CN110630736A - 基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置。该技术方案采用丝杠运动机构带动推杆执行推拉动作,驱动换挡杆上杆和换挡杆下杆以球铰为轴进行摆动,从而拨动换挡拨叉杆产生水平往复运动,完成换挡动作。在该技术方案中,以电机带动驱动轮转动,通过皮带传动机构带动皮带轮及传动旋转杆转动,基于传动旋转杆与丝杠之间的万向节连接结构,使丝杆产生转动作用,从而驱动丝杠螺母沿丝杠平移,进而使推杆对换挡杆上杆产生前后推拉作用。本发明提供了自动挡变速器档位切换的一种全新执行机构,不仅节省了人力操作,而且本发明较常规机械手换挡机构更加稳定,同时具有结构简洁、便于维护的技术优势。
Description
技术领域
本发明涉及汽车工程技术领域,进一步涉及汽车变速器换挡装置,具体涉及一种基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置。
背景技术
目前,自动挡变速器在汽车中应用越来越广泛,它根据油门节气门开度和汽车速度实现自动变矩变速,从而省去了常规的换挡操作。然而,自动挡变速器只是无需根据车速进行换挡,而仍需根据行驶状态在P(泊车档)、D(前进档)、N(空档)、R(倒车档)等几个档位之间切换,也就是说,目前大部分自动挡车型仍需手动操作换挡杆,而无法真正的省去换挡的推拉动作。
为了尽可能省去换挡动作、提升驾驶体验,有研究者利用机械手完成换挡杆的推拉动作,由于机械手的运动可通过按钮控制,因此可实现由按钮对档位进行切换。这种模式省去了手动推拉换挡杆的动作,操作量较小,而且也能避免人为挂错档的失误,然而,其执行效果很大程度上取决于机械手的性能,也就是说,机械手的执行机构是整个系统的关键,也是整个换挡装置的核心。就目前来看,机械手的布置形式大致可以分为两种:一种是机械手执行机构连接到变速器换挡拨叉上进行换挡;另一种是执行机构直接驱动换挡手柄,通过换挡拉索控制拨叉轴换挡方式。无论以上哪种形式,目前在结构合理性和执行效果等方面都有待改善,在这种情况下,如何开发一种全新构造的机械手式汽车变速器换挡装置,成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的技术缺陷,提供一种基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置及其控制方法,以解决现有技术中自动挡变速器换挡时需要手动推拉换挡杆的技术问题。
本发明要解决的另一技术问题是如何采用机械手执行机构代替手动推拉换挡杆的动作,完成档位切换。
本发明要解决的再一技术问题是如何开发一种全新构造的机械手式汽车变速器换挡装置。
为实现以上技术目的,本发明采用以下技术方案:
基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,包括换挡杆上杆,换挡杆球铰,换挡杆球铰外套,换挡杆下杆,换挡拨叉杆,电动推杆,其中,换挡杆上杆和换挡杆下杆分别固定连接在换挡杆球铰的上下两端,换挡杆球铰与换挡杆球铰外套相配合,换挡杆球铰嵌入至换挡杆球铰外套中,换挡杆下杆与换挡拨叉杆光滑连接,挡杆上杆与所述电动推杆的相连接。
作为优选,还包括推杆连接环,所述推杆连接环与换挡杆上杆滑动连接,推杆连接环与所述电动推杆固定连接。
进一步优选的,所述电动推杆包括上缸体,推杆,丝杠,丝杠螺母,其中丝杠位于上缸体中,丝杠螺母丝接在丝杠上,推杆与丝杠螺母固定连接,推杆连接环与推杆固定连接;还包括驱动电机,所述驱动电机与丝杠传动连接。
进一步优选的,还包括万向节和传动旋转杆;驱动电机与丝杠之间的传动连接,是通过以下结构实现的:传动旋转杆通过万向节与丝杠相连接,驱动电机与传动旋转杆传动连接。
进一步优选的,还包括下缸体和弯折连接件,其中传动旋转杆位于下缸体中,万向节位于弯折连接件中。
