CN214404650U - 一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆，所述换挡装置包括：第一驱动部件；联轴器，与第一驱动部件的输出轴固定连接；花键轴，通过所述联轴器与所述第一驱动部件固定相连，所述花键轴上安装有滑块，所述滑块加工有内花键，通过内花键安装在所述花键轴上，所述滑块上固定连接有拨头；第二驱动部件，用于带动所述滑块在所述花键轴上延轴向运动；以及控制单元，驱动第一驱动部件和第二驱动部件，实现选换挡。该用于变速器的电气一体化换挡装置降低了控制电路复杂程度，缩小了控制器的体积。

Description

一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆变速箱技术领域，具体而言，涉及一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆。

背景技术

装备有自动变速器的车辆，因具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适性好的优点，受到越来越多的企业和个人用户的青睐。机械式自动变速器(Automated ManualTransmission AMT)是在传统固定轴式变速器和摩擦式离合器基础上，应用自动变速理论，以电子控制单元为核心，通过控制策略与自动化装置控制变速箱实现自动换挡。其中变速器换挡机构的优劣直接影响AMT性能。国内现有AMT换挡机构多为纯气动方式，其存在的问题是，结构较为复杂、零件加工精度高、关键零部件需进口，特别是换挡部分的受力较大，需要布置较大缸径的气缸，从而带来结构复杂，外形尺寸较大，整车布置时容易与其他零部件产生干涉。

因此，研究一种结构简单的换挡装置，成为亟待解决的问题。

发明内容

本说明书提供一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆，用以克服现有技术中存在的至少一个技术问题。

根据本说明书实施例的第一方面，提供一种用于变速器的电气一体化换挡装置，包括：第一驱动部件；联轴器，与第一驱动部件的输出轴固定连接；花键轴，通过所述联轴器与所述第一驱动部件固定相连，所述花键轴上安装有滑块，所述滑块加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴上，所述滑块上固定连接有拨头；第二驱动部件，用于带动所述滑块在所述花键轴上延轴向运动；以及控制单元，驱动所述第一驱动部件，通过所述联轴器，带动所述滑块和所述拨头摆动，实现换挡；驱动所述第二驱动部件，带动所述滑块延所述花键轴移动，实现选档。

可选地，所述第一驱动部件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述联轴器固定连接，所述驱动电机通过所述联轴器与所述花键轴固定连接。

可选地，所述第二驱动部件包括：电磁阀；以及气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气缸的启停和导通方向，其活塞与所述滑块通过螺纹固定连接。

可选地，所述滑块的侧面加工有齿条。

可选地，所述第二驱动部件包括：电磁阀；气动马达，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气动马达的启停、旋转方向和旋转角度；以及齿轮，与所述气动马达的输出轴固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

可选地，所述第二驱动部件包括：电磁阀；旋转气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述旋转气缸的启停、旋转方向和旋转角度；以及齿轮，与所述旋转气缸的活塞固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

可选地，所述气动马达与所述电磁阀通过气管相连。

可选地，所述旋转气缸与所述电磁阀通过气管相连。

根据本说明书实施例的第二方面，提供一种车辆，安装有所述的用于变速器的电气一体化换挡装置。

本说明书实施例的有益效果如下：

本说明书实施例，提供一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆，其中所述换挡装置，通过第一驱动部件带动滑块和拨头转过角度，实现换挡，通过第二驱动部件带动滑块在花键轴上延轴移动，实现选挡，第一驱动部件采用电动方式，第二驱动部件采用气动方式，从而实现了选换挡的电气一体化结构，充分利用整车气源，减少电能损耗，采用电气联合驱动机构，降低了控制电路复杂程度，有助于缩小控制器的体积。其中，选档采用气动结构，相应速度较电动系统更快，换挡时间更短；换挡部分采用电动结构，避免为了提供较大换挡力而匹配大缸径气缸的情况，因此能够缩小机构整体外形尺寸，有利于适应不同车型。本说明书实施例的换挡装置便于将手动变速箱改为自动变速箱，节省了开发时间和开发费用。

