CN109958751B - 一种电子换挡执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子换挡执行器，包括由上壳体和下壳体构成的外壳体，外壳体内装有驱动电机、主控电板和三级传动机构；三级传动机构由第一直齿轮、第二直齿轮、直齿轮轴、第三直齿轮、蜗杆、斜齿轮和斜齿轮轴组成；第一直齿轮装在驱动电机输出轴上，第二直齿轮装在直齿轮轴上，第三直齿轮装在蜗杆上，斜齿轮装在斜齿轮轴上，第一直齿轮与第二直齿轮构成了三级传动机构中的第一传动机构，直齿轮轴与第三直齿轮构成了三级传动机构中的第二传动机构，蜗杆与斜齿轮构成了三级传动机构中的第三传动机构；斜齿轮轴的下端连接有转接套；斜齿轮轴的上端安装有磁钢，主控电板上设有霍尔感应器，上壳体的上方设有电信号连接插套。

Description

一种电子换挡执行器
技术领域
本发明涉及汽车零部件的设计技术，特别是涉及北汽C62XP变速箱上使用的一种执行器，具体地说是一种电子换挡执行器。
背景技术
目前，由于手动挡汽车对驾驶员的要求比较高，且操作复杂，因此自动挡汽车越来越受到的人们的喜爱。
自动挡汽车由前端电子换挡器发出换挡指令，电子换挡执行器执行机械动作驱动变速箱改变挡位并反馈当时位置电信号来实现的换挡功能，现有技术中的电子换挡执行器，其空间几何尺寸普遍都比较大， 导致了在汽车狭小的空间内安装非常不便，占用很多宝贵的空间，因此不符合汽车市场的安装要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供结构简洁、性能稳定、体积小、占用空间少的一种电子换挡执行器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种电子换挡执行器，包括由上壳体和下壳体相盖装构成外壳体，外壳体内安装有驱动电机和与驱动电机控制电路相连接的主控电板，该外壳体内还设有用于动力传递的三级传动机构；三级传动机构由第一直齿轮、第二直齿轮、直齿轮轴、第三直齿轮、蜗杆、斜齿轮和斜齿轮轴组成；第一直齿轮固定安装在驱动电机输出轴上，第二直齿轮固定安装在直齿轮轴上，第三直齿轮固定安装在蜗杆上，斜齿轮固定安装在斜齿轮轴上，第一直齿轮与第二直齿轮相啮合构成了三级传动机构中的第一传动机构，直齿轮轴上加工有与第三直齿轮相啮合的齿形区，该直齿轮轴与第三直齿轮构成了三级传动机构中的第二传动机构，蜗杆与斜齿轮相啮合构成了三级传动机构中的第三传动机构；斜齿轮轴的下端连接有实现扭矩向外输出的转接套；斜齿轮轴的上端安装有磁钢，主控电板上设置有通过感应磁钢转角位置来实现换挡信号输出的霍尔感应器，上壳体的上方设有与主控电板线路连接的电信号连接插套。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的直齿轮轴、蜗杆和驱动电机的输出轴相平行，蜗杆与斜齿轮轴相垂直实现空间交错轴90°传动。
上述的上壳体和下壳体经八颗总装螺钉装配相连成一体，并且上壳体和下壳体间压装有用于防止灰尘和水进入外壳体内部的防水圈，该外壳体内设有与下壳体通过中盖螺钉固定安装的中盖，中盖成型有用于限定驱动电机安装位置的限位框，并且中盖与下壳体相配合成型用于安装直齿轮轴的直齿轮腔和用于安装蜗杆的蜗杆腔以及用于安装驱动电机的电机腔。
