CN110242745B - 一种自动变速器驻车机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动变速器驻车机构，解决当前驻车装置重量大、体积较大、行程计算不准确的问题。该自动变速器驻车机构包括驱动装置，以及由上向下依次设置的滑块盖板、驻车顶杆组件、驻车锁、回位弹簧、驻车锁导向套、驻车轮；驻车顶杆组件包括驻车顶杆和挤压凸台，驻车顶杆在驱动装置的驱动下发生位移，挤压凸台设置在驻车顶杆上，且位于在滑块盖板和驻车锁之间；滑块盖板固定设置变速箱壳体上，滑块盖板上设置有与挤压凸台形状匹配的挤压凹槽，用于压紧挤压凸台；驻车锁导向套固定设置在变速箱壳体上，回位弹簧设置在驻车锁导向套内，且通过设置在驻车锁导向套内的限位块限位，驻车锁穿过回位弹簧，其下端伸出驻车锁导向套。

Description

一种自动变速器驻车机构

技术领域

本发明涉及自动变速器，具体涉及一种自动变速器驻车机构。

背景技术

随着生活水平的不断提高，汽车的普及率也在逐年增长，汽车成为人民出行不可或缺的交通工具，为了追求出行的舒适性，自动变速器的技术也在不断提高。对于自动变速器来说，其设置有一套独特的驻车机构，在P挡时，驻车棘爪可以将与变速器输出轴连接的驻车轮锁死，防止其有转速输出。

驻车需要一系列的机构来保障其正常运作，其中直接完成驻车功能的便是使驻车棘爪的凸起卡在驻车轮的齿槽之中。但是驻车棘爪结构较为复杂、体积较大、重量较大、不利于进行变速器轻量化的设计，且其因为是旋转件，在计算驻车棘爪凸起的位移时，需要将弧长转化为直线方向的位移，结果不够直接和准确。

发明内容

本发明的目的是解决当前驻车装置重量大、体积大、行程计算不准确的问题，提供一种自动变速器驻车机构，该机构可以有效的减轻驻车装置的重量、节约空间、简化加工步骤、并使行程计算结果清晰明了。

本发明的技术方案如下：

一种自动变速器驻车机构，包括驱动装置，以及由上向下依次设置的滑块盖板、驻车顶杆组件、驻车锁、回位弹簧、驻车锁导向套、驻车轮；所述驻车顶杆组件包括驻车顶杆和挤压凸台，所述驻车顶杆在驱动装置的驱动下发生位移，所述挤压凸台设置在驻车顶杆上，且位于在滑块盖板和驻车锁之间，用于挤压驻车锁；所述滑块盖板固定设置变速箱壳体上，所述滑块盖板上设置有与挤压凸台形状匹配的挤压凹槽，用于压紧挤压凸台；所述驻车锁导向套固定设置在变速箱壳体上，所述回位弹簧设置在驻车锁导向套内，且通过设置在驻车锁导向套内的限位块限位，所述驻车锁穿过回位弹簧，其下端伸出驻车锁导向套，可插入在驻车轮的齿槽之间。

进一步地，所述驻车顶杆组件还包括驻车顶杆弹簧与驻车顶杆限位套；所述驻车顶杆弹簧、挤压凸台、驻车顶杆限位套依次套装在驻车顶杆上，且驻车顶杆弹簧的一端通过设置在驻车顶杆上的限位凸起限位，另一端与挤压凸台接触，所述驻车顶杆限位套与驻车顶杆固定连接。

进一步地，所述挤压凸台为锥形凸台。

进一步地，所述驻车锁为T字形圆柱结构，包括限位柱和导向柱，所述限位柱的直径大于驻车锁导向套的内径，所述导向柱的直径小于等于驻车锁导向套的内径。

进一步地，所述导向柱的径向设置有卡环槽，所述卡环槽内安装有限位卡环。

进一步地，在非P档时，所述限位柱下端面与驻车锁导向套上端面之间的距离小于驻车锁插入驻车轮齿槽内所移动的距离。

进一步地，所述驻车锁导向套上设置有平衡槽，用于平衡驻车锁导向套内外的压力。

进一步地，所述驱动装置可以是换挡电机、液压缸或是拉索。

进一步地，所述限位柱的上表面是平面、与挤压凸台随形的凹槽或凸面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.与常见的驻车棘爪结构相比，本发明的驻车机构使用简单的驻车锁结构代替常见的驻车棘爪，其体积较小并且结构简单，可以有效的减轻整个变速器的重量，并极大的简化了该结构的加工工艺，起到了节约成本、节约变速器空间的目标。其次，本发明机构利用直弹簧代替扭簧，也可以起到降低成本的作用，并且节省加工扭簧固定轴的成本。

