CN111677859A - 选换挡执行器 - Google Patents

Abstract

一种选换挡执行器，包括选换挡轴、选挡套、选挡套驱动机构和限位部件。选挡套驱动机构用于驱动选挡套沿轴向移动，选换挡轴与选挡套相连，以跟随选挡套同步移动。选挡套包括螺杆，螺杆具有第一多线单向螺纹；选挡套驱动机构包括传动件和传动件驱动机构；传动件具有安装孔，安装孔的孔壁设有与第一多线单向螺纹相配合的第二多线单向螺纹，螺杆穿过安装孔，并与传动件螺旋连接；传动件驱动机构用于驱动传动件旋转；限位部件设有第一限位结构和第二限位结构，第一限位结构用于限制传动件沿轴向移动，第二限位结构用于限制选挡套转动。本发明在进行选挡操作时不会出现传动卡死的现象，而且传动精度高，结构简单，制造成本低。

Description

选换挡执行器

技术领域

本发明涉及汽车变速器的换挡技术。

背景技术

图1示出了现有的用于汽车变速箱的选换挡执行器的结构示意图。如图所示，现有的选换挡执行器包括一个选挡套108和两个驱动该选挡套108的冠齿轮154、156。选挡套108上设有两套旋向相反的螺纹，两个冠齿轮分别与选挡套108上的一套螺纹相啮合，两个冠齿轮可被旋转驱动，从而驱动选挡套沿其轴线方向平移运动。

该现有的技术方案主要存在以下不足：

1、选挡套108上设置有正反两种传动螺纹，且同时与冠齿轮154、156啮合传动，由于冠齿轮154和156两者是反向运动，容易造成机构卡死；

2、现有技术方案采用的传动结构因其结构的特点导致传动精度较低；

3、选挡套108上设置有正反两种传动螺纹，结构复杂，制造难度大，成本也高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种选换挡执行器，其在进行选挡操作时不会出现传动卡死的现象，而且传动精度高，结构简单，制造成本低。

本发明实施例提供了一种选换挡执行器，包括选换挡轴、选挡套和选挡套驱动机构；选挡套驱动机构用于驱动选挡套沿轴向移动，选换挡轴与选挡套相连，以跟随选挡套同步移动，其特点在于，选挡套包括螺杆，螺杆具有第一多线单向螺纹；选挡套驱动机构包括传动件和传动件驱动机构；传动件具有安装孔，安装孔的孔壁设有与第一多线单向螺纹相配合的第二多线单向螺纹，螺杆穿过安装孔，并与传动件螺旋连接；传动件驱动机构用于驱动传动件旋转；选换挡执行器还包括限位部件，限位部件设有第一限位结构和第二限位结构，第一限位结构用于限制传动件沿轴向移动，第二限位结构用于限制选挡套转动。

上述的选换挡执行器，其中，选挡套包括安装部，螺杆的一端与安装部相连；第二限位结构与安装部相配合，以限制所述选挡套转动。

上述的选换挡执行器，其中，第二限位结构包括沿着平行于螺杆的轴线方向延伸的第二凹槽；安装部具有沿径向凸出的凸块，凸块伸入第二凹槽中。

本发明至少具有以下优点：

本发明的选挡套通过多线单向螺纹与选挡套驱动机构传动连接，与双向传动螺纹相比，不会发生传动卡死的现象，相比单线螺纹而言，传动精度高，结构简单，制造成本低，能大大增加零件的强度，延长产品的使用寿命，并且能保证传动导程大、响应快。

