CN114483937A - 选换挡驱动机构、选换挡系统、自动变速箱和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及选换挡驱动机构，包括选挡和换挡驱动机构，选挡驱动机构具有：选挡驱动器以用于输出垂直于花键轴的轴向方向的直线运动；选挡驱动块以用于平行于花键轴的轴向方向地移动；和选挡运动转化结构以用于将选挡驱动器的直线运动转化成选挡驱动块的平行于花键轴的轴向方向的直线运动，其中，换挡驱动机构具有：换挡驱动器以用于输出垂直于花键轴的轴向方向的直线运动；和换挡运动转化结构以用于将换挡驱动器的直线运动转化成花键轴的旋转运动，其中，在选挡驱动块中嵌套有换挡拨指，换挡拨指与花键轴啮合并且换挡拨指配置成能够在花键轴的轴向方向上随着选挡驱动块移动。还涉及选换挡系统、变速箱和相应的方法。能够节省位置。

Description

选换挡驱动机构、选换挡系统、自动变速箱和方法

技术领域

本发明涉及一种用于电控机械自动变速箱的选换挡驱动机构、一种相应的选换挡系统以及一种相应的电控机械自动变速箱。本发明还涉及一种相应的用于电控机械自动变速箱的选换挡的方法。

背景技术

近年来，在汽车自动变速箱的领域中，电控机械自动变速器(AMT)由于其自动变速和高效率、结构简单的优点受到越来越多的关注。然而，在目前的变速箱换挡机构中，每个换挡拨叉需要单独的换挡驱动器来控制。当变速箱挡位增多时，换挡驱动器的数量也相应增多，换挡执行器的体积会随之增大并且占据汽车的装配空间。尤其对于商用车而言，通常存在前副箱换挡执行器、后副箱换挡执行器和变速箱主轴换挡执行器，为了避免这些换挡执行器体积过大，必须在保持挡位数量的同时减少驱动器的数量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种用于电控机械自动变速箱的选换挡驱动机构。本发明的目的还在于提出一种相应的选换挡系统、一种相应的电控机械自动变速箱以及一种相应的用于电控机械自动变速箱的选换挡的方法。

根据本发明的第一方面，提供一种用于电控机械自动变速箱的选换挡驱动机构，包括选挡驱动机构和换挡驱动机构，其中，所述选挡驱动机构具有：选挡驱动器，所述选挡驱动器配置成用于输出垂直于花键轴的轴向方向的直线运动；选挡驱动块，所述选挡驱动块配置成用于平行于所述花键轴的轴向方向地移动；和选挡运动转化结构，所述选挡运动转化结构配置成用于将所述选挡驱动器的垂直于所述花键轴的轴向方向的直线运动转化成所述选挡驱动块的平行于所述花键轴的轴向方向的直线运动，其中，所述换挡驱动机构具有：换挡驱动器，所述换挡驱动器配置成用于输出垂直于所述花键轴的轴向方向的直线运动；和换挡运动转化结构，所述换挡运动转化结构配置成用于将所述换挡驱动器的垂直于所述花键轴的轴向方向的直线运动转化成所述花键轴的旋转运动，其中，在所述选挡驱动块中嵌套有换挡拨指，所述换挡拨指与所述花键轴啮合并且所述换挡拨指配置成能够在所述花键轴的轴向方向上随着所述选挡驱动块移动。

相比于现有技术，根据本发明的选换挡驱动机构能够将两个驱动器、即选挡驱动器和换挡驱动器集成在一起并且同时实现选挡和换挡功能，由此借助仅两个驱动器多个挡位的换挡，由此明显减少了驱动器的数量并且能够灵活地适用于不同挡位的变速箱，从而提高选换挡驱动机构的兼容性。此外，根据本发明的选换挡驱动机构的驱动器能够彼此并排地布置，这进一步降低了用于装配的位置需求并且使整体布置更紧凑。

根据本发明的示例性实施方式，选换挡驱动机构的选挡驱动器和换挡驱动器构造为气缸或电机。

根据本发明的示例性实施方式，选挡运动转化结构构造为曲柄，该曲柄分别在端部处与选挡驱动器和选挡驱动块连接并且能够围绕旋转轴线旋转。

根据本发明的示例性实施方式，选挡驱动块构造有两个彼此间隔开的突出部，所述突出部分别具有对中心的通孔，所述通孔的直径大于所述花键轴的外直径，其中，所述换挡拨指布置在这两个突出部之间。

