CN207064596U - 丝杆滑轨机构及线控换挡执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种丝杆滑轨机构及线控换挡执行器。该丝杆滑轨机构，包括机架，设置于所述机架上的固定支架，以及设置于所述固定支架上的丝杆副结构；所述固定支架包括设置于所述机架上的丝杆支架，以及设置于所述丝杆支架上的支撑轴承；所述丝杆副结构包括一端设置于所述支撑轴承上的传动丝杆，与所述传动丝杆另一端螺纹连接的丝杆螺母，以及设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，所述丝杆螺母滑动设置于所述滑轨槽中，且所述传动丝杆与丝杆螺母的配合间隙大于所述传动丝杆的丝杆摆动距离。本实用新型提供的技术方案，可以避免传动丝杆产生弯矩，减轻丝杆螺母与传动丝杠之间的摩擦和磨损。

Description

丝杆滑轨机构及线控换挡执行器

技术领域

本实用新型涉及汽车自动变速器换挡控制技术领域，特别涉及一种丝杆滑轨机构及线控换挡执行器。

背景技术

随着乘用车技术的发展，用户对乘用车的自动化、科技化要求越来越高，高科技的配置也越来越普及，其中线控换挡技术的发展越来越快，不仅欧美车型搭载科技感十足的线控换挡执行器，而且国内品牌车型也搭载了线控换挡执行器。传统技术中的线控换挡执行器，有些采用涡轮蜗杆式结构、有些采用旋转轴式结构，这些结构形式均存在不同程度的装配工艺复杂、成本高、技术难度大等缺点。而且，线控换挡执行器采用上述结构形式时，由于装配原因或者结构原因，传动丝杆在运动过程中会产生一定程度的摆动，这个摆动容易使传动丝杆产生弯矩，而弯矩会使传动丝杠产生附加表面接触应力等负荷，能加剧丝杆螺母与传动丝杠之间的摩擦，降低其使用寿命，也可能造成传动丝杠的永久性损坏。

实用新型内容

基于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种丝杆滑轨机构及线控换挡执行器，可以避免传动丝杆产生弯矩，减轻丝杆螺母与传动丝杠之间的摩擦和磨损。

其技术方案如下：

一种丝杆滑轨机构，包括机架，设置于所述机架上的固定支架，以及设置于所述固定支架上的丝杆副结构；

所述固定支架包括设置于所述机架上的丝杆支架，以及设置于所述丝杆支架上的支撑轴承；

所述丝杆副结构包括一端设置于所述支撑轴承上的传动丝杆，与所述传动丝杆另一端螺纹连接的丝杆螺母，以及设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，所述丝杆螺母滑动设置于所述滑轨槽中，且所述传动丝杆与丝杆螺母的配合间隙大于所述传动丝杆的丝杆摆动距离。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步地，所述传动丝杆、丝杆螺母及滑轨槽满足以下条件：

x+b+m+n<A； 式(1)

y+b+m+n<B； 式(2)

z+b+m+n<C； 式(3)

其中，m为所述传动丝杆的制造公差，n为所述滑轨槽的制造公差，x、y、z分别为所述传动丝杆的螺纹小径、中径、大径，A、B、C分别为所述丝杆螺母的螺纹小径、中径、大径，b为所述传动丝杆的丝杆摆动距离。

进一步地，所述支撑轴承包括背对背设置的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承外圈均固定于所述丝杆支架上，且所述传动丝杆与所述第一轴承和第二轴承的内圈过盈连接。

进一步地，所述传动丝杆的摆动角β等于所述第一轴承和第二轴承的偏转角α，则有如下关系：

tanβ＝tanα； 式(4)

tanα＝u/c； 式(5)

tanβ＝b/a； 式(6)

则所述传动丝杆摆动距离b满足以下条件：

b＝ua/c； 式(7)

其中，u为所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙，a为所述传动丝杆的长度，c为所述第一轴承和第二轴承的中心距离。

进一步地，所述第一轴承和第二轴承均设置为角接触球轴承，所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙为径向间隙，则有

u＝P_d/4； 式(8)

P_d＝d_o-d_i-2D； 式(9)

