CN105889488A - 一种多挡位的自动操纵装置 - Google Patents

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王勐
孙文军
聂幸福
叶欣
范珊珊
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/02—Selector apparatus
    • F16H59/08—Range selector apparatus
    • F16H59/10—Range selector apparatus comprising levers
    • F16H59/105—Range selector apparatus comprising levers consisting of electrical switches or sensors

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Abstract

本发明公开了一种多挡位的自动操纵装置，滚珠丝杠通过丝杠螺母相连，且滚珠丝杠的外端均套设用来限制丝杠螺母的最大位移的止推轴承，挂挡电机的输出轴与其中一副滚珠丝杠相连；换挡杆与螺母拨头和换挡拨头均通过花键连接；螺母拨头安装于丝杠螺母上，换挡拨头在选挡气缸的带动下动作。挂挡电机和选挡气缸可以独立进行控制，缩短选换挡时间。另外，滚珠丝杠与选挡气缸可以交叉布置，即两者的旋转轴线为两条正交的异面直线，可以最大限度地减小操纵装置的外部尺寸。由于该机构兼具了电动系统的控制精度与气动系统的低成本、高可靠性，降低了整套机构的成本，提高了可靠性。

Description

一种多挡位的自动操纵装置
【技术领域】
本发明属于变速器技术领域，涉及一种多挡位的自动操纵装置。
【背景技术】
目前商用车变速器领域，普遍使用自动操纵装置。由于自动操纵装置可以方便地与自动变速箱控制器进行通信，提高了纯电动变速器的控制精度。同时对于可靠性、控制精度方面提出了更高的要求。自动操纵装置分为电动、气动等形式，电动操纵机构的特点是控制精度高、体积小、成本高。气动操纵机构虽然控制精度低、体积大，但成本低廉。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种多挡位的自动操纵装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种多挡位的自动操纵装置，包括挂挡电机，滚珠丝杠、螺母拨头、换挡拨头、操纵装置壳体以及安装于壳体内的换挡杆；滚珠丝杠通过丝杠螺母相连，滚珠丝杠的外端均套设用来限制丝杠螺母的最大位移的止推轴承，挂挡电机的输出轴与其中一副滚珠丝杠相连；换挡杆与螺母拨头和换挡拨头均通过花键连接；螺母拨头安装于丝杠螺母上，换挡拨头在选挡气缸的带动下动作。
本发明进一步的改进在于：
所述换挡杆的前端通过深沟球轴承支撑于操纵装置壳体内。
所述换挡杆的末端设置用于采集换挡杆转过角度的角度传感器。
所述换挡拨头与选挡气缸内的选挡活塞相连，选挡活塞的活塞杆末端安装用于采集选挡行程的直线位移传感器。
所述挂挡电机与选挡气缸交叉布置，挂挡电机的旋转轴线与选挡气缸的选挡活塞的运动轴线为两条正交的异面直线。
所述挂挡电机的旋转轴线与换挡杆垂直，选挡气缸的选挡活塞的运动轴线与换挡杆平行。
所述滚珠丝杠的导程为5mm。
所述挂挡电机与滚珠丝杠通过内六方形的轴孔连接方式传递扭矩。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过分析变速箱所需的挂挡力，选择合理的导程、公称直径，大大增加了滚珠丝杠的使用寿命。根据挂挡力计算出换挡拨头的杠杆比，选用合适扭矩的电机，通过高精度的角位移传感器实现换挡行程的闭环控制。使用体积小的选挡气缸，可以提高气动系统的反应速度，缩小选挡时间。
进一步的，滚珠丝杠的精度、可靠性尤为重要，本发明使用5mm导程的滚珠丝杠，使得丝杠的寿命大大增加。选挡气缸采用小气缸，相对于电机驱动，降低了成本。
进一步的，本发明将挂挡电机与选挡气缸集成在一个操纵机构上，挂挡电机用于挂挡，选挡气缸用于选挡。并且将挂挡电机与选挡气缸交叉布置，尽可能减小操纵机构的外形尺寸，以利于整车布置。由于兼顾了电机的高控制精度、气缸的低成本，使得该操纵机构具有更高的性价比。
进一步的，本发明采用大导程、高精度的丝杠螺母传动，提高控制精度及可靠性。
进一步的，本发明采用高精度角位移传感器，实现选换挡的闭环控制。
【附图说明】
图1为本发明的整体结构示意图。
