CN203258047U - 直线移动式变速操纵机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种直线移动式变速操纵机构，包括一传动丝杆，固定至一伺服电机的输出轴；一丝母，啮合至前述传动丝杆并可在传动丝杆轴线方向上移动，其形成有啮合的啮合部和与啮合部相对另一端的弹簧安装槽，两个缓冲弹簧安装在弹簧安装槽内；一换挡拨叉，安装在两个缓冲弹簧之间并可由该两个缓冲弹簧推动而水平移动；设置于前述丝母上的用于表示换挡拨叉移动距离的感应元件；以及档位传感器，当探测到前述感应元件时，发出对应的换挡结束信号。

Description

直线移动式变速操纵机构

技术领域

本实用新型涉及电动汽车领域，具体而言涉及一种直线移动缓冲式变速操纵机构及自动变速装置。 

背景技术

“八五”期间，纯电动汽车被列入重点研发攻关项目，“九五”期间将纯电动汽车列为重大科技产业工程，“十五”期间了设立“863计划”纯电动汽车重大科技专项，“十一五”期间又设立“863计划”节能与新能源汽车重大项目，依据当前国家能源发展战略与城市空气、环保要求及广大农村市场的需求，纯电动汽车的研发、应用和推广是必然趋势。 

在纯电动汽车上，为使驱动电机经常工作在转速2000r/min，转矩50Nm左右的高效工作点附近，就要求车辆的传动减速系统必须具有变速比的功能，使动力总成在汽车起步与低速行驶时，减速比增大，驱动电机工作在2000r/min左右的额定转速点附近，当汽车的车速达到30～60km/h的城市道路经常使用车速时，减速比减小，使驱动电机仍然可以工作在2000r/min左右的额定转速点附近，有效的保证车辆的加速度、爬坡度、续驶里程与电池能量的利用。 

目前国内纯电动汽车与国外相比还存在整车结构缺乏紧凑性、各总成之间配合不紧密等问题。为了解决这些问题，我国科技界正在努力使纯电动汽车各关键组成部件向模块化和一体化方向发展，其中二档式自动变速器是纯电动汽车动力总成的关键组成部件之一，而二档式自动变速器技术开发的关键问题是要解决档位切换过程中动力传递突变引发的换档冲击与自动变速过程的换档定位容错技术。 

实用新型内容

针对现有技术的缺陷和不足，本实用新型旨在提供一种直线移动缓冲式变速操纵机构以及自动变速装置，适于解决电动汽车二档式自动换档过程的操纵需要。 

为实现上述目的，本实用新型提出一种直线移动式变速操纵机构，安装于一变速器壳体内，包括：一传动丝杆，其一端固定至一伺服电机的输出轴；一丝母，啮合至前述传动丝杆并可在传动丝杆轴线方向上移动，其形成有与前述传动丝杆啮合的啮合部和与啮合部相对另一端的弹簧安装槽，两个缓冲弹簧安装在该弹簧安装槽内；一换挡拨叉，其安装在前述两个缓冲弹簧之间并在前述丝母移动时由该两个缓冲弹簧推动该换挡拨叉在平行于前述传动丝杆轴线的方向上移动；弹簧稍一压缩，就可以很轻松的推入到槽内，设置于前述丝母上并用于表示换挡拨叉移动距离的感应元件；以及设置于前述变速器壳体上的档位传感器，该档位传感器在探测到前述感应元件时，发出对应的换挡结束信号。 

进一步，变速操纵机构该还包括一支承轴，支承轴固定在变速器壳体上，拨叉与支 承轴是滑动联接，拨叉可以沿支承轴线滑动，如图6所示。前述换挡拨叉沿着该支承轴的轴线方向移动并带动一同步器同步滑动，该同步器具有与高速/低速齿轮啮合的齿环。 

