CN111089165B - 一种变速器用自动换挡装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了变速器用自动换挡装置包括有且仅有一根设置在变速器壳体上的选换挡轴，选换挡轴的一侧设有固设在其上且呈上下排列的第一拨叉组件和第二拨叉组件，另一侧设有设置在变速器壳体上的换挡电机和选挡电机，换挡电机通过换挡组件与选换挡轴传动连接，并驱动选换挡轴做旋转运动，选挡电机通过选挡组件与选换挡轴传动连接，并驱动选换挡轴沿其轴线做直线运动。本发明的有益效果主要体现在：第一拨叉组件和第二拨叉组件共用一个选换挡轴，通过选换挡电机横竖排布充分利用空间，也大大减轻了变速器的重量；同时，所述选换挡轴的两侧自带换挡互锁装置，通过机械互锁避免同时挂入两个档位，防止出现变速器损坏并进而避免人员出现风险。

Description

一种变速器用自动换挡装置
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，具体而言，尤其涉及一种变速器用自动换挡装置。
背景技术
由于当前全球能源日益减少及环境污染的加剧，混合动力汽车乃至电动汽车成为人们关注的焦点，近五年来混合动力汽车的销售从2008年的1.53万辆增加到了2012年的20.51万辆。因此，越来越多的自动变速器产品问世，其中，电控机械式自动变速器(AMT)，因其经济优势，且技术要求较低得到了很多汽车厂商的青睐。
中国专利号CN107461490A揭示了一种电动AMT换挡机构，其包括N个换挡电机、N个拨叉、一个传动轴，所述传动轴上布置有2N个档位齿轮，其中N为≥1的自然数，每个所述档位齿轮对应于一个特定档位输出，每个所述档位齿轮均通过对应的轴承套装定位于所述传动轴的轴向上固定位置，两个相邻的档位齿轮成为一组对应档位结构，所述传动轴上布置有N个档位结构，每组档位结构之间设置有一个同步器，每个同步器的输入部分分别套装于所述传动轴的对应轴向位置，每个同步器的两侧输出部分分别对应于对应侧的档位齿轮布置，每个所述同步器的滑块外端对应连接有一个所述拨叉，所述拨叉的安装端固装有丝杆螺母，每个所述换挡电机的输出端固接有丝杆选换挡轴，每根所述丝杆选换挡轴的上设置有一段丝杆结构，所述传动轴和每个所述换挡电机的位置相对固定、分别固装于对应的壳体布置。
该专利中，由于变速器内有每个拨叉就需要匹配相应的丝杆选换挡轴，因此拨叉布置结构较为复杂，占用变速器内部较多的空间。同时，丝杆选换挡轴的一侧与拨叉固接，也就是说，所述丝杆选换挡轴一侧的重量远远大于其另一侧的重量，因此当所述换挡电机通过所述丝杆选换挡轴驱动所述丝杆螺母移动时，由于所述丝杆选换挡轴两侧的重量不同，会产生动不平衡现象，导致换挡位置信息变化较大，甚至会超过系统预先设计的阈值，程序误判，换挡功能失效，造成人生安全隐患；另外，由于所述丝杆选换挡轴两侧的重量不同，在重力的作用下，极易导致所述丝杆选换挡轴弯曲形变，影响丝杆螺母在所述丝杆选换挡轴上平稳滑行的顺畅性，导致无法正常换挡。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种选换挡顺畅的变速器用自动换挡装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