本说明书实施例的创新点包括：

1、相比于现有技术中，自动变速器采用的纯气动的换挡装置，本说明书实施例公开了一种电气一体化的换挡装置，以电动方式驱动实现换挡，以气动方式驱动实现选档，以两种驱动方式实现选换挡，不仅充分利用了整车气源，减少电能损耗，而且降低了控制电路的复杂程度，有利于缩小控制器体积，结构简单，避免在布置时与车辆的其他零部件产生干涉，采用本说明书实施例的换挡装置便于将手动变速箱改为自动变速箱，节省了开发时间和开发费用，是本说明书实施例的创新点之一。

2、选档驱动部件可以选用气缸、旋转气缸、气动马达中的一种，当选用气缸带动滑块移动时，由气缸的活塞端直接带动滑块做直线运动，当选用旋转气缸以及启动马达等输出动力为旋转动力带动滑块时，通过齿轮齿条机构，将旋转运动转化为滑块的直线运动，在结构布置上具有灵活性，且相应速度较电动系统更快，换挡时间更短，是本说明书实施例的创新点之一。

3、换挡部分采用电动结构，避免为了提供较大换挡力而匹配大缸径气缸的情况，因此能够缩小机构整体外形尺寸，有利于适应不同车型，是本说明书实施例的创新点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图；

图2为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图；

图3为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图；

图4为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的控制单元的信号流动示意图；

在图1-3中，1-驱动电机，2-联轴器，3-花键轴，4-滑块，5-拨头，6-电磁阀，7-气缸，8-控制单元，9-齿条，10-气动马达，11-齿轮，12-旋转气缸。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

国内现有AMT换挡机构多为纯气动方式，这种驱动方式存在一些问题，如结构较为复杂、零件加工精度高、关键零部件需进口，特别是换挡部分的受力较大，需要布置较大缸径的气缸，从而带来结构复杂，外形尺寸较大，整车布置时容易与其他零部件产生干涉。因此，本说明书对换挡机构的驱动方式进行了研究，以解决现有技术中的问题。

本说明书实施例公开了一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆，以下进行详细说明。

本说明书，提供一种用于变速器的电气一体化换挡装置，包括：

第一驱动部件；

联轴器，与第一驱动部件的输出轴固定连接；

花键轴，通过所述联轴器与所述第一驱动部件固定相连，所述花键轴上安装有滑块，所述滑块加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴上，所述滑块上固定连接有拨头；

第二驱动部件，用于带动所述滑块在所述花键轴上延轴向运动；

以及控制单元，驱动所述第一驱动部件，通过所述联轴器，带动所述滑块和所述拨头摆动，实现换挡；驱动所述第二驱动部件，带动所述滑块延所述花键轴移动，根据所述第二传感器获得的滑块位置，实现选档。

本说明书实施例中，拨头的作用是带动变速箱的拨叉，拨叉再带动变速箱内的结合套实现档位的切换。当拨头摆动到前后位置的中间时，称为空挡位置，此时结合套处于分离状态，变速箱不能传递动力。只有当拨头处于空挡位置时，才允许拨头向另一个拨叉位置运动。各个拨叉的位置以及允许其前后摆动的角度都是预先确定的，对应于不同的传感器输出电压，控制器通过读取传感器的输出信号就可确定档位。

一些实施例中，所述第一驱动部件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述联轴器固定连接，所述驱动电机通过所述联轴器与所述花键轴固定连接。所述第二驱动部件包括：电磁阀；以及气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气缸的启停和导通方向，其活塞与所述滑块通过螺纹固定连接。

