CN112360973B - 一种换挡机构及车辆 - Google Patents

一种换挡机构及车辆 Download PDF

Info

Publication number
CN112360973B
CN112360973B CN202011343874.9A CN202011343874A CN112360973B CN 112360973 B CN112360973 B CN 112360973B CN 202011343874 A CN202011343874 A CN 202011343874A CN 112360973 B CN112360973 B CN 112360973B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
shaft
ball screw
sensor
fixedly connected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011343874.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112360973A (zh
Inventor
张科勋
郝一鸣
张鹏雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Qingyan Haiyi New Energy Power Co ltd
Original Assignee
Nanjing Qingyan Haiyi New Energy Power Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Qingyan Haiyi New Energy Power Co ltd filed Critical Nanjing Qingyan Haiyi New Energy Power Co ltd
Priority to CN202011343874.9A priority Critical patent/CN112360973B/zh
Publication of CN112360973A publication Critical patent/CN112360973A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112360973B publication Critical patent/CN112360973B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/42—Ratio indicator devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2823—Controlling actuator force way characteristic, i.e. controlling force or movement depending on the actuator position, e.g. for adapting force to synchronisation and engagement of gear clutch
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2884—Screw-nut devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F16H2061/326—Actuators for range selection, i.e. actuators for controlling the range selector or the manual range valve in the transmission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
    • F16H2063/3063—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using screw devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/42—Ratio indicator devices
    • F16H2063/423—Range indicators for automatic transmissions, e.g. showing selected range or mode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

本说明书公开一种换挡机构及车辆，所述换挡机构包括：驱动机构；第一齿轮，安装于驱动机构的输出轴上；滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；第二齿轮，与第一齿轮啮合；轴联机构；第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，第三齿轮与第四齿轮啮合；制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；第一传感器，安装在滚珠丝杠的一侧轴端，用于获得拨头转动的角度；第二传感器，与滚珠丝杠的螺母固定相连，用于获得拨头的位置；以及控制单元。该换挡机构结构简单、成本低、尺寸小，能够有效缩小控制器体积，便于安装。

Description

一种换挡机构及车辆
技术领域
本发明涉及车辆变速箱技术领域，具体而言，涉及一种换挡机构及车辆。
背景技术
