CN203979363U - 车辆自动变速器的自动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆自动变速器的自动换挡装置，包括拨叉轴及套装于拨叉轴上可沿拨叉轴滑动的拨叉，还包括与拨叉相对固定设置的推杆、与推杆固定联接且用于驱动推杆沿平行于拨叉轴方向双向移动以实现换挡动作的电磁驱动机构，以及与电磁驱动机构电连接并用于控制电磁驱动机构驱动推杆移动、停止移动的控制机构。本实用新型通过电磁驱动机构推动换挡拨叉实现换挡操作，力的传动构件少，动作准确可靠，响应迅速，能量损失小，故障率小。本实用新型适用于安装于各种车辆自动变速器内，尤其可用于双离合自动变速器，作为自动换挡操纵机构。

Description

车辆自动变速器的自动换挡装置

技术领域

本实用新型属于车辆变速器领域，涉及车辆变速器的换挡机构，具体地说是一种车辆自动变速器的自动换挡装置。

背景技术

现有自动变速器的换挡机构多采用电液、电机两种控制方式，其中：

电液式换挡机构是采用液压油作为传递动力的介质，推动拨叉在活塞腔中直线运动实现换挡动作使同步器结合，其液压油路及相应液压元件的密封比较复杂；

而电机式换挡机构是通过电机及一系列的蜗轮、蜗杆等机构传递动力，实现换挡，参与换挡的元件数量较多，动力传递流复杂，且机构加工难度大、制造和工艺实现成本高。

中国专利文献库公开了一种电动汽车自动电磁换挡装置的发明专利申请，其拨叉轴与电磁换挡机构连接，所述电磁换挡机构上设置有电磁线圈，拨叉轴与导向块连接，导向块设置于电磁线圈内部。当车辆需要换挡时，根据需要接通电磁换挡机构上的与相应挡位对应的线圈，以推动拨叉轴、拨叉和同步器滑套运动到相应挡位的被动齿轮处，实现换挡动作。该产品专利只能实现空挡、一挡、二挡间的换挡操作，适用范围小，且因换挡轴的长度一定，怎样实现换挡轴在不同半径的相邻被动齿轮间如图中左右移动而不被羁绊，在其专利文件中并未给予说明。另外，该专利未提及位置传感器及位置闭环控制系统，在进行换挡时无法实时监控换挡状态，容易造成换挡失效或过度换挡造成机械损坏，并且该专利也未公开换挡完成后拨叉在挡状态下的位置保持装置，当变速器在高速高扭矩工况下有脱挡的风险。

中国专利文献库还公开了一种摩托车电动换挡装置的实用新型专利，包括变速杆和与变速杆相连的推杆，在壳体上设有外端分别设有固定铁芯的正、反向励磁线圈，线圈内有活动铁芯与推杆相连。该通过改变励磁线圈内的电流产生磁场，使铁芯磁化后致使活动铁芯产生移动，从而推动推杆实现换挡动作。该产品专利针对摩托车设计，没有拨叉类元件，无法驱动同步器系统，因此并不能直接移植到汽车上应用，而且该专利同样存在没有位置传感器及位置闭环控制系统设计，在进行换挡时无法实时监控换挡状态，由于其是与换挡杆连接，因此容易造成错误换挡或过度换挡造成的机械损坏。

发明内容

本实用新型的发明目的，是提供一种车辆自动变速器的自动换挡装置，通过电磁驱动机构推动换挡拨叉实现换挡操作，力的传动构件少，动作准确可靠，响应迅速，能量损失小，故障率小。

为实现上述发明目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种车辆自动变速器的自动换挡装置，包括拨叉轴及套装于拨叉轴上可沿拨叉轴滑动的拨叉，该车辆自动变速器的自动换挡装置还包括与拨叉相对固定设置的推杆、与推杆固定联接且用于驱动推杆沿平行于拨叉轴方向双向移动以实现换挡动作的电磁驱动机构，以及与电磁驱动机构电连接并用于控制电磁驱动机构驱动推杆移动、停止移动的控制机构。

作为对本实用新型的限定：所述电磁驱动机构包括两块分体、固定设置的静铁芯，两块静铁芯为结构相同的E形，两静铁芯的E形的开口端相对设置，两静铁芯间为中空部分即中空槽，两静铁芯的分隔面与拨叉轴相平行，中空槽内沿与拨叉轴平行的方向依次相接设置有第一电磁线圈、中空的永磁体、第二电磁线圈，第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈相连后所成的中空区域内设有当第一电磁线圈或第二电磁线圈通电时可于第一电磁线圈内、永磁体内、及第二电磁线圈内沿第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈的连线方向移动的动铁芯；