其中，P_d为所述角接触球轴承配套径向游隙，d_o为所述角接触球轴承的外圈沟道直径，d_i为所述角接触球轴承的内圈沟道直径，D为所述角接触球轴承的钢球直径。

进一步地，所述丝杆螺母包括分别突出设置于所述丝杆螺母两侧的弧形螺母辅导轨，所述滑轨座还包括分别连通开设于所述滑轨槽两侧的弧形辅助导槽，所述螺母辅导轨对应滑动设置于所述辅助导槽中。

进一步地，两个所述螺母辅导轨均突出设置于所述丝杆螺母的下侧，且两个所述螺母辅导轨的中心线之间形成有夹角。

进一步地，所述滑轨座两内侧壁上还分别开设有曲线状的润滑槽，所述润滑槽与所述辅助导槽连通。

此外，本实用新型还提出一种线控换挡执行器，包括如上所述的丝杆滑轨机构。

本实用新型具有如下突出的优点：通过设计使所述传动丝杆与丝杆螺母的配合间隙大于所述传动丝杆的丝杆摆动距离，从而能够避免所述传动丝杆产生弯矩，就可避免所述传动丝杆摩擦力，可减少所述传动丝杆与丝杆螺母之间的磨损，减小或消除二者之间产生的噪音，提高使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的丝杆滑轨机构的局部剖视结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的丝杆滑轨机构的传动丝杆产生摆动的原理结构示意简图；

图4是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的丝杆滑轨机构的传动丝杆的局部剖视结构示意图；

图5是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的丝杆滑轨机构的丝杆螺母的局部剖视结构示意图；

图6是本实用新型实施例所述线控换挡执行器的丝杆滑轨机构的局部剖视结构示意图。

附图标记说明：

100-机架，110-滑轨座，120-滑轨槽，130-辅助导槽，132-润滑槽，200-驱动电机，300-传动带轮结构，310-从动带轮，400-丝杆副结构，410-传动丝杆，420-丝杆螺母，430-滑动架，440-螺母辅导轨，500-固定支架，510-丝杆支架，520-支撑轴承，522-第一轴承，524-第二轴承，600-推杆。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1至图2所示，本实用新型提出一种线控换挡执行器，包括机架100，设置于所述机架100上的驱动结构、与所述驱动机构连接的丝杆滑轨机构，与所述丝杆滑轨机构连接的推杆600。所述驱动结构可以驱动所述丝杆滑轨机构运动，使所述丝杆滑轨机构带动所述推杆运动，而所推杆与变速箱摇臂通过球窝结构连接，带动变速箱摇臂实现P、R、N、D、S挡位切换。

而且，所述驱动结构包括设置于所述机架100上的驱动电机200，以及与所述驱动电机200连接的传动带轮结构300，所述传动带轮结构300与所述丝杆滑轨机构连接。而且，所述传动带轮结构300包括与所述驱动电机200的输出轴连接的驱动带轮，与所述丝杆滑轨机构连接的从动带轮310，以及连接所述驱动带轮和从动带轮310的传动皮带。即通过所述驱动电机200可以驱动所述传动带轮结构300的驱动带轮运转，使得所述传动带轮结构300的从动带轮带动所述丝杆滑轨机构运动，从而推动所述推杆600运动。

此外，所述丝杆滑轨机构包括所述机架100，设置于所述机架100上的固定支架500，以及设置于所述固定支架500上的丝杆副结构400。所述机架100可为所述丝杆滑轨机构、推杆600等结构提供支撑和安装基础。此外，通过所述驱动结构可以驱动所述丝杆副结构400运转，从而驱动与所述丝杆副结构400连接的推杆600运动。而且，所述固定支架500可以对所述丝杆副结构400进行支撑定位，使其能够稳定可靠地运转。

而且，如图2所示，所述丝杆副结构400包括一端与所述驱动结构的所述从动带轮310连接的传动丝杆410，与所述传动丝杆410另一端螺纹连接的丝杆螺母420，以及设置于所述机架100的滑轨座110，所述滑轨座110上开设有滑轨槽120，所述丝杆螺母420滑动设置于所述滑轨槽120中。通过所述传动带轮结构300的从动带轮310可以驱动所述传动丝杆410转动，从而驱动与所述传动丝杆410螺纹连接的丝杆螺母420在所述滑轨槽120中来回移动。而且，所述从动带轮310固定在所述传动丝杆上，并与所述传动丝杆采用U型配合，可有效将扭矩传递，以带动所述传动丝杆410转动。进一步地，所述传动丝杆410可与所述从动带轮310过盈配合，连接紧密可靠。