变速器用自动换挡装置包括有且仅有一根设置在变速器壳体上的选换挡轴，所述选换挡轴的一侧设有连动在其上且呈上下排列的第一拨叉组件和第二拨叉组件，另一侧设有固定在所述变速器壳体上的换挡电机和选挡电机，所述换挡电机的驱动端与所述选换挡轴之间的距离等于或大于所述选挡电机的驱动端和选换挡轴之间的距离，且所述换挡电机的轴线与所述选换挡轴的轴线平行，所述换挡电机的轴线与所述选挡电机的轴线为空间垂直；所述换挡电机通过换挡组件与选换挡轴传动连接，并驱动所述选换挡轴做旋转运动，所述选挡电机通过选挡组件与选换挡轴传动连接，并驱动所述选换挡轴沿其轴线做直线运动；所述第一拨叉组件包括套设在选换挡轴上的第一拨块，所述选换挡轴上设有第一通孔，一第一插销贯穿所述第一拨块且至少部分延伸置于所述第一通孔内，所述第一拨块上还固设有用以拨动同步器移动的第一拨叉本体；所述第二拨叉组件包括套设在所述选换挡轴上与其固接的第二拨块，所述选换挡轴上设有第二通孔，一第二插销贯穿所述第二拨块且至少部分延伸置于所述第二通孔内，所述第二拨块上还固设有用以拨动同步器移动的第二拨叉本体；所述第二拨块包括设于所述选换挡轴上的拨块本体、设于所述拨块本体上的嵌块及呈弧形结构设置的挡块；所述第二拨叉本体上设有第二卡块，该第二卡块上设有与所述嵌块相契合的嵌槽。
优选的，所述换挡组件包括固设在所述选换挡轴上位于所述第一拨叉组件上方的扇形齿轮，以及位于所述扇形齿轮和换挡电机之间的减速齿轮，所述减速齿轮的大齿圈与固设在所述换挡电机的电机轴上的驱动齿轮啮合，所述减速齿轮的小齿圈与所述扇形齿轮相啮合。
优选的，所述选换挡轴上设有一贯穿孔，一弹性销贯穿所述扇形齿轮，且至少部分延伸置于所述贯穿孔内。
优选的，所述选挡组件包括套设在所述选换挡轴上可相对其转动的传动套，所述传动套位于所述第一拨叉组件和第二拨叉组件之间，且其上固设有一齿条，所述齿条和选挡电机之间还设有设置在所述变速器壳体上的变速齿轮，所述变速齿轮的第一齿圈与固设在所述选挡电机的电机轴上的选挡齿轮啮合，所述变速齿轮的第二齿圈与所述齿条相啮合。
优选的，所述选换挡轴上套设有轴套，所述轴套的外圈与所述传动套连接。
优选的，所述齿条的高度小于或等于所述减速齿轮的小齿圈的长度。
优选的，所述第一拨叉本体上固设有呈圆弧状的第一凸块，所述第一凸块与所述同步器上的齿套相啮合。
优选的，所述第二拨叉本体上固设有呈圆弧状的第二凸块，所述第二凸块与所述同步器上的齿套相啮合。
优选的，所述第一拨块和第二拨块在选换挡过程中通过第一拨块和第二拨块的挡块与第一拨叉本体和第二拨叉本体的卡块可产生自锁，使第一拨叉本体在换挡移动过程中第二拨叉本体不可轴向移动，相反当第二拨叉本体在换挡移动的过程中第一拨叉本体不可轴向移动。
本发明的有益效果主要体现在：
1、第一拨叉组件和第二拨叉组件共用一个选换挡轴，不仅节省了换挡轴，也节省了拨叉安装占用的空间，从而也减轻了变速器的重量。同时，该装置中通过机械自锁防止同时挂入两个档位、防止换挡功能失效发生，保护了人员的安全；
2、选换挡轴两侧的重量相当，可使其保持永久的垂直性；
3、在无需换挡时，变速器接收到TCU信号后，所述换挡电机依次通过减速齿轮和扇形齿轮驱动选换挡轴、第一拨叉组件和第二拨叉组件转动，完成挂挡动作；当需要选挡时，所述选挡电机依次通过变速齿轮和齿条驱动选换挡轴、第一拨叉组件和第二拨叉组件上下同步移动，完成选挡动作；换挡、选挡相对独立，动作简单，操作便捷，传动链短，受传动间隙影响小；
4、当所述变速齿轮通过所述齿条驱动所述选换挡轴向上移动时，所述扇形齿轮在所述减速齿轮上滑动，但是由于所述减速齿轮的小齿圈的长度大于或等于所述齿条的高度，可防止所述扇形齿轮窜出减速齿轮外，延长其使用寿命；
5、将换挡电机的远端与所述选换挡轴之间的距离限定即可限定所述选挡电机的远端和选换挡轴之间的距离，可对此根据实际需求选择相应规格的选挡电机和选挡组件，布置更加灵活，可以更加合理地利用变速器内部的空间，具有较广的适用性。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的局部剖视示意图；
图3为本发明的局部结构示意图；
图4为图3中A处的放大结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