2.本发明驻车机构的结构较为简单，很容易便可以得到驻车锁的位移，计算结果比较直接和准确，便于驻车机构的设计工作。

附图说明

图1为本发明自动变速器驻车机构的结构示意图；

图2为本发明自动变速器驻车机构的局部放大示意图；

图3为本发明自动变速器驻车机构中驻车锁的结构示意图；

图4为本发明自动变速器驻车机构中驻车顶杆的结构示意图；

图5为本发明驻车顶杆与滑块盖板接触的受力示意图；

图6为常见驻车棘爪设计参照图；

图7为本发明驻车锁的设计参照图。

附图标记：1-驱动装置，2-驻车顶杆组件，3-滑块盖板，4-驻车锁，5-驻车锁导向套，6-回位弹簧，7-驻车轮，8-限位卡环，21-挤压凸台，22-驻车顶杆，23-驻车顶杆弹簧，24-驻车顶杆限位套，31-挤压凹槽，41-导向柱，42-限位柱，51-平衡槽，52-驻车锁导向套上端面，53-限位块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

本发明自动变速器驻车机构使用驻车锁代替常见的棘爪结构，在非P档状态下，挤压凸台并不会与驻车锁发生接触，驻车锁被回位弹簧顶起；在P档状态下，驱动装置驱动驻车顶杆移动，挤压凸台与驻车锁发生接触，从而使得挤压凸台挤压驻车锁，驻车锁便会在驻车顶杆的挤压力与回位弹簧弹力的作用下沿驻车锁导向套向下移动，驻车锁的前端会卡在驻车轮的齿槽之间，实现在P挡的驻车功能，从而完成变速器不输出转速、整车驻车的目的。该发明用驻车锁代替常见的驻车棘爪，可以有效的减轻变速器的重量，并简化加工工艺，同时，使用回位弹簧代替扭簧，也可以起到节约成本的作用。

如图1至5所示，自动变速器驻车机构包括驱动装置1，以及由上向下依次设置的滑块盖板3、驻车顶杆组件2、驻车锁4、回位弹簧6、驻车锁导向套5、限位卡环8、驻车轮7。

驻车顶杆组件2包括驻车顶杆22、挤压凸台21、驻车顶杆弹簧23与驻车顶杆限位套24；驻车顶杆22为细长圆柱体，驻车顶杆22与驱动装置1相连，驻车顶杆22可在驱动装置1的驱动之下发生移动，该驱动装置1可以是换挡电机、液压缸或是拉索等各类驱动装置1。驻车顶杆弹簧23、挤压凸台21、驻车顶杆限位套24依次套装在驻车顶杆22上，驻车顶杆弹簧23的一端通过设置在驻车顶杆22上的限位凸起限位，另一端与挤压凸台21接触，驻车顶杆限位套24焊接于驻车顶杆22杆身之上，可以限制驻车顶杆弹簧23与挤压凸台21的位置，起到限制挤压凸台21滑落杆身的作用。挤压凸台21位于在滑块盖板3和驻车锁4之间，挤压凸台21可以在驻车顶杆22杆身上滑动，用于挤压驻车锁4，挤压凸台21的环形截面面积逐渐减小，挤压凸台21在垂直于其轴线的截面形状可为各种形状，形状可以是但不限于是圆形、矩形等。

滑块盖板3固定设置在变速箱壳体上，滑块盖板3上设置有与挤压凸台21形状匹配的挤压凹槽31，在P档时，用于挤压驻车锁4，在非P挡时，挤压凸台21退出挤压凹槽31，不与其接触，该挤压凹槽31可以实现挤压凸台21与滑块盖板3接触的平滑过渡。

