阅读说明：本技术 一种选换挡执行机构 (gear selecting and shifting actuating mechanism ) 是由 马渊 严鉴铂 刘义 李澎 孙建明 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种选换挡执行机构,解决现有选换挡装置空间尺寸较大、成本较高的问题。该选换挡执行机构包括伺服电机、选换挡驱动杆、选挡连杆、换挡丝杠、螺母、换挡连杆和选挡拨头；伺服电机的输出轴与选换挡驱动杆连接,驱动其转动；选换挡驱动杆与选挡连杆、换挡丝杠连接,驱动选挡连杆或换挡丝杠转动；选挡连杆与选挡拨头连接,带动选挡拨头在选挡平面内转动实现选挡动作；螺母与换挡丝杠配合,由换挡丝杠的转动实现螺母的轴向运动,换挡连杆分别与螺母、选挡拨头固定连接,螺母带动换挡连杆轴向运动,换挡连杆带动选挡拨头轴向运动,从而实现挂挡动作。(the invention relates to a gear selecting and shifting actuating mechanism, which solves the problems of larger space size and higher cost of the existing gear selecting and shifting device. The gear selecting and shifting actuating mechanism comprises a servo motor, a gear selecting and shifting driving rod, a gear selecting connecting rod, a gear shifting lead screw, a nut, a gear shifting connecting rod and a gear selecting shifting head; an output shaft of the servo motor is connected with the gear selecting and shifting driving rod to drive the gear selecting and shifting driving rod to rotate; the gear selecting and shifting driving rod is connected with the gear selecting connecting rod and the gear shifting lead screw and drives the gear selecting connecting rod or the gear shifting lead screw to rotate; the gear selecting connecting rod is connected with the gear selecting shifting block to drive the gear selecting shifting block to rotate in a gear selecting plane to realize a gear selecting action; the nut is matched with the gear shifting lead screw, the axial movement of the nut is realized by the rotation of the gear shifting lead screw, the gear shifting connecting rod is respectively and fixedly connected with the nut and the gear selecting shifting block, the nut drives the gear shifting connecting rod to move axially, and the gear shifting connecting rod drives the gear selecting shifting block to move axially, so that the gear engaging action is realized.)

一种选换挡执行机构

技术领域

本发明涉及汽车自动变速器，具体涉及一种选换挡执行机构。

背景技术

随着电控机械式自动变速箱(AMT)技术水平的不断进步，其市场普及度和用户认可度也在近年来得到进一步提高。在AMT系统中，选换挡执行机构是其最重要的零部件之一，其接受变速器电子控制单元(TCU)的指令后，完成相应的换挡动作。因此，该执行机构的控制精度、响应速度、反馈情况等直接决定了AMT换挡品质的高低，进而影响整车性能。

目前市场上主流AMT的选换挡执行机构根据其驱动形式，可分为电控液动、电控气动和电控电动三种形式。相比于其它两种形式，电控电动形式选换挡执行机构具有结构简单，不需要气源或者液压油源，环境适应能力强等优点被广泛使用。但是，传统的电控电动执行机构采用两套电机分别进行选挡、换挡动作，此种结构不但使得整个选换挡装置空间尺寸较大，而且使得整个装置的成本上升，对于变速器空间尺寸有限、成本要求较严的应用工况，这种执行机构就无法正常使用。

发明内容

本发明的目的是解决现有选换挡装置空间尺寸较大、成本较高的问题，提供一种选换挡执行机构。

本发明的技术方案如下：

一种选换挡执行机构，包括伺服电机、选换挡驱动杆、选挡连杆、换挡丝杠、螺母、换挡连杆和选挡拨头；所述伺服电机的输出轴与选换挡驱动杆连接，驱动其转动；所述选换挡驱动杆与选挡连杆、换挡丝杠连接，驱动选挡连杆或换挡丝杠转动；所述选挡连杆与选挡拨头连接，带动选挡拨头在选挡平面内转动实现选挡动作；所述螺母与换挡丝杠配合，由换挡丝杠的转动实现螺母的轴向运动，所述换挡连杆分别与螺母、选挡拨头固定连接，所述螺母带动换挡连杆轴向运动，所述换挡连杆带动选挡拨头轴向运动，从而实现挂挡动作。

进一步地，所述选换挡驱动杆包括固定连接的输入杆、选挡杆和换挡杆；所述输入杆与伺服电机的输出轴连接；所述选挡杆的一端设置有选挡内花键套，所述选挡连杆的一端设置有选挡外花键，所述选挡杆和选挡连杆通过选挡内花键套、选挡外花键连接；所述换挡杆的一端设置有换挡内花键套，所述换挡丝杠的一端设置有换挡外花键，所述换挡杆和换挡丝杠之间通过换挡内花键套、换挡外花键连接。

