CN110735920A - 单电机驱动的变速器选换挡操纵装置 - Google Patents

单电机驱动的变速器选换挡操纵装置 Download PDF

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王晓兰
徐洋洋
王英豪
李阳
杨骜
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Shanghai Automobile Gear Works
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    • F16H63/42—Ratio indicator devices

Abstract

一种单电机驱动的变速器选换挡操纵装置，包括：选换挡轴、驱动电机、行星齿轮减速装置和限位检测装置，其中：驱动电机与行星齿轮减速装置相连，行星齿轮减速装置与选换挡轴相连，限位检测装置设置于选换挡轴上；行星齿轮减速装置包括：齿圈和设置于齿圈上的行星齿轮机构、动力锁止机构，其中：齿圈与选换挡轴相连，行星齿轮机构分别与驱动电机和选换挡轴相连；限位检测装置包括：限位机构和设置于其上的全挡位位置信号检测模块。本发明采用单电机结构和行星齿轮机构，实现单一动力输入完成选挡和换挡两个功能，以及减速和增加扭矩功能，整体结构紧凑且成本较低，可广泛应用于变速器的选换挡。

Description

单电机驱动的变速器选换挡操纵装置
技术领域
本发明涉及的是一种变速器选换挡领域的技术，具体是一种单电机驱动的变速器选换挡操纵装置。
背景技术
机械式自动变速器(AMT)以其效率高、成本低和研发周期短的特点，逐渐得到汽车行业的重视。AMT的选换挡装置是其关键核心技术，在电动化发展趋势下，电驱动方式的选换挡装置应用越来越广泛。
发明内容
本发明针对现有技术功能较为单一的缺陷，提出一种单电机驱动的变速器选换挡操纵装置，采用单电机结构和行星齿轮机构，实现单一动力输入完成选挡和换挡两个功能，以及减速和增加扭矩功能，具有换挡响应快、空间结构紧凑、综合成本低的整体效果。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：选换挡轴、驱动电机、行星齿轮减速装置和限位检测装置，其中：驱动电机与行星齿轮减速装置相连，行星齿轮减速装置与选换挡轴相连，限位检测装置设置于选换挡轴上。
所述的行星齿轮减速装置包括：齿圈和设置于齿圈上的行星齿轮机构、动力锁止机构，其中：齿圈与选换挡轴相连，行星齿轮机构分别与驱动电机和选换挡轴相连。
所述的行星齿轮机构包括：太阳轮、行星轮、第一行星架和第二行星架，其中：太阳轮设置于齿圈中心并与驱动电机相连，行星轮以太阳轮为中心对称设置于齿圈内并同时与齿圈和太阳轮啮合，第一行星架设置于齿圈靠驱动电机一侧并与行星轮相连，第二行星架设置于与第一行星架相对另一侧并与选换挡轴相连。
所述的动力锁止机构包括：锁止触头、第一固定轴、第二固定轴、电磁推杆和壳体支撑环，其中：锁止触头通过第一固定轴设置于齿圈上并可绕第一固定轴旋转，电磁推杆通过第二固定轴设置于锁止触头上，壳体支撑环与第一固定轴相连。
所述的限位检测装置包括：限位机构和全挡位位置信号检测模块，其中：限位机构设置于选换挡轴上，全挡位位置信号检测模块设置于限位机构上。
所述的限位机构包括：第一拨头、第二拨头、限位销、定排销和选换挡凸轮，其中：第一拨头和第二拨头相邻设置并设置于选换挡轴上，选换挡凸轮设置于选换挡轴上并设置于行星齿轮减速机构和第二拨头之间，定排销和定位销设置于选换挡凸轮两侧。
所述的选换挡凸轮上设有用于与限位销相配合的王字限位槽。
所述的全挡位位置信号检测模块包括：霍尔传感器和磁铁块，其中：磁铁块设置于限位机构上，霍尔传感器设置于磁铁块上。
技术效果
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、采用单电机结构，充分利用动力资源，实现单一动力输入完成选挡和换挡两个功能，节省选换挡装置的硬件成本；
2、采用行星齿轮机构实现减速和增加扭矩，结构紧凑，便于变速器和整车的空间布置；
3、整体结构紧凑且成本较低，可广泛应用于变速器的选换挡。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明行星齿轮减速装置与输入、输出端连接的剖视图；
图3为本发明王字槽机械限位装置结构示意图；
图4为本发明动力锁止装置的结构示意图；
