CN105909785A - 一种电磁直驱机械式自动变速装置 - Google Patents

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宗子淳
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Abstract

本发明涉及一种电磁直驱机械式自动变速装置，由电磁直驱自动换档机构、机械变速机构和换档控制系统组成。所述的电磁直驱自动换档机构由多组自动换档操纵组件组成，每组自动换档操纵组件包含一个电磁直线电机、一个拨杆、一个拔叉轴和一个换档拨叉，电磁直线电机输出轴与拨杆的一端固连，拨杆的另一端置于拔叉轴上的拨槽内，换档拨叉固连在拔叉轴上，拔叉轴安装在拔叉轴座上，可轴向移动。换档控制系统控制电磁直驱自动换档机构中的各电磁直线电机，通过与各电磁直线电机对应的拨杆、拔叉轴独立驱动各换档拔叉，操纵机械变速机构的两个非相邻档位。本发明简化了机械式自动变速器自动换档机构，缩短了换档时间，可有效提高机械式自动变速器换档品质。

Description

一种电磁直驱机械式自动变速装置
技术领域
本发明涉及车辆自动变速系统领域，具体涉及一种电磁直驱机械式自动变速装置。
背景技术
汽车的自动变速使车辆易于驾驶，减轻驾驶员的劳动强度，从而提高行车安全，并降低驾驶员的技术水平对汽车动力性、经济性、排放指标和平顺性的影响，保证车辆动力传动系统的工作状态良好。因此，汽车自动变速器得到广泛的应用，尤其是在轿车、微型车日益普及，逐渐进入家庭，非熟练驾驶员日益增加的今天，汽车自动变速器的应用有着更加重要的意义。
机械式自动变速器（AMT）是在现有的手动齿轮机械变速器的基础上，加装自动操纵系统构成的。与液力自动变速器AT相比，AMT具有传动效率高，燃油经济性好，工作可靠，制造成本低，生产继承性好等优点，容易被生产厂商接受；且AMT在混合动力和电动汽车上具有控制响应快、无离合器控制的天然优势，符合我国鼓励发展小排量经济型汽车和新能源汽车的战略要求，应用前景广阔。
电液式AMT是目前机械式自动变速器研究及开发的主流，具有驱动力强、操作简便、控制响应快、吸振缓冲能力好等优点，但存在液压系统结构复杂、制造精度和成本高、对油温敏感等问题，且需要附加电机驱动的液压源为系统提供持续稳定的液压油，存在一定的功率损失，不具有性价比优势。近年来，采用电机为伺服驱动主体的具有结构简单、控制灵活、能耗低的全电式AMT技术已成为当前研究热点。但是，目前多数全电式AMT也存在换档时间长，换档品质差，控制技术复杂等问题。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利“200610027973.X”和“200410011419.3”均提出来通过旋转电机经一系列传动机构，将电机旋转运动转换为换档轴的轴向运动，带动换档拨叉操纵同步器完成变速器的换档工作。该系列装置在驱动机械变速机构完成换档时无选档过程，缩短了换档时间，但是由于传动机构的存在，增加了系统中间传动环节，使系统动态响应特性及可能性受到一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种电磁直驱机械式自动变速装置，以克服目前机械式自动变速器结构复杂、换档时间长、换档品质不佳、控制技术难度大的缺点。
本发明提出的一种电磁直驱机械式自动变速装置，由电磁直驱自动换档机构、机械变速机构和换档控制系统组成。其中，电磁直驱自动换档机构由多组自动换档操纵组件组成，每组自动换档操纵组件包含一个电磁直线电机、一个拨杆、一个拔叉轴及一个换档拨叉。以本发明对应的五档自动变速器电磁直驱自动换档机构为例，电磁直线电机（1）输出轴与拨杆（2）的一端固连，拨杆（2）的另一端置于拔叉轴（5）上的拨槽内，换档拨叉（4）固连在拔叉轴（5）上，拔叉轴（5）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动；电磁直线电机（6）输出轴与拨杆（7）的一端固连，拨杆（7）的另一端置于拔叉轴（9）上的拨槽内，换档拨叉（8）固连在拔叉轴（9）上，拔叉轴（9）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动；电磁直线电机（10）输出轴与拨杆（11）的一端固连，拨杆（11）的另一端置于拔叉轴（13）上的拨槽内，换档拨叉（12）固连在拔叉轴（13）上，拔叉轴（13）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动。
本发明换档控制系统控制电磁直驱自动换档机构中的各电磁直线电机，通过与各电磁直线电机对应的拨杆、拔叉轴独立驱动各换档拔叉，操纵机械变速机构的两个非相邻档位。以本发明对应五档变速器电磁直驱自动换档机构为例，电磁直线电机（1）对应拨杆（2）、拔叉轴（5）、换档拔叉（4），实现变速器一档和倒档动作；电磁直线电机（6）对应拨杆（7）、拔叉轴（9）、换档拔叉（8），实现变速器二档和四档动作；电磁直线电机（10）对应拨杆（11）、拔叉轴（13）、换档拔叉（12），实现变速器三档和五档动作，如图 2所示。