附图说明

图1示出了现有的一种选换挡执行器的示意图。

图2示出了采用根据本发明第一实施例的选换挡执行器的结构示意图（局部剖视）。

图3示出了根据本发明第一实施例的选挡套的示意图。

图4示出了根据本发明第一实施例的传动件的示意图。

图5示出了根据本发明第一实施例的选挡套与传动件连接后的示意图。

图6示出了根据本发明第一实施例的导套的示意图。

图7示出了根据本发明第一实施例的选挡套与导套的配合示意图。

图8示出了根据本发明第一实施例的选挡套与选挡套驱动机构及导套的配合示意图。

图9示出了根据本发明第二实施例的选换挡执行器的结构示意图。

图10示出了图9的右视图。

图11示出了根据本发明第三实施例的选换挡执行器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参考图2至图8。根据本发明第一实施例的选换挡执行器，包括选换挡轴1、选挡套2、导套3、选挡套驱动机构和壳体5。

选挡套驱动机构用于驱动选挡套2沿轴向移动，选换挡轴1与选挡套2相连，以跟随选挡套2同步移动。例如，选挡套2可以套设在选换挡轴1上，选挡套2两端相对于选换挡轴1在轴向上被限位，从而选换挡轴1可跟随选挡套2同步移动。

选挡套2包括螺杆21和安装部22，螺杆21具有第一多线单向螺纹211，螺杆21的一端与安装部22相连。螺杆21的螺线数N满足：螺线数5≤N≤7。螺杆21的导程P满足: 1.5*D1≤P≤2*D1，D1为螺杆的大径（大径即螺杆21上螺纹部分的最大外径）。单向的含义是指螺杆21上的螺纹只能是左旋或右旋中的一者。本实施例中，螺杆的导程P=1.67*D1，螺线数N=6。

选挡套驱动机构包括传动件41和传动件驱动机构。传动件41具有安装孔410，安装孔410的孔壁设有与第一多线单向螺纹211相配合的第二多线单向螺纹411，螺杆21穿过安装孔410，并与传动件41螺旋连接。传动件驱动机构用于驱动传动件41旋转。在本实施例中，传动件41为齿轮，优选为锥齿轮，锥齿轮41的齿形412设置于该锥齿轮41的端面，安装孔410为锥齿轮41的中心孔。传动件驱动机构包括驱动电机42和驱动齿轮43，驱动齿轮43与驱动电机42的主轴421相连，以跟随驱动电机42的主轴421同步转动。驱动齿轮43为与锥齿轮41相配合的锥齿轮，二者组成锥齿轮副。

导套3固定安装于选换挡执行器的壳体5，其旋转方向和轴向位移的自由度均被限制，固定安装的方式包括但不限于焊接、过盈装配等。导套3的内壁设有第一限位结构和第二限位结构，第一限位结构用于限制传动件41沿轴向移动，第二限位结构用于限制选挡套2转动。在该第一实施例中，第一限位结构包括第一凹槽31，锥齿轮41的至少一部分伸入第一凹槽31内，锥齿轮41的两个端面分别抵靠第一凹槽31的两个侧面，从而使锥齿轮41在轴向方向不可移动。第二限位结构包括沿着平行于螺杆21的轴线方向延伸的多条第二凹槽32，多条第二凹槽32沿周向分布。安装部22具有沿径向凸出的多个凸块222，凸块222的数量与第二凹槽32的数量相同，多个凸块222沿安装部22的周向间隔分布，并一一对应地伸入多条第二凹槽32内，其中至少一个凸块222的两个侧面分别抵靠对应第二凹槽的两个侧壁，从而限制选挡套2旋转。

本实施例中，凸块222的顶面222a为导向支撑部位，凸块22的侧面222b为止转部位。多条第二凹槽32由设置在导套内壁上的多条限位筋条限定而成。选挡套2除了传递运动外，还起到了径向支撑、导向和径向限位的作用，是一个集多功能于于一体的功能件。这样做的好处就是不仅能够减少系统内传动零部件的数量，使得结构更为紧凑；而且还能简化产品工艺流程，便于装配和制造；同时还能降低成本，便于市场化。