装备有自动变速器的车辆，因具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适性好的优点，受到越来越多的企业和个人用户的青睐。机械式自动变速器(Automated ManualTransmission AMT)是在传统固定轴式变速器和摩擦式离合器基础上，应用自动变速理论，以电子控制单元为核心，通过控制策略与自动化装置控制变速箱实现自动换挡。其中变速器换挡机构的优劣直接影响AMT性能。国内现有AMT换挡机构多为纯气动方式，其存在的问题是，结构较为复杂、零件加工精度高、关键零部件需进口，特别是换挡部分的受力较大，需要布置较大缸径的气缸，从而带来结构复杂，外形尺寸较大，整车布置时容易与其他零部件产生干涉。
因此，研究一种结构简单的换挡装置，成为亟待解决的问题。
发明内容
本说明书提供一种换挡机构及车辆，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。
根据本说明书实施例的第一方面，提供一种换挡机构，包括：驱动机构；第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；轴联机构；第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；第一传感器，安装在滚珠丝杠的一侧轴端，用于获得所述拨头转动的角度；第二传感器，与所述滚珠丝杠的螺母固定相连，用于获得所述拨头的位置；以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，根据所述第一传感器检测到的拨头的转动角度，实现换挡；控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，根据所述第二传感器检测到的拨头的位置，实现选挡。
可选地，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。
可选地，所述第二传感器的检测杆通过螺纹与所述滚珠丝杠的螺母固定相连。
可选地，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。
可选地，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。
可选地，第一传感器的安装方式，还包括：所述第一传感器，安装在所述制动器的输入轴端，用于获得所述拨头转动的角度，制动器的输入轴一端与第一传感器的输入轴相连，制动器的输入轴另一端与所述第三齿轮的安装轴固联。
可选地，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。
可选地，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。
可选地，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。
根据本说明书实施例的第二方面，提供一种车辆，安装有所述的换挡机构。
本说明书实施例的有益效果如下：
本说明书实施例，提供了一种换挡机构及车辆，其中所述换挡机构采用驱动电机配合离合器以及制动器，通过一个电驱动控制两个路径上的动力传输，通过滚珠丝杠将旋转运动和直线运动进行转化，从而完成换挡和选档的两种操作，将用于选换挡的拨头与滚珠丝杠的螺母固定连接，通过带动螺母转动或移动，来带动拨头到达指定的档位。同时，根据第一传感器获得拨头转动的角度，根据第二传感器获得拨头的位置，能够对选档和换挡过程进行反馈控制。采用一台驱动电机完成了选档和换挡两种操作，不仅简化了相应的控制电路，而且可以有效避免气动换挡机构结构复杂、成本高、尺寸大的问题，能够有效缩小控制器体积，安装时不容易与其他零部件产生干涉。并且，将离合器与电机配合使用，离合器的切换时间较短，能够缩短换挡时间，离合器通过摩擦传递动力，缓冲换挡时的冲击，也可有效延长电机使用寿命。本说明书实施例的换挡机构可将手动变速箱改为自动变速箱，节省了开发时间和开发费用。
本说明书实施例的创新点包括：
1、采用电驱动的方式代替纯气动的方式，通过一个电驱动，配合滚珠丝杠实现拨头的旋转运动和直线运动，从而由拨头带动拨叉，进而拨叉带动变速箱内的结合套移动，实现不同档位的切换，是本说明书实施例的创新点之一。
2、采用离合器与电机配合使用，离合器的切换时间较短，能够缩短换挡时间，离合器通过摩擦传递动力，缓冲换挡时的冲击，也可有效延长电机使用寿命，此外，通过离合器与制动器的配合，实现了一个电驱动下，换挡机构中两个动力传输路径的切换，是本说明书实施例的创新点之一。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图；
图2为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图；
图3为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图；
图4为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图；
图5为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的控制单元的信号流动示意图；
在图1-4中，1-驱动电机，2-第一联轴器，3-第一齿轮，4-滚珠丝杠，41-丝杠，42-螺母，5-拨头，6-第二齿轮，7-单向离合器，8-第三齿轮，9-第四齿轮，10-制动器，11-第一传感器，12-第二传感器，13-双向离合器，14-第二联轴器，15-控制单元。
具体实施方式
下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
