CN2833255Y - 自动机械变速器换档操控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动机械变速器换档操控装置，该装置由选档控制装置和换档控制装置组成；选档控制装置和换档控制装置通过共同的电机电子控制单元、选档位置传感器、换档位置传感器和换档轴连接。该装置由两个电机分别驱动换档轴的直线平移运动和轴线旋转运动，分别完成选档和换档的动作任务。该装置结构简单，换档操控动作迅速，易于控制，而且重量轻、体积小，在机动车辆上容易布置，环境适应性好，可适用于轿车、客车、卡车等多种车型的机械变速器。

Description

自动机械变速器换档操控装置

技术领域

本发明涉及机动车辆的换档装置领域，具体是指机动车辆的机械式自动变速箱〔AMT〕的换档操纵与控制装置。

背景技术

变速器换档的自动化是机械式自动变速箱的关键技术之一。目前，常用的AMT换档机构大都采用液压、气压传动。液压和气压传动系统一般由电机、液压或气压源、各种控制阀及管路组成。但这种液压和气压的传动机构的结构和加工工艺复杂，传动效率低，系统总体成本和维护费用高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有机械式自动变速箱的换档技术的缺点，提供一种结合汽车电子控制单元(ECU)的控制信号做出适合的换档和选档动作通用的换档执行机构，实现机械式变速器的自动换档。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

自动机械变速器换档操控装置由选档控制装置和换档控制装置组成；所述选档控制装置包括电机电子控制单元、电机I、传动机构I、换档轴和选档位置传感器；所述电机电子控制单元与电机I连接，还与选档位置传感器连接，所述电机I通过传动机构I与换档轴连接，所述换档轴与选档位置传感器配合；所述换档控制装置包括电机电子控制单元、电机II、传动机构II、换档轴和换档位置传感器，所述电机电子控制单元与电机II连接，还与换档位置传感器连接，所述电机II通过传动机构II与换档轴连接，所述换档轴与换档位置传感器配合；所述选档控制装置和换档控制装置通过共同的电机电子控制单元、选档位置传感器、换档位置传感器和换档轴连接。

本实用新型优选传动机构I优选包括电机I速机构和齿轮齿条，所述电机I速机构与齿轮齿条啮合连接；传动机构II优选包括电机II机构和齿轮副，所述电机II机构和齿轮副啮合连接。

本实用新型优选传动机构I优选摇臂拉杆；所述传动机构II优选臂摆杆。

实用新型原理：

一般机动车辆上采用的机械式变速器的换档轴(拨杆)的操纵都能分解为直线平移运动和轴线旋转运动两部分，分别对应于换档过程中的两个动作，即选档和换档。本实用新型采用两个驱动电机，一个作为选档动作的动力，另外作为换档动作的动力，相应的机械传动机构可以用来实现换档和选档的动作。该换档机构要在规定的时间内实现换档的动作，并要有足够的换档力。

设换档时间为Δt₁，选档时间为Δt₂，换档轴需要直线运动的距离为ΔS、需要旋转的角度为Δφ，换档轴直线运动速度为v、旋转速度为ω，换档轴轴向力为F，旋转需要的扭矩为T，两个电机的转矩分别为T₁、T₂，两个电机的转速为ω₁、ω₂。

(1)电机到换档轴的传动机构有多种实现形式，对于如图3齿轮传动机构，假设齿轮副的传动比为i，齿轮齿条中齿轮的半径为r，则：

ΔS＝v·Δt₂＝ω₂·r·Δt₂                                  (2)

T＝T₁·i                                                    (3)

$F=\frac{T_2}{r}---\left(4\right)$

(2)对于如图4摇臂和摆、拉杆传动机构，假设两个摇臂的长度分别为L₁、l，摆杆的长度分别为L₂，则(如图3)：

ΔS＝v·Δt₂＝ω₂·l·Δt₂                                  (6)

$T=T_1\·\frac{L_1}{L_2}---\left(7\right)$

$F=\frac{T_2}{l}---\left(8\right)$

该实用新型换档操控机构可以设计为一个总成部件，安装在变速器的壳体上，针对不同的变速器，选用不同的控制策略即可。

本实用新型的有益效果：

由两个电机直接控制驱动换档轴的动作，分别完成选档和换档的动作任务，动作迅速，结构简单，易于控制，而且重量轻、体积小，在机动车辆上容易布置，环境适应性好，可适用于轿车、客车、卡车等多种车型的机械变速器。

附图说明

图1是本实用新型实施例1变速器换档操纵机构的原理图。

图2是本实用新型实施例2变速器换档操纵机构的原理图。

图3是图1传动机构局部剖视图。

图4是图2传动机构连接关系示意图。

图中示出：1.变速箱；2.齿轮副；3.电机II的减速机构；4.电机电子控制单元；5.电机II；6.选档位置传感器；7.换档轴；8.换档位置传感器；9.齿轮齿条；10.电机I的减速机构；11.电机I；12.摇臂摆杆；13.摇臂拉杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

在一个混合动力大客车的五档变速器上将换档轴改装，即安装上合适传动比的齿轮副2和齿轮齿条9机构，齿轮副2与换档轴7的固连，即齿轮幅2转动时，带动换档轴7旋转，进行换档动作；齿轮齿条9与换档轴7的平移方向一致，即齿轮齿条9运动时，带动换档轴7进行直线平动，实现选档动作。同时如图3所示，采用一旋转副与换档轴7连接以避免换档轴7的旋转与齿轮齿条9发生运动干涉。电机I11和电机II5采用带减速机构的直流减速电机，型号80JB-76ZYT001J1000，功率72瓦，减速比1/180。齿轮副的传动比为1/4，齿轮齿条中齿轮半径0.1米。