进一步地，还包括选挡弹簧和选挡电磁铁，所述选挡电磁铁设置在选挡连杆，用于提供磁力将选挡内花键套套装在选挡外花键上，实现选挡内花键套、选挡外花键的连接，所述选挡弹簧的一端固定在选挡杆的轴肩上，另一端与选挡内花键套连接，所述选挡内花键套利用选挡弹簧的回复力远离选挡电磁铁，从而实现复位。

进一步地，还包括换挡弹簧和换挡电磁铁，所述换挡电磁铁设置在换挡丝杠，用于提供磁力将换挡内花键套套装在换挡外花键上，实现换挡内花键套、换挡外花键的连接；所述换挡弹簧的一端固定在换挡杆的轴肩上，另一端与换挡内花键套连接，所述换挡内花键套利用换挡弹簧的回复力远离换挡电磁铁，从而实现复位。

进一步地，所述选挡电磁铁、换挡电磁铁分别通过卡簧设置在选挡连杆、换挡丝杠上。

进一步地，所述选挡连杆上设置有角度传感器。

进一步地，所述选挡拨头上设置有位移传感器。

进一步地，还包括导向杆和导向连接杆，所述导向连接杆的一端与螺母固定连接，另一端设置有导向孔，所述导向连接杆的一端穿过导向连接孔，另一端设置在安装基座上，可在安装基座内转动。

进一步地，所述选挡连杆上设置有用于对选挡拨头限位的卡簧。

进一步地，所述换挡丝杠两端由一对安装于安装基座上的球轴承限制其轴向运动。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明选换挡执行机构与传统的电控电动选换挡执行机构相比，只使用一个电机就可以实现执行机构的选挡和换挡动作，具有结构简单、成本较低、故障率低等特点，同时兼具滚珠丝杠螺母副的传动效率高，传动平稳等优点，其可移植性好，可广泛应用在AMT上。

附图说明

图1为本发明选换挡执行机构的结构示意图；

图2为本发明选换挡执行机构的选挡示意图。

附图标记：1-选挡弹簧，2-选换挡驱动杆，3-选挡内花键套，4-卡簧，5-选挡电磁铁，6-选挡连杆，7-位移传感器，8-角度传感器，9-选挡拨头，10-换挡连杆，11-螺母，12-球轴承，13-安装基座，14-导向杆，15-导向连接杆，16-换挡丝杠，17-换挡电磁铁，18-换挡内花键套，19-伺服电机，20-换挡弹簧，21-输入杆，22-选挡杆，23-换挡杆，24-选挡外花键，25-换挡外花键。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

本发明提供一种电控电动式选换挡执行机构，通过伺服电机驱动选换挡驱动杆，经过一系列传动最终完成选换挡动作，该机构通过一个伺服电机实现了选挡和换挡动作，同时由于滚珠丝杠螺母副具有传动效率高、传动平稳、寿命长、精度高等优点，可保证挂挡动作准确、可靠。

如图1、图2所示，本发明选换挡执行机构包括伺服电机19、选换挡驱动杆2、选挡连杆6、换挡丝杠16、螺母11、换挡连杆10、选挡拨头9、导向杆14、导向连接杆15、选挡弹簧1、选挡电磁铁5、换挡弹簧20和换挡电磁铁17。

伺服电机19的输出轴与选换挡驱动杆2连接，驱动其转动；选换挡驱动杆2与选挡连杆6、换挡丝杠16连接，驱动选挡连杆6或换挡丝杠16转动；选挡连杆6与选挡拨头9连接，带动选挡拨头9在选挡平面内转动实现选挡动作；换挡丝杠16与螺母11配合，由换挡丝杠16的转动实现螺母11的轴向运动，换挡连杆10与螺母11螺纹连接，螺母11带动其轴向运动，进而换挡连杆10带动选挡拨头9轴向运动，从而实现挂挡动作。选挡拨头9的内孔套在选挡联杆上，换挡连杆10头部套在选挡拨头9的外圆柱面上，两处连接均为间隙配合，选挡连杆6上设置有用于对选挡拨头9限位的卡簧4。

换挡丝杠16两端均安装有球轴承12，且与球轴承12的内圈过盈配合，球轴承12安装在安装基座13内，由换挡丝杠16的台阶孔实现其轴向限位，从而限制丝杠的轴向运动。同时，为了实现螺母11轴向的稳定运动，本发明设置了导向杆14和导向连接杆15，导向连接杆15的一端与螺母11螺纹连接，另一端设置有导向孔，导向连接杆15的一端穿过导向连接杆15的导向孔，另一端设置在安装基座13上，可在安装基座13内转动。

选换挡驱动杆2包括固定连接的输入杆21、选挡杆22和换挡杆23；输入杆21与伺服电机19的输出轴连接；选挡杆22的一端设置有选挡内花键套3，选挡连杆6的一端设置有选挡外花键24，选挡杆22和选挡连杆6通过选挡内花键套3、选挡外花键24连接；换挡杆23的一端设置有换挡内花键套18，换挡丝杠16的一端设置有换挡外花键25，换挡杆23和换挡丝杠16之间通过换挡内花键套18、换挡外花键25连接。

