CN107289125A - 一种自动变速箱选换挡执行机构及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动变速箱选换挡执行机构及控制方法，它解决了现有技术中自动变速箱的选换挡相应慢、选换挡精度较差的问题，具有结构简单、控制方便、响应速度快、提高定位精度的效果；其技术方案为：包括协调模块、换挡模块和选档模块，所述的协调模块包括主轴和选换挡指；所述的换挡模块包括套设在一起的换挡轴和换挡辅轴，所述的换挡辅轴与直线步进换挡电机相连；所述的换挡轴通过换挡推块与主轴相连；所述的选档模块包括套设在一起的选挡轴和选挡辅轴，所述的选挡辅轴与直线步进选挡电机相连；所述的选挡轴通过选档连杆与选换挡指相连。

Description

一种自动变速箱选换挡执行机构及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车自动变速器技术领域，尤其涉及一种自动变速箱选换挡执行机构及控制方法。

背景技术

汽车手动变速器具有效率高、成本低、生产工艺成熟的特点，目前仍然占有很大的市场份额。但是手动变速器存在换挡困难、动力中断以及驾驶员水平对车辆行驶性能有较大影响等缺陷，而且因手动换挡频繁的操作，容易造成驾驶员行驶疲劳，增加了驾车行驶的不安全因素。因此，自动变速器取代手动变速器成为主流，但自动变速箱带来舒适和方便的同时也存在着油耗高、成本高、不易维护的缺点，这种环境下电控机械式自动变速箱(AMT)应运而生。

目前，自动变速箱选换挡电机选用永磁同步无刷直流电机输出机械动作为旋转运动，需要经过机械结构转换成直线运动进行选换挡，造成换挡响应慢、机械效率低等不可避免的问题。

综上所述，现有技术中对于如何提高自动变速箱的选换挡响应和精度的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种自动变速箱选换挡执行机构，其采用直线步进电机作为选换挡驱动电机，具有结构简单、控制方便、响应速度快、提高定位精度的效果。

一种自动变速箱选换挡执行机构，包括：

协调模块，包括主轴和选换挡指，所述的选换挡指套设于主轴上；

换挡模块，包括套设在一起的换挡轴和换挡辅轴，所述的换挡辅轴与直线步进换挡电机相连；所述的换挡轴通过换挡推块与主轴相连，通过换挡推块将换挡轴的直线运动带动主轴的旋转运动实现换挡；

选档模块，包括套设在一起的选挡轴和选挡辅轴，所述的选挡辅轴与直线步进选挡电机相连；所述的选挡轴通过选档连杆与选换挡指相连，通过选档连杆将选档轴的直线运动带动选换挡指的直线运动实现选档。

进一步的，所述的主轴的一端设有采集主轴旋转角度的角位移传感器，所述的选档轴的一端设有采集选档轴位移的直线位移传感器。

进一步的，所述的选档模块还包括TCU，所述的TCU控制直线步进换挡电机和直线步进选挡电机的动作。

进一步的，所述的换挡轴上设有凸起，所述的换挡推块上设有凹槽，所述的凸起设于凹槽中。

进一步的，所述的协调模块、换挡模块和选档模块设于壳体内部，所述的直线步进换挡电机和直线步进选挡电机互相垂直并设于壳体外部。

进一步的，所述的主轴与选档轴垂直，所述的主轴与换挡轴平行。

进一步的，所述的选档连杆的一端与选换挡指刚性连接，所述的选档连杆的另一端与选挡轴刚性连接；所述的选换挡指在选档连杆的作用下可沿主轴轴向运动，进行选档，在换挡推块的作用下，可随着主轴旋转运动，进行换挡。

进一步的，所述的选换挡指与主轴之间为间隙配合。

进一步的，所述的选档轴与选档辅轴之间为间隙配合。

进一步的，所述的换档轴与换档辅轴之间为间隙配合。

本发明还提供了一种自动变速箱选换挡执行机构的控制方法，其具有易于实现程序控制、选换挡动作更加精确可靠，大大减少车辆行驶过程中的动力中断时间、自动变速箱的故障次数的效果。

自动变速箱选换挡执行机构的控制方法包括以下步骤：

步骤1：TCU根据车辆运行状态判断需要换挡时，控制直线步进换挡电机进行换挡，使选换挡指进行换挡动作，根据角位移传感器显示变至变速器空挡位置；

步骤2：TCU判断是否需要升档，如需要则执行步骤3；如不需要则执行步骤6；

步骤3：如果当前档位数为奇数，则执行步骤4；如果当前档位数为偶数，执行步骤5；

步骤4：TCU控制直线步进换挡电机进行换挡，使选换挡指进行换挡动作，根据位移传感器显示行进至TCU要求的挡位，完成换挡；

步骤5：TCU控制直线步进选档电机进行选档，根据直线位移传感器显示行进至TCU控制选档位置，实现完成选档；

步骤6：TCU根据车辆运行状态判断是否需要选档，如需要则执行步骤5；如不需要，则执行步骤4。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明结构简单、机械效率高；通过直线步进电机作为选换挡驱动电机可实现直线位移代替角位移，达到动力传递平稳、位置准确的效果，且易于实现程序控制、选换挡动作更加精确可靠；