上述的第二直齿轮套装固定在直齿轮轴的前端，该直齿轮轴的前端安装有防止第二直齿轮轴向串动的开口挡圈；直齿轮腔的前后两端均定位安装有与直齿轮轴相套装用于转动支撑直齿轮轴的塑料衬套。
上述的主控电板经三颗PCB螺钉固定在上壳体中且位于中盖的上方；蜗杆腔的前后两端均安装有与蜗杆相套装用于转动支撑蜗杆的轴承组，轴承组由深沟球轴承和推力球轴承以及平垫片组成；所述的第三直齿轮套装在蜗杆的后部，并且蜗杆上卡装有防止第三直齿轮轴向串动的轴用挡圈。
上述的下壳体的底部通透加工有斜齿轮轴安装孔，斜齿轮轴的下端转动地穿过斜齿轮轴安装孔，转接套位于下壳体外部并通过转接螺钉连接在斜齿轮轴的下端；斜齿轮轴的上端转动地穿过中盖加工制有的转轴孔，该斜齿轮轴的上端套装有磁钢套，磁钢卡装在磁钢套中。
上述的斜齿轮轴安装孔中和转轴孔中均安装有与斜齿轮轴相套装用于转动支撑斜齿轮轴的开口翻边复合轴承，并且斜齿轮轴中套配有与斜齿轮轴安装孔相配合用于实现液密封的星型密封圈。
电子换挡执行器配设有用于方便安装到汽车变速箱上的安装支架，转接套与变速箱的换挡柱采用插接相配合的方式相连接。
与现有技术相比，本发明的电子换挡执行器的外壳体内采用三级传动机构，驱动电机通过三级传动机构的动力传递，最终通过斜齿轮轴安装的转接套，实现驱动电机输出轴的扭矩输出，达到控制变速箱换挡的目的。斜齿轮轴的上端安装有磁钢，主控电板上设置有通过感应磁钢转角位置来实现换挡信号输出的霍尔感应器，上壳体的上方设有与主控电板线路连接的电信号连接插套。换挡电信号能通过霍尔感应器传递给主控电板，再由主控电板经电信号连接插套与汽车的总控制器相连接。
本发明结构合理、外形尺寸小、节约空间，并且防尘防水，适于北汽C62XP双离合变速箱使用。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是图1去除上壳体后的结构示意图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1的后视图；
图5是图1中A-A向的剖视结构示意图；
图6是图1中B-B向的剖视结构示意图；
图7是图1中C-C向的剖视结构示意图；
图8是图1中D-D向的剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
图1至8是本发明的结构示意图。
其中的附图标记为：轴用挡圈D、防水圈F、开口挡圈K、总装螺钉L1、中盖螺钉L2、PCB螺钉L3、转接螺钉L4、磁钢S、磁钢套S1、电信号连接插套T、外壳体1、上壳体11、下壳体12、中盖13、限位框13a、驱动电机2、主控电板3、第一直齿轮41、第二直齿轮42、直齿轮轴43、齿形区431、第三直齿轮44、蜗杆45、斜齿轮46、斜齿轮轴47、转接套5、塑料衬套6、轴承组7、开口翻边复合轴承8、星型密封圈9。
如图所示，本发明公开了适于北汽C62XP双离合变速箱上使用的一种电子换挡执行器，该电子换挡执行器包括外壳体1、驱动电机2和主控电板3，外壳体1由上壳体11和下壳体12相盖装构成。主控电板3为电子换挡执行器的控制电板，其通过控制线路连接驱动电机2，以控制驱动电机2的正反向转动。驱动电机2为换挡提供扭矩输出，为了使电子换挡执行器整体结构小巧，减少空间占用，外壳体1内还设有用于动力传递的三级传动机构。