如图1、3所示，本实施例的变速器换档操控装置包括电机I11和电机II5、齿轮副2、齿轮齿条9、换档轴7、电机电子控制单元(ECU)4、选档位置传感器6和换档位置传感器8。其中，电机电子控制单元4、电机I11、电机I减速机构10、齿轮齿条9、换档轴7和选档位置传感器6构成选档控制装置；电机电子控制单元4与电机I11连接，还与选档位置传感器6连接，电机I11通过电机I减速机构10、齿轮齿条9与换档轴7连接，换档轴7与选档位置传感器6配合；换档控制装置包括电机电子控制单元4、电机II5、齿轮副2、电机II减速机构3、换档轴7和换档位置传感器8。电机电子控制单元4与电机II5连接，还与换档位置传感器8连接，所述电机II5通过齿轮副2、电机II减速机构II3与换档轴7连接。换档轴7与换档位置传感器8配合。选档控制装置和换档控制装置通过共同的电机电子控制单元4和换档轴7构成一体。换档轴7和变速箱1连接。

齿轮齿条9与换档轴7的垂向的平移运动连接在一起，由电机I11驱动齿轮齿条9，从而实现换档轴的平移运动，实现选档动作；齿轮副2与换档轴7的旋转运动连在一起，由电机II5驱动齿轮副2的转动而带动换档轴7的旋转，实现换档动作。ECU4根据车辆行驶的状况确定要换的档位后，首先发送给电机I11选档指令，电机I11随之做出动作驱动齿轮齿条9，从而使换档轴7平动一定的位移到达预定的档位，这时选档位置传感器6返回给ECU4选档完成的信息；ECU4再发送指令给电机II5，驱动齿轮副2，使换档轴7旋转，变速器则换入预定档位，这时换档位置传感器8返回给ECU(4)换档完成的信息，并存储当前档位信息，从而完成了整个换档过程。

经检测，本例的选档时间和换档时间均在0.1秒以内，最大换档力可达500牛顿以上，完全满足车辆在行使过程中的换档要求。

实施例2

用于同实施例1相同的车辆变速器上。对换档轴作了如图4所示的改造。将换档轴7上固连一摇臂拉杆13和摇臂摆杆12并分别通过摇臂由电机驱动。为防止摇臂拉杆13与换档轴7的旋转产生运动干涉，摇臂拉杆13与换档轴的连接端采用球头铰接；摇臂摆杆12中的摆杆与换档轴7作成一体，摇臂与其配合处做成球头状，并在摆臂上开一沟槽，使球头与沟槽组成一个滑动副，以防止换档轴转动时造成摇臂和摆杆的运动干涉。换档轴7和变速箱1连接。电机I11和电机II5型号与实施例1种相同，通过设计摇臂和拉杆摆杆的长度，可以达到与实施例1种相同的换档效果。

如图2所示，本实施例的的变速器换档操控装置与实施例相同，其区别实施例1的电机I11的减速机构和齿轮齿条9组成的传动机构由本实施例的摇臂拉杆13替代；同时，实施例1的电机II5的减速机构3和齿轮幅2由本实施例的摇臂摆杆12替代。如图4所示，摇臂拉杆13和摇臂摆杆14与换档轴7连在一起，由两个电机驱动摇臂来带动，分别负责换档轴的平移运动和旋转运动，实现选档与换档动作。ECU4根据车辆行驶的状况确定要换的档位后，发送给电机I11选档指令，电机I11随之做出动作通过摇臂拉杆13，使换档轴7平动一定的位移到达预定的档位，这时选档位置传感器6返回给ECU4选档完成的信号；ECU4再发送指令给电机II5，通过驱动摇臂摆杆12使换档轴7旋转，变速器则换入预定档位，这时换档位置传感器8返回给ECU4换档完成的信息并存储当前档位信息，从而完成了整个换档过程。

经检测，本例的选档时间和换档时间均在0.1秒以内，最大换档力可达500牛顿以上，完全满足车辆在行使过程中的换档要求。

Claims (3)

1、自动机械变速器换档操控装置，其特征在于，所述变速器换档操控装置由选档控制装置和换档控制装置组成；所述选档控制装置包括电机电子控制单元、电机I、传动机构I、换档轴和选档位置传感器；所述电机电子控制单元与电机I连接，还与选档位置传感器连接，所述电机I通过传动机构I与换档轴连接，所述换档轴与选档位置传感器配合；所述换档控制装置包括电机电子控制单元、电机II、传动机构II、换档轴和换档位置传感器，所述电机电子控制单元与电机II连接，还与换档位置传感器连接，所述电机II通过传动机构II与换档轴连接，所述换档轴与换档位置传感器配合；所述选档控制装置和换档控制装置通过共同的电机电子控制单元、选档位置传感器、换档位置传感器和换档轴连接。

2、根据权利要求1所述的自动机械变速器换档操控装置，其特征在于，所述传动机构I包括电机I减速机构和齿轮齿条，所述电机I减速机构与齿轮齿条啮合连接；所述传动机构II包括电机II减速机构和齿轮副，所述电机ii减速机构和齿轮副啮合连接。

3、根据权利要求1所述的自动机械变速器换档操控装置，其特征在于，所述传动机构I为摇臂拉杆；所述传动机构II为摇臂摆杆。

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