CN214788987U - 一种用于变速器的换挡装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本说明书公开一种用于变速器的换挡装置及车辆，所述换挡装置包括：驱动机构；第一齿轮，安装于驱动机构的输出轴上；滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；第二齿轮，与第一齿轮啮合；轴联机构；第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，第三齿轮与第四齿轮啮合；制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动或移动，实现选换挡。该换挡装置结构简单、成本低、尺寸小，能够有效缩小控制器体积，便于安装。

Description

一种用于变速器的换挡装置及车辆

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换挡装置，包括：驱动机构；第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；轴联机构；第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，实现换挡；控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，实现选挡。

可选地，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。

可选地，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。

可选地，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。

可选地，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。

可选地，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。

可选地，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。

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，提供了一种用于变速器的换挡装置及车辆，其中所述换挡装置采用驱动电机配合离合器以及制动器，通过一个电驱动控制两个路径上的动力传输，通过滚珠丝杠将旋转运动和直线运动进行转化，从而完成换挡和选档的两种操作，将用于选换挡的拨头与滚珠丝杠的螺母固定连接，通过带动螺母转动或移动，来带动拨头到达指定的档位。采用一台驱动电机完成了选档和换挡两种操作，不仅简化了相应的控制电路，而且可以有效避免气动换挡装置结构复杂、成本高、尺寸大的问题，能够有效缩小控制器体积，安装时不容易与其他零部件产生干涉。并且，将离合器与电机配合使用，离合器的切换时间较短，能够缩短换挡时间，离合器通过摩擦传递动力，缓冲换挡时的冲击，也可有效延长电机使用寿命。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、采用电驱动的方式代替纯气动的方式，通过一个电驱动，配合滚珠丝杠实现拨头的旋转运动和直线运动，从而由拨头带动拨叉，进而拨叉带动变速箱内的结合套移动，实现不同档位的切换，是本说明书实施例的创新点之一。

2、采用离合器与电机配合使用，离合器的切换时间较短，能够缩短换挡时间，离合器通过摩擦传递动力，缓冲换挡时的冲击，也可有效延长电机使用寿命，此外，通过离合器与制动器的配合，实现了一个电驱动下，换挡装置中两个动力传输路径的切换，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一种用于变速器的换挡装置的结构示意图；

图2为本说明书一实施例提供的一种用于变速器的换挡装置的结构示意图；

图3为本说明书一实施例提供的一种用于变速器的换挡装置的控制单元的信号流动示意图；

在图1-2中，1-驱动电机，2-第一联轴器，3-第一齿轮，4-滚珠丝杠，41-丝杠，42-螺母，5-拨头，6-第二齿轮，7-单向离合器，8-第三齿轮，9-第四齿轮，10-制动器，11-控制单元，12-双向离合器，13-第二联轴器。

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换挡装置，包括：

驱动机构；

第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；

滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；

第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；

轴联机构；第三齿轮，

第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；

制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；

以及控制单元，控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，实现换挡；控制所述驱动机构输出动力，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，实现选挡。

在具体的实施例中，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。

在驱动机构输出的旋转动力的带动下，滚珠丝杠的丝杠以一定速率转动，由于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比，第一齿轮固定于驱动机构的输出轴，第四齿轮加工在滚珠丝杠的螺母外侧，那么，在齿轮传动的相同传动比下，滚珠丝杠的螺母与丝杠以相同速率转动，在轴向上相对静止。滚珠丝杠的螺母带动拨头摆动，拨头摆动到不同的角度，从而选择到不同的拨叉，拨叉再带动变速箱内的结合套进行档位变换。

在本说明书实施例中，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换挡动作。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，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。