图中：驱动电机1、太阳轮2、齿圈3、限位销4、霍尔传感器5、磁铁块6、选换挡轴7、第一拨头8、第二拨头9、定排销10、选换挡凸轮11、王字限位槽12、行星轮13、动力锁止机构14、第一行星架15、第二行星架16、锁止触头17、第一固定轴18、第二固定轴19、电磁推杆20、壳体支撑环21、行星齿轮减速装置22、限位检测装置23、行星齿轮机构24、限位机构25、全挡位位置信号检测模块26。
具体实施方式
如图1所示，为本实施例涉及的一种单电机驱动的变速器选换挡操纵装置，其中包含：选换挡轴7、驱动电机1、行星齿轮减速装置22和限位检测装置23，其中：驱动电机1与行星齿轮减速装置22相连，行星齿轮减速装置22与选换挡轴7相连，限位检测装置23设置于选换挡轴上7。
所述的驱动电机1优选为直流电机，可提供1400N驱动力，最大转速为6000rpm。
所述的行星齿轮减速装置22包括：齿圈3和设置于齿圈3上的行星齿轮机构24、动力锁止机构14，其中：齿圈3通过花键与选换挡轴7相连，行星齿轮机构24分别与驱动电机1和选换挡轴7相连。
所述的行星齿轮机构24包括：太阳轮2、行星轮13、第一行星架15和第二行星架16，其中：太阳轮2设置于齿圈3中心并与驱动电机1的输出轴相连，行星轮13以太阳轮13为中心对称设置于齿圈3内并同时与齿圈3和太阳轮13啮合，第一行星架15设置于齿圈3靠驱动电机1一侧并与行星轮13相连，第二行星架16设置于与第一行星架15相对另一侧并通过滚珠丝杆与选换挡轴7相连。
所述的齿圈3齿数、行星轮13齿数和太阳轮2齿数分别为81、34和23。
所述的滚珠丝杆的导程为7.6mm，丝杠的行程为33mm。
所述的动力锁止机构14包括：锁止触头17、第一固定轴18、第二固定轴19、电磁推杆20和壳体支撑环21，其中：锁止触头17通过第一固定轴18设置于齿圈3上并可绕第一固定轴18旋转，电磁推杆20通过第二固定轴19设置于锁止触头17上，壳体支撑环21与第一固定轴18相连，电磁推杆20通电后，在电磁力作用下可实现绕第一固定轴18旋转，进而实现锁止触头17与齿圈3外围内侧或第一行星架15和第二行星架16的外圈的接触锁止。
所述的限位检测装置23包括：限位机构25和全挡位位置信号检测模块26，其中：限位机构25设置于选换挡轴7上，全挡位位置信号检测模块26设置于限位机构25上。
所述的限位机构25包括：第一拨头8、第二拨头9、限位销4、定排销10和选换挡凸轮11，其中：第一拨头和第二拨头相邻设置并设置于选换挡轴上，选换挡凸轮设置于选换挡轴上并设置于行星齿轮减速机构和第二拨头之间，定排销和定位销设置于选换挡凸轮两侧，变速器处于不同挡位时，定排销10在选换挡凸轮11的凹槽内，提供55Nm左右的定排力。
所述的选换挡凸轮11上设有用于与限位销4相配合的王字限位槽12。
所述的全挡位位置信号检测模块26包括：霍尔传感器5和磁铁块6，其中：磁铁块6设置于选换挡凸轮11上，霍尔传感器5设置于磁铁块6上，不同挡位下霍尔式传感器5与磁铁块6的相对位置不同，霍尔式传感器5对应不同的磁铁磁场，进而对应输出不同的占空比电信号量判断所处的位置。
所述的锁止触头17、齿圈3内侧和第二行星架16外侧的带有凸起结构并且表层贴附高摩擦材料。
所述的锁止触头17为碳化钨颗粒复合耐磨材料。
本装置通过以下方式进行工作：
1、霍尔式传感器5和磁铁块6的相对位置关系，产生对应电信号通过线束传递反馈给TCU，TCU的控制命令发送给单个驱动电机1和电磁推杆20；
2、电磁推杆20推向齿圈3外围时，齿圈3外围与锁止触头17相接处，通过凸起结构和摩擦力进行锁止，第一行星架15和第二行星架16可以转动传递动力，第二行星架16旋转带动选换挡轴7做轴向移动，实现选挡功能；
3、电磁推杆20推向第一行星架15时，第一行星架15与锁止触头17相接处，通过凸起结构和摩擦力进行锁止，齿圈3外围可以转动传递动力，实现选换挡轴7的周向旋转，实现换挡功能。
本装置升降档位时间在300～350ms，所提供的选换挡力能够稳定高效驱动执行机构运动，很好地满足变速器的换挡要求。
本装置采用动力切换装置对单电机的动力源的切换，同时实现了选档和换挡功能，现有同时实现电动选换挡功能的技术均为双电机方案。在承扭能力380Nm的变速器上进行测试，在3档升4档时，变速器输入轴转速3300rpm，换挡完成时间约250ms，换挡力约830N，满足变速器的实际换挡需求。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (6)