本发明的三级传动机构由第一直齿轮41、第二直齿轮42、直齿轮轴43、第三直齿轮44、蜗杆45、斜齿轮46和斜齿轮轴47组成。其中：第一直齿轮41固定安装在驱动电机2输出轴上，第二直齿轮42固定安装在直齿轮轴43上，第三直齿轮44固定安装在蜗杆45上，斜齿轮46固定安装在斜齿轮轴47上。第一直齿轮41与第二直齿轮42相啮合构成了三级传动机构中的第一传动机构，直齿轮轴43上加工有与第三直齿轮44相啮合的齿形区431，该直齿轮轴43与第三直齿轮44构成了三级传动机构中的第二传动机构，蜗杆45与斜齿轮46相啮合构成了三级传动机构中的第三传动机构。斜齿轮轴47的下端连接有转接套5；转接套5能与变速箱的换挡轴插接相配合。驱动电机2旋转带动第一直齿轮41，第一直齿轮41啮合带动第二直齿轮42转动，由于第二直齿轮42固定在直齿轮轴43上，因此直齿轮轴43与第二直齿轮42同步转动，直齿轮轴43利用轴上加工的齿形区431带动第三直齿轮44旋转，第三直齿轮44又带动蜗杆45转动，蜗杆45又带动斜齿轮46转动，斜齿轮46又带动斜齿轮轴47带动。由于转接套5又固定在斜齿轮轴47上，因此驱动电机2输出的动力能经三级传动机构再经转接套5实现扭矩的对外输出。本发明利用转接套5再驱动变速箱的换挡轴转动，而达到换挡目的。
本发明的斜齿轮轴47的上端安装有磁钢S，磁钢S随斜齿轮轴47同步旋转，主控电板3上设置有霍尔感应器。当斜齿轮轴47转动时，磁钢S会随着斜齿轮轴47转动一个相应的角度，霍尔感应器通过感应磁钢S的转角位置产生换挡电信号，并将产生的换挡电信号发送给主控电板3，从而实现换挡位置电信号的输出。本发明在上壳体11的上方设有电信号连接插套T，电信号连接插套T与主控电板3通过内部线路相连接，电信号连接插套T能与汽车的主控制器通过电信号连接插头插拔式的相连接。
本发明的换挡原理是：电子换挡执行器与主控制器交互通过接收、反馈挡位信号，霍尔感应器感应磁钢S转角位置，来实现变速箱挡位的切换。
北汽C62XP变速箱为双离合变速箱。本发明的实际挡位切换过程为P-NOT P-P，换挡角度为27°±1°。
本发明的直齿轮轴43、蜗杆45和驱动电机2的输出轴在外壳体1内为相平行设置，蜗杆45与斜齿轮轴47相垂直实现空间交错轴90°传动。本发明因考虑电子换挡执行器的空间几何尺寸，因此选择三级传动机构传动； 驱动电机2通过三级传动机构的传动，最终实现输出轴的扭矩输出。本发明采用斜齿轮46与蜗杆45大传动比空间交错轴90°传动，可以更好的利用外壳体1的内部空间，缩小电子换挡执行器的整体空间尺寸。
本发明的电子换挡执行器的主要参数如下：
1.执行器外形尺寸为：长132mm、宽116mm、高75mm；
2.执行器重量为： 800克；
3.输出允许最大行程：360°；
4.总传动比：223；
5.额定电压：12V；
6.正常工作温度范围：-40℃至 +125℃；
7.防尘防水等级：IP67。
本发明的上壳体11和下壳体12经八颗总装螺钉L1装配相连成一体，并且上壳体11和下壳体12间压装有起密封作用的防水圈F，防水圈F能防止灰尘和水进入外壳体1内部。该外壳体1内还设有对三级传动机构及驱动电机2起固定和定位作用的中盖13，中盖13通过中盖螺钉L2能与下壳体12固定相连接。中盖13成型有用于限定驱动电机2安装位置的限位框13a，并且中盖13与下壳体12相配合成型用于安装直齿轮轴43的直齿轮腔和用于安装蜗杆45的蜗杆腔以及用于安装驱动电机2的电机腔。