CN107642603A - 自动变速器换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动变速器换挡装置，包括换挡电机、滚珠丝杠、拨叉、螺栓、拨叉轴和可控式定位销总成，可控式定位销总成包括本体、定位球、弹簧、具有铁磁性的压块、铁芯和线圈A，通过控制可控式定位销总成线圈A的正向通电及电流大小、反向通电及电流大小、不通电，从而控制压块传递到定位球的作用力，使其满足拨叉退出挡位、进入挡位、保持挡位等阶段的不同要求，结构简单可靠，传递效率高，并解决了因拨叉脱离挡位位置造成的脱挡问题。

Description

自动变速器换挡装置

技术领域

本发明涉及车辆传动系统技术，特别是涉及一种自动变速器换挡装置。

背景技术

在机械式自动变速器的换挡系统中，主要分为电控液动系统和电控电动系统，其中电控电动系统由于结构简单、制造成本低、可靠性高等优点越来越受到市场的欢迎。

在电控电动系统中，通常采用蜗轮蜗杆传动系统、螺纹螺杆传动系统或滚珠丝杠系统将换挡电机的旋转运动转换为拨叉的直线运动，其中蜗轮蜗杆传动系统和螺纹螺杆传动系统由于传动效率太低，仅在低端市场有少量运用，而滚珠丝杠系统虽然传动效率高，但由于其本身无自锁功能，因此拨叉在受到外力或震动时可能会脱离挡位，从而使得变速器动力传递中断。

发明内容

针对于目前的机械式变速器换挡系统存在的问题，本发明提出一种自动变速器换挡装置，具有传递效率高、响应速度快、换挡时间短、定位准确等优点，并解决了因拨叉脱离挡位位置造成的脱挡问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种自动变速器换挡装置，包括换挡电机、滚珠丝杠、拨叉和拨叉轴，所述换挡电机驱动所述滚珠丝杠的螺杆旋转，所述拨叉与所述滚珠丝杠的螺母固定连接，所述拨叉轴固接于所述拨叉上，且与所述螺杆平行设置，所述拨叉轴或所述拨叉或所述螺母上具有对应换挡位置的若干凹槽，还包括可控式定位销总成，所述可控式定位销总成包括本体、定位球、弹簧、压块、铁芯和线圈A，所述本体内形成有上下连通的容置腔A和容置腔B，所述铁芯固定于所述容置腔A内，所述线圈A套在所述铁芯上并容置定位于所述容置腔A内，且所述线圈A可正反向通电；所述压块具有铁磁性，所述压块上下滑动设于所述容置腔B内，所述弹簧容置定位于所述容置腔B内，且其一端抵接于所述本体上，另一端抵接于所述压块上，所述定位球固接于所述压块背向所述铁芯的一端，并可穿出所述容置腔B定位于所述凹槽内。

进一步的，所述换挡电机的输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠同轴连接，所述换挡电机的动力直接传递到所述丝杠上，或通过同轴转动的中间部件将动力传递到所述丝杠上。

进一步的，所述拨叉通过螺栓与所述滚珠丝杠的螺母固定连接；或者所述拨叉通过过盈方式与所述滚珠丝杠的螺母固定连接。

进一步的，所述凹槽设于所述拨叉轴上时，所述拨叉轴上具有三个所述凹槽，分别对应拨叉换挡过程中的低挡位置、空挡位置、高挡位置。

进一步的，所述容置腔A和所述容置腔B之间形成一止挡环，所述铁芯下端穿过所述止挡环伸入到所述容置腔B内。

进一步的，所述压块呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压块的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压块的横向部分上。

进一步的，所述容置腔B分为上腔体和下腔体，所述下腔体的径向尺寸大于所述上腔体的径向尺寸，所述压块的横向部分在下腔体内上下滑动，并可止挡于上腔体与下腔体的交界处。

进一步的，所述压块包括压接头和磁铁，所述磁铁固接于所述压接头朝向所述铁芯的一端，并与所述铁芯相距设定距离；所述弹簧另一端抵接于所述压接头上，所述定位球固接于所述压接头背向所述磁铁的一端。

进一步的，所述压接头呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压接头的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压接头的横向部分上。