1.一种单电机驱动的变速器选换挡操纵装置，其特征在于，包括：选换挡轴、驱动电机、行星齿轮减速装置和限位检测装置，其中：驱动电机与行星齿轮减速装置相连，行星齿轮减速装置与选换挡轴相连，限位检测装置设置于选换挡轴上；
所述的行星齿轮减速装置包括：齿圈和设置于齿圈上的行星齿轮机构、动力锁止机构，其中：齿圈与选换挡轴相连，行星齿轮机构分别与驱动电机和选换挡轴相连；
所述的动力锁止机构包括：锁止触头、第一固定轴、第二固定轴、电磁推杆和壳体支撑环，其中：锁止触头通过第一固定轴设置于齿圈上并可绕第一固定轴旋转，电磁推杆通过第二固定轴设置于锁止触头上，壳体支撑环与第一固定轴相连。
2.根据权利要求1所述的变速器选换挡操纵装置，其特征是，所述的行星齿轮机构包括：太阳轮、行星轮、第一行星架和第二行星架，其中：太阳轮设置于齿圈中心并与驱动电机相连，行星轮以太阳轮为中心对称设置于齿圈内并同时与齿圈和太阳轮啮合，第一行星架设置于齿圈靠驱动电机一侧并与行星轮相连，第二行星架设置于与第一行星架相对另一侧并与选换挡轴相连。
3.根据权利要求1所述的变速器选换挡操纵装置，其特征是，所述的限位检测装置包括：限位机构和全挡位位置信号检测模块，其中：限位机构设置于选换挡轴上，全挡位位置信号检测模块设置于限位机构上。
4.根据权利要求3所述的变速器选换挡操纵装置，其特征是，所述的限位机构包括：第一拨头、第二拨头、限位销、定排销和选换挡凸轮，其中：第一拨头和第二拨头相邻设置并设置于选换挡轴上，选换挡凸轮设置于选换挡轴上并设置于行星齿轮减速机构和第二拨头之间，定排销和定位销设置于选换挡凸轮两侧。
5.根据权利要求4所述的变速器选换挡操纵装置，其特征是，所述的选换挡凸轮上设有用于与限位销相配合的王字限位槽。
6.根据权利要求1所述的变速器选换挡操纵装置，其特征是，所述的全挡位位置信号检测模块包括：霍尔传感器和磁铁块，其中：磁铁块设置于限位机构上，霍尔传感器设置于磁铁块上。
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