机2保持同速旋转，芯轴3不发生轴向运动。
所述的汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统的换挡流程为：第二伺服电机2通电保持转子静止，利用其转子上的内花键约束芯轴3的转动，第一伺服电机1旋转，其转子上内螺纹和芯轴3上的丝杠部分301配合，使芯轴3沿轴向直线运动，芯轴3上的换挡块302推动拨叉5，完成换挡动作。
所述第一伺服电机1和第二伺服电机2采用有槽电枢直流伺服电机、无槽电枢直流伺服电机、齿轮减速永磁式直流伺服电机、空心杯形电枢直流伺服电机或无刷电枢直流伺服电机。
本发明的有益效果：第一伺服电机1的转子上预制有内螺纹，将丝杠螺母结构集成到了电机内部，大大节省了空间；利用芯轴3和插块6完成选档、换挡动作，简化了结构，减少了零件数量；使用双伺服电机作为动力源，提高了控制精度和可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是芯轴3的示意图。
图3是换挡单元的爆炸图。
图4是支撑套4的示意图。
图5是插块6的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
参照图1、图2和图3，一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，包括第一伺服电机1、第二伺服电机2和芯轴3，第一伺服电机1的转子轴线、第二伺服电机2的转子轴线和芯轴3的轴线同轴，第一伺服电机1的转子上预制有内螺纹，与芯轴3一端的丝杠部分301配合连接，将第一伺服电机1转子的旋转运动转化为芯轴3的直线运动；第二伺服电机2的转子上预制有内花键，与芯轴3另一端的花键部分303配合连接，将第二伺服电机2转子的转矩传递给芯轴3，同时不限制芯轴3沿轴向的直线运动；芯轴3中部的光轴部分均布3个换挡块302，每两个换挡块间隔120°，每个换挡块302和一个换挡单元配合。
参照图3、图4和图5，所述的换挡单元包括拨叉5，拨叉5大孔通过滑动轴承9与套在芯轴3中部的光轴部分的支撑套4连接，拨叉5的顶部安装有插块6，插块6由盖板7通过螺钉8固定在拨叉5上，拨叉5在支撑套4的支撑和约束下做直线运动，插块6穿过支撑套4的矩形孔401和换挡块302配合。芯轴3旋转，使选定的换档块302到达对应插块6的缺口a位置，完成选档动作；拨叉5在支撑套4的支撑和约束下做直线运动，拨叉5带动变速箱的同步器，完成换挡动作。
所述的支撑套4的矩形孔401的轴向长度＝插块轴向长度+两倍的同步器结合套行程。
所述的插块6的缺口a与换挡块302配合，将动力从芯轴3传递到拨叉5上，缺口a的轴向长度略大于换挡块302的轴向厚度，以保证换挡块302能顺利进入缺口a。
所述的汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统的选档流程为：第二伺服电机2旋转，通过花键带动芯轴3旋转，使换挡块302到达选定档位的插块6的缺口a，完成选档动作，该过程中第一伺服电机1与第二伺服电机2保持同速旋转，芯轴3不发生轴向运动。
所述的汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统的换挡流程为：第二伺服电机2通电保持转子静止，利用其转子上的内花键约束芯轴3的转动，第一伺服电机1旋转，其转子上内螺纹和芯轴3上的丝杠部分301配合，使芯轴3沿轴向直线运动，芯轴3上的换挡块302推动拨叉5，完成换挡动作。

Claims (6)

1.一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，包括第一伺服电机(1)、第二伺服电机(2)和芯轴(3)，其特征在于：第一伺服电机(1)的转子轴线、第二伺服电机(2)的转子轴线和芯轴(3)的轴线同轴，第一伺服电机(1)的转子上预制有内螺纹，与芯轴(3)一端的丝杠部分(301)配合连接，将第一伺服电机(1)转子的旋转运动转化为芯轴(3)的直线运动；第二伺服电机(2)的转子上预制有内花键，与芯轴(3)另一端的花键部分(303)配合连接，将第二伺服电机(2)转子的转矩传递给芯轴(3)，同时不限制芯轴(3)沿轴向的直线运动；芯轴(3)中部的光轴部分均布2个以上的换挡块(302)，每个换挡块(302)和一个换挡单元配合；
所述的换挡单元包括拨叉(5)，拨叉(5)大孔通过滑动轴承(9)与套在芯轴(3)中部的光轴部分的支撑套(4)连接，拨叉(5)的顶部安装有插块(6)，插块(6)由盖板(7)通过螺钉(8)固定在拨叉(5)上，拨叉(5)在支撑套(4)的支撑和约束下做直线运动，插块(6)穿过支撑套(4)的矩形孔(401)和换挡块(302)配合。
2.根据权利要求1所述的一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，其特征在于：所述的支撑套(4)的矩形孔(401)的轴向长度＝插块轴向长度+两倍的同步器结合套行程。
3.根据权利要求1所述的一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，其特征在于：所述的插块(6)的缺口(a)与换挡块(302)配合，缺口(a)的轴向长度略大于换挡块(302)的轴向厚度。
4.根据权利要求1所述的一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，其特征在于，选档流程为：第二伺服电机(2)旋转，通过花键带动芯轴(3)旋转，使换挡块(302)到达选定档位的插块(6)的缺口(a)，完成选档动作，该过程中第一伺服电机(1)与第二伺服电机(2)保持同速旋转，芯轴(3)不发生轴向运动。
5.根据权利要求1所述的一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，其特征在于，换挡流程为：第二伺服电机(2)通电保持转子静止，利用其转子上的内花键约束芯轴(3)的转动，第一伺服电机(1)旋转，其转子上内螺纹和芯轴(3)上的丝杠部分(301)配合，使芯轴(3)沿轴向直线运动，芯轴(3)上的换挡块(302)推动拨叉(5)，完成换挡动作。
6.根据权利要求1所述的一种汽车用双伺服电机驱动的同轴式机械自动选换挡系统，其特征在于：所述第一伺服电机(1)和第二伺服电机(2)采用有槽电枢直流伺服电机、无槽电枢直流伺服电机、齿轮减速永磁式直流伺服电机、空心杯形电枢直流伺服电机或无刷电枢直流伺服电机。
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