(2)本发明的选换档模块采用X-Y布置方式，可使整个机构小巧、易于布置，能够大大减少车辆行驶过程中的动力中断时间、自动变速箱的故障次数，提高整车可靠性、舒适性和经济性；

(3)本发明简化了选换挡执行机构，显著提高自动变速箱的传动效率、提升换挡精度及换挡响应速度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的换挡模块的结构示意图；

图3为本发明的自动变速箱选换挡控制过程框图；

其中，1-角位移传感器，2-主轴，3-换挡轴，4-换挡辅轴，5-换挡推块，6-选换挡指，7-选档连杆，8-选档轴，9-选档辅轴，10-直线步进选档电机，11-壳体，12-直线位移传感器，13-直线步进换挡电机，14-TCU。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在汽车自动变速箱的选换挡响应较慢、精度较差的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种自动变速箱选换挡执行机构及控制方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图2所示，提供了一种自动变速箱选换挡执行机构，包括选档模块、换挡模块和协调模块。

所述的选档模块包括直线步进选档电机10、选档轴8、选档辅轴9、选档连杆7和直线位移传感器12；所述的换档模块包括直线步进换挡电机13、换挡轴3、换挡辅轴4、换挡推块5和角位移传感器1；所述的协调模块包括主轴2、选换挡指6和TCU14(自动变速箱控制单元)。

所述的选档模块与换挡模块垂直且设置于同一平面内，形成X-Y布置方式(以选档模块的轴向为X轴，换挡模块的轴向为Y轴)。

所述的主轴2设置于壳体11的内部，且左端延伸至壳体11的外部，保证选换挡指6可沿主轴2轴向行进，确保选换挡精度；主轴2伸出壳体11的部分设有角位移传感器1，通过角位移传感器1实时采集主轴2旋转角度。

如图2所示，所述的主轴2的轴向设有换挡推块5，所述的换挡推块5上设有凹槽，所述的凹槽为U型；所述的换挡轴3上设有凸起，换挡推块5通过凹槽与换挡轴3上周向设置的凸起相连。直线步进换挡电机13驱动换挡轴3在换挡辅轴4的轴向运动，通过换挡轴3的凸起部分在换挡推块5的凹槽中轴向运动，进而带动主轴2的旋转运动。

所述的换挡轴3的轴线与主轴2的轴线垂直，换挡轴3套设于换挡辅轴4的外侧并与其间隙配合，所述的换挡辅轴4与直线步进换挡电机13连接。

所述的直线步进换挡电机13案装于壳体11的外部。

换挡时，直线步进换挡电机13带动换挡轴3沿换挡辅轴4的轴线上运动，通过换挡推块5将换挡轴3的直线运动带动主轴2的旋转运动实现换挡。

所述的换挡辅轴可以为直线步进换挡电机的电机轴，也可以为与直线步进换挡电机的电机轴通过联轴器相连的轴。

所述的换挡辅轴4与换挡轴3之间为螺纹连接，所述的换挡轴3可以沿换挡辅轴4的轴向运动。

所述的换挡轴3的右侧设有选换挡指6，所述的选换挡指6套设于主轴2上并与主轴之间为间隙配合；所述的选换挡指6直接与档位拨块接触。

所述的选换挡指6在选档连杆7的作用下可沿主轴2轴向运动，进行选档，在换挡推块5的作用下，可随着主轴2旋转运动，进行换挡。

所述的选档连杆7的一端与选换挡指6刚性连接，所述的选档连杆7的另一端与选挡轴8刚性连接；所述的选挡轴8套设于选档辅轴9的外部并与其间隙配合，所述的选档辅轴9与直线步进选挡电机10连接。

所述的直线步进选挡电机10设于壳体11的外部右侧。

选档时，直线步进选挡电机10带动选挡轴8沿选挡辅轴9的轴线上运动，通过选挡连杆7带动选换档指6沿主轴2的轴线运动，实现选档。

所述的选挡辅轴9可以为直线步进选挡电机10的电机轴，也可以为与直线步进选挡电机10的电机轴通过联轴器相连的轴。

所述的选挡辅轴9与选挡轴8之间为螺纹连接，所述的选挡轴8可以沿选挡辅轴9的轴向运动。

所述的选档轴8的左端延伸至壳体11的外部，选档轴8的伸出部分设有直线位移传感器12，通过直线位移传感器12采集选档轴8的轴向位移。

所述的TCU14控制直线步进换挡电机13和直线步进选挡电机10的动作。

本申请的另一种实施方式中，如图3所示，提供了一种自动变速箱选换挡执行机构的控制方法，TCU14采集到位移传感器12和角位移传感器1检测到的选档轴8位移信息和主轴2旋转角度信息，根据目前整车的选换挡需求，TCU14控制直线步进选档电机10和直线步进换挡电机13工作配合实现变速箱的选换挡。