图1为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图。如图1所示，一种用于变速器的电气一体化换挡装置，包括：驱动电机1；联轴器2，与驱动电机的输出轴固定连接；花键轴3，通过所述联轴器2与所述驱动电机1固定相连，所述花键轴3上安装有滑块4，所述滑块4加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴3上，所述滑块4上固定连接有拨头5；电磁阀6；以及气缸7，与所述电磁阀6相连，以通过所述电磁阀6控制所述气缸7的启停和导通方向，其活塞与所述滑块4通过螺纹固定连接；以及控制单元8，驱动所述驱动电机1，通过所述联轴器2，带动所述滑块4和所述拨头5摆动，实现换挡；驱动所述电磁阀，控制所述气缸7导通，由气缸7的活塞带动所述滑块4延所述花键轴3移动，实现选档。

本实施例的换挡装置的工作原理为：

当需要换挡时，控制单元8驱动电机1启动，其输出的旋转运动通过联轴器2和花键轴3带动滑块4和拨头5摆动完成换挡动作。

当需要选档时，控制单元8驱动电磁阀6开启，气缸7带动滑块4延花键轴3左右移动，实现选档动作。

本实施例中，通过包括驱动电机、电磁阀、气缸的一体化电气结构实现了选换挡操作，结构简洁，控制效率高，节省布置空间，弥补了现有技术中纯气动驱动的技术缺陷。

一些实施例中，所述滑块的侧面加工有齿条。所述第二驱动部件包括：电磁阀；气动马达，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气动马达的启停、旋转方向和旋转角度；以及齿轮，与所述气动马达的输出轴固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

图2为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图。如图2所示，一种用于变速器的电气一体化换挡装置，包括：驱动电机1；联轴器2，与驱动电机的输出轴固定连接；花键轴3，通过所述联轴器2与所述驱动电机1固定相连，所述花键轴3上安装有滑块4，所述滑块4加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴3上，所述滑块4上固定连接有拨头5，所述滑块4的侧面加工有齿条9；电磁阀6；以及气动马达10，与所述电磁阀6相连，以通过所述电磁阀6控制所述气动马达10的启停和导通方向；以及齿轮11，与所述气动马达10的输出轴固定连接，与所述滑块4的侧面的齿条9组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块4延所述花键轴3移动；以及控制单元8，驱动所述驱动电机1，通过所述联轴器2，带动所述滑块4和所述拨头5摆动，实现换挡；驱动所述电磁阀6，控制所述气动马达10导通，由气动马达10带动所述齿轮11转动，从而带动所述滑块4延所述花键轴3移动，实现选档。

本实施例的换挡装置的工作原理为：

当需要换挡时，控制单元8驱动电机1启动，其输出的旋转运动通过联轴器2和花键轴3带动滑块4和拨头5摆动完成换挡动作。

当需要选档时，控制单元8驱动电磁阀6开启，气动马达10带动齿轮11转动，齿轮11带动滑块4延花键轴3左右移动，实现选档动作。

在一种具体实现方式中，所述气动马达10与所述电磁阀6通过气管相连。

本实施例中，通过包括驱动电机、电磁阀、气动马达的一体化电气结构实现了选换挡操作，结构简洁，控制效率高，节省布置空间，弥补了现有技术中纯气动驱动的技术缺陷。

一些实施例中，所述滑块的侧面加工有齿条。所述第二驱动部件包括：电磁阀；旋转气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述旋转气缸的启停、旋转方向和旋转角度；以及齿轮，与所述旋转气缸的活塞固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