此外，所述丝杆副结构400还可包括与所述丝杆螺母420连接的滑动架430，所述滑动架430滑动设置于所述滑轨槽120中，且所述滑动架430与所述推杆600连接。通过所述丝杆螺母420可以推动所述滑动架430在所述滑轨槽120中来回移动，从而可以驱动所述推杆600运动。

此外，所述固定支架500包括设置于所述机架100上的丝杆支架510，以及设置于所述丝杆支架510上的支撑轴承520，所述传动丝杆410穿设于所述支撑轴承520上。通过在所述传动丝杆410的一端设置所述固定支架500，可以利用所述丝杆支架510和支撑轴承520对所述传动丝杆410进行单边定位。另外，在所述传动丝杆410另一端设置所述丝杆螺母420，并使所述丝杆螺母420滑动设置于所述机架100上的滑轨槽120中，可以对所述传动丝杆410的另一端进行辅助支撑。这样，就可以对所述丝杆滑轨机构形成单边支撑定位，相对于传统技术中的双边定位，所述丝杆滑轨机构500采用单边定位可以极大地降低装配工艺，还可以减少装配的零部件，降低了装配成本，也提高了装配效率。

但是，如图3所示，对于所述丝杆副结构400中进行长距离传动的传动丝杆410，特别是对于单边固定的所述传动丝杆410，在运动过程中容易产生一定程度的摆动，而这个摆动受到限制时就容易使所述传动丝杆410产生弯矩，而弯矩会使传动丝杠产生附加表面接触应力等负荷，能加剧所述丝杆螺母420与传动丝杠410之间的摩擦，降低其使用寿命，也可能造成所述传动丝杠的永久性损坏。为了避免这种情况发生，可以使所述传动丝杆410与丝杆螺母420的配合间隙大于所述传动丝杆410的丝杆摆动距离，即可以使得所述传动丝杆410能够自由地摆动，因此所述传动丝杆就不受径向力(除自身重力外)，既不会产生摩擦力也不会产生弯矩，仅受轴向力与所述丝杆螺母一起前后运动。

具体地，为了使所述传动丝杆410与丝杆螺母420的配合间隙大于所述传动丝杆410的丝杆摆动距离，所述传动丝杆、丝杆螺母及滑轨槽需要满足以下条件：

x+b+m+n<A； 式(1)

y+b+m+n<B； 式(2)

z+b+m+n<C； 式(3)

其中，m为所述传动丝杆的制造公差，n为所述滑轨槽的制造公差，x、y、z分别为所述传动丝杆的螺纹小径、中径、大径(如图4所示)，A、B、C分别为所述丝杆螺母的螺纹小径、中径、大径(如图5所示)，b为所述传动丝杆的丝杆摆动距离。这样，可以在所述传动丝杆410和丝杆螺母420之间产生间隙，这个间隙可以满足所述传动丝杆410的自由摆动需求，同时也不会影响所述传动丝杆和丝杆螺母的配合传动需求。此外，可以通过查询相关的参数标准获取参数m、n、x、y、z值，再通过计算获得参数b的数值，将这些数值带入到上述公式(1)、(2)、(3)中，就可以得到参数A、B、C的范围，并根据相关的参数标准，就可以选取合适的参数A、B、C，以满足上述要求。

此外，所述支撑轴承520包括背对背设置的第一轴承522和第二轴承524，所述第一轴承522和第二轴承524均嵌设于所述丝杆支架的金属套内，且所述传动丝杆410穿设于所述第一轴承522和第二轴承524上。将所述支撑轴承520设置为两个背对背安装的轴承，可以承受两个方向的轴向力，支撑更稳定。而且，在本实施例中，可将所述第一轴承522和第二轴承524均设置为角接触球轴承，可同时承受径向负荷和轴向负荷，能在较高的转速下工作，而且接触角越大轴向承载能力越高。此外，也可将所述第一轴承522和第二轴承524设置为其他可同时承受径向力和轴向力的轴承，如圆锥滚子轴承。

