CN106246905A - 一种四个档位的自动操纵装置 - Google Patents

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叶欣
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Abstract

本发明公开了一种四个档位的自动操纵装置，包括操纵装置壳体、挂档电机、挂档丝杠、选档电机、选档丝杠以及设置于操纵装置壳体内的换挡杆；挂档电机的输出轴与挂档丝杠相连，挂档丝杠螺母套设于挂档丝杠上，选档电机的输出轴与选档丝杠相连，选档丝杠螺母套设于选档丝杠上；挂档丝杠螺母的螺母拨头的摆动方向与挂档丝杠的轴线方向正交，且挂档丝杠的轴线与选档丝杠的轴线垂直。本发明通过分析变速箱所需的挂档力，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。根据挂档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选换挡行程的闭环控制。

Description

一种四个档位的自动操纵装置
【技术领域】
本发明属于变速器领域，涉及一种四个档位的自动操纵装置。
【背景技术】
目前纯电动商用车变速器领域，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。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种四个档位的自动操纵装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种四个档位的自动操纵装置，包括操纵装置壳体、挂档电机、挂档丝杠、选档电机、选档丝杠以及设置于操纵装置壳体内的换挡杆；挂档电机的输出轴与挂档丝杠相连，挂档丝杠螺母套设于挂档丝杠上，选档电机的输出轴与选档丝杠相连，选档丝杠螺母套设于选档丝杠上；挂档丝杠螺母的螺母拨头的摆动方向与挂档丝杠的轴线方向正交，且挂档丝杠的轴线与选档丝杠的轴线垂直。
本发明进一步的改进在于：
所述挂档丝杠的两端设置有用于限制挂档丝杠螺母最大位移的止推轴承。
所述换挡杆的末端设置有用于采集换挡杆转过角度的角度传感器。
所述选档丝杠螺母上连接换挡拨头，换挡拨头通过花键与换挡杆相连。
所述选档丝杠螺母上设置有传感器随动杆，传感器随动杆的末端连接用于采集选档丝杠螺母直线位移的位移传感器。
所述换挡杆通过深沟球轴承支撑于操纵装置壳体内。
所述挂档丝杠和选档丝杠均采用5mm导程的滚珠丝杠。
所述挂档电机与选档电机交叉放置，且挂档电机的扭矩大于选档电机。
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档力，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。根据挂档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选换挡行程的闭环控制。
进一步的，本发明采用两种不同输出扭矩的电机，大扭矩电机用于挂档电机，小扭矩电机用于选档电机。并且将挂档电机与选档电机交叉布置，尽可能减小操纵机构的外形尺寸，以利于整车布置。
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-挂档电机；2-挂档丝杠；3-挂档丝杠；4-挂档丝杠螺母；5-角度传感器；6-螺母拨头；7-位移传感器；8-传感器随动杆；9-选档电机；10-深沟球轴承；11-选档丝杠螺母；12-换挡杆；13-花键；14-换挡拨头。
【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，本发明包括操纵装置壳体、挂档电机1、挂档丝杠2、选档电机9、选档丝杠以及通过深沟球轴承10支撑于操纵装置壳体内的换挡杆12；挂档电机1的输出轴与挂档丝杠2相连，挂档丝杠螺母4套设于挂档丝杠3上，选档电机9的输出轴与选档丝杠相连，选档丝杠螺母11套设于选档丝杠上；挂档丝杠3的两端设置有用于限制挂档丝杠螺母4最大位移的止推轴承2。选档丝杠螺母11上连接换挡拨头14，换挡拨头14通过花键13与换挡杆12相连。挂档丝杠螺母4的螺母拨头6的摆动方向与挂档丝杠2的轴线方向正交，且挂档丝杠2的轴线与选档丝杠的轴线垂直。换挡杆12的末端设置有用于采集换挡杆12转过角度的角度传感器5。选档丝杠螺母11上设置有传感器随动杆8，传感器随动杆8的末端连接用于采集选档丝杠螺母11直线位移的位移传感器7。
本发明中使用5mm导程的滚珠丝杠，使得丝杠的寿命大大增加。本发明配置在4档纯电动自动变速箱上，要求外形尺寸应尽可能小，以利于传动系及整车布置，因此，采用将挂档电机与选档电机交叉放置，选用大扭矩电机作为挂档电机，小扭矩电机作为选档电机。
本发明的原理及工作过程：
如图1所示，挂档电机1、选档电机9分别与两副滚珠丝杠通过内六方形的轴孔连接方式传递扭矩，换挡杆12分别与螺母拨头6、换挡拨头14通过花键13连接。止推轴承2用来限制挂档丝杠螺母4的最大位移，从而确定了该机构的最大挂档行程。
挂档时，当挂档丝杠3在挂档电机1的带动下绕自身轴线旋转时，挂档丝杠螺母4在挂档丝杠3的轴线方向上做直线运动。此时，螺母拨头6的摆动方向与挂档丝杠3轴线方向为正交关系，由于换挡杆12通过深沟球轴承8支撑于操纵装置壳体，当螺母拨头6摆动时，通过花键13连接使得换挡杆12摆动，换挡杆12通过花键13连接使得换挡拨头14摆动，从而完成挂档操作。此时，角度传感器5通过换挡杆12转过的角度，通过计算可以得出挂档行程，将挂档行程与目标行程进行反馈比较，可以实现误差补偿。
同样的，选档时，当选档丝杠在选档电机9的带动下绕自身轴线旋转时，选档丝杠螺母11在选档丝杠的轴线方向上做直线运动，此时，选档丝杠螺母11将带动换挡拨头14在通过花键13连接在换档杆12上做直线运动。此时，通过合理设计传感器随动杆8的形状，可以将档丝杠螺母11的直线位移转化为角位移，位移传感器7使用传感器随动杆8的角位移，通过计算可以得到选档行程，将行程与目标行程进行反馈比较，可以实现误差补偿。
由于完成挂档的螺母拨头6与完成选档的换挡拨头14分别受控于两副滚珠丝杠，在该操纵装置工作时，两个电机可以独立进行控制，缩短选换挡时间。另外，挂档丝杠与选档丝杠可以交叉布置，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。
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)