根据本发明的示例性实施方式，选换挡驱动机构具有选挡自锁结构，所述选挡自锁结构配置成能够卡锁在所述选挡驱动块的锁止沟槽中，和/或，选换挡驱动机构具有换挡自锁结构，所述换挡自锁结构配置成能够卡锁在所述花键轴的锁止沟槽中。

根据本发明的示例性实施方式，换挡运动转化结构与花键轴抗扭转地连接，和/或，换挡运动转化结构与花键轴一体地构造。

根据本发明的示例性实施方式，选换挡驱动机构具有控制单元，所述控制单元配置成用于控制所述选挡驱动器和所述换挡驱动器的输出轴的直线运动。

本发明的第二方面提出一种选换挡系统，包括根据本发明的选换挡驱动机构、拨叉主轴和沿着所述拨叉主轴间隔开布置的多个拨叉，其中，在每个拨叉中构造有用于与选换挡驱动机构的换挡拨指嵌接的凹槽。

本发明的第三方面提出一种电控机械自动变速箱，包括根据本发明的选换挡系统。

本发明的第四方面一种用于电控机械自动变速箱的选换挡的方法，所述方法通过本发明的选换挡系统实施，包括

-选挡步骤：基于换挡信号控制选挡驱动机构的选挡驱动器的输出轴的垂直于花键轴的轴向方向的直线运动，并且通过选档运动转化结构带动选挡驱动块沿着所述花键轴移动并且由此使嵌套在所述选挡驱动块中的换挡拨指沿着所述花键轴移动，直至所述换挡拨指与相应的拨叉的凹槽嵌接；

-换挡步骤：基于所述换挡信号控制换挡驱动机构的换挡驱动器的输出轴的垂直于所述花键轴的轴向方向的直线运动，通过换挡运动转化结构带动所述花键轴和所述换挡拨指进行旋转运动，其中，所述换挡拨指使相应的拨叉沿着拨叉主轴移动，直至达到相应于所述换挡信号的挡位。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。在附图中：

图1a和图1b分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的选换挡系统的不同视角的示意图；

图2a和图2b分别示出了图1中的选换挡系统的沿着剖面线A-A和B-B的剖视图；

图3a-3f示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于AMT自动变速箱的选换挡的方法的选挡步骤的示意图；

图4a-4f示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于AMT自动变速箱的选换挡的方法的换挡步骤的示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。

图1a和图1b分别示出了根据本发明的一个示例性实施例的选换挡系统的不同视角的示意图。所述选换挡系统构造用于车辆的AMT自动变速箱。

如图1a所示，选换挡系统包括选换挡驱动机构、拨叉主轴9和沿着拨叉主轴9间隔开布置的多个拨叉5、7、8。所述选换挡驱动机构由选挡驱动机构和换挡驱动机构组成。选挡驱动机构具有选挡驱动器1、选挡运动转化结构2和选挡驱动块3，并且换挡驱动机构具有换挡驱动器15和换挡运动转化结构14，其中，选挡驱动机构和换挡驱动机构共用同一个花键轴11，该花键轴分别通过小固定块4和大固定块13借助于螺栓紧固在AMT自动变速箱的下壳体上。在此，选挡驱动块3套装到花键轴11上并且能够平行于所述花键轴11的轴向方向X地移动。

示例性地，选挡驱动器1和换挡驱动器15均构造为气缸并且通过AMT控制单元控制电磁阀来为其供气。当然也可以考虑，选挡驱动器1和换挡驱动器15构造为电机。选挡驱动器1和换挡驱动器15的输出轴实施垂直于花键轴11的轴向方向X的往复的直线运动。