图3为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的结构示意图。如图3所示，一种用于变速器的电气一体化换挡装置，包括：驱动电机1；联轴器2，与驱动电机的输出轴固定连接；花键轴3，通过所述联轴器2与所述驱动电机1固定相连，所述花键轴3上安装有滑块4，所述滑块4加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴3上，所述滑块4上固定连接有拨头5，所述滑块4的侧面加工有齿条11；电磁阀6；以及旋转气缸12，与所述电磁阀6相连，以通过所述电磁阀6控制所述旋转气缸12的启停和导通方向；以及齿轮11，与所述旋转气缸12的输出轴固定连接，与所述滑块4的侧面的齿条9组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块4延所述花键轴3移动；以及控制单元8，驱动所述驱动电机1，通过所述联轴器2，带动所述滑块4和所述拨头5摆动，实现换挡；驱动所述电磁阀6，控制所述旋转气缸12导通，由旋转气缸12带动所述齿轮11转动，从而带动所述滑块4延所述花键轴3移动，实现选档。

本实施例的换挡装置的工作原理为：

当需要换挡时，控制单元8驱动电机1启动，其输出的旋转运动通过联轴器2和花键轴3带动滑块4和拨头5摆动完成换挡动作。

当需要选档时，控制单元8驱动电磁阀6开启，旋转气缸12带动齿轮11转动，齿轮11带动滑块4延花键轴3左右移动，实现选档动作。

在一种实现方式中，所述旋转气缸12与所述电磁阀6通过气管相连。

本实施例中，通过包括驱动电机、电磁阀、旋转气缸的一体化电气结构实现了选换挡操作，结构简洁，控制效率高，节省布置空间，弥补了现有技术中纯气动驱动的技术缺陷。

图4为本说明书一实施例提供的用于变速器的电气一体化换挡装置的控制单元的信号流动示意图。如图4所示，控制单元向驱动电机和电磁阀分别发送对应的控制信号，通过启动驱动电机，带动滑块和拨头转动来进行换挡；通过启动电磁阀来使气动驱动部件导通，带动滑块和拨头移动来进行选档。

本说明书实施例，还提供一种车辆，安装有所述的用于变速器的电气一体化换挡装置。

综上所述，本说明书实施例，提供一种用于变速器的电气一体化换挡装置及车辆，所述换挡装置，通过电驱动的第一驱动部件带动滑块和拨头转过角度，实现换挡，通过气动的第二驱动部件带动滑块在花键轴上移动，实现选挡，从而实现了选换挡的电气一体化结构，降低了控制电路复杂程度，缩小了控制器的体积，能够适应不同车型，便于将手动变速箱改为自动变速箱，具有显著进步性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于变速器的电气一体化换挡装置，其特征在于，包括：

第一驱动部件；

联轴器，与第一驱动部件的输出轴固定连接；

花键轴，通过所述联轴器与所述第一驱动部件固定相连，所述花键轴上安装有滑块，所述滑块加工有内花键，通过所述内花键安装在所述花键轴上，所述滑块上固定连接有拨头；

第二驱动部件，用于带动所述滑块在所述花键轴上延轴向运动；

以及控制单元，驱动所述第一驱动部件，通过所述联轴器，带动所述滑块和所述拨头摆动，实现换挡；驱动所述第二驱动部件，带动所述滑块延所述花键轴移动，实现选档。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一驱动部件为驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述联轴器固定连接，所述驱动电机通过所述联轴器与所述花键轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二驱动部件包括：

电磁阀；

以及气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气缸的启停和导通方向，其活塞与所述滑块通过螺纹固定连接。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滑块的侧面加工有齿条。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二驱动部件包括：

电磁阀；

气动马达，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述气动马达的启停、旋转方向和旋转角度；

以及齿轮，与所述气动马达的输出轴固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二驱动部件包括：

电磁阀；

旋转气缸，与所述电磁阀相连，以通过所述电磁阀控制所述旋转气缸的启停、旋转方向和旋转角度；

以及齿轮，与所述旋转气缸的活塞固定连接，与所述滑块的侧面的齿条组成齿轮齿条机构，通过所述齿轮齿条机构使得所述滑块延所述花键轴移动。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气动马达与所述电磁阀通过气管相连。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述旋转气缸与所述电磁阀通过气管相连。

9.一种车辆，安装有如权利要求1-8中任一项所述的换挡装置。

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