进一步，前述档位传感器包括低速档位置传感器、高速档位置传感器和空档位置传感器，并根据感应元件的位置发出对应的速换挡结束信号。 

进一步，前述感应元件为一感应磁铁。 

进一步，前述弹簧安装槽为倒U形结构。 

进一步，前述传动丝杆与前述伺服电机的输出轴同轴并同步旋转。 

进一步，前述伺服电机接收一换挡控制信号并驱动传动丝杆旋转以执行换挡动作，并根据前述换挡结束信号停止换挡动作。 

进一步，该直线移动式变速操纵机构用于纯电动汽车的变速操纵控制。 

本实用新型的另一方面还提出一种自动变速装置，包括换挡控制器、伺服电机、高速齿轮、低速齿轮、同步器以及前述的直线移动式变速操纵机构，该换挡控制器根据用户的换挡指令控制伺服电机旋转并根据直线移动式变速操纵机构发出的换挡结束信号停止伺服电机。 

本实用新型的有益效果是：由以上技术方案可知，本实用新型的直线移动式变速操纵机构及自动变速装置，利用移动丝母与换档拨叉之间的缓冲连接，利用弹簧缓冲实现的机械容错，且换档操纵采用TCU（嵌入式计算机）控制与机械容错技术结合的方案，相比其它刚性连接的换档机构，其换档舒适性、可靠性，实用性均得到有效的提高；而且优化设计了换挡操纵机构，重量轻、体积小、高度集成化。 

附图说明

图1为本实用新型自动变速装置的示范性实施例的结构示意图。 

图2为图1实施例在另一方向的示意图。 

图3为图1实施例在低速档换挡状态示意图。 

图4为图2中档位传感器的示意图及位置关系。 

图5为图1实施例中换挡拨叉的结构示意图。 

图6为换挡拨叉移动的放大结构示意图。 

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

如图1和图2所示，根据本实用新型的示范性实施例，自动变速装置包括壳体1和位于壳体内的伺服电机2、同步器10、高速齿轮11、低速齿轮12、换挡控制器（未示出）以及直线移动式变速操纵机构，该换挡控制器根据用户的换挡指令控制伺服电机2旋转并根据直线移动式变速操纵机构发出的换挡结束信号停止伺服电机。该直线移动式变速操纵机构，安装于变速器壳体1内，包括：一传动丝杆3，其一端固定至一伺服电机2的输出轴；一丝母4，啮合至传动丝杆3并可在传动丝杆轴线方向上移动，丝母4形成有与传动丝杆3啮合的啮合部4A和与啮合部4A相对另一端的弹簧安装槽，两个缓冲弹簧5 安装在该弹簧安装槽3B内；一换挡拨叉6，换挡拨叉安装在两个缓冲弹簧5之间并在丝母4移动时由该两个缓冲弹簧5推动该换挡拨叉6在平行于传动丝杆轴线的方向上移动；设置于丝母上并用于表示换挡拨叉移动距离的感应元件7；以及设置于前述变速器壳体1内的档位传感器8，该档位传感器8在探测到感应元件7时，发出对应的换挡结束信号。弹簧安装槽为一倒U形结构，以利于安装缓冲弹簧5和换挡拨叉6。参考图1和图5所示。如图1和图3所示，变速操纵机构该还包括一支承轴9，换挡拨叉6沿着该支承轴9的轴线方向移动并带动一同步器10同步滑动，该同步器10具有与高速齿轮11或低速齿轮12啮合的齿环。 

如图2所示，档位传感器8安装在变速器壳体1内，当丝母4上安装的感应元件7接近时，档位传感器8可探测到该感应元件7。感应元件为一个感应磁铁，当然并不以此为限。档位传感器8包括低速档位置传感器8A、高速档位置传感器8B以及位于低速档位置传感器8A与高速档位置传感器8B之间的空档档位传感器8C，当感应磁铁接近时，低速档位置传感器8A或高速档位置传感器8B根据其所探测到的感应元件而发出对应的低速换挡结束信号或高速换挡结束信号。 

本实施例中，换挡控制器根据用户的换挡指令发出换挡信号来控制伺服电机2旋转以执行换挡动作，传动丝杆3与伺服电机2的输出轴同轴，如此以驱动传动丝杆3同步旋转，再通过丝母4将旋转运动被转化为直线运动，丝母4在传动丝杆轴线方向上移动，并通过丝母下方安装的两个缓冲弹簧5推动换挡拨叉6来实现换挡动作。 