1.一种四个档位的自动操纵装置，其特征在于，包括操纵装置壳体、挂档电机(1)、挂档丝杠(2)、选档电机(9)、选档丝杠以及设置于操纵装置壳体内的换挡杆(12)；挂档电机(1)的输出轴与挂档丝杠(2)相连，挂档丝杠螺母(4)套设于挂档丝杠(3)上，选档电机(9)的输出轴与选档丝杠相连，选档丝杠螺母(11)套设于选档丝杠上；挂档丝杠螺母(4)的螺母拨头(6)的摆动方向与挂档丝杠(2)的轴线方向正交，且挂档丝杠(2)的轴线与选档丝杠的轴线垂直。
2.根据权利要求1所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂档丝杠(3)的两端设置有用于限制挂档丝杠螺母(4)最大位移的止推轴承(2)。
3.根据权利要求1所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述换挡杆(12)的末端设置有用于采集换挡杆(12)转过角度的角度传感器(5)。
4.根据权利要求1所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述选档丝杠螺母(11)上连接换挡拨头(14)，换挡拨头(14)通过花键(13)与换挡杆(12)相连。
5.根据权利要求1或4所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述选档丝杠螺母(11)上设置有传感器随动杆(8)，传感器随动杆(8)的末端连接用于采集选档丝杠螺母(11)直线位移的位移传感器(7)。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述换挡杆(14)通过深沟球轴承(10)支撑于操纵装置壳体内。
7.根据权利要求1所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂档丝杠(2)和选档丝杠均采用5mm导程的滚珠丝杠。
8.根据权利要求1所述的四个档位的自动操纵装置，其特征在于，所述挂档电机(1)与选档电机(9)交叉放置，且挂档电机的扭矩大于选档电机。
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