结合图1-4所示，本发明揭示了变速器用自动换挡装置包括有且仅有一根设置在变速器壳体上的选换挡轴1，所述选换挡轴1的一侧设有连动在其上且呈上下排列的第一拨叉组件2和第二拨叉组件3。所述第一拨叉组件2和第二拨叉组件3共用一个选换挡轴1，不仅节省了其他机构，也节省了拨叉安装占用的空间，从而也减轻了变速器的重量。所述选换挡轴1的另一侧设有固定在所述变速器壳体上的换挡电机4和选挡电机5，所述换挡电机4通过换挡组件6与选换挡轴1传动连接，并驱动所述选换挡轴1做旋转运动，所述选挡电机5通过选挡组件7与选换挡轴1传动连接，并驱动所述选换挡轴轴1沿其轴线做直线运动。该装置中选换挡轴的两侧动平衡，杜绝程序误判、换挡功能失效等现象发生，保护了人员的安全。另外由于选换挡轴两侧的重量相当，可使其保持永久的垂直性。
本发明中，所述换挡电机4的轴线与所述选换挡轴1的轴线平行，所述换挡电机4的轴线与所述选挡电机5的轴线为空间垂直，方便变速器布置，且方便换挡电机4、选挡电机5与控制器电性连接。另外，所述换挡电机4的远端与所述选换挡轴1之间的距离等于或大于所述选挡电机5的远端和选换挡轴1之间的距离，以保证齿形处于啮合状态,将换挡电机4的远端与所述选换挡轴1之间的距离限定即可限定所述选挡电机5的远端和所述选换挡轴1之间的距离，可对此根据实际需求选择相应规格的所述选挡电机5和选挡组件7，布置更加灵活，可以更加合理地利用变速器内部的空间，具有较广的适用性。
本发明中所述换挡组件6和选挡组件7的具体结构如下：
所述换挡组件6包括固设在所述选换挡轴1上位于所述第一拨叉组件2上方的扇形齿轮61，以及位于所述扇形齿轮61和换挡电机4之间的减速齿轮62，所述减速齿轮62的大齿圈621与固设在所述换挡电机4电机轴上的驱动齿轮41啮合，所述减速齿轮62的小齿圈622与所述扇形齿轮61相啮合。具体的，所述选换挡轴1上设有一贯穿孔611，一弹性销612贯穿所述扇形齿轮61，且至少部分延伸置于所述贯穿孔611内，从而将所述扇形齿轮61固定在所述选换挡轴1上，当然，也可采用其他固定方式，如焊接、螺接等，均属于本发明的保护范畴，本发明采用插接是为了能更便捷的拆卸维修更换，极大地提高工作效率。
所述选挡组件7包括套设在选换挡轴上的轴套11，所述轴套11的外圈与所述传动套73连接，以使所述传动套73相对所述选换挡轴1转动的同时可与其同步上下移动，上述中，所述传动套73位于所述第一拨叉组件2和第二拨叉组件3之间，且其上固设有一齿条71，所述齿条71和选挡电机5之间还设有设置在所述变速器壳体上的变速齿轮72，所述变速齿轮72的第一齿圈721与固设在所述选挡电机5电机轴上的选挡挡齿轮51啮合，所述变速齿轮72的第二齿圈722与所述齿条71相啮合。所述齿条71的高度小于或等于所述减速齿轮62的小齿圈622的长度。当所述变速齿轮72通过所述齿条71驱动所述选换挡轴1向上移动时，所述扇形齿轮61在所述减速齿轮62上滑动，但是由于所述减速齿轮62的小齿圈622的长度大于或等于所述齿条71的高度，可防止所述扇形齿轮61窜出减速齿轮62外，延长其使用寿命。
与现有技术通常采用的蜗轮蜗杆进行传动相比，现有技术的蜗轮蜗杆在选择材料时和硬度搭配上，都要考虑寿命的匹配，蜗杆选择硬度较高，强度较高的材料，而蜗轮则选择硬度和强度都较低的材料，另外在啮合时会出现偏差，一般情况下，蜗轮更容易磨损，所以经常需要对涡轮进行更换，增加不必要的成本。另外，蜗轮蜗杆加工工艺较齿轮复杂，制造成本高。本发明中所采用的是齿轮传动和齿轮齿条传动，齿轮和齿条的材料选择和硬度搭配基本上均一致，所以磨损相对较小，使用寿命长，同时，无需加工简单，降低制造成本。