进一步的，所述可控式定位销总成还包括线圈B，所述线圈B套在所述压块外并容置定位于所述容置腔B内，且所述线圈B可正反向通电。

本发明的有益效果是：本发明提供一种自动变速器换挡装置，采用滚珠丝杠传动机构，具有传递效率高、响应速度快、换挡时间短、定位准确等优点，且采用了可控式定位销总成，在换挡过程中通过控制铁芯的磁性大小，控制拨叉轴轴向的大小，并在换挡到位后，始终提供一个较大的锁止弹力，从而防止拨叉脱离挡位，使得拨叉在退出挡位、进入挡位的过程更为快速和准确，并解决了拨叉在保持挡位过程中脱离的问题，从而解决了因拨叉脱离挡位位置造成的脱挡问题。

附图说明

图1为本发明自动变速器换挡装置一实施例结构示意图；

图2为本发明一实施例中可控式定位销总成的结构示意图；

图3为本发明另一实施例中可控式定位销总成的结构示意图；

图4为本发明又一实施例中可控式定位销总成的结构示意图；

结合附图作如下说明：

1-换挡电机，2-滚珠丝杠，21-丝杠，22-螺母，3-拨叉，4-拨叉轴，5-可控式定位销总成，51-本体，511-容置腔A，512-容置腔B，513-止挡环，52-定位球，53-弹簧，54-压块，541-压接头，542-磁铁，55-铁芯，56-线圈A，57-线圈B，6-螺栓。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种自动变速器换挡装置，包括换挡电机1、滚珠丝杠2、拨叉3和拨叉轴4，所述换挡电机驱动所述滚珠丝杠的丝杠21旋转，所述拨叉与所述滚珠丝杠的螺母22固定连接，所述拨叉轴固接于所述拨叉上，且与所述丝杠平行设置，所述拨叉轴上具有对应换挡位置的若干凹槽，还包括可控式定位销总成5，所述可控式定位销总成包括本体51、定位球52、弹簧53、压块54、铁芯55和线圈A56，所述本体内形成有上下连通的容置腔A511和容置腔B512，所述铁芯固定于所述容置腔A内，所述线圈A套在所述铁芯上并容置定位于所述容置腔A内，且所述线圈A可正反向通电，当线圈A不通电时，铁芯不具有磁性。当线圈A正向通电时或反向通电时，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁；压块具有铁磁性，且压块上下滑动设于所述容置腔B内，这样，压块受到铁芯磁场磁力的作用，该磁力驱动压块向铁芯移动。通过调整线圈A的电流大小可以改变铁芯与压块之间磁力的大小。所述弹簧容置定位于所述容置腔B内，且其一端抵接于所述本体上，另一端抵接于所述压块上，所述定位球固接于所述压块背向所述铁芯的一端，并可穿出所述容置腔定位于所述凹槽内。这样，通过采用滚珠丝杠传动机构，本发明具有传递效率高、响应速度快、换挡时间短、定位准确等优点，且通过采用可控式定位销总成，在换挡过程中通过控制铁芯的磁性大小，从而控制拨叉轴轴向的大小，并在换挡到位后，始终提供一个较大的锁止弹力，从而防止拨叉脱离挡位，使得拨叉在退出挡位、进入挡位的过程更为快速和准确，并解决了拨叉在保持挡位过程中脱离的问题，从而解决了因拨叉脱离挡位位置造成的脱挡问题。

优选的，所述换挡电机的输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠同轴连接，所述换挡电机的动力直接传递到所述丝杠上，或通过同轴转动的中间部件将动力传递到所述丝杠上。

优选的，所述拨叉通过螺栓6与所述滚珠丝杠的螺母固定连接；或者所述拨叉通过过盈方式与所述滚珠丝杠的螺母固定连接。

优选的，所述拨叉轴上具有三个所述凹槽，分别对应拨叉换挡过程中的低挡位置、空挡位置、高挡位置。

优选的，所述容置腔A和所述容置腔B之间形成一止挡环513，所述铁芯下端穿过所述止挡环伸入到所述容置腔B内。

优选的，所述压块呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压块的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压块的横向部分上。

优选的，所述容置腔B分为上腔体和下腔体，所述下腔体的径向尺寸大于所述上腔体的径向尺寸，所述压块的横向部分在下腔体内上下滑动，并可止挡于上腔体与下腔体的交界处。

下面以拨叉从低挡位置向空挡位置移动为例说明换挡装置的工作原理：

当拨叉处于低挡位置并需要保持现有位置时，并且拨叉不需要移动时，换挡电机不工作，可控式定位销总成不通电，则可控式定位销总成中的压块在弹簧的作用下将定位球限制在拨叉轴的凹槽(对应低挡位置)内，当拨叉受到外力或震动的作用下有脱离挡位的趋势时，由于拨叉轴在定位球的作用下无法移动，因此，拨叉也无法移动，从而防止了拨叉脱档的可能。