国内现有AMT换挡机构多为纯气动方式，这种驱动方式存在一些问题，如结构较为复杂、零件加工精度高、关键零部件需进口，特别是换挡部分的受力较大，需要布置较大缸径的气缸，从而带来结构复杂，外形尺寸较大，整车布置时容易与其他零部件产生干涉。因此，本说明书对换挡机构的驱动方式进行了研究，以解决现有技术中的问题。
本说明书实施例公开了一种换挡机构及车辆，以下进行详细说明。
本说明书，提供一种换挡机构，包括：
驱动机构；
第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；
滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；
第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；
轴联机构；第三齿轮，
第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；
制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；
第一传感器，安装在滚珠丝杠的一侧轴端，用于获得所述拨头转动的角度；
第二传感器，与所述滚珠丝杠的螺母固定相连，用于获得所述拨头的位置；
以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，根据所述第一传感器检测到的拨头的转动角度，实现换挡；控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，根据所述第二传感器检测到的拨头的位置，实现选挡。
在具体的实施例中，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。
在驱动机构输出的旋转动力的带动下，滚珠丝杠的丝杠以一定速率转动，由于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比，第一齿轮固定于驱动机构的输出轴，第四齿轮加工在滚珠丝杠的螺母外侧，那么，在齿轮传动的相同传动比下，滚珠丝杠的螺母与丝杠以相同速率转动，在轴向上相对静止。滚珠丝杠的螺母带动拨头摆动，拨头摆动到不同的角度，从而选择到不同的拨叉，拨叉再带动变速箱内的结合套进行档位变换。
在本说明书实施例中，拨头的作用是带动变速箱的拨叉，拨叉再带动变速箱内的结合套实现换挡动作。当拨头摆动到前后位置的中间时，称为空挡位置，此时结合套处于分离状态，变速箱不能传递动力。只有当拨头处于空挡位置时，才允许拨头向另一个拨叉位置运动。各个拨叉的位置以及允许其前后摆动的角度都是预先确定的，对应于不同的传感器输出电压，控制器通过读取传感器的输出信号就可确定档位。
一些实施例中，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。
图1为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图。如图1所示，一种换挡机构，包括：驱动电机1；第一联轴器2，与驱动电机1的输出轴固定相连；第一齿轮3，所述第一齿轮3安装在驱动电机1的输出轴上；滚珠丝杠4，滚珠丝杠的丝杠41与所述第一联轴器2固联，通过所述第一联轴器2与驱动电机1的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母42上固定安装有拨头5，滚珠丝杠的螺母42外侧加工有第四齿轮9；第二齿轮6，与所述第一齿轮3啮合；单向离合器7；第三齿轮8，第三齿轮8的安装轴通过所述单向离合器7与第二齿轮6的安装轴相连，所述第三齿轮8与所述第四齿轮9啮合；制动器10，制动器10的输入端与第三齿轮8的安装轴固定连接；第一传感器11，安装在滚珠丝杠4的一侧轴端，用于获得所述拨头5转动的角度；第二传感器12，与所述滚珠丝杠的螺母42固定相连，用于获得所述拨头5的位置；以及控制单元15，控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述单向离合器7、所述制动器10使得所述拨头5转动，根据所述第一传感器11检测到的拨头5的转动角度，实现换挡；控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述单向离合器7、所述制动器10使得所述拨头5移动，根据所述第二传感器12检测到的拨头5的位置，实现选挡。
本实施例的换挡机构的工作原理为：
控制单元15接收第一传感器11和第二传感器12的信号，并根据程序判断驱动电机1启停，同时控制单向离合器7和制动器10的结合与分离，从而实现选换档动作，进而控制整个系统完成选换档动作。
换挡时，控制单元15使驱动电机1启动，单向离合器7结合而制动器10分离，驱动电机1输出的旋转运动通过第一齿轮3、第二齿轮6，经过单向离合器7带动第三齿轮8和螺母42转动，由于两对齿轮的传动比相同，所以拨头5和滚珠丝杠4同步摆动，于此同时，第一传感器11检测滚珠丝杠4和拨头5转过的角度，直至完成换挡动作。
选档时，控制单元15控制单向离合器7分离，而制动器10结合，驱动电机1输出的旋转运动驱动滚珠丝杠4的丝杠41运动，又由于制动器10处于结合状态，所以第三齿轮8和滚珠丝杠4中的螺母42无法做圆周运动，在丝杠41旋转运动的带动下，螺母42和拨头5左右运动，从而实现选档动作。
连接在滚珠丝杠螺母42上的第二传感器12可以检测螺母42运动的位置，控制单元15就此判断拨头5是否到达指定选档位置。