动铁芯的一端与推杆固定联接；

所述第一电磁线圈及第二电磁线圈的通电、断电均由控制机构控制。

电磁机构还有另一种结构方式：电磁驱动机构包括固定设置的静铁芯，静铁芯带有中空部分即中空腔，中空腔的中心轴线与拨叉轴相平行，中空腔内沿轴向依次相接设置有第一电磁线圈、中空的永磁体、第二电磁线圈，第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈相连后所成的中空区域内设有可于第一电磁线圈内以及永磁体的筒内、第二电磁线圈内沿轴向移动的动铁芯；

动铁芯的一端与推杆固定联接；

所述第一电磁线圈、第二电磁线圈的通电、断电均由控制机构控制。

作为本实用新型的进一步限定，静铁芯内的中空部分为两端宽中间窄的结构，

第一电磁线圈、第二电磁线圈分别限位于静铁芯的中空部分的两端宽部位，并且第一电磁线圈的中心轴线、第二电磁线圈的中心轴线与拨叉轴相平行设置；永磁体为筒状结构，设于静铁芯的中空部分的中间窄部位，并且永磁体的中心轴线与拨叉轴相平行设置，且永磁体的轴向两端分别与第一电磁线圈、第二电磁线圈相接。

作为本实用新型的再进一步限定，静铁芯上与动铁芯的平行于拨叉轴的中心平面一端相接部位设有间隙；推杆的一端与拨叉固定联接，推杆的另一端穿过间隙与动铁芯固定联接。

作为本实用新型的更进一步限定，

所述中空区域的轴向尺寸与动铁芯的轴向尺寸的差，为动磁铁于中空区域内轴向移动的两极端行程的和。

所述拨叉轴外周面上固定设置有沿轴向相隔设置的两凸圆，拨叉轴的位于两凸圆间的部位为滑轨，拨叉经与其固定联接的滑套套装于滑轨上，滑套的轴向尺寸与滑轨的轴向尺寸的差，为拨叉于换挡过程中沿滑轨轴向移动的两极端行程的和。

作为另一种限定，所述控制机构包括主程序控制下的换挡控制器，以及设于相应于拨叉与电磁驱动机构间位置，并与推杆相隔分布且固定设置的位置传感器，所述位置传感器的信号输出端与换挡控制器的信号输入端相连，所述换挡控制器的信号输出端同时与第一电磁线圈、第二电磁线圈的控制开关相连。

作为本实用新型的进一步限定，所述位置传感器为磁位置传感器，所述推杆上固设有朝向磁位置传感器的磁性块。

作为本实用新型的再进一步限定：所述推杆上于轴向与磁位置传感器相应的位置处，固定联接有沿推杆的径向并朝向位置传感器凸出的凸块，磁性块固设于凸块的顶端。

本实用新型的其它特征还有：所述电磁驱动机构包覆于壳体内，所述壳体上与推杆相应处设有推杆伸出口。

本实用新型的工作原理如下：

1）需要换挡时，控制器发出指令，使第一电磁线圈通电，静铁芯和动铁芯中会产生由永磁体和第一电磁线圈生成的叠加磁场，动铁芯受到轴向电磁推力的作用作直线运动，带动推杆沿平行于换挡轴的方向运动，从而带动与推杆刚性连接的拨叉在滑轨上运动；同时，推杆上的磁性块会将推杆的位移信息转化为附近磁场强度的变化，磁位置传感器会连续检测此磁场强度并转化为电信号后发送给换挡控制器，当拨叉到达目标位置完成换挡后，换挡控制器会发出指令对第一电磁线圈断电，动铁芯由于永磁体的吸合作用而稳定在目标位置，即拨叉稳定于相应挡位，完成换挡；

2）当需要拨叉返回空挡位置时，换挡控制器发出指令对第二电磁线圈通电，静铁芯和动铁芯中会产生由永磁体和第二电磁线圈生成的叠加磁场，动铁芯受到轴向电磁推力的作用作直线运动，带动推杆向相反的方向运动，并带动与推杆刚性连接的拨叉在滑轨上运动；同时，推杆上的磁性块会将推杆的位移信息转化为磁场强度的变化，磁位置传感器会连续检测此磁场强度并转化为电信号后发送给换挡控制器，当拨叉返回至中间位置后，换挡控制器会对第二电磁线圈断电，动铁芯由于永磁体的吸合作用而稳定在相应位置即拨叉稳定于空挡位置，完成换挡拨叉脱离。