而且，所述传动丝杆410的摆动角由两个球轴承(即所述第一轴承522和第二轴承524)的偏转角决定，而通过将所述第一轴承522和第二轴承524外圈均固定于所述丝杆支架510上(两个轴承的外圈由所述丝杆支架510固定)，并使所述传动丝杆410与所述第一轴承522和第二轴承524的内圈过盈连接，从而使得所述传动丝杆410的摆动角β等于所述第一轴承和第二轴承的偏转角α，则有如下关系：

tanβ＝tanα； 式(4)

而且由图3可知，

tanα＝u/c； 式(5)

tanβ＝b/a； 式(6)

则联合上述公式(4)、(5)、(6)可知，所述传动丝杆摆动距离b满足以下条件：

b＝ua/c； 式(7)

其中，u为所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙，a为所述传动丝杆的长度，c为所述第一轴承和第二轴承的中心距离。此外，通过测量或查询相关参数标准可以获取的参数a、c值，这样只需计算出参数u的值，并将这些数值带入公式(7)中，就可以得到参数b的值。

而且可知，由于所述第一轴承522和第二轴承524的外圈固定在所述丝杆支架510上，所以所述第一轴承522和第二轴承524的偏转角就等同于所述第一轴承522和第二轴承524的内圈的自由偏转角。因此，在所述第一轴承522和第二轴承524的外圈固定时，所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙即为所述第一轴承522和第二轴承524的内圈径向间隙，而第一轴承522和第二轴承524的内圈径向间隙为第一轴承522和第二轴承524的配套径向游隙的四分之一。在所述第一轴承522和第二轴承524的均设置为角接触球轴承的情况下，则有：

u＝P_d/4； 式(8)

而P_d＝d_o-d_i-2D； 式(9)

其中，P_d为所述角接触球轴承配套径向游隙，d_o为所述角接触球轴承的外圈沟道直径，d_i为所述角接触球轴承的内圈沟道直径，D为所述角接触球轴承的钢球直径。而经过测量或者查询相关的参数，就可以得到d_o、d_i、D的数值，带入公式(8)、(9)中，就可以得到所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙u的值，再利用测量或查询相关参数标准获取的参数a、c值，带入公式(7)中就可以计算得到b值，再将这些数值带入到上述公式(1)、(2)、(3)中于是就能得到合适的参数A、B、C。

此外，如图6所示，所述丝杆螺母420包括分别突出设置于所述丝杆螺母主体两侧的弧形螺母辅导轨440，所述滑轨座110还包括分别连通开设于所述滑轨槽120两侧的弧形辅助导槽130，所述螺母辅导轨440对应滑动设置于所述辅助导槽130中。通过设置突出的所述螺母辅导轨440、以及与其配合的辅助导槽130，可以进一步对所述丝杆螺母420和传动丝杆410进行周向和径向限位，避免所述丝杆螺母420在滑动过程中发生转动，从而带动所述传动丝杆410发生转动导致产生弯矩。进一步地，两个所述螺母辅导轨440均突出设置于所述丝杆螺母420的下侧，且两个所述螺母辅导轨440的中心线之间形成有夹角，而两个所述辅助导槽130的结构与所述螺母辅导轨440的结构对应。这样可以使得所述辅助导槽130和螺母辅导轨440对所述丝杆螺母420的限位效果更佳，进一步避免所述丝杆螺母420在滑动过程中产生翻转。此外，所述滑轨座110两内侧壁上还分别开设有曲线状的润滑槽132，所述润滑槽132与所述辅助导槽130连通。通过在所述滑轨槽两侧增加弯曲走向的润滑槽，可以增加所述滑轨座的润滑效果，使得所述丝杆螺母在受到所述辅助导槽限位的情况下，仍然能够顺畅地在轴向来回滑动。此外，所述滑动架430上也可以设置所述螺母辅导轨440，与所述辅助导槽130配合，以增强限位效果。

此外，在装配所述丝杆滑轨机构的过程中，先将所述丝杆螺母420和滑动架430装配为一体形成螺母总成，再将所述螺母总成旋转进所述传动丝杆410的一端，再将所述支撑轴承520(即所述第一轴承522和第二轴承524)穿设到所述传动丝杆410另一端，接下来将所述传动丝杆410和支撑轴承520穿入并固定于所述丝杆支架510的金属套内，并用孔用轴向挡圈固定所述支撑轴承，再将所述从动带轮310装入所述传动丝杆410外侧并与所述支撑轴承抵紧，并用轴用轴向挡圈将所述从动带轮310压紧。