如图1b所示，选挡运动转化结构2分别与选挡驱动器1的输出轴和选挡驱动块3连接，所述选挡运动转化结构配置成用于将选挡驱动器1的输出轴的垂直于轴向方向X的直线运动转换成选挡驱动块3的平行于轴向方向X的直线运动，即沿着花键轴11的移动。在此，选挡运动转化结构2示例性地构造为曲柄，该曲柄分别在两个端部处与选挡驱动器1的输出轴和选挡驱动块3相对彼此能扭转地连接，并且该曲柄具有旋转开口2.1，在该旋转开口中接收有旋转轴(出于概要性原因未示出)。当选挡驱动器1的输出轴实施直线运动时，选挡运动转化结构2被驱动以围绕该曲柄的旋转轴线Z旋转，由此进一步带动选挡驱动块3平行于花键轴11的轴向方向X运动。当然也可以考虑，选挡运动转化结构2构造为本领域技术人员认为有意义的其它形式，例如凸轮结构或丝杠结构。

如图1b所示，在选挡驱动块3中嵌套有换挡拨指10，所述换挡拨指能够通过其内花键与花键轴11啮合。当然也可以考虑其它的固定方式。换挡拨指10在花键轴11的轴向方向X上相对于选挡驱动块3固定，换言之，当选挡驱动块3平行于花键轴11的轴向方向X运动时，换挡拨指10随着选挡驱动块3沿着花键轴11移动。

示例性地，在选换挡驱动机构中还布置有选挡自锁结构6，其中，选挡自锁结构6配置成能够卡锁在选挡驱动块3的锁止沟槽中，所述锁止沟槽沿着花键轴11的轴向方向X布置在选挡驱动块3上并且对应于不同的选挡位置。通过选挡自锁结构6能够锁定选挡位置。当然也可以考虑，将选挡自锁结构6布置在选挡运动转化结构2处或其它本领域技术人员认为有意义的位置处。选挡自锁结构6能够呈弹簧钢球结构的形式构造。

如图1b所示，换挡驱动器15的输出轴与换挡运动转化结构14连接，并且换挡运动转化结构14与花键轴11抗扭转地或者刚性地连接。也可以考虑，换挡运动转化结构14与花键轴11一体地构造。当换挡驱动器15的输出轴实施垂直于花键轴11的轴向方向X的直线运动时，换挡运动转化结构14被驱动以围绕花键轴的沿轴向方向X的轴线旋转。换挡运动转化结构14相对于花键轴11不发生扭转，由此进一步带动花键轴11围绕其轴线旋转。当花键轴11旋转时，由于换挡拨指10与花键轴11啮合，换挡拨指10相对于花键轴11抗扭转并且随着花键轴11实施旋转运动。

图2a和图2b分别示出了图1中的选换挡系统的沿着剖面线A-A和B-B的剖视图，其中，剖面线A-A相应于沿着花键轴11的轴向方向X的轴线，并且剖面线B-B相应于沿着拨叉主轴9的轴向方向Y的轴线，其中，花键轴11的轴向方向X与拨叉主轴9的轴向方向Y相对彼此垂直。

如图2a所示，选挡驱动块3示例性地构造有两个彼此间隔开的突出部3.1，所述突出部分别具有对中心的通孔以用于引导花键轴11穿过，所述通孔的直径大于花键轴11的外直径。换挡拨指10布置在这两个突出部3.1之间。在此，换挡拨指10在花键轴11的轴向方向X上相对于选挡驱动块3的两个突出部3.1固定。但是，选挡驱动块3不妨碍换挡拨指10围绕花键轴11的旋转轴线的旋转运动。

如图2a所示，在选换挡驱动机构中还布置有换挡自锁机构12，其中，换挡自锁结构12配置成能够卡锁在花键轴11的锁止沟槽中，所述锁止沟槽沿着花键轴11的周向方向布置在花键轴11上并且对应于不同的换挡位置。通过换挡自锁结构12能够锁定换挡位置并且防止达到换挡位置后发生窜动。当然也可以考虑，将换挡自锁结构12布置其它本领域技术人员认为有意义的位置处。换挡自锁结构12同样能够呈弹簧钢球结构的形式构造。

此外示例性地，选挡驱动块3还集成有互锁结构。由此实现互锁功能并且确保仅有选定位置的拨叉能够被驱动。

如图2b所示，所述选换挡系统示例性地设置有三个拨叉，即第一拨叉7、第二拨叉8和第三拨叉5，这些拨叉沿着拨叉主轴9的轴向方向Y彼此间隔开地布置在拨叉主轴9上并且能够沿着拨叉主轴9的轴向方向Y移动。当然也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它数量的拨叉。