如图1、图3及图4所示，以从空档至低速档的换挡过程为例，伺服电机2驱动传动丝杆3在逆时针方向旋转，丝母4沿着传动丝杆轴线方向朝着左前方移动，在缓冲弹簧5起始推力的作用下，换档拨叉6在支承轴的轴线方向上也朝着左前方移动，并带动同步器10同步滑动，当同步器10移动到位，换档拨叉1顶到低档齿轮11的端面时，如果此时低速档位置传感器8A没有感应到感应元件，则传动丝杆3可以继续带动丝母4向左前方移动一段距离，直到低速档位置传感器8A感应到感应磁铁7，如此可起到保证使得换档拨叉6可靠定位的作用。利用传动丝杆3与换档拨叉6之间的联接具有一定距离的缓冲，从机械结构上实现换档过程传动链的机械容错设置。 

在一些实施例中，可以是当同步器10的齿环与焊接在低档齿轮11上的啮合齿完全接合，换挡拨叉6顶到同步器10与低档齿轮11形成的端面时，低速档位置传感器8A方可感应到感应元件7并输出换挡结束信号至换挡控制器，以停止伺服电机、结束换挡。 

本实施例中，如图1和图3所示，从空档至高速档的换挡过程与从空档至低速档的换挡过程基本类似，只是传动丝杆3的旋转方向改变，从而带动丝母4向右后方移动，其过程与控制方法与低档换挡操控过程相同。不再赘述。 

本实用新型的直线移动式变速操纵机构及自动变速装置可用于纯电动汽车的变速操纵控制，该变速操作机构的体积紧凑、重量轻、换档过程过渡时间短，转矩变化冲击小，适于纯电动汽车配置的二档式自动变速器自动换档过程的操纵需要，解决二档式自动变 速器档位切换过程中一系列相互关联的技术问题。 

综上所述，本实用新型的直线移动式变速操纵机构及自动变速装置，利用移动丝母与换档拨叉之间的缓冲连接，利用弹簧缓冲实现的机械容错，且换档操纵采用TCU（嵌入式计算机）控制与机械容错技术结合的方案，相比其它刚性连接的换档机构，其换档舒适性、可靠性，实用性均得到有效的提高；而且优化设计了换挡操纵机构，重量轻、体积小、高度集成化。 

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。 

换挡拨叉的端部设有弹性体包裹（PU或合成橡胶）。伸进同步器10的间隙内。 

Claims (7)

1.一种直线移动式变速操纵机构，安装于一变速器壳体内，其特征在于，包括： 

一传动丝杆，其一端固定至一伺服电机的输出轴； 

一丝母，啮合至前述传动丝杆并可在传动丝杆轴线方向上移动，其形成有与前述传动丝杆啮合的啮合部和与啮合部相对另一端的弹簧安装槽，两个缓冲弹簧安装在该弹簧安装槽内； 

一换挡拨叉，其安装在前述两个缓冲弹簧之间并在前述丝母移动时由该两个缓冲弹簧推动该换挡拨叉在平行于前述传动丝杆轴线的方向上移动； 

设置于前述丝母上并用于表示换挡拨叉移动距离的感应元件；以及 

设置于前述变速器壳体上的档位传感器，该档位传感器在探测到前述感应元件时，发出对应的换挡结束信号。 

2.根据权利要求1所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，还包括一支承轴，支承轴固定在变速器壳体上，拨叉与支承轴是滑动联接，拨叉可以沿支承轴线滑动；前述换挡拨叉沿着该支承轴的轴线方向移动并带动一同步器同步滑动，该同步器具有与高速/低速齿轮啮合的齿环。 

3.根据权利要求2所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，前述档位传感器包括低速档位置传感器、高速档位置传感器和空档位置传感器，并根据感应元件的位置发出对应的换挡结束信号。 

4.根据权利要求3所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，前述感应元件为一感应磁铁。 

5.根据权利要求3所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，前述弹簧安装槽为倒U形结构。 

6.根据权利要求3所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，前述传动丝杆与前述伺服电机的输出轴同轴并同步旋转。 

7.根据权利要求3所述的直线移动式变速操纵机构，其特征在于，前述换挡拨叉的端部设有弹性体包裹。 

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