由于采用了上述的技术方案,本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本实用新型通过电磁驱动机构自身因电磁线圈通电所产生的电磁力作为驱动动力源，带动拨叉实现换挡动作，并因永磁体对动铁芯的吸合作用将动铁芯稳定于相应挡位处；

本实用新型通过换挡控制器控制通电线圈电流的大小来控制电磁力的大小，并控制拨叉所能达到的挡位，能实现多挡位换挡，力的传动构件少，操作平稳，动作准确可靠，响应迅速，能量损失小，故障率小。

本实用新型适用于安装于各种车辆自动变速器内，尤其可用于双离合自动变速器，作为自动换挡操纵机构。

本实用新型下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1、2的整体结构示意图；

图2是图1所示实施例1、2中电磁驱动机构1不含壳体时的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1的控制原理图。    

 图中：1—电磁驱动机构， 2—拨叉轴， 3—拨叉，5—滑轨，6—推杆，7—磁性块，8—磁位置传感器，9—换挡控制器，101、102—静铁芯，11—第一电磁线圈，12—永磁体，13—第二电磁线圈，14—动铁芯，15—滑套。

具体实施方式

实施例1    一种车辆自动变速器的自动换挡装置

参考图1，本实施例包括拨叉轴2、拨叉3、推杆6、电磁驱动机构1、换挡控制器9、磁位置传感器8。

图1中所标注的前、后、上、下方向只为以下对本实施例的描述更为方便而作相对假设，非为对构件绝对方位的限定，以图1所标注的方向作为参照，对本实施例的详细描述如下：

拨叉轴2外周面上固定设置有沿轴向相隔设置的两凸圆，拨叉轴2的位于两凸圆间的部位为滑轨5，拨叉3通过与其固定联接的滑套15套装于滑轨5上，滑套15与滑轨5滑动配合。

滑套15上一体固定联接有沿径向向远离拨叉3方向延伸的凸起。

拨叉轴2前后方向水平设置，推杆6固定联接于凸起上且向后方延伸并水平设置。

参考图2，电磁驱动机构1设于壳体内，包括两块分体设置的静铁芯101、102。两块静铁芯101、102均为固定设置，且它们的结构为相同的E形。两静铁芯101、102左右对称设置，它们的E形的开口端相对。两静铁芯101、102间的中空部分为中空槽。两静铁芯101、102的分隔面与拨叉轴2相平行，中空槽内沿与拨叉轴2平行的方向依次相接设置有第一电磁线圈11、中空的永磁体12、第二电磁线圈13。第一电磁线圈11、永磁体12、第二电磁线圈13相连后所成的中空区域内设有动铁芯14，当第一电磁线圈11或第二电磁线圈13通电时，动铁芯14可于第一电磁线圈11内、永磁体12内、第二电磁线圈13内沿前后方向水平移动。

中空槽为前后两端宽、中间窄的结构。

第一电磁线圈11、第二电磁线圈13分别限位于中空槽的两端宽部位，它们的中心轴线与拨叉轴2相平行设置。

永磁体12为筒状结构，设于中空槽的中间窄部位，它们的中心轴线与拨叉轴2相平行设置，且永磁体12的轴向两端分别与第一电磁线圈11、第二电磁线圈13相接。

两静铁芯101、102相接部位相应于沿分隔面方向的一端设有间隙。壳体上与间隙相应处设有推杆伸出口。

推杆6的一端与凸起固定联接，推杆6的另一端穿过推杆伸出口及间隙，与动铁芯14固定联接。

中空区域的轴向尺寸与动铁芯14的轴向尺寸的差，为动磁铁14于中空区域内前后方向移动的两极端行程的和。

滑套15的轴向尺寸与滑轨5的轴向尺寸的差，为拨叉3于换挡过程中沿滑轨5前后方向向移动的两极端行程的和。

参考图3，控制机构包括主程序控制下的换挡控制器9，以及磁性块7。

推杆6上相应于拨叉3与电磁驱动机构1间的位置，设有与推杆6相隔设置的磁位置传感器8。磁位置传感器8为固定设置，其信号输出端与换挡控制器9的信号输入端相连，换挡控制器9的信号输出端同时与第一电磁线圈11、第二电磁线圈12的控制开关相连。