如图2b所示，当换挡拨指10达到第一拨叉7的位置时，换挡拨指10与第一拨叉7的凹槽7.1嵌接并且二者相对彼此固定。当借助于内花键与花键轴11啮合的换挡拨指10旋转时，带动第一拨叉7沿着拨叉主轴9的轴向方向Y移动，其中，移动方向取决于换挡拨指10的旋转方向。

通过上面描述的选换挡系统能够实施根据本发明的用于AMT自动变速箱的选换挡的方法，所述方法包括以下两个步骤，即选挡步骤和换挡步骤。下面参照图3a至图4f详细阐释所述方法。

图3a-3f示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于AMT自动变速箱的选换挡的方法的选挡步骤的示意图，其中，图3a和图3b示出了对应于第二拨叉8的近端位置，图3c和图3d示出了对应于第一拨叉7的中间位置，图3e和图3f示出了对应于第三拨叉5的远端位置。在此，所述选挡步骤主要通过选挡驱动机构来执行。

示例性地，当车辆的行驶速度或油门大小发生改变或者驾驶员主动发出换挡指令时，由控制单元基于换挡信号控制电磁阀为选挡驱动器1或者说选挡气缸供气，由此选挡驱动器1的输出轴实施直线运动。通过选挡驱动器1的输出轴的直线运动带动选挡运动转化结构2围绕旋转轴线Z旋转，并且由此使得选挡驱动块3沿着花键轴11的轴向方向X移动。具体而言，当选挡驱动器1的输出轴从图3a的对应于第二拨叉8的近端位置缩回时，带动选挡运动转化结构2围绕旋转轴线Z逆时针地旋转，由此使得选挡驱动块3朝着花键轴11的相对置的端部或者说换挡运动转化结构14的方向移动。选挡驱动块3使得嵌套在所述选挡驱动块的突出部之间的换挡拨指10实施同样的移动。在该移动的过程中，换挡拨指10能够相继地经过对应于第一拨叉7的中间位置和对应于第三拨叉5的远端位置。在各个选挡位置中，换挡拨指10能够与相应的拨叉的凹槽嵌接。

示例性地，能够通过位移传感器感测换挡拨指10的当前位置信号并且将该位置信号传递给控制单元。当达到指定位置或者说与相应的拨叉凹槽嵌接时，通过选挡自锁机构6锁定当前的选挡位置。由此完成选挡步骤并且随后进行换挡步骤。

图4a-4f示出了根据本发明的一个示例性实施例的用于AMT自动变速箱的选换挡的方法的选挡步骤的示意图，该换挡步骤示例性地针对第一拨叉7实施，其中，图4a和图4b示出了前进位置，图4c和图4d示出了中间位置，图4e和图4f示出了后退位置。在此，所述选挡步骤主要通过换挡驱动机构来执行。

示例性地，在换挡拨指10与第一拨叉7的凹槽7.1嵌接之后，控制单元基于换挡信号控制电磁阀为换挡驱动器15或者说换挡气缸供气，由此换挡驱动器15的输出轴实施直线运动。通过换挡驱动器15的输出轴的直线运动带动换挡运动转化结构14围绕花键轴11的旋转轴线旋转，并且由此使得花键轴11围绕其旋转轴线旋转。因为花键轴11与换挡拨指10啮合，换挡拨指10同样随着花键轴11一起旋转并且由此带动第一拨叉7沿着拨指主轴9的轴向方向Y移动。具体而言，当换挡驱动器15的输出轴从图4a的前进位置缩回时，带动花键轴11和由此换挡拨指10沿顺时针旋转，并且由此使得第一拨叉7相继经过中间位置和后退位置。

示例性地，能够通过另外的位移传感器感测相应的拨叉的当前位置信号。当达到指定的换挡位置时，通过换挡自锁机构12锁定当前的换挡位置。由此实现相应于换挡信号的选换挡。

前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本发明的框架。

对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

附图标记列表

1 选挡驱动器

2 选挡运动转化结构

2.1 旋转开口

3 选挡驱动块

3.1 突出部

4 小固定块

5 第三拨叉

6 选挡自锁结构

7 第一拨叉

7.1 凹槽

8 第二拨叉

9 拨叉主轴

10 换挡拨指

11 花键轴

12 换挡自锁机构

13 大固定块

14 换挡运动转化结构

15 换挡驱动器

X 花键轴的轴向方向

Y 拨叉主轴的轴向方向

Z 选挡运动转化结构的旋转轴线

Claims (10)