其中：1-挂挡电机；2-滚珠丝杠；3-换挡杆；4-螺母拨头；5-换挡拨头；6-止推轴承；7-丝杠螺母；8-深沟球轴承；9-选挡活塞；10-直线位移传感器；11-选挡气缸；12为角位移传感器。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明装配于自动变速箱上，要求外形尺寸应尽可能小，以利于传动系及整车布置，因此，采用将挂挡电机1与选挡气缸11交叉放置，选用大扭矩电机作为挂挡电机1，小气缸作为选挡气缸11。
如图1所示，挂挡电机1与滚珠丝杠2通过内六方形的轴孔连接方式传递扭矩，换挡杆3分别与螺母拨头4、换挡拨头5通过花键连接。止推轴承6用来限制丝杠螺母7的最大位移，从而确定了该机构的最大挂挡行程。通过在选挡气缸11内设置机械限位，可以确定选挡活塞9的最大选挡行程。
挂挡时，当滚珠丝杠2在挂挡电机1的带动下绕自身轴线旋转时，丝杠螺母7在滚珠丝杠2的轴线方向上做直线运动。此时，螺母拨头4的摆动方向与丝杠轴线方向为正交关系，由于换挡杆3通过深沟球轴承8支撑于操纵装置壳体，当螺母拨头4摆动时，通过花键连接使得换挡杆3摆动，换挡杆3通过花键使得换挡拨头5摆动，从而完成挂挡操作。此时，角位移传感器12采集换挡杆3转过的角度，通过计算可以得出挂挡行程，将挂挡行程与目标行程进行反馈比较，可以实现误差补偿。
选挡时，通过电磁阀控制高压气体从进/排气口进入选挡气缸11，推动选挡活塞9到达指定位置，完成选挡。此时，直线位移传感器10采集得到选挡行程，将位移与目标位移进行反馈比较，可以实现位移的误差补偿。
由于完成挂挡的螺母拨头4与完成选挡的换挡拨头5分别受控于滚珠丝杠2及选挡活塞9，在该操纵装置工作时，挂挡电机1和选挡气缸11可以独立进行控制，缩短选换挡时间。另外，滚珠丝杠2与选挡气缸11可以交叉布置，即两者的旋转轴线为两条正交的异面直线，可以最大限度地减小操纵装置的外部尺寸。由于该机构兼具了电动系统的控制精度与气动系统的低成本、高可靠性，降低了整套机构的成本，提高了可靠性。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多挡位的自动操纵装置，其特征在于，包括挂挡电机(1)，滚珠丝杠(2)、螺母拨头(4)、换挡拨头(5)、操纵装置壳体以及安装于壳体内的换挡杆(3)；滚珠丝杠(2)通过丝杠螺母(7)相连，滚珠丝杠(2)的外端均套设用来限制丝杠螺母(7)的最大位移的止推轴承(6)，挂挡电机(1)的输出轴与其中一副滚珠丝杠(2)相连；换挡杆(3)与螺母拨头(4)和换挡拨头(5)均通过花键连接；螺母拨头(4)安装于丝杠螺母(7)上，换挡拨头(5)在选挡气缸(11)的带动下动作。
2.根据权利要求1所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述换挡杆(3)的前端通过深沟球轴承(8)支撑于操纵装置壳体内。
3.根据权利要求1或2所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述换挡杆(3)的末端设置用于采集换挡杆(3)转过角度的角度传感器(12)。
4.根据权利要求1或2所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述换挡拨头(5)与选挡气缸(11)内的选挡活塞(9)相连，选挡活塞(9)的活塞杆末端安装用于采集选挡行程的直线位移传感器(10)。
5.根据权利要求1所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂挡电机(1)与选挡气缸(11)交叉布置，挂挡电机(1)的旋转轴线与选挡气缸(11)的选挡活塞(9)的运动轴线为两条正交的异面直线。
6.根据权利要求1或5所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂挡电机(1)的旋转轴线与换挡杆(3)垂直，选挡气缸(11)的选挡活塞(9)的运动轴线与换挡杆(3)平行。
7.根据权利要求1所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述滚珠丝杠(2)的导程为5mm。
8.根据权利要求1或7所述的多挡位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂挡电机(1)与滚珠丝杠(2)通过内六方形的轴孔连接方式传递扭矩。
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