本实施例中，该换挡机构，将驱动电机的输出动力，通过滚珠丝杠，转化为旋转和移动两个方向上的运动，并配合制动器和单向离合器的控制状态实现控制的切换，分别完成选档和换挡操作。通过一个电驱动完成了选换挡操作，不仅结构简单，简化了控制电路，而且降低了成本，缩短换挡时间，便于整车布置。
一些实施例中，第一传感器的安装方式，还包括：所述第一传感器，安装在所述制动器的输入轴端，用于获得所述拨头转动的角度，制动器的输入轴一端与第一传感器的输入轴相连，制动器的输入轴另一端与所述第三齿轮的安装轴固联。
图2为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图。如图2所示，本实施例与图1实施例的区别在于，第一传感器11的安装位置。第一传感器11安装在制动器10的输入轴端，用于获得拨头5转动的角度，制动器10的输入轴一端与第一传感器11的输入轴相连，制动器10的输入轴另一端与所述第三齿轮8的安装轴固联。
第一传感器11安装在制动器的输入轴端，通过检测第三齿轮8的旋转角度，通过第三齿轮8和第四齿轮9的传动比，间接获得螺母42和拨头5的旋转角度，进而判断拨头5的位置。本实施例的工作原理与图1实施例的工作原理类似，可参考图1实施例的工作原理。
本实施例中，在图1实施例的基础上提出了第一传感器的另一种布置方式，便于在整车布置时，根据实时情况灵活选择安装方式，该换挡机构结构简单、外形尺寸较小，便于安装布置。
一些实施例中，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。
图3为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图。如图3所示，一种换挡机构，包括：驱动电机1；第一齿轮3；滚珠丝杠4，滚珠丝杠的螺母42上固定安装有拨头5，滚珠丝杠的螺母42外侧加工有第四齿轮9；双向离合器13，双向离合器13的输入轴与所述驱动电机1的输出轴固定相连，双向离合器13的第一输出轴上安装有所述第一齿轮3，双向离合器13的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠41固定相连；第二齿轮6，与所述第一齿轮3啮合；第二联轴器14；第三齿轮8，第三齿轮8的安装轴通过所述第二联轴器14与第二齿轮6的安装轴相连，所述第三齿轮8与所述第四齿轮9啮合；制动器10，制动器10的输入端与第三齿轮8的安装轴固定连接；第一传感器11，安装在滚珠丝杠4的一侧轴端，用于获得所述拨头5转动的角度；第二传感器12，与所述滚珠丝杠的螺母42固定相连，用于获得所述拨头5的位置；以及控制单元15，控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述第二联轴器14、所述制动器10使得所述拨头5转动，根据所述第一传感器11检测到的拨头5的转动角度，实现换挡；控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述第二联轴器14、所述制动器10使得所述拨头5移动，根据所述第二传感器12检测到的拨头的位置，实现选挡。
本实施例的换挡机构的工作原理为：
控制单元15接收第一传感器11和第二传感器12的信号，并根据程序控制驱动电机1、制动器10和双向离合器13的启停，从而控制该换挡机构完成选换档动作。
换挡时，控制单元15使驱动电机1启动，其输出的旋转运动通过双向离合器13向左运动，通过第一输出轴，带动第一齿轮3转动，进而通过第二齿轮二6、第二联轴器14、第三齿轮8带动滚珠丝杠9的螺母42转动，从而拨头5旋转，完成换挡动作。
第一传感器8检测滚珠丝杠4上拨头5转过的角度，实现对拨头5摆动角度的闭环控制。
选档时，控制单元15使驱动电机1启动，并使制动器10结合，双向离合器13向右运动，通过第二输出轴，带动滚珠丝杠4的丝杠41转动，此时制动器10处于制动状态，滚珠丝杠4将丝杠41旋转运动转化成螺母42的直线运动，进而带动拨头5左右移动，实现选档动作。
与螺母42相连的第二传感器12可以检测其运动位置，据此判断拨头5是否到达指定选档位置。
本实施例中，该换挡机构，将驱动电机输出的动力，通过双向离合器动力输出方向的切换，转化为滚珠丝杠螺母的旋转运动和直线运动，并配合制动器，分别完成选档和换挡操作，在一个电力驱动下，简便高效地进行选换挡，不仅简化了电路，减小了控制器体积，而且控制反应迅速，缩短换挡时间，便于布置在汽车中。
与图2实施例中第一传感器的安装位置类似，图3实施例也可以将第一传感器安装在制动器的输出轴端，具体的结构在图4中示出。
图4为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的结构示意图。如图4所示，本实施例与图3实施例的区别在于，第一传感器11的安装位置。第一传感器11安装在制动器10的输入轴端，用于获得拨头5转动的角度，制动器10的输入轴一端与第一传感器11的输入轴相连，制动器10的输入轴另一端与所述第三齿轮8的安装轴固联。
第一传感器11安装在制动器的输入轴端，通过检测第三齿轮8的旋转角度，通过第三齿轮8和第四齿轮9的传动比，间接获得螺母42和拨头5的旋转角度，进而判断拨头5的位置。本实施例的工作原理与图3实施例的工作原理类似，可参考图3实施例的工作原理。
本实施例中，在图3实施例的基础上提出了第一传感器的另一种布置方式，便于在整车布置时，根据实时情况灵活选择安装方式，该换挡机构结构简单、外形尺寸较小，便于安装布置。
在一个具体实施例中，所述第二传感器的检测杆通过螺纹与所述滚珠丝杠的螺母固定相连。
在一个具体实施例中，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。
在一个具体实施例中，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。