图1为本说明书一实施例提供的一种用于变速器的换挡装置的结构示意图。如图1所示，一种用于变速器的换挡装置，包括：驱动电机1；第一联轴器2，与驱动电机1的输出轴固定相连；第一齿轮3，所述第一齿轮3安装在驱动电机1的输出轴上；滚珠丝杠4，滚珠丝杠的丝杠41与所述第一联轴器2固联，通过所述第一联轴器2与驱动电机1的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母42上固定安装有拨头5，滚珠丝杠的螺母42外侧加工有第四齿轮9；第二齿轮6，与所述第一齿轮3啮合；单向离合器7；第三齿轮8，第三齿轮8的安装轴通过所述单向离合器7与第二齿轮6的安装轴相连，所述第三齿轮8与所述第四齿轮9啮合；制动器10，制动器10的输入端与第三齿轮8的安装轴固定连接；以及控制单元11，控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述单向离合器7、所述制动器10使得所述拨头5转动，实现换挡；控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述单向离合器7、所述制动器10使得所述拨头5移动，实现选挡。

本实施例的换挡装置的工作原理为：

控制单元11根据程序判断驱动电机1启停，同时控制单向离合器7和制动器10的结合与分离，从而实现选换档动作，进而控制整个系统完成选换档动作。

换挡时，控制单元11使驱动电机1启动，单向离合器7结合而制动器10分离，驱动电机1输出的旋转运动通过第一齿轮3、第二齿轮6，经过单向离合器7带动第三齿轮8和螺母42转动，由于两对齿轮的传动比相同，所以拨头5和滚珠丝杠4同步摆动，直至完成换挡动作。

选档时，控制单元11控制单向离合器7分离，而制动器10结合，驱动电机1输出的旋转运动驱动滚珠丝杠4的丝杠41运动，又由于制动器10处于结合状态，所以第三齿轮8和滚珠丝杠4中的螺母42无法做圆周运动，在丝杠41旋转运动的带动下，螺母42和拨头5左右运动，从而实现选档动作。

本实施例中，该换挡装置，将驱动电机的输出动力，通过滚珠丝杠，转化为旋转和移动两个方向上的运动，并配合制动器和单向离合器的控制状态实现控制的切换，分别完成选档和换挡操作。通过一个电驱动完成了选换挡操作，不仅结构简单，简化了控制电路，而且降低了成本，缩短换挡时间，便于整车布置。

一些实施例中，所述驱动机构包括：驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。

图2为本说明书一实施例提供的一种用于变速器的换挡装置的结构示意图。如图2所示，一种用于变速器的换挡装置，包括：驱动电机1；第一齿轮3；滚珠丝杠4，滚珠丝杠的螺母42上固定安装有拨头5，滚珠丝杠的螺母42外侧加工有第四齿轮9；双向离合器12，双向离合器12的输入轴与所述驱动电机1的输出轴固定相连，双向离合器12的第一输出轴上安装有所述第一齿轮3，双向离合器12的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠41固定相连；第二齿轮6，与所述第一齿轮3啮合；第二联轴器13；第三齿轮8，第三齿轮8的安装轴通过所述第二联轴器13与第二齿轮6的安装轴相连，所述第三齿轮8与所述第四齿轮9啮合；制动器10，制动器10的输入端与第三齿轮8的安装轴固定连接；以及控制单元11，控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述第二联轴器13、所述制动器10使得所述拨头5转动，实现换挡；控制所述驱动电机1输出动力，通过控制所述第二联轴器13、所述制动器10使得所述拨头5移动，实现选挡。

本实施例的换挡装置的工作原理为：

控制单元11根据程序控制驱动电机1、制动器10和双向离合器12的启停，从而控制该换挡装置完成选换档动作。

换挡时，控制单元11使驱动电机1启动，其输出的旋转运动通过双向离合器12向左运动，通过第一输出轴，带动第一齿轮3转动，进而通过第二齿轮二6、第二联轴器13、第三齿轮8带动滚珠丝杠9的螺母42转动，从而拨头5旋转，完成换挡动作。