具体控制过程为：

步骤一：当自动变速箱TCU14根据当前车速、输入轴转速、油门踏板等条件判断整车需要换挡时，输入轴转速降低后，TCU14控制直线步进换挡电机13进行换挡；

换挡原理为：

直线步进换档电机13驱动换挡轴3在换挡辅轴4上轴向移动，通过换挡轴3的凸起部分带动换挡推块5运动，从而带动主轴2旋转运动，使选换挡指6旋转进行换挡动作，根据角位移传感器1显示，行进至变速器的空挡位置；

步骤二：TCU14根据当前车速、输入轴转速、油门踏板等条件判断整车是否需要升档，如果需要，则执行步骤三；如果不需要，执行步骤六；

步骤三：如果当前档位数为奇数，则执行步骤四；如果当前档位数为偶数，则执行步骤五；

步骤四：TCU14控制直线步进换挡电机13进行换挡，直线步进换挡电机13驱动换挡轴3在换挡辅轴4上轴向移动，通过换挡轴3的凸起部分带动换挡推块5运动，从而带动主轴2旋转运动，使选换挡指6进行换挡动作，根据角位移传感器1显示，行进至TCU14要求的换挡位置，完成换挡；

步骤五：TCU14控制直线步进选档电机10进行选档；

选档原理为：

直线步进选档电机10驱动选档轴8在选档辅轴9上轴向移动，通过选档连杆7带动选换挡指6在主轴2上轴向移动进行选档，根据直线位移传感器12显示，行进至TCU控制选档位置，完成选档；

步骤六：TCU14根据当前车速、输入轴转速、油门踏板、刹车踏板等条件判断整车是否需要选档，如果需要，则执行步骤五；如果不需要，执行步骤四。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，包括：

协调模块，包括主轴和选换挡指，所述的选换挡指套设于主轴上；

换挡模块，包括套设在一起的换挡轴和换挡辅轴，所述的换挡辅轴与直线步进换挡电机相连；所述的换挡轴通过换挡推块与主轴相连，通过换挡推块将换挡轴的直线运动带动主轴的旋转运动实现换挡；

选档模块，包括套设在一起的选挡轴和选挡辅轴，所述的选挡辅轴与直线步进选挡电机相连；所述的选挡轴通过选档连杆与选换挡指相连，通过选档连杆将选档轴的直线运动带动选换挡指的直线运动实现选档。

2.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的主轴的一端设有采集主轴旋转角度的角位移传感器，所述的选档轴的一端设有采集选档轴位移的直线位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的选档模块还包括TCU，所述的TCU控制直线步进换挡电机和直线步进选挡电机的动作。

4.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的换挡轴上设有凸起，所述的换挡推块上设有凹槽，所述的凸起设于凹槽中。

5.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的协调模块、换挡模块和选档模块设于壳体内部，所述的直线步进换挡电机和直线步进选挡电机互相垂直并设于壳体外部。

6.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的主轴与选档轴垂直，所述的主轴与换挡轴平行。

7.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的选档连杆的一端与选换挡指刚性连接，所述的选档连杆的另一端与选挡轴刚性连接。

8.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的选换挡指与主轴之间为间隙配合。

9.根据权利要求1所述的一种自动变速箱选换挡执行机构，其特征在于，所述的选档轴与选档辅轴之间为间隙配合；所述的换档轴与换档辅轴之间为间隙配合。

10.根据权利要求1-9任一所述的自动变速箱选换挡执行机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：TCU根据车辆运行状态判断需要换挡时，控制直线步进换挡电机进行换挡，使选换挡指进行换挡动作，根据角位移传感器显示变至变速器空挡位置；

步骤2：TCU判断是否需要升档，如需要则执行步骤3；如不需要则执行步骤6；

步骤3：如果当前档位数为奇数，则执行步骤4；如果当前档位数为偶数，执行步骤5；

步骤4：TCU控制直线步进换挡电机进行换挡，使选换挡指进行换挡动作，根据位移传感器显示行进至TCU要求的挡位，完成换挡；

步骤5：TCU控制直线步进选档电机进行选档，根据直线位移传感器显示行进至TCU控制选档位置，实现完成选档；

步骤6：TCU根据车辆运行状态判断是否需要选档，如需要则执行步骤5；如不需要，则执行步骤4。