推杆6上于轴向与磁位置传感器8相应的位置处，固定联接有沿推杆6的径向并朝向磁位置传感器8凸出的T形凸块，磁性块7固设于凸块的顶端。

本实施例中，第一电磁线圈11通电时的电流流动方向，能使动铁芯14在其通电时向前移动；第二电磁线圈13通电时的电流流动方向事先设定好，使得动铁芯14向后移动。

换挡控制器9对第一电磁线圈11、第二电磁线圈13进行通电的电流大小的控制，能够满足推杆6实现相应挡位换挡所需的换挡力。

实施例2    一种车辆自动变速器的自动换挡装置

参考图1，本实施例包括拨叉轴2、拨叉3、推杆6、电磁驱动机构1、换挡控制器9、磁位置传感器8。

图1中所标注的前、后、上、下方向只为以下对本实施例的描述更为方便而作相对假设，非为对构件绝对方位的限定，以图1所标注的方向作为参照，对本实施例的详细描述如下：

拨叉轴2外周面上固定设置有沿轴向相隔设置的两凸圆，拨叉轴2的位于两凸圆间的部位为滑轨5，拨叉3通过与其固定联接的滑套15套装于滑轨5上，滑套15与滑轨5滑动配合。

滑套15上一体固定联接于沿径向向远离拨叉3方向延伸的凸起。

拨叉轴2前后方向水平设置，推杆6固定联接于凸起上且向后方延伸并水平设置。

参考图2，电磁驱动机构1设于壳体内，包括固定设置的静铁芯，静铁芯带有中空部分，即中空腔。中空腔的中心轴线与拨叉轴2相平行，中空腔内沿轴向依次相接设置有第一电磁线圈11、中空的永磁体12、第二电磁线圈13，第一电磁线圈11、永磁体12、第二电磁线圈13相连后所成的中空区域内设有动铁芯14。当第一电磁线圈11或第二电磁线圈13通电时，动铁芯14可于第一电磁线圈11内、永磁体12内、第二电磁线圈13沿轴向移动。

中空腔为两端粗中间细的阶梯柱孔状结构。

第一电磁线圈11、第二电磁线圈13分别限位于中空腔的两端粗部位，并与中空腔同轴设置。永磁体12为筒状结构，设于中空腔的中间细部位，并与中空腔同轴设置，且永磁体12的轴向两端分别与第一电磁线圈11、第二电磁线圈13相接。

静铁芯的沿中空腔轴线方向的一端设有与中空腔相连通的导向通孔；推杆6的一端与凸起固定联接，推杆6的另一端穿过导向通孔与动铁芯14固定联接。

壳体上与导向通孔相应处设有推杆伸出口。

推杆6的一端与凸起固定联接，推杆6的另一端穿过推杆伸出口及导向通孔，与动铁芯14固定联接。

中空区域的轴向尺寸与动铁芯14的轴向尺寸的差，为动磁铁14于中空区域内前后方向移动的两极端行程的和。

滑套15的轴向尺寸与滑轨5的轴向尺寸的差，为拨叉3于换挡过程中沿滑轨5前后方向向移动的两极端行程的和。

控制机构包括主程序控制下的换挡控制器9，以及磁性块7。

推杆6上相应于拨叉3与电磁驱动机构1间位置，设有与推杆6相隔分布且固定设置的磁位置传感器8，磁位置传感器8的信号输出端与换挡控制器9的信号输入端相连，换挡控制器9的信号输出端与第一电磁线圈11、第二电磁线圈12的控制开关相连。

推杆6上于轴向与磁位置传感器8相应的位置处，固定联接有沿推杆6的径向并朝向磁位置传感器8凸出的T形凸块，磁性块7固设于凸块的顶端。

本实施例与实施例1的不同只在于：电磁驱动机构中静铁芯的结构不同。

本实施例中，第一电磁线圈11通电时的电流流动方向，能使动铁芯14在其通电时向前移动；第二电磁线圈13通电时的电流流动方向事先设定，使得动铁芯14向后移动。

换挡控制器9对第一电磁线圈11、第二电磁线圈13进行通电时电流大小的控制，能够满足推杆6实现相应挡位换挡所需的换挡力。

实施例3    一种车辆自动变速器的自动换挡装置

本实施例与实施例1的区别只在于：本实施例中无凸起和磁性块，且本实施例中无磁位置传感器，原磁位置传感器以其它方式的位置传感器替代。

本实施例的其它部分的结构与实施例1相同。

实施例4    一种车辆自动变速器的自动换挡装置

本实施例与实施例2的区别只在于：本实施例中无凸起和磁性块，且本实施例中无磁位置传感器，磁位置传感器以其它方式的位置传感器替代。

本实施例的其它部分的结构与实施例2相同。

Claims (10)