图5为本说明书一实施例提供的一种换挡机构的控制单元的信号流动示意图。如图5所示，控制单元接收选档传感器(所述第二传感器)和换挡传感器(所述第一传感器)的信号，并向驱动电机、离合器和制动器分别发送对应的控制信号。其中，在图1、图2所示的实施例中，所述离合器为单向离合器，在图3、图4的实施例中，所示离合器为双向离合器。
通过启动驱动电机，将制动器设置于分离状态，通过离合器控制动力传输方向，带动滑块和拨头转动来进行换挡，根据换挡传感器检测到的滚珠丝杠螺母和拨头转过的角度，判断是否完成换挡；通过启动驱动电机，将制动器设置于结合状态，通过离合器控制动力传输方向，使得滚动丝杠的丝杠旋转带动滚珠丝杠螺母、拨头左右移动，进行选档，根据选档传感器检测到的拨头的位置，判断是否完成选档。所述拨头用于拨动对应的拨叉实现选换挡动作。
在一个具体实施例中，所述控制单元设置在汽车的控制器中。
本说明书实施例，还提供一种车辆，安装有所述的换挡机构。
综上所述，本说明书实施例提供一种换挡机构及车辆，通过一个驱动机构实现选换挡两种操作，通过滚珠丝杠、离合器、制动器以及多个传感器构成自动换挡的控制回路，控制单元根据传感器的信号反馈控制相应电机的启停和导通方向，从而能够从手动换挡机构简便地改装成自动换挡机构，节省了开发时间和开发费用。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种换挡机构，其特征在于，包括：
驱动机构；
第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；
滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；
第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；
轴联机构；
第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；
制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；
第一传感器，安装在滚珠丝杠的一侧轴端，用于获得所述拨头转动的角度；
第二传感器，与所述滚珠丝杠的螺母固定相连，用于获得所述拨头的位置；
以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，根据所述第一传感器检测到的拨头的转动角度，实现换挡；控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，根据所述第二传感器检测到的拨头的位置，实现选挡。
2.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。
3.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述第二传感器的检测杆通过螺纹与所述滚珠丝杠的螺母固定相连。
4.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述驱动机构包括：
驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；
第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；
所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。
5.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述驱动机构包括：
驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；
双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；
所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的换挡机构，其特征在于，第一传感器的安装方式，还包括：所述第一传感器，安装在所述制动器的输入轴端，用于获得所述拨头转动的角度，制动器的输入轴一端与第一传感器的输入轴相连，制动器的输入轴另一端与所述第三齿轮的安装轴固联。
7.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。
8.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。
9.根据权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。
10.一种车辆，其特征在于，安装有如权利要求1-9中任一项所述的换挡机构。
CN202011343874.9A 2020-11-25 2020-11-25 一种换挡机构及车辆 Active CN112360973B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011343874.9A CN112360973B (zh) 2020-11-25 2020-11-25 一种换挡机构及车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011343874.9A CN112360973B (zh) 2020-11-25 2020-11-25 一种换挡机构及车辆

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112360973A CN112360973A (zh) 2021-02-12