进一步优选的,还包括驱动电机连接轴,驱动轮,皮带,传动旋转杆皮带轮,轴承;驱动电机与传动旋转杆之间的传动连接是通过以下结构实现的:驱动轮固定连接在驱动电机的驱动电机连接轴上,皮带绕接在驱动轮与传动旋转杆皮带轮之间,轴承固定连接在下缸体中,传动旋转杆连接在轴承上,传动旋转杆皮带轮与传动旋转杆固定连接。
进一步优选的,还包括底座,驱动轮、皮带、传动旋转杆皮带轮三者内置于底座中,下缸体和驱动电机分别位于底座的上端。
在以上技术方案的基础上,本发明进一步提供了一种上述汽车变速器换挡装置的控制方法,包括:驱动电机通过驱动电机连接轴带动驱动轮转动,驱动轮通过皮带带动传动旋转杆皮带轮转动,传动旋转杆随传动旋转杆皮带轮的转动而转动,传动旋转杆通过万向节带动丝杠转动;在丝杠的转动下,丝接于其上的丝杠螺母沿丝杠平移,丝杠螺母带动推杆平移,推杆通过连接环带动换挡杆上杆以换挡杆球铰为轴摆动,换挡杆球铰随换挡杆上杆的摆动而转动,在换挡杆球铰的转动下,换挡杆下杆摆动,从而拨动换挡拨叉杆平移,完成换挡动作。
本发明装置在结构上主要包括丝杠进动系统、驱动传动系统、换挡传动机构三大部分,其中:
丝杠进动系统包括上缸体、推杆、推杆连接环、丝杠、丝杠螺母,丝杠和丝杠螺母通过螺纹连接,丝杠螺母和推杆固定连接,推杆与推杆连接环固定连接,丝杠旋转时,丝杠螺母在丝杠推动下沿着上缸体做前进或后退运动,丝杠螺母推动推杆做前进或后退运动。
驱动传动系统包括下缸体、传动旋转杆、驱动电机、驱动电机连接轴、驱动轮、皮带、传动旋转杆皮带轮、轴承和底座;驱动电机通过驱动电机连接轴与驱动轮固定连接,驱动轮与传动旋转杆皮带轮通过皮带传递转动力矩,传动旋转杆皮带轮与传动旋转杆固定连接,传动旋转杆与轴承内环固定连接。传动旋转杆通过万向节与丝杠连接。驱动电机转动时,驱动轮通过皮带传动将转动运动传递给传动旋转杆皮带轮,传动旋转杆皮带轮将转动运动通过传动旋转杆和万向节传递给丝杠,转动力矩通过皮带传动系统和万向节弯折传递系统传递给丝杠,再由丝杠将力矩转化为推杆力,通过推杆连接环将力作用于工作物体。弯折连接件将上缸体和下缸体连接成一个刚体,起到整体支撑作用。底座与下缸体固结在一起,形成一个刚体,起到整体支撑作用。
换挡传动装置包括换挡杆上杆、换挡杆球铰、换挡杆球铰外套、换挡杆下杆和换挡拨叉杆。换挡杆上杆与推杆连接环滑动连接,推杆连接环随丝杠进动时,换挡杆上杆绕换挡杆球铰产生定轴转动;换挡杆上杆、换挡杆球铰和换挡杆下杆固定连接,形成刚体杆件,换挡杆球铰嵌入到换挡杆球铰外套中,形成球铰链。换挡杆下杆和换挡拨叉杆光滑连接,拨动换挡拨叉杆产生水平往复运动。
本发明提供了一种基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置及其控制方法。该技术方案采用丝杠运动机构带动推杆执行推拉动作,驱动换挡杆上杆和换挡杆下杆以球铰为轴进行摆动,从而拨动换挡拨叉杆产生水平往复运动,完成换挡动作。在该技术方案中,以电机带动驱动轮转动,通过皮带传动机构带动皮带轮及传动旋转杆转动,基于传动旋转杆与丝杠之间的万向节连接结构,使丝杆产生转动作用,从而驱动丝杠螺母沿丝杠平移,进而使推杆对换挡杆上杆产生前后推拉作用。本发明提供了自动挡变速器档位切换的一种全新执行机构,不仅节省了人力操作,而且本发明较常规机械手换挡机构更加稳定,同时具有结构简洁、便于维护的技术优势。
附图说明
图1是本发明整体的结构示意图;
图中:1、弯折连接件 2、上缸体 3、推杆 4、推杆连接环 5、丝杠 6、丝杠螺母 7、万向节 8、下缸体 9、传动旋转杆 10、驱动电机 11、驱动电机连接轴 12、驱动轮 13、底座14、皮带 15、传动旋转杆皮带轮 16、轴承 17、换挡杆上杆 18、换挡杆球铰 19、换挡杆球铰外套 20、换挡杆下杆 21、换挡拨叉杆