驱动电机2安装在电机腔中，驱动电机2的上半部分伸入到限位框中。限位框为一个比驱动电机2的长度尺寸略大，比驱动电机2的宽度尺寸略小的矩形框，限位框中加工限位凸块，该限位凸块能与驱动电机2尾部的凹槽相卡配，驱动电机2套在限位框中后，限位框能在中盖螺钉L2的作用下压紧固定驱动电机2。电机腔限制了驱动电机2上下左右的移动，限位框限制了驱动电机2前后方向的移动，限位框中的限位凸块限制了驱动电机2轴向的旋转动。
实施例中，由本发明的图6和图7可以看出，第二直齿轮42套装固定在直齿轮轴43的前端，该直齿轮轴43的前端安装有开口挡圈K，开口挡圈K卡装在直齿轮轴43的挡圈槽中用于防止第二直齿轮42在轴向的方向上产生串动。直齿轮腔的前后两端均定位安装有塑料衬套6，塑料衬套6与直齿轮轴43穿套相配合用于转动支撑直齿轮轴43。
本发明的主控电板3固定在上壳体11内部的顶面，以方便与电信号连接插套T相连接，主控电板3通过三颗PCB螺钉L3安装在上壳体11中，主控电板3在外壳体1内相对位于中盖13的上方。
本发明蜗杆腔的前后两端均安装有与蜗杆45相套装用于转动支撑蜗杆的轴承组7，轴承组7由深沟球轴承和推力球轴承以及平垫片组成；第三直齿轮44套装在蜗杆45的后部，并且蜗杆45上卡装有防止第三直齿轮44轴向串动的轴用挡圈D。从本发明的图6中可以看出，蜗杆45的长度小于直齿轮轴43长度。
如图5所示，本发明的下壳体12的底部通透加工有斜齿轮轴安装孔，斜齿轮轴47的下端能转动地穿过斜齿轮轴安装孔，转接套5位于下壳体外部并通过转接螺钉L4连接在斜齿轮轴47的下端；斜齿轮轴47的上端能转动地穿过中盖13加工制有的转轴孔，该斜齿轮轴47的上端套装有磁钢套S1，磁钢S卡装在磁钢套S1中。
本发明的斜齿轮轴安装孔中和转轴孔中均安装有与斜齿轮轴47相套装用于转动支撑斜齿轮轴47的开口翻边复合轴承8，并且斜齿轮轴47中套配有与斜齿轮轴安装孔相配合用于实现液密封的星型密封圈9。星型密封圈9与防水圈F一样，都是起防尘防水的作用。
本发明的电子换挡执行器配设有安装支架，电子换挡执行器能通过螺栓先固定在安装支架，然后通过安装支架再固定在汽车变速箱上，安装支架方便了电子换挡执行器的安装。汽车变速箱的换挡轴延伸出变速箱壳体外部，当电子换挡执行器安装在汽车变速箱上后，转接套5插接在变速箱的换挡轴上，与换挡轴实现动力传递相连接。
本发明驱动电机的扭矩为：常温最大效率点输出扭矩40mNm（对应输出端扭矩3.2Nm），大于正常需求扭矩3Nm。驱动电机极限输出扭矩270mNm（对应输出端扭矩21Nm），满足极限工况15Nm的输出要求。
驱动电机的换挡速度为：常温最大效率点转速4600rpm，换挡时间为200ms。
外壳体1的材料为ADC12，屈服强度为：170MPa；
本发明的防尘防水等级满足 IP67。
本发明的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。

Claims (1)