驱动电机42旋转时，带动锥齿轮41旋转，锥齿轮41的旋转带动选挡套2直线运动，选挡套2的直线运动带动选换挡轴1直线运动，进而完成选挡操作。

传动螺纹配合时的接触面与螺纹线数相关，即螺纹线数越多，接触面积越多，那么在同样的扭矩下，受到的剪切强度就会变小，故而能延长产品的使用寿命。本实施例的选挡套2设置有多线单向螺纹;相比单线螺纹而言，能大大增加零件的强度，减少对零件的剪切强度，从而延长产品的使用寿命。

本实施例的选挡套2导程大（ 1.5*D1≤P≤2*D1），但大径和小径反而比标准螺纹的小1倍以上，这样做的好处就是在增大传动机构的传动比的同时体积不会相应增大，做到了产品的轻量化。

本实施例的传动结构更适合于大导程和轻量化的螺纹传动领域。大的导程意味着大的传动比，在部分应用场景下这是有利的。此外，随着排放法规日趋严格，轻量化原则也成为产品设计的重要原则。因此，存在提供一种既具有大导程，又具有小的大径的传动结构的迫切需求。但是，采用常规的螺纹设计方案，在增大导程/大径比时，螺纹倾斜程度增加，对于同样厚度的锥齿轮41，锥齿轮41与选挡套2的螺纹的接触面积会降低，锥齿轮和选挡套上的螺纹分布均匀度降低（例如，对常规厚度的锥齿轮，螺纹会由在锥齿轮内圆周一圈均匀分布变为仅分布于一侧部分区域），这意味着在同样的扭矩下，螺纹及锥齿轮之间受到的剪切强度更高，锥齿轮和选挡套的磨损更加不均匀，进一步导致锥齿轮偏心度增加，导致产品的使用寿命大大降低、产生异响、降低传动精度，乃至导致传动故障。若增大锥齿轮的厚度又会大大增加传动结构的尺寸和重量，不符合轻量化原则。此外，增大导程带来的另一个问题是，由于螺纹间距增加，会使得选挡套或锥齿轮上的螺纹的牙厚过厚、牙槽过窄，在产品注塑成型的过程中，由于材料缩水导致注塑后的螺纹变形严重、尺寸偏差大；另外，在螺线数较低时，在部分区域，选挡套边缘在轴向上与螺纹的间距会很大，因而这部分区域材料缩水导致的螺纹变形也更加明显；这些均导致注塑加工的选挡套的良品率低、精度差、加工难度大、成本高，且在使用过程中会产生异响、传动精度差乃至传动故障，产品使用寿命大大降低。

本实施例中，针对具有大的导程/大径比的应用场景，选择螺杆的螺线数N为：5≤N≤7，通过使用更高的螺线数，增大选挡套上的螺纹密度，在不需要增加锥齿轮尺寸的情况下，增大了锥齿轮与选挡套的螺纹的接触面积，从而降低螺纹及锥齿轮受到的剪切强度，并增加了螺纹分布的均匀性，使得锥齿轮和选挡套的磨损更均匀，避免锥齿轮偏心情况的出现，从而进一步延长产品的使用寿命、避免异响、提高传动精度、避免故障。此外，在导程/大径比较大时，选择更高的螺线数，则螺纹的牙厚可以降低、螺纹分布也更加均衡、选挡套边缘在轴向上与螺纹的间距也可以缩小，在产品注塑成型的过程中，由于材料缩水导致注塑后的产品变形更小，从而进一步提高了产品的良品率和精度，降低了产品的成本和加工难度，产品使用过程中不会出现异响、传动精度更高。

在其它的实施方式中，也可以将第一限位结构和第二限位结构的其中一者设置于导套2，第一限位结构和第二限位结构的另一者设置于选换挡执行器的壳体5，换而言之，选换挡执行器的限位部件是由导套3和壳体5共同组成。