驻车锁导向套5固定设置在变速箱壳体上，驻车锁导向套5与变速箱壳体为一体铸造，在铸造后进行机加工；回位弹簧6设置在驻车锁导向套5内，且通过设置在驻车锁导向套5上的限位块53限位，驻车锁4穿过回位弹簧6，沿轴向在驻车锁导向套5移动。在驻车锁4不受来自挤压凸台21的力时，回位弹簧6会将驻车锁4复位。驻车锁4下端伸出驻车锁导向套5外，可插入驻车轮7齿槽之中，驻车轮7与变速箱的输出轴连接，驻车轮7停止运动即变速箱没有转速输出。

驻车锁4为T字形圆柱结构，包括限位柱42和导向柱41，限位柱42的直径大于驻车锁导向套5的内径，导向柱41的直径小于或等于驻车锁导向套5的内径，限位柱42的上表面可以但不限于是平面、与挤压凸台21随形的凹槽或凸面，导向柱41的径向设置有卡环槽，卡环槽内安装有限位卡环8。

在非P档状态下，挤压凸台21并不会与驻车锁4发生接触，故驻车锁4被回位弹簧6顶起；当驾驶员将挡位挂至P挡时，驱动装置1带动与其连接的驻车顶杆22发生移动，挤压凸台21与滑块盖板3的挤压凹槽31相互挤压，由于滑块盖板3为固定结构，故挤压凸台21向下移动进而挤压驻车锁4，从而使驻车锁4向下移动，驻车锁4下端伸进驻车轮7的齿槽之间，实现在P挡的驻车功能。与常规的驻车棘爪发生转动从而进行驻车的形式相比，本发明利用驻车锁4代替驻车棘爪，可以有效地简化该结构的加工工艺，并且有利于整个变速器的减重，节约了生产时间，节约了制造成本，同时，由于不需要传统驻车棘爪的固定轴，本发明也会节约这一部分成本。

如图2所示，回位弹簧6一端与限位柱42下端面接触，另一端则与限位块53的上端面接触。在非P挡状态下，回位弹簧6的力足以将驻车锁4顶起，卡环槽中的限位卡环8会与限位块53的下端面接触起到限位作用。在P挡的状态下，驻车锁4下移，其极限位置为限位柱42的下端面与驻车锁导向套上端面52发生接触时，此两位置可以起到限制驻车锁4位移的作用。其中，要保证在P档时，导向柱41伸入驻车轮7的齿槽之间但导向柱41下端尚未完全接触至驻车轮7齿槽底(即在非P档时，限位柱42下端面与驻车锁导向套上端面52之间的距离小于驻车锁4插入驻车轮7齿槽内所移动的距离)，否则可能会导致驻车顶杆22移动卡滞，变速箱无法完成P挡的换挡操作，这是因为驻车锁4的作用是阻止驻车轮7的转动，如果驻车顶杆22还没有移动到P挡结束，驻车锁4下端与驻车轮7的槽底就已经发生接触，那么P挡就会被卡住，可能会影响P挡对应的液压系统，考虑到安装公差及制造公差等要素，不应将驻车锁4设计为依靠驻车锁4下端与驻车轮7槽底接触限位的形式。

本发明机构的限位卡环8的位置有特别的要求，设计要求为：在驻车锁4被压下时，限位卡环8不得有与驻车轮7轮齿接触的可能。

驻车锁4被下压，限位柱42的下端面与驻车锁导向套上端面52接触时，两端面之间可能会有油液存在，形成密封，同时驻车锁导向套5的限位块53也可能会与导向柱41形成密封。由此，由于压力的作用，驻车锁4在回位时可能会出现迟滞现象，影响换挡。因此，在驻车锁导向套5上设置有平衡槽51，该槽将驻车锁导向套5内部与外部相连，实现压力平衡，其作用是防止驻车锁4与驻车锁导向套5因油液密封导致回位迟滞。

在进行驻车机构的设计时，相对于常见驻车棘爪，驻车锁4的结构形式对于整个驻车机构的设计要方便的多。对于常见的驻车棘爪，如图6所示，当驻车棘爪的结构一定，要对挤压结构进行设计时，需得到的是与挤压结构接触位置的沿竖直方向上的位移d，那么根据分析