选档时，控制单元11使驱动电机1启动，并使制动器10结合，双向离合器12向右运动，通过第二输出轴，带动滚珠丝杠4的丝杠41转动，此时制动器10处于制动状态，滚珠丝杠4将丝杠41旋转运动转化成螺母42的直线运动，进而带动拨头5左右移动，实现选档动作。

本实施例中，该换挡装置，将驱动电机输出的动力，通过双向离合器动力输出方向的切换，转化为滚珠丝杠螺母的旋转运动和直线运动，并配合制动器，分别完成选档和换挡操作，在一个电力驱动下，简便高效地进行选换挡，不仅简化了电路，减小了控制器体积，而且控制反应迅速，缩短换挡时间，便于布置在汽车中。

在一个具体实施例中，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。

在一个具体实施例中，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。

图3为本说明书一实施例提供的一种用于变速器的换挡装置的控制单元的信号流动示意图。如图3所示，控制单元接收向驱动电机、离合器和制动器分别发送对应的控制信号。其中，在图1所示的实施例中，所述离合器为单向离合器，在图2的实施例中，所示离合器为双向离合器。

通过启动驱动电机，将制动器设置于分离状态，通过离合器控制动力传输方向，带动滑块和拨头转动来进行换挡；通过启动驱动电机，将制动器设置于结合状态，通过离合器控制动力传输方向，使得滚动丝杠的丝杠旋转带动滚珠丝杠螺母、拨头左右移动，进行选挡。所述拨头用于拨动对应的拨叉实现选换挡动作。

在一个具体实施例中，所述控制单元设置在汽车的控制器中。

本说明书实施例，还提供一种车辆，安装有所述的换挡装置。

综上所述，本说明书实施例提供一种用于变速器的换挡装置及车辆，通过一个驱动机构实现选换挡两种操作，通过滚珠丝杠、离合器、制动器构成换挡的控制回路，控制单元控制相应电机的启停和导通方向，采用一台驱动电机完成了选档和换挡两种操作，不仅简化了相应的控制电路，而且可以有效避免气动换挡装置结构复杂、成本高、尺寸大的问题。

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 (8)

1.一种用于变速器的换挡装置，其特征在于，包括：

驱动机构；

第一齿轮，安装于所述驱动机构的输出轴上；

滚珠丝杠，滚珠丝杠的丝杠与所述驱动机构的输出轴固定连接，滚珠丝杠的螺母上固定安装有拨头，滚珠丝杠的螺母外侧加工有第四齿轮；

第二齿轮，与所述第一齿轮啮合；

轴联机构；

第三齿轮，第三齿轮的安装轴通过所述轴联机构与第二齿轮的安装轴相连，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合；

制动器，制动器的输入端与第三齿轮的安装轴固定连接；

以及控制单元，通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头转动，实现换挡；通过控制所述轴联机构、所述制动器使得所述拨头移动，实现选挡。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一齿轮与所述第二齿轮的传动比等于所述第三齿轮与所述第四齿轮的传动比。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；

第一联轴器，与驱动电机的输出轴固定相连，并与滚珠丝杠的丝杠固定相连，所述滚珠丝杠通过所述第一联轴器与驱动电机的输出轴固联；

所述轴联机构包括单向离合器，第二齿轮的安装轴通过所述单向离合器与第三齿轮的安装轴相连。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

驱动电机，所述第一齿轮安装在驱动电机的输出轴上；

双向离合器，双向离合器的输入轴与所述驱动电机的输出轴固定相连，双向离合器的第一输出轴上安装有第一齿轮，双向离合器的第二输出轴与所述滚珠丝杠的丝杠固定相连；

所述轴联机构包括第二联轴器，第二齿轮的安装轴通过所述第二联轴器与第三齿轮的安装轴相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母上设置有螺纹孔，通过所述螺纹孔固定所述拨头。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过焊接方式固定。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述滚珠丝杠的螺母与所述拨头通过螺纹固定连接。

8.一种车辆，其特征在于，安装有如权利要求1-7中任一项所述的换挡装置。

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