图9和图10示出了根据本发明第二实施例的选换挡执行器的结构。该第二实施例与第一实施例的主要区别在于，取消了导套3，将作为第一限位结构的第一凹槽31a和作为第二限位结构的第二凹槽32a均设置在选换挡执行器的壳体5a上，即由壳体5a作为选换挡执行器的限位部件。其中，第一凹槽31a由设置于壳体5a内壁的台阶51a和限位块52a共同限定而成，以限制锥齿轮41的轴向位置，第二凹槽32a直接设置在壳体5a的内壁，以限制选挡套2的旋转自由度。

图11示出了根据本发明第三实施例的选换挡执行器的结构。该第三实施例与第一实施例的主要区别在于，取消了导套3，将作为第一限位结构的第一凹槽31b和作为第二限位结构的第二凹槽32b均设置在选换挡执行器的壳体5b上，即由壳体5b作为选换挡执行器的限位部件。其中，壳体5b由第一壳体部5C和第二壳体部5D组成，第一凹槽31b由设置于壳体5C一端的台阶51b和设置于壳体5D一端的限位块52b共同限定而成，以限制锥齿轮41的轴向位置，第二凹槽32b直接设置在第二壳体部5D的内壁，以限制选挡套2的旋转自由度。

Claims (10)

1.一种选换挡执行器，包括选换挡轴、选挡套和选挡套驱动机构；选挡套驱动机构用于驱动所述选挡套沿轴向移动，所述选换挡轴与所述选挡套相连，以跟随选挡套同步移动，其特征在于，所述选挡套包括螺杆，所述螺杆具有第一多线单向螺纹;

所述选挡套驱动机构包括传动件和传动件驱动机构；所述传动件具有安装孔，所述安装孔的孔壁设有与所述第一多线单向螺纹相配合的第二多线单向螺纹，所述螺杆穿过安装孔，并与传动件螺旋连接；所述传动件驱动机构用于驱动所述传动件旋转；

所述选换挡执行器还包括限位部件，所述限位部件设有第一限位结构和第二限位结构，所述第一限位结构用于限制所述传动件沿轴向移动，所述第二限位结构用于限制所述选挡套转动。

2.根据权利要求1所述的选换挡执行器，其特征在于，所述螺杆的螺线数N满足：5≤N≤7。

3.根据权利要求1或2所述的选换挡执行器，其特征在于，所述螺杆的导程P满足: 1.5*D1≤P≤2*D1，D1为螺杆的大径。

4.根据权利要求1所述的选换挡执行器，其特征在于，所述选挡套包括安装部，所述螺杆的一端与所述安装部相连；

所述第二限位结构与所述安装部相配合，以限制所述选挡套转动。

5.根据权利要求1所述的选换挡执行器，其特征在于，所述限位部件为导套，所述导套固定安装于所述选换挡执行器的壳体。

6.根据权利要求1所述的选换挡执行器，其特征在于，所述限位部件为所述选换挡执行器的壳体。

7.根据权利要求5或6所述的选换挡执行器，其特征在于，所述第一限位结构包括第一凹槽，所述传动件的至少一部分伸入所述第一凹槽内。

8.根据权利要求5或6所述的选换挡执行器，其特征在于，所述第二限位结构包括沿着平行于所述螺杆的轴线方向延伸的第二凹槽；

所述选挡套包括安装部，所述螺杆的一端与所述安装部相连；所述安装部具有沿径向凸出的凸块，所述凸块伸入所述第二凹槽中。

9.根据权利要求8所述的选换挡执行器，其特征在于，所述第二凹槽的数量为多条，多条第二凹槽沿周向分布；

所述凸块的数量与所述第二凹槽的数量相同，多个凸块沿安装部的周向间隔分布，并一一对应地伸入多条第二凹槽内，其中至少一个凸块的两个侧面分别抵靠对应第二凹槽的两个侧壁。

10.根据权利要求1所述的选换挡执行器，其特征在于，所述传动件为锥齿轮，所述锥齿轮的齿形设置于该锥齿轮的端面，所述安装孔为锥齿轮的中心孔。

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