本发明实施例中，所述第一拨叉组件2包括第一拨块21、第一拨叉本体22、第一凸块23、第一插销24、第一通孔25及第一卡块；第一拨块21套设在选换挡轴1上，可以随着选换挡轴的转动而转动，所述选换挡轴1上设有第一通孔25，第一插销24贯穿所述第一拨块21且至少部分延伸置于所述第一通孔25内，所述第一拨叉本体22上固设有呈圆弧状的第一凸块23，所述第一凸块23与所述同步器上的齿套相啮合，所述第一卡块开设于所述第一拨叉本体上，用于实现第一拨叉本体与第一拨块之间的配合；所述第二拨叉组件3包括第二拨块31、第二拨叉本体32、第二凸块33、第二插销34、第二通孔35及第二卡块36；第二拨块31套设在选换挡轴1上，可以随着选换挡轴的转动而转动，所述选换挡轴1上设有第二通孔35，第二插销34贯穿所述第二拨块31且至少部分延伸置于所述第二通孔35内，所述第二拨叉本体32上固设有呈圆弧状的第二凸块33，所述第二凸块33与所述同步器上的齿套相啮合，所述第二卡块36开设于所述第二拨叉本体32上，用于实现第二拨叉本体32与第二拨块31之间的配合。
具体的，所述第二拨块31包括拨块本体311、嵌块312、挡块313、嵌块弧面314及通槽315；拨块本体311安装在选换挡轴1上，可以随着选换挡轴的转动和/或升降而转动和/或升降；嵌块312由拨块本体一侧的至少部分表面向外延伸形成，第二卡块36上开设有与嵌块312相契合的嵌槽，使得嵌块随着选换挡轴的升降而升降时，能够实现与嵌槽的分离和契合，继而使得当嵌块置于嵌槽内且选换挡轴转动时，第二拨叉本体即会随着选换挡轴的转动而移动；嵌块弧面314开设在嵌块的两侧，从而使得第二拨块带着第二拨叉本体移动时，嵌块能够相对于嵌槽转动一定的角度，使得连接更为顺畅；挡块313开设在拨块本体311的端面上，挡块呈弧形结构设置，使得挡块的外侧壁呈弧形；而第二卡块36上嵌槽的外侧两端向两侧延伸，形成扩口，该扩口正好与挡块外侧壁的弧度相同，继而使得嵌块与嵌槽分离和契合时（即嵌块正对卡槽升降时），第二卡块不会与挡块相互干涉；第一拨块21的结构与第二拨块31的结构相同，两者相对于齿条71对称安装；第一卡块的结构也与第二卡块相同；通槽315开设在挡块上，位于嵌块下方，选换挡轴上开设有与通槽相连通的通道。
而当第二拨块上的嵌块与第二卡块上的嵌槽分离后，第一拨块上的嵌块即会与第一卡块上的嵌槽嵌合，选换挡轴转动，即会使得第一拨叉本体随着第一拨块的转动而移动，而此时第二拨块上的挡块随着选换挡轴转动后，即会起到对第二卡块的纵向限位作用，实现换挡时的自锁，反之亦然。
下面简单阐述一下本发明的工作过程：在无需换挡时，变速器接在收到TCU信号后，所述换挡电机4依次通过减速齿轮62和扇形齿轮61驱动选换挡轴1转动，所述选换挡轴1转动带动第一拨块21以及第一拨叉本体22转动，固设在所述第一拨叉本体22上的所述第一凸块23与所述同步器上的齿套啮合，完成挂挡动作。当需要选挡时，所述选挡电机5依次通过变速齿轮72和齿条71驱动选换挡轴1向上移动，在所述第一拨叉组件2和第二拨叉组件3上下移动，并配合换挡电机4的动作完成选换挡。该过程中，所述第一拨块和第二拨块在选换挡过程中通过第一拨块和第二拨块的挡块与第一拨叉本体和第二拨叉本体的卡块可产生自锁，即第一拨叉本体在换挡移动过程中第二拨叉本体不可轴向移动，相反，当第二拨叉本体在换挡移动的过程中第一拨叉本体不可轴向移动。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种变速器用自动换挡装置，其特征在于：包括有且仅有一根设置在变速器壳体上的选换挡轴(1)，所述选换挡轴(1)的一侧设有连动在其上且呈上下排列的第一拨叉组件(2)和第二拨叉组件(3)，另一侧设有固定在所述变速器壳体上的换挡电机(4)和选挡电机(5)，所述换挡电机(4)的驱动端与所述选换挡轴(1)之间的距离等于或大于所述选挡电机(5)的驱动端和选换挡轴(1)之间的距离，且所述换挡电机(4)的轴线与所述选换挡轴(1)的轴线平行，所述换挡电机(4)的轴线与所述选挡电机(5)的轴线为空间垂直；所述换挡电