1.一种电子换挡执行器，包括由上壳体(11)和下壳体(12)相盖装构成外壳体(1)，所述的外壳体(1)内安装有驱动电机(2)和与驱动电机(2)控制电路相连接的主控电板(3)，其特征是：该外壳体(1)内还设有用于动力传递的三级传动机构；所述的三级传动机构由第一直齿轮(41)、第二直齿轮(42)、直齿轮轴(43)、第三直齿轮(44)、蜗杆(45)、斜齿轮(46)和斜齿轮轴(47)组成；所述的第一直齿轮(41)固定安装在驱动电机(2)输出轴上，所述的第二直齿轮(42)固定安装在直齿轮轴(43)上，所述的第三直齿轮(44)固定安装在蜗杆(45)上，所述的斜齿轮(46)固定安装在斜齿轮轴(47)上，所述的第一直齿轮(41)与第二直齿轮(42)相啮合构成了三级传动机构中的第一传动机构，所述的直齿轮轴(43)上加工有与第三直齿轮(44)相啮合的齿形区(431)，该直齿轮轴(43)与第三直齿轮(44)构成了三级传动机构中的第二传动机构，所述的蜗杆(45)与斜齿轮(46)相啮合构成了三级传动机构中的第三传动机构；所述的斜齿轮轴(47)的下端连接有实现扭矩向外输出的转接套(5)；所述的斜齿轮轴(47)的上端安装有磁钢(S)，所述的主控电板(3)上设置有通过感应磁钢(S)转角位置来实现换挡信号输出的霍尔感应器，所述的上壳体(11)的上方设有与主控电板(3)线路连接的电信号连接插套(T)；所述的直齿轮轴(43)、蜗杆(45)和驱动电机(2)的输出轴相平行，所述的蜗杆(45)与斜齿轮轴(47)相垂直实现空间交错轴90°传动；所述的上壳体(11)和下壳体(12)经八颗总装螺钉(L1)装配相连成一体，并且上壳体(11)和下壳体(12)间压装有用于防止灰尘和水进入外壳体(1)内部的防水圈(F)，该外壳体(1)内设有与下壳体(12)通过中盖螺钉(L2)固定安装的中盖(13)，所述的中盖(13)成型有用于限定驱动电机(2)安装位置的限位框(13a)，并且中盖(13)与下壳体(12)相配合成型用于安装直齿轮轴(43)的直齿轮腔和用于安装蜗杆(45)的蜗杆腔以及用于安装驱动电机(2)的电机腔；所述的第二直齿轮(42)套装固定在直齿轮轴(43)的前端，该直齿轮轴(43)的前端安装有防止第二直齿轮(42)轴向串动的开口挡圈(K)；所述的直齿轮腔的前后两端均定位安装有与直齿轮轴(43)相套装用于转动支撑直齿轮轴(43)的塑料衬套(6)；所述的主控电板(3)经三颗PCB螺钉(L3)固定在上壳体(11)中且位于中盖(13)的上方；所述的蜗杆腔的前后两端均安装有与蜗杆(45)相套装用于转动支撑蜗杆的轴承组(7)，所述的轴承组(7)由深沟球轴承和推力球轴承以及平垫片组成；所述的第三直齿轮(44)套装在蜗杆(45)的后部，并且蜗杆(45)上卡装有防止第三直齿轮(44)轴向串动的轴用挡圈(D)；所述的下壳体(12)的底部通透加工有斜齿轮轴安装孔，所述的斜齿轮轴(47)的下端转动地穿过斜齿轮轴安装孔，所述的转接套位于下壳体外部并通过转接螺钉(L4)连接在斜齿轮轴(47)的下端；所述的斜齿轮轴(47)的上端转动地穿过中盖(13)加工制有的转轴孔，该斜齿轮轴(47)的上端套装有磁钢套(S1)，所述的磁钢(S)卡装在磁钢套(S1)中；所述的斜齿轮轴安装孔中和转轴孔中均安装有与斜齿轮轴(47)相套装用于转动支撑斜齿轮轴(47)的开口翻边复合轴承(8)，并且斜齿轮轴(47)中套配有与斜齿轮轴安装孔相配合用于实现液密封的星型密封圈(9)；电子换挡执行器配设有用于方便安装到汽车变速箱上的安装支架，所述的转接套(5)与变速箱的换挡柱采用插接相配合的方式相连接。
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