1.一种车辆自动变速器的自动换挡装置，包括拨叉轴及套装于拨叉轴上可沿拨叉轴滑动的拨叉，其特征在于：该车辆自动变速器的自动换挡装置还包括与拨叉相对固定设置的推杆、与推杆固定联接且用于驱动推杆沿平行于拨叉轴方向双向移动以实现换挡动作的电磁驱动机构，以及与电磁驱动机构电连接并用于控制电磁驱动机构驱动推杆移动、停止移动的控制机构。

2.    根据权利要求1所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述电磁驱动机构包括两块分体、固定设置的静铁芯，两块静铁芯为结构相同的E形，两块静铁芯的E形的开口端相对设置，两块静铁芯间为中空部分即中空槽，两块静铁芯的分隔面与拨叉轴相平行，中空槽内沿与拨叉轴平行的方向依次相接设置有第一电磁线圈、中空的永磁体、第二电磁线圈，第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈相连后所成的中空区域内设有当第一电磁线圈或第二电磁线圈通电时可于第一电磁线圈内、永磁体内、及第二电磁线圈内沿第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈的连线方向移动的动铁芯；

动铁芯的一端与推杆固定联接；

所述电磁线圈的通电、断电均由控制机构控制。

3.根据权利要求1所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：电磁驱动机构包括固定设置的静铁芯，静铁芯带有中空部分即中空腔，中空腔的中心轴线与拨叉轴相平行，中空腔内沿轴向依次相接设置有第一电磁线圈、中空的永磁体、第二电磁线圈，第一电磁线圈、永磁体、第二电磁线圈相连后所成的中空区域内设有可于第一电磁线圈内以及永磁体内、第二电磁线圈内沿轴向移动的动铁芯；

动铁芯的一端与推杆固定联接；

所述第一电磁线圈及第二电磁线圈的通电、断电均由控制机构控制。

4.根据权利要求2或3所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：静铁芯内的中空部分为两端宽中间窄的结构，

第一电磁线圈、第二电磁线圈分别限位于静铁芯的中空部分的两端宽部位，并且第一电磁线圈的中心轴线、第二电磁线圈的中心轴线与拨叉轴相平行设置；永磁体为筒状结构，设于静铁芯的中空部分的中间窄部位，并且永磁体的中心轴线与拨叉轴相平行设置，且永磁体的轴向两端分别与第一电磁线圈、第二电磁线圈相接。

5.根据权利要求4所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：静铁芯上与动铁芯的平行于拨叉轴的中心平面一端相接部位设有间隙；推杆的一端与拨叉固定联接，推杆的另一端穿过间隙与动铁芯固定联接。

6.根据权利要求5所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述中空区域的轴向尺寸与动铁芯的轴向尺寸的差，为动磁铁于中空区域内轴向移动的两极端行程的和。

7.根据权利要求6所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述拨叉轴外周面上固定设置有沿轴向相隔设置的两凸圆，拨叉轴的位于两凸圆间的部位为滑轨，拨叉经与其固定联接的滑套套装于滑轨上，滑套的轴向尺寸与滑轨的轴向尺寸的差，为拨叉于换挡过程中沿滑轨轴向移动的两极端行程的和。

8.根据权利要求1—3中任一项所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述控制机构包括主程序控制下的换挡控制器，以及设于相应于拨叉与电磁驱动机构间位置，并与推杆相隔分布且固定设置的位置传感器，所述位置传感器的信号输出端与换挡控制器的信号输入端相连，所述换挡控制器的信号输出端同时与第一电磁线圈的控制开关、第二电磁线圈的控制开关相连。

9.根据权利要求8所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述位置传感器为磁位置传感器，所述推杆上固设有朝向磁位置传感器的磁性块。

10.根据权利要求9所述的车辆自动变速器的自动换挡装置，其特征在于：所述推杆上于轴向与磁位置传感器相应的位置处，固定联接有沿推杆的径向并朝向位置传感器凸出的凸块，磁性块固设于凸块的顶端。