与现有技术相对比，本发明去掉了现有AMT换档机构的外围机械装置，通过电磁直线电机直接驱动拨叉轴、换档拔叉运动，简化了系统结构，减少了换档时运动质量，有利于降低控制难度，提高传动效率；与现有技术相对比，本发明换挡时不仅没有选档过程，还可以实现变速器升档、降档过程中的进档、退档动作的同时进行，进一步减少换挡时间，有利于减少动力中断时间，提高变速器换档品质。
附图说明
图 1是本发明对应的五档自动变速器电磁直驱自动换档机构示意图；
图 2是本发明对应的五档自动变速器档位布置示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出的实施例对本发明技术方案作进一步详细阐述。
参照图 1、图 2，本实施例以五档电磁直驱机械式自动变速装置为例。其电磁直驱自动换档机构由三组自动换档操纵组件组成，每组自动换档操纵组件包含一个电磁直线电机、一个拨杆、一个拔叉轴及一个换档拨叉，它们之间的连接关系为：电磁直线电机（1）输出轴与拨杆（2）的一端固连，拨杆（2）的另一端置于拔叉轴（5）上的拨槽内，换档拨叉（4）固连在拔叉轴（5）上，拔叉轴（5）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动；电磁直线电机（6）输出轴与拨杆（7）的一端固连，拨杆（7）的另一端置于拔叉轴（9）上的拨槽内，换档拨叉（8）固连在拔叉轴（9）上，拔叉轴（9）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动；电磁直线电机（10）输出轴与拨杆（11）的一端固连，拨杆（11）的另一端置于拔叉轴（13）上的拨槽内，换档拨叉（12）固连在拔叉轴（13）上，拔叉轴（13）安装在拔叉轴座（3）上，可轴向移动。
电磁直线电机（1）、拨杆（2）、拔叉轴（5）、换档拔叉（4）组成变速器一档和倒档的自动换档操纵组件；电磁直线电机（6）、拨杆（7）、拔叉轴（9）、换档拔叉（8）组成变速器二档和四档的自动换档操纵组件；电磁直线电机（10）拨杆（11）、拔叉轴（13）、换档拔叉（12）组成变速器三档和五档的自动换档操纵组件。
换档时，换档控制系统控制电磁直线电机（1）带动拨杆（2），拨杆（2）通过拔叉轴（5）上的拨槽带动拔叉轴（5）轴向移动，进而移动换档拨叉（4），电磁直线电机（6）带动拨杆（7），拨杆（7）通过拔叉轴（9）上的拨槽带动拔叉轴（9）轴向移动，进而移动换档拨叉（8），电磁直线电机（10），带动拨杆（11），拨杆（11）通过拔叉轴（13）上的拨槽带动拔叉轴（13）轴向移动，进而移动换档拨叉（12），完成相应换档工作。
车辆工作时本发明运行过程如下：车辆停止时，三个电磁直线电机输出轴处于中间位置，对应的三个拔叉轴也处于中间位置，变速器为空档。车辆起步时，换档控制系统控制电磁直线电机（1）向变速器一档方向运动，变速器档位变为一档。根据换档控制规律，当变速器档位需要由一档升至二档时，换档控制系统控制电磁直线电机（1）退回空档位置，同时控制电磁直线电机（6）向变速器二档方向运动，变速器档位变为二档。当变速器档位需要由二档升至三档时，换档控制系统控制电磁直线电机（6）退回空档位置，同时控制电磁直线电机（10）向变速器三档方向运动，变速器档位变为三档。当变速器档位需要由三档升至四档时，换档控制系统控制电磁直线电机（10）退回空档位置，同时控制电磁直线电机（6）向变速器四档方向运动，变速器档位变为四档。当变速器档位需要由四档升至五档时，换档控制系统控制电磁直线电机（6）退回空档位置，同时控制电磁直线电机（10）向变速器五档方向运动，变速器档位变为五档。变速器降档过程与升档过程类似。变速器需要倒档时，换档控制系统控制电磁直线电机（1）向倒档方向运动，电磁直线电机（6、10）处于空档位置，变速器档位变为倒档。
由此可见，通过对本发明中三个电磁直线电机间的协调控制，不仅可以使变速器换档时没有选档过程，还可以实现变速器升降档过程中的进退档动作同时进行，有利于减少换档时间，提高变速器换档品质。
以上仅对五档电磁直驱机械式自动变速装置的实施例举例说明本发明技术方案的结构原理，按此构思可以实现更多变速器档位的变速装置。

Claims (2)

1.一种电磁直驱机械式自动变速装置，其特征在于：其电磁直驱自动换档机构由多组自动换档操纵组件组成，每组自动换档操纵组件包含一个电磁直线电机、一个拨杆、一个拔叉轴和一个换档拨叉，电磁直线电机输出轴与拨杆的一端固连，拨杆的另一端置于拔叉轴上的拨槽内，换档拨叉固连在拔叉轴上，拔叉轴安装在拔叉轴座上，可轴向移动。
2.根据权利要求1所述的电磁直驱机械式自动变速装置，其特征在于：换档控制系统控制电磁直驱自动换档机构中的各电磁直线电机，通过与各电磁直线电机对应的拨杆、拔叉轴独立驱动各换档拔叉，操纵机械变速机构的两个非相邻档位。
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