此外，所述传动丝杆410可采用金属材料制作，可保证其刚强度及传动精度。而所述从动带轮310需要长时间承受较大的转矩，可采用强度高、耐磨损的塑料制作。此外，所述丝杆螺母420可采用自润滑塑料材料具有精度高、间隙小、自润滑、低噪音、耐污物、免维护等优点，以便于在所述滑轨槽中顺畅滑动。从而，可使得所述丝杆滑轨机构装配方便，成本低，耐磨损，传动平稳，无需维护，方便可靠。

本实用新型提出的所述丝杆滑轨机构及线控换挡执行器，通过在所述传动丝杆一端设置丝杆支架和两个支撑轴承进行单边定位，而所述传动丝杆另一端则依靠所述丝杆螺母和机架进行辅助定位，形成一种单边定位的结构形式，可以有效的降低所述传动丝杆定位和装配的复杂度，可有效地降低装配成本并提高装配效率。而且，通过设计合适的参数，可使所述传动丝杆与丝杆螺母的配合间隙大于所述传动丝杆的丝杆摆动距离，从而能够避免所述传动丝杆产生弯矩，就可避免所述传动丝杆摩擦力，可减少所述传动丝杆与丝杆螺母之间的磨损，减小或消除二者之间产生的噪音，提高使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种丝杆滑轨机构，其特征在于，包括机架，设置于所述机架上的固定支架，以及设置于所述固定支架上的丝杆副结构；

所述固定支架包括设置于所述机架上的丝杆支架，以及设置于所述丝杆支架上的支撑轴承；

所述丝杆副结构包括一端设置于所述支撑轴承上的传动丝杆，与所述传动丝杆另一端螺纹连接的丝杆螺母，以及设置于所述机架上并开设有滑轨槽的滑轨座，所述丝杆螺母滑动设置于所述滑轨槽中，且所述传动丝杆与丝杆螺母的配合间隙大于所述传动丝杆的丝杆摆动距离。

2.根据权利要求1所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述传动丝杆、丝杆螺母及滑轨槽满足以下条件：

x+b+m+n<A； 式(1)

y+b+m+n<B； 式(2)

z+b+m+n<C； 式(3)

其中，m为所述传动丝杆的制造公差，n为所述滑轨槽的制造公差，x、y、z分别为所述传动丝杆的螺纹小径、中径、大径，A、B、C分别为所述丝杆螺母的螺纹小径、中径、大径，b为所述传动丝杆的丝杆摆动距离。

3.根据权利要求2所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述支撑轴承包括背对背设置的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承外圈均固定于所述丝杆支架上，且所述传动丝杆与所述第一轴承和第二轴承的内圈过盈连接。

4.根据权利要求3所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述传动丝杆的摆动角β等于所述第一轴承和第二轴承的偏转角α，则有如下关系：

tanβ＝tanα； 式(4)

tanα＝u/c； 式(5)

tanβ＝b/a； 式(6)

则所述传动丝杆摆动距离b满足以下条件：

b＝ua/c； 式(7)

其中，u为所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙，a为所述传动丝杆的长度，c为所述第一轴承和第二轴承的中心距离。

5.根据权利要求4所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承均设置为角接触球轴承，所述第一轴承和第二轴承的轴承游隙为径向间隙，则有

u＝P_d/4； 式(8)

P_d＝d_o-d_i-2D； 式(9)

其中，P_d为所述角接触球轴承配套径向游隙，d_o为所述角接触球轴承的外圈沟道直径，d_i为所述角接触球轴承的内圈沟道直径，D为所述角接触球轴承的钢球直径。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述丝杆螺母包括分别突出设置于所述丝杆螺母两侧的弧形螺母辅导轨，所述滑轨座还包括分别连通开设于所述滑轨槽两侧的弧形辅助导槽，所述螺母辅导轨对应滑动设置于所述辅助导槽中。

7.根据权利要求6所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，两个所述螺母辅导轨均突出设置于所述丝杆螺母的下侧，且两个所述螺母辅导轨的中心线之间形成有夹角。

8.根据权利要求6所述的丝杆滑轨机构，其特征在于，所述滑轨座两内侧壁上还分别开设有曲线状的润滑槽，所述润滑槽与所述辅助导槽连通。

9.一种线控换挡执行器，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的丝杆滑轨机构。