机(4)通过换挡组件(6)与选换挡轴(1)传动连接，并驱动所述选换挡轴(1)做旋转运动，所述选挡电机(5)通过选挡组件(7)与选换挡轴(1)传动连接，并驱动所述选换挡轴(1)沿其轴线做直线运动；所述第一拨叉组件(2)包括套设在选换挡轴(1)上的第一拨块(21)，所述选换挡轴(1)上设有第一通孔(25)，一第一插销(24)贯穿所述第一拨块(21)且至少部分延伸置于所述第一通孔(25)内，所述第一拨块(21)上还固设有用以拨动同步器移动的第一拨叉本体(22)；所述第二拨叉组件(3)包括套设在所述选换挡轴(1)上与其固接的第二拨块(31)，所述选换挡轴(1)上设有第二通孔(35)，一第二插销(34)贯穿所述第二拨块(31)且至少部分延伸置于所述第二通孔(35)内，所述第二拨块(31)上还固设有用以拨动同步器移动的第二拨叉本体(32)；所述第二拨块(31)包括设于所述选换挡轴(1)上的拨块本体(311)、设于所述拨块本体(311)上的嵌块(312)及呈弧形结构设置的挡块(313)；所述第二拨叉本体(32)上设有第二卡块(36)，该第二卡块(36)上设有与所述嵌块(312)相契合的嵌槽；所述第一拨叉本体(22)上设有与所述第一拨块(21)相配合的第一卡块；所述第一拨块(21)和第二拨块(31)在选换挡过程中通过第一拨块(21)和第二拨块(31)上的挡块与第一拨叉本体(22)和第二拨叉本体(32)的卡块可产生自锁，使第一拨叉本体(22)在换挡移动过程中第二拨叉本体(32)不可轴向移动，第二拨叉本体(32)在换挡移动的过程中第一拨叉本体(22)不可轴向移动；
所述第二拨叉本体(32)上固设有呈圆弧状的第二凸块(33)，所述第二凸块(33)与所述同步器上的齿套相啮合；
嵌块弧面(314)开设在嵌块的两侧，从而使得第二拨块带着第二拨叉本体移动时，嵌块能够相对于嵌槽转动一定的角度；第二卡块(36)上嵌槽的外侧两端向两侧延伸，形成扩口，该扩口正好与挡块外侧壁的弧度相同；第一拨块(21)的结构与第二拨块(31)的结构相同，两者相对于齿条(71)对称安装；第一卡块的结构也与第二卡块相同；通槽(315)开设在挡块上，位于嵌块下方；
所述换挡组件(6)包括固设在所述选换挡轴(1)上位于所述第一拨叉组件(2)上方的扇形齿轮(61)，以及位于所述扇形齿轮(61)和换挡电机(4)之间的减速齿轮(62)，设于所述减速齿轮(62)上的大齿圈(621)与固设在所述换挡电机(4)电机轴上的驱动齿轮(41)啮合，设于所述减速齿轮(62)上的小齿圈(622)与所述扇形齿轮(61)相啮合；
所述选换挡轴(1)上设有一贯穿孔(611)，一弹性销(612)贯穿所述扇形齿轮(61)，且该弹性销至少部分延伸置于所述贯穿孔(611)内；
所述选挡组件(7)包括套设在所述选换挡轴(1)上可相对其转动的传动套(73)，所述传动套(73)位于所述第一拨叉组件(2)和第二拨叉组件(3)之间，且其上固设有一齿条(71)，所述齿条(71)和选挡电机(5)之间还设有设置在所述变速器壳体上的变速齿轮(72)，设于所述变速齿轮(72)上的第一齿圈(721)与固设在所述选挡电机(5)电机轴上的选挡齿轮(51)啮合，设于所述变速齿轮(72)上的第二齿圈(722)与所述齿条(71)相啮合；
所述选换挡轴(1)上套设有轴套(11)，所述轴套(11)的外圈与所述传动套(73)连接；
所述齿条(71)的高度小于或等于所述减速齿轮(62)的小齿圈(622)的长度；
所述第一拨叉本体(22)上固设有呈圆弧状的第一凸块(23)，所述第一凸块(23)与所述同步器上的齿套相啮合；
所述第二拨叉本体(32)上固设有呈圆弧状的第二凸块(33)，所述第二凸块(33)与所述同步器上的齿套相啮合。
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