CN112360973B true CN112360973B (zh) 2022-04-08

Family

ID=74533435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011343874.9A Active CN112360973B (zh) 2020-11-25 2020-11-25 一种换挡机构及车辆

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112360973B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219391A (en) * 1991-12-06 1993-06-15 Eaton Corporation Transmission shifter having automatic adjustment of control parameters
CN103089990A (zh) * 2011-11-08 2013-05-08 株式会社捷太格特 变速驱动装置
CN204878684U (zh) * 2015-08-04 2015-12-16 中国第一汽车股份有限公司 适用于6档变速箱的换档机构
CN106678360A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 上海汽车集团股份有限公司 汽车及其变速箱、电机换挡系统及单元
CN108612844A (zh) * 2018-07-09 2018-10-02 江阴职业技术学院 一种手动变速器的自动换挡机构
CN110630712A (zh) * 2018-06-21 2019-12-31 上海汽车集团股份有限公司 一种变速器及其选换挡机构
CN111692240A (zh) * 2020-07-21 2020-09-22 青岛海翎源智技术研发有限公司 一种商用车用离合器电动分离系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5219391A (en) * 1991-12-06 1993-06-15 Eaton Corporation Transmission shifter having automatic adjustment of control parameters
CN103089990A (zh) * 2011-11-08 2013-05-08 株式会社捷太格特 变速驱动装置
CN204878684U (zh) * 2015-08-04 2015-12-16 中国第一汽车股份有限公司 适用于6档变速箱的换档机构
CN106678360A (zh) * 2015-11-11 2017-05-17 上海汽车集团股份有限公司 汽车及其变速箱、电机换挡系统及单元
CN110630712A (zh) * 2018-06-21 2019-12-31 上海汽车集团股份有限公司 一种变速器及其选换挡机构
CN108612844A (zh) * 2018-07-09 2018-10-02 江阴职业技术学院 一种手动变速器的自动换挡机构
CN111692240A (zh) * 2020-07-21 2020-09-22 青岛海翎源智技术研发有限公司 一种商用车用离合器电动分离系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112360973A (zh) 2021-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201606485U (zh) 卡车无同步器变速器的电动换档机构
CN102758912B (zh) 用于电动汽车的换挡系统
CN207145602U (zh) 实现手动变速箱的自动选档换挡的方法的驱动软轴
CN106286802B (zh) 变速器及其换挡执行机构
CN101328970A (zh) 汽车电控机械式自动变速器用的换档机构
CN101590852A (zh) 电机驱动的两档变速器换档控制方法
CN106369152A (zh) 一种电机选换挡执行机构总成
CN105065658A (zh) 一种电动汽车两挡自动变速器的滑块摆杆换档机构
CN207527018U (zh) 一种两挡机械式变速器的换挡执行机构
CN206268433U (zh) 一种电机选换挡执行机构总成
CN112360973B (zh) 一种换挡机构及车辆
CN214788987U (zh) 一种用于变速器的换挡装置及车辆
CN204878684U (zh) 适用于6档变速箱的换档机构
CN210920075U (zh) 一种可自动换挡变速箱
JP2001099312A (ja) 自動車用変速機
CN114738476B (zh) 换挡控制方法
CN103511608B (zh) 一种电动换挡执行机构
CN201332315Y (zh) 一种具有精确响应特性的amt换档电机
CN216407708U (zh) 基于线性驱动电机的变速箱档位控制系统
CN106704582A (zh) 一种电动汽车用两挡机械变速器自动操纵机构
CN112344014A (zh) 一种电气一体化换挡机构及车辆
CN107061712A (zh) 通过驱动软轴实现手动变速箱的自动选挡换挡的方法
CN216343869U (zh) 一种汽车电控手自一体变速器的操纵装置
CN201332316Y (zh) 一种具有精确响应特性的amt选档电机
CN108167428B (zh) 一种自动变速箱的换档机构、换档系统以及换档控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant