CN112943880A - 一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，汽车执行器总成上减速机构中的最后一级传动为间歇机构，所述间歇机构包括主动齿轮和摆臂，所述主动齿轮具有齿轮旋转中心，所述摆臂具有摆臂旋转中心；所述主动齿轮上固定安装有传动柱销和两个限位柱销，所述摆臂上设置有与传动柱销滑动配合的滑槽，所述摆臂的外侧还设置有两个与限位柱销匹配的限位槽。本发明将执行负载进行了详细分解，并规避了负载的同时产生，降低执行器上电器原件的工作项，降低了电机的执行负载和选型要求，增加了执行器总体的寿命和可靠性，降低了执行器上相关机械零部件的制造精度及零部件的装配精度和要求。

Description

一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用

技术领域

本发明涉及汽车执行器总成技术领域，特别是涉及一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用。

背景技术

随着电子技术在汽车领域的飞速发展，现今汽车上越来越多的使用电子控制系统替代原有的机械控制单元，使现今汽车向智能化推进，其中就包括变速箱改变档位用的执行器总成。

当今的执行器总成均采用电机带动齿轮或蜗轮、蜗杆直接拖动，或者通过一根拉索带动变速箱换档塔上的换挡轴，在汽车需要使用时，将换挡轴从“P位”旋转到“非P位”；在汽车不在使用时，将换挡轴从“非P位”旋转回“P位”。

在这个过程中，现有的执行器存在两大弊端。

首先，执行器上的电机上电旋转就处于最大负载状态，这个负载主要分成三种类型，第一，机构自身的静态摩擦阻力，静态摩擦阻力在同等条件下，远远高于动态阻力，就好比汽车启动比较耗油，而在高速路上跑非常省油一样，只要有运动位移产生，摩擦阻力就会存在；第二，环境条件阻力，包括温度、湿度、电压、电流等等因素造成的阻力增加，例如，汽车在零下40度的寒冷地区，汽车电池又处于DC9V的低电压状态，汽车上电起步，执行器上的电机就处于一个极其恶劣的环境条件，这对电机的品质要求就非常高，环境条件阻力始终存在；第三，换档负载，这是执行器需要承载的最大负载，这与路况有直接的关系，例如，在路况非常好的地区，汽车上电起步，执行器需要承载的换挡阻力大约3N.m左右，而在路况非常差的陡坡上电起步，执行器需要承载的换挡阻力就非常高(大约接近50N.m)。如果将执行器的所有负载视为百分之百，那么摩擦阻力大约占10％左右，环境条件阻力大约占25％左右，换档负载占60％左右，其余非可预见因素阻力占5％左右。其中摩擦阻力分为静态摩擦阻力和动态摩擦阻力，大小跟零部件的制造精度、总成装配精度、原材料的选用、传动比及传动类型的定义有直接关系，同等工况下，静态摩擦阻力比动态摩擦阻力至少高10倍；环境条件阻力的大小跟零部件制造的一致性、抗高低温的变形量、润滑脂的选取有直接关系；换档负载受传动类型、传动效率、零部件制造精度、装配精度的直接影响很大，甚至会影响到设计前期的参数计算及预选取的电机型号。而这些零部件制造精度、装配精度等等因素都会直接影响到成本。例如润滑脂，按照上述条件就需要一款在不同的温度环境下物理性能(特别是流动性、抗磨性、抗冲击性等)变化不大润滑脂，根据上述特点只能选取一款氟基润滑脂，这类氟基润滑脂的价格非常高，通常需要每公斤好几千RMB，作为润滑脂这类的辅料在一套执行器上所需要花费就显得非常高。

综合这三点，现有执行器在结构上、计算上、原材料选取上、制造加工上稍有大意，就会造成产品失效，汽车无法正常使用。

其次，执行器受电机启动、停止的延时效应影响，每次从“P位”到“非P位”，再从“非P位”回到“P位”的位置度都不在同一位置上，存在微小的差异，当次数多了以后，这个微小差异的累计就会变得非常大，所以执行器上的电器控制系统会让执行器在每次上电工作时，都要去识别一下“P位”的具体位置并做出相应的调整后才工作，我们将这个过程称为“自学习过程”。这个过程在车辆购入使用的头几年驾驶员感觉很不明显，过程时间不长，即使车辆处于陡坡起步，驾驶员又着急出车的情况下也不会感觉到，但用了几年后，在一些特定的状态下会有顿挫感，这会让急于出车的驾驶员感到非常的不愉快。而且在自学习过程中，电机需要不停的正转、反转和停止，会占用电机的使用寿命时间。

上述两项为现今市面上的执行器都存在的问题，但是开发一款执行器花费的时间、人力、物力、资源都相当大，所以目前都没有针对这个问题的解决方案。

当然，目前市面上针对上述问题中其中某一项问题解决的也有，但其结构都异常复杂，零件数量、种类就多达十几种、二十几个零件，并且使用了高成本的传动机构，同时生产工艺也异常复杂，加工成本也非常高，生产成本远远超过了执行器零部件本省的成本，但两项问题同时解决的还没有发现。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，使得汽车在上电启动时降低执行器上电机的有效负载，减小零部件制造精度，提高驾驶舒适性，降低产品成本。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，汽车执行器总成上减速机构中的最后一级传动为间歇机构，所述间歇机构包括主动齿轮和摆臂，所述主动齿轮具有齿轮旋转中心，所述摆臂具有摆臂旋转中心；所述主动齿轮上固定安装有传动柱销和两个限位柱销，所述摆臂上设置有与传动柱销滑动配合的滑槽，所述摆臂的外侧还设置有两个与限位柱销匹配的限位槽。

其中，所述滑槽的外端开口具有向外弯曲的弧面。

其中，需要由“P位”摆动至“非P位”时包括以下步骤：

S1：主动齿轮旋转预先启动角度，主动齿轮提供启动距离，摆臂静止；

S2：主动齿轮继续转动，通过传动柱销带动摆臂摆动，由“P位”摆动至“非P位”，滑槽的对称线与传动柱销运动轨迹切线平行；

S3：执行器总成接收停止工作指令，主动齿轮停止动力输入，摆臂静止，在速度和质量惯性的作用下，主动齿轮提供制动距离，主动齿轮产生惯性位移并带动限位柱销卡入限位槽内，对当前状态进行锁止；

需要由“非P位”摆动至“P位”时，主动齿轮逆向转动。

综上，本发明具有以下有益效果：

1、本发明将执行负载进行了详细分解，并规避了负载的同时产生，降低执行器上电器原件的工作项，降低了电机的执行负载和选型要求，增加了执行器总体的寿命和可靠性，降低了执行器上相关机械零部件的制造精度及零部件的装配精度和要求；

2、本发明在主动齿轮启动时增加了启动距离、停止时增加了制动距离，摆臂的位移是固定的(这个位移可以根据实际要求调整)，不在受停止时的质量惯性和到位不固定的影响，控制电路不再需要自学习功能和提前停止的要求，控制电器功能要求减少、降低；

3、本发明分解了执行负载，增加了启动行程，降低了执行器上辅料润滑脂的要求；

4、整体上降低了执行器的加工制造成本。

附图说明

图1为本发明所述的一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用的结构示意图。

图2为主动齿轮提供启动距离的过程示意图。

图3为摆臂由“P位”摆动至“非P位”的过程示意图。

图4为主动齿轮提供制动距离的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如图1所示，一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，汽车执行器总成上减速机构中的最后一级传动为间歇机构，所述间歇机构包括主动齿轮1和摆臂2，所述主动齿轮具有齿轮旋转中心3，所述摆臂具有摆臂旋转中心4；所述主动齿轮上固定安装有传动柱销5和两个限位柱销6，所述摆臂上设置有与传动柱销滑动配合的滑槽7，所述摆臂的外侧还设置有两个与限位柱销匹配的限位槽8。

其中，所述滑槽的外端开口具有向外弯曲的弧面9。

其中，需要由“P位”摆动至“非P位”时包括以下步骤：

S1：主动齿轮旋转预先启动角度，主动齿轮提供启动距离，摆臂静止；

S2：主动齿轮继续转动，通过传动柱销带动摆臂摆动，由“P位”摆动至“非P位”，滑槽的对称线与传动柱销运动轨迹切线平行；

S3：执行器总成接收停止工作指令，主动齿轮停止动力输入，摆臂静止，在速度和质量惯性的作用下，主动齿轮提供制动距离，主动齿轮产生惯性位移并带动限位柱销卡入限位槽内，对当前状态进行锁止；

需要由“非P位”摆动至“P位”时，主动齿轮逆向转动。

如图2，当主动齿轮旋转时，主动齿轮上传动柱销带动摆臂绕摆臂旋转中心旋转。

由于主动齿轮需要预先旋转24.3度(18.8+5.5＝24.3度，这个角度可根据使用要求调整)才能带动摆臂运动，在这个预先启动角度里，摆臂的换档负载还没有施加在主动齿轮上(状态a)，主动齿轮只需要克服机构自身的静态摩擦阻力和环境条件阻力，静态阻力当被克服后会转变成动态阻力，所以主动齿轮的旋转启动过程会比较容易完成，而且这个过程对零部件的制造精度、装配精度、润滑脂性能等等就不会有太高的要求。从“状态a”到“状态b”这个过程，摆臂保持不动，不会产生位移的。当主动齿轮带动摆臂的那一瞬间，主动齿轮由于要克服摆臂的静态摩擦阻力、环境阻力、换档负载阻力，所以主动齿轮的执行负载趋于最大化，由于摆臂的滑槽方向正好处于主动齿轮上传动柱销运动轨迹的切线上(状态2b)，主动齿轮已经预先旋转了24.3度，主动齿轮已经具备了速度和质量惯性，所以主动齿轮会非常容易的带动摆臂运动。

如图3，主动齿轮一旦带动摆臂转动，摆臂的静态摩擦阻力就转变成动态摩擦阻力，主动齿轮的执行负载就逐渐变小。当摆臂从“P位”旋转至“非P位”时，摆臂的滑槽方向正好处于主动齿轮上传动柱销运动轨迹的切线上，这时候主动齿轮执行负载又回到最小。

如图4所示，当摆臂旋转到“非P位”时(状态c)，变速箱会给执行器总成发出停止工作的指令，执行器总成接到指令后，主动齿轮停止转动，主动齿轮受速度和质量惯性的作用，还会产生一些惯性位移(状态d)，但这个过程(状态c到状态d)摆臂不会产生位置变化。

反之，即从“非P位”返回“P位”，顺序从“状态d”到“状态c”到“状态c”到“状态b”，最后到“状态a”，停车、下电。

本发明将执行负载进行了详细分解，并规避了负载的同时产生，降低执行器上电器原件的工作项，降低了电机的执行负载和选型要求，增加了执行器总体的寿命和可靠性，降低了执行器上相关机械零部件的制造精度及零部件的装配精度和要求；本发明在主动齿轮启动时增加了启动距离、停止时增加了制动距离，摆臂的位移是固定的(这个位移可以根据实际要求调整)，不在受停止时的质量惯性和到位不固定的影响，控制电路不再需要自学习功能和提前停止的要求，控制电器功能要求减少、降低；本发明分解了执行负载，增加了启动行程，降低了执行器上辅料润滑脂的要求；整体上降低了执行器的加工制造成本。

最后应说明的是：本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (3)

1.一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，其特征在于，汽车执行器总成上减速机构中的最后一级传动为间歇机构，所述间歇机构包括主动齿轮和摆臂，所述主动齿轮具有齿轮旋转中心，所述摆臂具有摆臂旋转中心；所述主动齿轮上固定安装有传动柱销和两个限位柱销，所述摆臂上设置有与传动柱销滑动配合的滑槽，所述摆臂的外侧还设置有两个与限位柱销匹配的限位槽。

2.根据权利要求1所述的一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，其特征在于，所述滑槽的外端开口具有向外弯曲的弧面。

3.根据权利要求2所述的一种间歇运动机构在汽车执行器总成上的应用，其特征在于，需要由“P位”摆动至“非P位”时包括以下步骤：

S1：主动齿轮旋转预先启动角度，主动齿轮提供启动距离，摆臂静止；

S2：主动齿轮继续转动，通过传动柱销带动摆臂摆动，由“P位”摆动至“非P位”，滑槽的对称线与传动柱销运动轨迹切线平行；

S3：执行器总成接收停止工作指令，主动齿轮停止动力输入，摆臂静止，在速度和质量惯性的作用下，主动齿轮提供制动距离，主动齿轮产生惯性位移并带动限位柱销卡入限位槽内，对当前状态进行锁止；

需要由“非P位”摆动至“P位”时，主动齿轮逆向转动。

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