d≈c sinαsinβ

用这个公式也只能在理论上得到d的估计值而无法得到d的精确值。

如图7所示，本发明驻车锁4的结构较为简单，很容易便可以得到驻车锁4的位移h，便于驻车机构的设计工作。本发明考虑到当挂P挡时，驻车锁4无法恰好卡在驻车轮7齿槽之间的情形，在这种情形下，由于挤压凸台21有驻车顶杆弹簧23支撑，故驻车顶杆弹簧23发生压缩，挤压凸台21被卡在挤压凹槽31与驻车锁4之间，待驻车轮7旋转一定角度后，挤压凸台21克服与挤压凹槽31之间的摩擦力回位，压迫驻车锁4下移，实现驻车功能。这其中，要确保挤压凸台21与挤压凹槽31之间不会出现自锁现象，F0为挤压凸台21受到的弹簧力，F1为挤压凸台21与挤压凹槽31接触时的压力，当两面接触的摩擦系数为μ时，其摩擦力F

F＝μF1

那么想要不出现自锁现象，就要满足F0大于F1与F在F0方向上的分量，即：

F0＞Fcosα+F1 cos(90°-α)

其中，α为挤压凸台21的外表面任一母线与凸台轴线所形成的锐角；

假设当挤压凸台21与驻车顶杆限位套24接触时弹簧的压缩量为x0，驻车锁4恰好无法卡在驻车轮7齿槽之间的情形时驻车顶杆弹簧23的压缩量为x1，弹簧刚度为k，则

F0＝k(x0+x1)。

Claims (5)

1.一种自动变速器驻车机构，其特征在于：包括驱动装置（1），以及由上向下依次设置的滑块盖板（3）、驻车顶杆组件（2）、驻车锁（4）、回位弹簧（6）、驻车锁导向套（5）、驻车轮（7）；

所述驻车顶杆组件（2）包括驻车顶杆（22）、挤压凸台（21）、驻车顶杆弹簧（23）与驻车顶杆限位套（24），所述驻车顶杆（22）在驱动装置（1）的驱动下发生位移，所述挤压凸台（21）设置在驻车顶杆（22）上，且位于在滑块盖板（3）和驻车锁（4）之间，用于挤压驻车锁（4）；所述驻车顶杆弹簧（23）、挤压凸台（21）、驻车顶杆限位套（24）依次套装在驻车顶杆（22）上，且驻车顶杆弹簧（23）的一端通过设置在驻车顶杆（22）上的限位凸起限位，另一端与挤压凸台（21）接触，所述驻车顶杆限位套（24）与驻车顶杆（22）固定连接；

所述滑块盖板（3）固定设置变速箱壳体上，所述滑块盖板（3）上设置有与挤压凸台（21）形状匹配的挤压凹槽（31），用于压紧挤压凸台（21）；

所述挤压凸台（21）为锥形凸台，需满足以下条件：

其中，F0为挤压凸台（21）受到的弹簧力，F1为挤压凸台（21）与挤压凹槽（31）接触时的压力，μ为挤压凸台（21）与挤压凹槽（31）接触面的摩擦系数，α为挤压凸台（21）的外表面任一母线与凸台轴线所形成的锐角；

所述驻车锁导向套（5）固定设置在变速箱壳体上，所述回位弹簧（6）设置在驻车锁导向套（5）内，且通过设置在驻车锁导向套（5）内的限位块（53）限位，所述驻车锁（4）穿过回位弹簧（6），其下端伸出驻车锁导向套（5），可插入在驻车轮（7）的齿槽之间；

所述驻车锁（4）为T字形圆柱结构，包括限位柱（42）和导向柱（41），所述限位柱（42）的直径大于驻车锁导向套（5）的内径，所述导向柱（41）的直径小于等于驻车锁导向套（5）的内径；所述导向柱（41）的径向设置有卡环槽，所述卡环槽内安装有限位卡环（8）。

2.根据权利要求1所述的自动变速器驻车机构，其特征在于：在非P档时，所述限位柱（42）下端面与驻车锁导向套上端面（52）之间的距离小于驻车锁（4）插入驻车轮（7）齿槽内所移动的距离。

3.根据权利要求2所述的自动变速器驻车机构，其特征在于：所述驻车锁导向套（5）上设置有平衡槽（51），用于平衡驻车锁导向套（5）内外的压力。

4.根据权利要求3所述的自动变速器驻车机构，其特征在于：所述驱动装置（1）是换挡电机、液压缸或拉索。

5.根据权利要求4所述的自动变速器驻车机构，其特征在于：所述限位柱（42）的上表面是平面、与挤压凸台（21）随形的凹槽或凸面。