当拨叉需要从低挡位置移动到空挡位置时，可控式定位销总成正向通电或反向通电，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，并与铁磁性压块相吸，并通过调整线圈A的电流大小改变铁芯与压块之间磁力的大小，使得铁芯与压块之间的磁力可以克服弹簧部分或全部的弹力，同时换挡电机工作，丝杠在换挡电机的驱动下转动，并通过丝杠螺母驱动拨叉沿轴向直线运动，当拨叉到达空挡位置后，换挡电机不工作，中断可控式定位销总成的通电，则压块受到弹簧的全部弹力，在压块的作用下定位球被压在拨叉轴的空挡位置凹槽中，从而限制了拨叉轴的移动，进而将拨叉固定在空挡位置；

通过控制线圈A的电流大小，可以改变铁芯的磁场强度，进而控制铁芯与压块之间的大小，从而控制在磁场作用力和弹簧弹力共同作用下压块与定位球之间的压力大小,从而对拨叉在退出挡位、进入挡位的过程进行更精确和快速的控制。

由于可控式定位销总成可以调节压块与定位球之间的压力大小，因此可以采用弹力较大的弹簧，使得可控式定位销总成在不通电时弹簧提供的弹力能够消除拨叉在保持挡位过程中受到外力或震动产生的脱离挡位位置的趋势。

换挡装置从低挡位置、空挡位置和高挡位置中的一个位置向另一个位置移动的过程的动作均与上述动作相似。

实施例2

如图3所示，压块包括压接头541和磁铁542，所述磁铁固接于所述压接头朝向所述铁芯的一端，并与所述铁芯相距设定距离；所述弹簧另一端抵接于所述压接头上，所述定位球固接于所述压接头背向所述磁铁的一端。所述压接头呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压接头的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压接头的横向部分上。这里，压接头可具有铁磁性或不具有铁磁性；当线圈A正向通电时，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，并与磁铁异性相吸，并通过调整线圈A的电流大小改变铁芯与磁铁之间磁力的大小；当线圈A反向通电时，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，并与磁铁同性相斥，并通过调整线圈A的电流大小改变铁芯与磁铁之间磁力的大小。因此，同压接头与磁铁的组合，利用磁铁的磁性，可以增强压接头受到的磁力，进而调整压接头与定位球间的作用力。

当拨叉需要从低挡位置移动到空挡位置时，可控式定位销总成正向通电，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，并与磁铁异性相吸，并通过调整线圈A的电流大小改变铁芯与磁铁之间磁力的大小，使得铁芯与磁铁之间的磁力可以克服弹簧部分或全部的弹力，同时换挡电机工作，丝杠在换挡电机的驱动下转动，并通过丝杠螺母驱动拨叉沿轴向直线运动，当拨叉到达空挡位置后，换挡电机不工作，中断可控式定位销总成的通电，则压接头受到弹簧的全部弹力，在压接头的作用下定位球被压在拨叉轴的空挡位置凹槽中，从而限制了拨叉轴的移动，进而将拨叉固定在空挡位置；

更佳的，在定位球刚开始进入拨叉轴的空挡位置凹槽但未到达空挡位置凹槽的中间位置时，可以对线圈A反向通电时，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，并与磁铁同性相斥，此时压接头同时受到弹簧的弹力和磁铁的磁性相斥力的共同作用，因此定位球与拨叉轴的凹槽之间的压力比弹簧单独的弹力更大，使得拨叉轴向空挡位置移动的速度更快，从而减少拨叉从低挡位置向空挡位置移动的所需要的时间。

实施例3

如图4所示，与实施例1不同的是：可控式定位销总成还包括线圈B57，所述线圈B套在所述压块外并容置定位于所述容置腔B内，且所述线圈B可正反向通电。这样，在容置腔B内部布置另一个线圈B，当线圈B通电时，压块被磁化成为另一个磁铁，通过调整线圈B的电流大小来调整压块磁化的强弱，通过与容置腔A内部的线圈A56的配合，可以提高压块与铁芯之间的磁场磁力，根据变速器工作的需要，可以控制线圈A的通断及通电电流大小、线圈B的通断及通电电流大小来调整压块与定位球间的作用力。

如图4所示，线圈B可以布置在弹簧与本体之间；

更佳的，线圈B布置在弹簧与压块之间；

当拨叉需要从低挡位置移动到空挡位置时，可控式定位销总成的线圈A正向通电，线圈B正向通电，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，压块在线圈B的作用下变成另一个强磁铁，两个强磁铁异性相吸，并通过调整线圈A的电流大小改变铁芯与压块之间磁力的大小，使得铁芯与压块之间的磁力可以克服弹簧部分或全部的弹力，同时换挡电机工作，丝杠在换挡电机的驱动下转动，并通过丝杠螺母驱动拨叉沿轴向直线运动，当拨叉到达空挡位置后，换挡电机不工作，中断可控式定位销总成的通电，则压块受到弹簧的全部弹力，在压块的作用下定位球被压在拨叉轴的空挡位置凹槽中，从而限制了拨叉轴的移动，进而将拨叉固定在空挡位置；

更佳的，在定位球刚开始进入拨叉轴的空挡位置凹槽但未到达空挡位置凹槽的中间位置时，可以对线圈A正向通电，线圈B反向通电，铁芯在线圈A的作用下变成强磁铁，压块在线圈B的作用下变成另一个强磁铁，由于线圈A和线圈B通电方向相反，使得铁芯与压块磁化方向相反，导致铁芯靠近压块的一端和压块靠近铁芯的一端被磁化为同一磁极，则铁芯和压块同性相斥，此时压块同时受到弹簧的弹力和磁铁的磁性相斥力的共同作用，因此定位球与拨叉轴的凹槽之间的压力比弹簧单独的弹力更大，使得拨叉轴向空挡位置移动的速度更快，从而减少拨叉从低挡位置向空挡位置移动的所需要的时间。

上述实施例中，凹槽设置在拨叉轴上，其他实施例中，与钢球配合的凹槽还可以布置在螺母22或拨叉3上，此时拨叉轴均起到导向作用。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自动变速器换挡装置，包括换挡电机(1)、滚珠丝杠(2)、拨叉(3)和拨叉轴(4)，所述换挡电机驱动所述滚珠丝杠的螺杆(21)旋转，所述拨叉与所述滚珠丝杠的螺母(22)固定连接，所述拨叉轴固接于所述拨叉上，且与所述螺杆平行设置，其特征在于，所述拨叉轴或所述拨叉或所述螺母上具有对应换挡位置的若干凹槽，还包括可控式定位销总成(5)，所述可控式定位销总成包括本体(51)、定位球(52)、弹簧(53)、压块(54)、铁芯(55)和线圈A(56)，所述本体内形成有上下连通的容置腔A(511)和容置腔B(512)，所述铁芯固定于所述容置腔A内，所述线圈A套在所述铁芯上并容置定位于所述容置腔A内，且所述线圈A可正反向通电；所述压块具有铁磁性，所述压块上下滑动设于所述容置腔B内，所述弹簧容置定位于所述容置腔B内，且其一端抵接于所述本体上，另一端抵接于所述压块上，所述定位球固接于所述压块背向所述铁芯的一端，并可穿出所述容置腔B定位于所述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述换挡电机的输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠同轴连接，所述换挡电机的动力直接传递到所述丝杠上，或通过同轴转动的中间部件将动力传递到所述丝杠上。

3.根据权利要求1所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述拨叉通过螺栓(6)与所述滚珠丝杠的螺母固定连接；或者所述拨叉通过过盈方式与所述滚珠丝杠的螺母固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述凹槽设于所述拨叉轴上时，所述拨叉轴上具有三个所述凹槽，分别对应拨叉换挡过程中的低挡位置、空挡位置、高挡位置。

5.根据权利要求1所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述容置腔A和所述容置腔B之间形成一止挡环(513)，所述铁芯下端穿过所述止挡环伸入到所述容置腔B内。

6.根据权利要求5所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述压块呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压块的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压块的横向部分上。

7.根据权利要求6所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述容置腔B分为上腔体和下腔体，所述下腔体的径向尺寸大于所述上腔体的径向尺寸，所述压块的横向部分在下腔体内上下滑动，并可止挡于上腔体与下腔体的交界处。

8.根据权利要求5所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述压块包括压接头(541)和磁铁(542)，所述磁铁固接于所述压接头朝向所述铁芯的一端，并与所述铁芯相距设定距离；所述弹簧另一端抵接于所述压接头上，所述定位球固接于所述压接头背向所述磁铁的一端。

9.根据权利要求8所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述压接头呈倒T形，所述弹簧下端套在所述压接头的竖直部分上，且所述弹簧上端抵接于所述止挡环，下端抵接于所述压接头的横向部分上。

10.根据权利要求1所述的一种自动变速器换挡装置，其特征在于：所述可控式定位销总成还包括线圈B(57)，所述线圈B套在所述压块外并容置定位于所述容置腔B内，且所述线圈B可正反向通电。