CN109915593A - 一种机械式自动变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械式自动变速器，包括变速传动机构及变速操纵机构，所述变速操纵机构包括变速器换挡执行控制单元、用于与变速传动机构配合切换变速器挡位的结合套，用于驱动结合套沿水平方向移动的驱动组件，以及用于检测结合套移动位置的位置传感器，所述变速器换挡执行控制单元分别与位置传感器及驱动组件连接，所述变速器换挡执行控制单元根据位置传感器的检测信号发出控制指令给驱动组件，以调节结合套的移动位置实现换挡。本发明具有构简单紧凑、保证了换挡可靠性及安全性等优点。

Description

一种机械式自动变速器

技术领域

本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种机械式自动变速器。

背景技术

变速器是用来改变来自发动机或电机等动力源的转速和转矩的机构。传统的变速器需要在本体外部额外装配换挡执行机构，换挡执行机构推动变速器内部的换挡拨叉，换挡拨叉推动同步器从而实现换挡。由于其中间连接结构多，使得部件损耗大，易出现换挡位置不精确、换挡失败等现象，无法保证变速器的正常安全工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、保证了换挡可靠性及安全性的机械式自动变速器。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种机械式自动变速器，包括变速传动机构及变速操纵机构，所述变速操纵机构包括变速器换挡执行控制单元、用于与变速传动机构配合切换变速器挡位的结合套，用于驱动结合套沿水平方向移动的驱动组件，以及用于检测结合套移动位置的位置传感器，所述变速器换挡执行控制单元分别与位置传感器及驱动组件连接，所述变速器换挡执行控制单元根据位置传感器的检测信号发出控制指令给驱动组件，以调节结合套的移动位置实现换挡。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述驱动组件包括驱动电机及传动部件，所述结合套通过传动部件与驱动电机驱动连接；所述变速器换挡执行控制单元与驱动电机连接，以控制驱动电机的转速及转向。

所述传动部件包括滚珠丝杆及与滚珠丝杆配套的丝杆螺母，所述滚珠丝杆与所述驱动电机的驱动端连接，所述结合套设于丝杆螺母上。

所述位置传感器为位移传感器，所述丝杆螺母上设有随丝杆螺母运动的位移感应块，所述位移感应块与所述位移传感器感应配合。

所述位置传感器为角度传感器，所述丝杆螺母与角度传感器之间设有用于将丝杆螺母的水平位移转换为转动角度的转换部件，所述转换部件包括与丝杆螺母连接的移动杆，以及与位置传感器感应配合的转动感应块，所述转动感应块上设有与移动杆卡接配合的条形槽。

所述传动部件包括蜗杆及与蜗杆相啮合的扇形蜗轮，所述蜗杆与所述驱动电机的驱动端连接，所述结合套设于所述扇形蜗轮远离蜗杆的一端。

还包括机壳，所述驱动电机安装于所述机壳的外侧壁上，所述传动部件的两端通过轴承安装于所述机壳内。

所述变速传动机构包括多组具有不同传动比的齿轮副、与发动机或电机连接的输入轴，以及与驱动轮传动轴连接的输出法兰，多组所述齿轮副设于所述输入轴与输出法兰之间；所述结合套上设有内齿，所述结合套的内齿在结合套水平移动时与其中一组所述齿轮副啮合。

所述结合套与所述齿轮副之间设有用于防止两者啮合时脱档或退档的自锁组件，所述自锁组件包括自锁球体、限位槽及弹性件；所述限位槽设于所述结合套上，并在结合套与齿轮副啮合时与自锁球体限位配合，所述弹性件呈压缩状设于所述自锁球体的下方。

所述限位槽为多个，多个所述限位槽沿结合套的移动方向布置，所述限位槽的数量与所述齿轮副的组数相同。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的结合套在驱动组件的驱动下水平移动，以与变速传动机构配合切换变速器挡位；同时采用位置传感器检测结合套的移动位置，变速器换挡执行控制单元根据位置传感器的检测信号发出控制指令给驱动组件，以调节结合套位置。其取消了外部换挡执行机构，实现了变速器换挡的自动调节控制，避免了采用外部换挡机构中间连接结构复杂、部件损耗误差大的问题，其结构简单紧凑，且结合套可精确移动至换挡位置，保证了变速器换挡的可靠性及安全性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明机械式自动变速器的结构示意图。

图2是图1的A部的放大示意图。

图3是本发明另一传动部件与结合套的位置关系示意图。

图4是本发明另一位置传感器与结合套的位置关系示意图。

图中各标号表示：

1、变速传动机构；11、齿轮副；12、输入轴；13、输出法兰；2、变速操纵机构；21、变速器换挡执行控制单元；22、结合套；23、驱动组件；231、驱动电机；232、滚珠丝杆；233、丝杆螺母；234、蜗杆；235、扇形蜗轮；24、位置传感器；3、位移感应块；4、机壳；5、轴承；6、自锁组件；61、自锁球体；62、限位槽；63、弹性件；7、转换部件；71、移动杆；72、转动感应块；721、条形槽。

具体实施方式

下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例的机械式自动变速器，包括变速传动机构1及变速操纵机构2。其中，变速传动机构1用于改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构用于控制变速传动机构1，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩的目的。

本实施例中，变速操纵机构2包括变速器换挡执行控制单元21、结合套22、驱动组件23及位置传感器24。其中，结合套22与变速传动机构1配合，以切换变速器挡位；驱动组件23与结合套22连接，驱动结合套22沿水平方向移动，以与变速传动机构1配合；位置传感器24用于检测结合套22的移动位置；变速器换挡执行控制单元21分别与位置传感器24及驱动组件23连接，即位置传感器24的移动位置信号及驱动组件23的电源信号输入至变速器换挡执行控制单元21。本实施例的变速器换挡执行控制单元21与位置传感器24及驱动组件23的连接方式为电连接或无线连接，位置传感器24采集结合套22的移动位置信号，并将移动位置信号发送至变速器换挡执行控制单元21；变速器换挡执行控制单元21根据移动位置信号控制驱动组件23动作，以调节结合套22的移动位置，从而实现换挡。

本发明的结合套22在驱动组件23的驱动下水平移动，以与变速传动机构1配合切换变速器挡位。同时采用位置传感器24检测结合套22的移动位置，变速器换挡执行控制单元21根据位置传感器24的检测信号发出控制指令给驱动组件23，以调节结合套22的位置。其取消了外部换挡执行机构，实现了变速器换挡的自动调节控制，避免了采用外部换挡机构中间连接结构复杂、部件损耗误差大的问题，其结构简单紧凑、且结合套22可精确移动至换挡位置，保证了变速器换挡的可靠性及安全性。

进一步的，本实施例的驱动组件23包括驱动电机231及传动部件。其中，结合套22通过传动部件与驱动电机231驱动连接，使得结合套22通过驱动电机231的驱动下水平移动，并与变速传动机构1配合实现换挡。变速器换挡执行控制单元21与驱动电机231连接，以控制驱动电机231的转速及转向，其使得结合套22与变速传动机构1有效配合，实现变速器不同传动比的精确调节。本实施例中，驱动电机231为直流电机，直流电机的电源由变速器换挡执行控制单元21提供，通过调节输出电压波形的占空比，实现对直流电机转速和转向的控制。

如图1所示，传动部件包括滚珠丝杆232及丝杆螺母233。其中，滚珠丝杆232与驱动电机231的驱动端连接；丝杆螺母233与滚珠丝杆232配套，结合套22设于丝杆螺母233上。滚珠丝杆232在驱动电机231的驱动下旋转，利用滚珠丝杆运动原理带动滚珠丝杆232套上的结合套22水平移动，推进至目标位置，从而实现变速器的换挡，其结构简单紧凑、操作方便，避免了中间连接结构多导致部件损耗大、易换挡失败的问题。如图3所示，在其他实施例中，传动部件包括蜗杆234及扇形蜗轮235。其中，蜗杆234与驱动电机231的驱动端连接，扇形蜗轮235与蜗杆234相啮合，结合套22设于扇形蜗轮235远离蜗杆234的一端，蜗杆234在驱动电机231的驱动下旋转，带动扇形蜗轮235上的结合套22水平移动，推进至目标位置，从而实现变速器的换挡。

如图1所示，本实施例的机械式自动变速器还包括机壳4。驱动电机231安装于机壳4的外侧壁上，滚珠丝杆232的两端通过轴承5安装于机壳4内。其布局紧凑、结构合理，且保证了驱动组件23的驱动力有效传递至结合套22。如图3所示，在其他实施例中，蜗杆234通过轴承5安装于机壳4内。

如图1所示，本实施例的丝杆螺母233上设有位移感应块3。位移感应块3随丝杆螺母233运动；且位置传感器24为位移传感器，位移感应块3与位移传感器感应配合，以检测位置丝杆螺母233的移动位置，从而实现结合套22移动位置的检测。进一步的，位置传感器24设于机壳4的外侧壁上，机壳4上设有通槽，位移感应块3穿过通槽与位置传感器24感应配合。如图4所示，在其他实施例中，位置传感器24也可为角度传感器。丝杆螺母233与角度传感器之间设有转换部件7，转换部件7包括移动杆71及转动感应块72。其中，移动杆71与丝杆螺母233连接，并随丝杆螺母233水平移动；转动感应块72上设有条形槽721，移动杆71与条形槽721卡接配合，此时转动感应块72在移动杆71的带动下转动，以将丝杆螺母233的水平位移转换为转动角度；转动感应块72与角度传感器感应配合，角度传感器检测转动感应块72的转动角度，以检测结合套22的移动位置。

如图1所示，本实施例的变速传动机构1包括多组齿轮副11，多组齿轮副11具有不同传动比；结合套22上设有内齿，结合套22的内齿在结合套22水平移动时与其中一组齿轮副11啮合，以实现变速器不同传动比的调节。其操作方便、换挡效率高。

如图2所示，进结合套22与齿轮副11之间设有自锁组件6，自锁组件6包括自锁球体61、限位槽62及弹性件63。其中，限位槽62设于结合套22上，限位槽62在结合套22与齿轮副11啮合时与自锁球体61限位配合，以防止结合套22与齿轮副11啮合时发生脱档或退档现象；弹性件63呈压缩状设于自锁球体61的下方，以提供自锁球体61的压紧力。

本实施例的限位槽62为多个，多个限位槽62沿结合套22的移动方向布置。限位槽62的数量与齿轮副11的组数相同，其保证了结合套22与各组齿轮副11啮合时均能有效自锁，避免脱档或退档现象的发生；本实施例中，其中一限位槽62为空挡自锁限位槽。

如图1所示，本实施例的变速传动机构1还包括输入轴12及输出法兰13。其中，输入轴12与发动机或电机连接；输出法兰13与驱动轮传动轴连接；多组齿轮副11设于输入轴12与输出法兰13之间，以改变输入轴12和输出法兰13的传动比，实现换挡过程的操纵自动化。即在车辆低速时，机械式自动变速器驱动传动比大的齿轮副11工作；在高速时，驱动传动比小的齿轮副11工作，其实现了变速器换挡的自动调节控制，避免了采用外部换挡机构中间连接结构复杂、部件损耗误差大的问题，其结构简单紧凑、且保证了变速器换挡的可靠性及安全性。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种机械式自动变速器，包括变速传动机构及变速操纵机构，其特征在于，所述变速操纵机构包括变速器换挡执行控制单元、用于与变速传动机构配合切换变速器挡位的结合套，用于驱动结合套沿水平方向移动的驱动组件，以及用于检测结合套移动位置的位置传感器，所述变速器换挡执行控制单元分别与位置传感器及驱动组件连接，所述变速器换挡执行控制单元根据位置传感器的检测信号发出控制指令给驱动组件，以调节结合套的移动位置实现换挡。

2.根据权利要求1所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述驱动组件包括驱动电机及传动部件，所述结合套通过传动部件与驱动电机驱动连接；所述变速器换挡执行控制单元与驱动电机连接，以控制驱动电机的转速及转向。

3.根据权利要求2所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述传动部件包括滚珠丝杆及与滚珠丝杆配套的丝杆螺母，所述滚珠丝杆与所述驱动电机的驱动端连接，所述结合套设于丝杆螺母上。

4.根据权利要求3所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述位置传感器为位移传感器，所述丝杆螺母上设有随丝杆螺母运动的位移感应块，所述位移感应块与所述位移传感器感应配合。

5.根据权利要求3所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述位置传感器为角度传感器，所述丝杆螺母与角度传感器之间设有用于将丝杆螺母的水平位移转换为转动角度的转换部件，所述转换部件包括与丝杆螺母连接的移动杆，以及与位置传感器感应配合的转动感应块，所述转动感应块上设有与移动杆卡接配合的条形槽。

6.根据权利要求2所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述传动部件包括蜗杆及与蜗杆相啮合的扇形蜗轮，所述蜗杆与所述驱动电机的驱动端连接，所述结合套设于所述扇形蜗轮远离蜗杆的一端。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的机械式自动变速器，其特征在于，还包括机壳，所述驱动电机安装于所述机壳的外侧壁上，所述传动部件的两端通过轴承安装于所述机壳内。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述变速传动机构包括多组具有不同传动比的齿轮副、与发动机或电机连接的输入轴，以及与驱动轮传动轴连接的输出法兰，多组所述齿轮副设于所述输入轴与输出法兰之间；所述结合套上设有内齿，所述结合套的内齿在结合套水平移动时与其中一组所述齿轮副啮合。

9.根据权利要求8所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述结合套与所述齿轮副之间设有用于防止两者啮合时脱档或退档的自锁组件，所述自锁组件包括自锁球体、限位槽及弹性件；所述限位槽设于所述结合套上，并在结合套与齿轮副啮合时与自锁球体限位配合，所述弹性件呈压缩状设于所述自锁球体的下方。

10.根据权利要求9所述的机械式自动变速器，其特征在于，所述限位槽为多个，多个所述限位槽沿结合套的移动方向布置，所述限位槽的数量与所述齿轮副的组数相同。