选挡电磁铁5通过卡簧4设置在选挡连杆6，用于提供磁力将选挡内花键套3套装在选挡外花键24上，实现选挡内花键套3、选挡外花键24的连接，选挡弹簧1的一端固定在选挡杆22的轴肩上，另一端与选挡内花键套3连接，选挡内花键套3利用选挡弹簧1的回复力远离选挡电磁铁5，进而实现复位。选换挡驱动杆2和选挡连杆6通过选挡电磁铁5上电后，吸引选挡内花键套3向上运动，从而实现两者的连接。选挡杆22的轴肩上安装有选挡弹簧1，保证选挡电磁铁5断电后，选挡内花键套3向下运动，实现选换挡驱动杆2的复位。

换挡电磁铁17通过卡簧4设置在换挡丝杠16，用于提供磁力将换挡内花键套18套装在换挡外花键25上，实现换挡内花键套18、换挡外花键25的连接；换挡弹簧20的一端固定在换挡杆23的轴肩上，另一端与换挡内花键套18连接，换挡内花键套18利用换挡弹簧20的回复力远离换挡电磁铁17。选换挡驱动杆2和换挡丝杠16通过换挡电磁铁17上电后，吸引挡内花键套18向右运动，实现两者的连接。换挡驱动杆的轴肩上安装有换挡弹簧20，保证换挡电磁铁17断电后，换挡内花键套18向左运动，实现选换挡驱动杆2的复位。

本发明提供一种电控电动式选换挡执行机构，由一个伺服电机19带动选换挡驱动杆2转动。在选挡方面，设置有一个电磁铁，通过其上电后产生的磁力吸引选挡内花键套3向其运动，进而实现选换挡驱动杆2带动选挡连杆6转动。控制伺服电机19的转动角度就可实现选挡连杆6在选挡平面内转动固定角度，完成选挡动作。在选挡连杆6上设置有相应的角度传感器8，通过转化后的电信号可以实时了解选挡连杆6所在位置。当该电磁铁断电后，选挡内花键套3利用安装在选换挡驱动杆2轴肩上的弹簧产生的回复力远离该电磁铁。当该电磁铁再次上电时，该内花键套可以向电磁铁方向运动，再次实现选挡动作。

在换挡方面，同样依靠一个电磁铁通电，实现内花键套向电磁铁的轴向运动，从而实现选挡驱动杆的转动带动换挡丝杠16转动。进一步地，由换挡丝杠16转动，带动其上螺母11轴向运动，同时通过换挡杆23带动选挡拨头9轴向运动，完成换挡动作。换挡丝杠16的两端设计有相应的轴肩结构，通过安装基座13上两处球轴承12限制丝杠轴向运动。在选挡拨头9末端设置有相应的位置传感器，通过转化后的电信号实时反馈选挡拨头9所在位置。为了限制螺母11的转动，设计有相应的导向连接杆15与导向杆14。同样，在完成换挡动作后，换挡电磁铁17断电，换挡内花键套18依靠安装在选换挡驱动杆2轴肩的弹簧产生的回复力远离电磁铁，实现驱动电机与换挡丝杠16之间的动力中断。

本发明选换挡执行机构的工作过程如下：当该选换挡执行机构接受到TCU发来换挡动作命令后，伺服电机19带动选换挡驱动杆2转动一定选挡所需角度φ，此时选挡电磁铁5通电产生磁力，吸引选挡内花键套3向其运动，这样选挡连杆6就能带动选挡拨头9在选挡平面内(图2所示)转动φ。随后，选挡电磁铁5断电，选挡内花键套3在选挡弹簧1的回复力作用下，与选挡电磁铁5分离。在此过程中，角度传感器8可以实时监测选挡杆22的转动角度，该信号转换成电信号后反馈给TCU，经过计算分析来判断伺服电机19是否继续转动，直至选挡拨头9运动到换挡动作所需的合适位置，选挡动作完成。

当需要进行换挡动作时，伺服电机19驱动选换挡驱动杆2转动，此时换挡电磁铁17通电产生磁力，吸引换挡内花键套18向右运动。进一步地，换挡丝杠16转动，带动螺母11轴向移动，通过换挡杆23带动选挡拨头9轴向移动。导向连接杆15连接起螺母11和导向杆14，这样就限制了螺母11绕丝杠的旋转。通过安装在基座上的两处球轴承12限制丝杠的轴向运动。在此过程中，位置传感器可以实时监测选挡拨头9的位置，该位置信号转换成电信号后反馈给TCU，经过计算分析来判断伺服电机19是否需要继续转动，直到选挡动作完成。最后，当换挡动作完成后，换挡电磁铁17断电，换挡内花键套18在选挡弹簧1回复力作用下向左运动，实现选换挡驱动杆2与丝杠动力中断。