1.一种用于电控机械自动变速箱的选换挡驱动机构，包括选挡驱动机构和换挡驱动机构，其中，

所述选挡驱动机构具有：

选挡驱动器(1)，所述选挡驱动器配置成用于输出垂直于花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动；

选挡驱动块(3)，所述选挡驱动块配置成用于平行于所述花键轴(11)的轴向方向(X)地移动；和

选挡运动转化结构(2)，所述选挡运动转化结构配置成用于将所述选挡驱动器(1)的垂直于所述花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动转化成所述选挡驱动块(3)的平行于所述花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动，其中，

所述换挡驱动机构具有：

换挡驱动器(15)，所述换挡驱动器配置成用于输出垂直于所述花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动；和

换挡运动转化结构(14)，所述换挡运动转化结构配置成用于将所述换挡驱动器(15)的垂直于所述花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动转化成所述花键轴(11)的旋转运动，

其中，在所述选挡驱动块(3)中嵌套有换挡拨指(10)，所述换挡拨指与所述花键轴(11)啮合并且所述换挡拨指配置成能够在所述花键轴(11)的轴向方向(X)上随着所述选挡驱动块(3)移动。

2.根据权利要求1所述的选换挡驱动机构，其中，所述选挡驱动器(1)和所述换挡驱动器(15)构造为气缸或电机。

3.根据权利要求1或2所述的选换挡驱动机构，其中，所述选挡运动转化结构(2)构造为曲柄，该曲柄分别在端部处与所述选挡驱动器(1)和所述选挡驱动块(3)连接并且能够围绕旋转轴线(Z)旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的选换挡驱动机构，其中，所述选挡驱动块(3)构造有两个彼此间隔开的突出部(3.1)，所述突出部分别具有对中心的通孔，所述通孔的直径大于所述花键轴(11)的外直径，其中，所述换挡拨指(10)布置在这两个突出部(3.1)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的选换挡驱动机构，其中，所述选换挡驱动机构具有选挡自锁结构(6)，所述选挡自锁结构配置成能够卡锁在所述选挡驱动块(3)的锁止沟槽中，和/或，所述选换挡驱动机构具有换挡自锁结构(12)，所述换挡自锁结构配置成能够卡锁在所述花键轴(11)的锁止沟槽中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的选换挡驱动机构，其中，所述换挡运动转化结构(14)与所述花键轴(11)抗扭转地连接，和/或，所述换挡运动转化结构(14)与所述花键轴(11)一体地构造。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的选换挡驱动机构，其中，所述选换挡驱动机构具有控制单元，所述控制单元配置成用于控制所述选挡驱动器(1)和所述换挡驱动器(15)的输出轴的直线运动。

8.一种选换挡系统，包括

根据权利要求1至7中任一项所述的选换挡驱动机构；

拨叉主轴(9)；和

沿着所述拨叉主轴(9)间隔开布置的多个拨叉(5、7、8)，

其中，在每个拨叉中构造有用于与所述选换挡驱动机构的换挡拨指(10)嵌接的凹槽。

9.一种电控机械自动变速箱，包括根据权利要求8所述的选换挡系统。

10.一种用于电控机械自动变速箱的选换挡的方法，所述方法通过根据权利要求8所述的选换挡系统实施，包括

-选挡步骤：基于换挡信号控制选挡驱动机构的选挡驱动器(1)的输出轴的垂直于花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动，并且通过选档运动转化结构(2)带动选挡驱动块(3)沿着所述花键轴(11)移动并且由此使嵌套在所述选挡驱动块(3)中的换挡拨指(10)沿着所述花键轴(11)移动，直至所述换挡拨指(10)与相应的拨叉的凹槽嵌接；

-换挡步骤：基于所述换挡信号控制换挡驱动机构的换挡驱动器(15)的输出轴的垂直于所述花键轴(11)的轴向方向(X)的直线运动，通过换挡运动转化结构(14)带动所述花键轴(11)和所述换挡拨指(10)进行旋转运动，其中，所述换挡拨指(10)使相应的拨叉沿着所述拨叉主轴(9)移动，直至达到相应于所述换挡信号的挡位。

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