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节,在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述,表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外,以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,如图1所示,包括换挡杆上杆17,换挡杆球铰18,换挡杆球铰外套19,换挡杆下杆20,换挡拨叉杆21,电动推杆,其中,换挡杆上杆17和换挡杆下杆20分别固定连接在换挡杆球铰18的上下两端,换挡杆球铰18与换挡杆球铰外套19相配合,换挡杆球铰18嵌入至换挡杆球铰外套19中,换挡杆下杆20与换挡拨叉杆21光滑连接,挡杆上杆17与所述电动推杆的相连接。
同时,还包括推杆连接环4,所述推杆连接环4与换挡杆上杆17滑动连接,推杆连接环4与所述电动推杆固定连接。
所述电动推杆包括上缸体2,推杆3,丝杠5,丝杠螺母6,其中丝杠5位于上缸体2中,丝杠螺母6丝接在丝杠5上,推杆3与丝杠螺母6固定连接,推杆连接环4与推杆3固定连接;还包括驱动电机10,所述驱动电机10与丝杠5传动连接。
还包括万向节7和传动旋转杆9;驱动电机10与丝杠5之间的传动连接,是通过以下结构实现的:传动旋转杆9通过万向节7与丝杠5相连接,驱动电机10与传动旋转杆9传动连接。
还包括下缸体8和弯折连接件1,其中传动旋转杆9位于下缸体8中,万向节7位于弯折连接件1中。
还包括驱动电机连接轴11,驱动轮12,皮带14,传动旋转杆皮带轮15,轴承16;驱动电机10与传动旋转杆9之间的传动连接是通过以下结构实现的:驱动轮12固定连接在驱动电机10的驱动电机连接轴11上,皮带14绕接在驱动轮12与传动旋转杆皮带轮15之间,轴承16固定连接在下缸体8中,传动旋转杆9连接在轴承16上,传动旋转杆皮带轮15与传动旋转杆9固定连接。
还包括底座13,驱动轮12、皮带14、传动旋转杆皮带轮15三者内置于底座13中,下缸体8和驱动电机10分别位于底座13的上端。
以上装置在结构上主要包括丝杠进动系统、驱动传动系统、换挡传动机构三大部分,其中:
丝杠进动系统包括上缸体2、推杆3、推杆连接环4、丝杠5、丝杠螺母6,丝杠5和丝杠螺母6通过螺纹连接,丝杠螺母6和推杆3固定连接,推杆3与推杆连接环4固定连接,丝杠5旋转时,丝杠螺母6在丝杠5推动下沿着上缸体2做前进或后退运动,丝杠螺母6推动推杆3做前进或后退运动。
驱动传动系统包括下缸体8、传动旋转杆9、驱动电机10、驱动电机连接轴11、驱动轮12、皮带14、传动旋转杆皮带轮15、轴承16和底座13;驱动电机10通过驱动电机连接轴11与驱动轮12固定连接,驱动轮12与传动旋转杆皮带轮15通过皮带14传递转动力矩,传动旋转杆皮带轮15与传动旋转杆9固定连接,传动旋转杆9与轴承16内环固定连接。传动旋转杆9通过万向节7与丝杠5连接。驱动电机10转动时,驱动轮12通过皮带14传动将转动运动传递给传动旋转杆皮带轮15,传动旋转杆皮带轮15将转动运动通过传动旋转杆9和万向节7传递给丝杠5,转动力矩通过皮带14传动系统和万向节7弯折传递系统传递给丝杠5,再由丝杠5将力矩转化为推杆力,通过推杆连接环4将力作用于工作物体。弯折连接件1将上缸体2和下缸体8连接成一个刚体,起到整体支撑作用。底座13与下缸体8固结在一起,形成一个刚体,起到整体支撑作用。
换挡传动机构包括换挡杆上杆17、换挡杆球铰18、换挡杆球铰外套19、换挡杆下杆20和换挡拨叉杆21。换挡杆上杆17与推杆连接环4滑动连接,推杆连接环4随丝杠进动时,换挡杆上杆17绕换挡杆球铰18产生定轴转动;换挡杆上杆17、换挡杆球铰18和换挡杆下杆20固定连接,形成刚体杆件,换挡杆球铰17嵌入到换挡杆球铰外套19中,形成球铰链。换挡杆下杆20和换挡拨叉杆21光滑连接,拨动换挡拨叉杆21产生水平往复运动。
在以上技术方案的基础上,本实施例进一步提供了一种上述汽车变速器换挡装置的控制方法,包括以下步骤:驱动电机10通过驱动电机连接轴11带动驱动轮12转动,驱动轮12通过皮带14带动传动旋转杆皮带轮15转动,传动旋转杆9随传动旋转杆皮带轮15的转动而转动,传动旋转杆9通过万向节7带动丝杠5转动;在丝杠5的转动下,丝接于其上的丝杠螺母6沿丝杠5平移,丝杠螺母6带动推杆3平移,推杆3通过连接环4带动换挡杆上杆17以换挡杆球铰18为轴摆动,换挡杆球铰18随换挡杆上杆17的摆动而转动,在换挡杆球铰18的转动下,换挡杆下杆20摆动,从而拨动换挡拨叉杆21平移,完成换挡动作。
以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于包括换挡杆上杆(17),换挡杆球铰(18),换挡杆球铰外套(19),换挡杆下杆(20),换挡拨叉杆(21),电动推杆,其中,换挡杆上杆(17)和换挡杆下杆(20)分别固定连接在换挡杆球铰(18)的上下两端,换挡杆球铰(18)与换挡杆球铰外套(19)相配合,换挡杆球铰(18)嵌入至换挡杆球铰外套(19)中,换挡杆下杆(20)与换挡拨叉杆(21)光滑连接,挡杆上杆(17)与所述电动推杆的相连接。
2.根据权利要求1所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于还包括推杆连接环(4),所述推杆连接环(4)与换挡杆上杆(17)滑动连接,推杆连接环(4)与所述电动推杆固定连接。
3.根据权利要求2所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于所述电动推杆包括上缸体(2),推杆(3),丝杠(5),丝杠螺母(6),其中丝杠(5)位于上缸体(2)中,丝杠螺母(6)丝接在丝杠(5)上,推杆(3)与丝杠螺母(6)固定连接,推杆连接环(4)与推杆(3)固定连接;还包括驱动电机(10),所述驱动电机(10)与丝杠(5)传动连接。
4.根据权利要求3所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于还包括万向节(7)和传动旋转杆(9);驱动电机(10)与丝杠(5)之间的传动连接,是通过以下结构实现的:传动旋转杆(9)通过万向节(7)与丝杠(5)相连接,驱动电机(10)与传动旋转杆(9)传动连接。
5.根据权利要求4所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于还包括下缸体(8)和弯折连接件(1),其中传动旋转杆(9)位于下缸体(8)中,万向节(7)位于弯折连接件(1)中。
6.根据权利要求5所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于还包括驱动电机连接轴(11),驱动轮(12),皮带(14),传动旋转杆皮带轮(15),轴承(16);驱动电机(10)与传动旋转杆(9)之间的传动连接是通过以下结构实现的:驱动轮(12)固定连接在驱动电机(10)的驱动电机连接轴(11)上,皮带(14)绕接在驱动轮(12)与传动旋转杆皮带轮(15)之间,轴承(16)固定连接在下缸体(8)中,传动旋转杆(9)连接在轴承(16)上,传动旋转杆皮带轮(15)与传动旋转杆(9)固定连接。
7.根据权利要求6所述的基于电动推杆机械手的汽车变速器换挡装置,其特征在于还包括底座(13),驱动轮(12)、皮带(14)、传动旋转杆皮带轮(15)三者内置于底座(13)中,下缸体(8)和驱动电机(10)分别位于底座(13)的上端。
8.一种权利要求7所述汽车变速器换挡装置,其特征在于,包括:驱动电机(10)通过驱动电机连接轴(11)带动驱动轮(12)转动,驱动轮(12)通过皮带(14)带动传动旋转杆皮带轮(15)转动,传动旋转杆(9)随传动旋转杆皮带轮(15)的转动而转动,传动旋转杆(9)通过万向节(7)带动丝杠(5)转动;在丝杠(5)的转动下,丝接于其上的丝杠螺母(6)沿丝杠(5)平移,丝杠螺母(6)带动推杆(3)平移,推杆(3)通过连接环(4)带动换挡杆上杆(17)以换挡杆球铰(18)为轴摆动,换挡杆球铰(18)随换挡杆上杆(17)的摆动而转动,在换挡杆球铰(18)的转动下,换挡杆下杆(20)摆动,从而拨动换挡拨叉杆(21)平移,完成换挡动作。
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