专利名称：一种车辆变速箱自动换档机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆变速箱自动换档机构，属于汽车配件技术领域。
目前应用于汽车上的自动变速系统，绝大多数是由液力变矩器和行星齿轮变速箱组成的液力自动变速器(AT)，由于成本高，往往只用于高档轿车，难以普及。八十年代出现了在手动换档变速箱的基础上实现自动化的机械式自动变速器(AMT)，与液力自动变速器相比，它具有许多优点。机械式自动变速器(AMT)中变速箱的操纵一直采用液压执行机构，该机构主要由选档、换档油缸及控制电磁阀组成，通过控制电磁阀实现选档和换档动作。该机构的缺点是结构与工艺复杂，成本仍然偏高，有较大的动力损失，限制了机械式自动变速器的应用范围。
本实用新型的目的是设计一种车辆变速箱自动换档机构，以克服上述已有技术的不足，使机电式自动换档执行机构结构简单，成本低廉，维修使用方便本实用新型设计的车辆变速箱自动换档机构，包括电动机、减速器、凸轮轴、凸轮盘、一组换档拨叉和角位移传感器。电动机通过减速器与凸轮轴相联，凸轮盘通过键连接轴向固定在凸轮轴上，凸轮盘的端面和凸轮轴轴肩的端面分别设有凸轮槽。拨叉的一端通过圆柱销插在前述两个凸轮槽内，拨叉的另一端插入汽车变速箱内换档拨块的凹槽内。角位移传感器置于凸轮轴的端部。电动机通过减速器带动凸轮轴旋转，角位移传感器测量凸轮轴的转角。当电动机正向旋转时，在凸轮槽的作用下，各个换档拨叉依次顺序动作，实现升档；当电动机反向旋转时，依据同样原理，实现降档。
本实用新型设计的车辆变速箱自动换档机构，适用于任何采用固定轴式有级齿轮手动换档变速箱的车辆，可以在不改变原变速箱内部结构的基础上，对手动换档系统进行自动化改造，易于布置和实施，结构紧凑，成本低廉，是一种便于推广的先进技术。
图1是变速箱自动换档机构的结构示意图。
图2是图1的A-A示图。
图3是凸轮廓线的设计原理示意图。
以下结合附图，详细介绍本实用详细的内容。
图1和图2中，1是箱体，2是支承销轴，3是防尘罩，4是角位移传感器，5是凸轮轴，6是1-2档换档拨叉，7是3-4档换档拨叉，8是凸轮盘，9是圆柱销，10是5-R档换档拨叉，11是电动机，12是减速器，13是5-R档换档拨块，14是5-R档换档轴，15是3-4档换档拨块，16是3-4档换档轴，17是1-2档换档拨块，18是1-2档换档轴，19是凸轮槽，20是变速箱。
如图2所示，本实用新型设计的车辆变速箱自动换档机构，包括电动机11、减速器12、凸轮轴5、凸轮盘8、一组换档拨叉和角位移传感器4。电动机11通过减速器12与凸轮轴5相联，凸轮盘8通过键连接轴向固定在凸轮轴5上，凸轮盘的端面和凸轮轴轴肩的端面分别设有凸轮槽。拨叉的一端通过圆柱销9插在前述两个凸轮槽内，拨叉的另一端插入汽车变速箱20内换档拨块的凹槽内。角位移传感器4置于凸轮轴5的端部。
以下结合附图对本实用新型的一个实施例做进一步的描述。
该实施例针对5档变速箱，具有5个前进档和一个倒档。由图1及图2可知，本实用新型所描述的车辆变速箱自动换档机构，主要包括电动机、减速器、凸轮轴、凸轮盘、一组换档拨叉、角位移传感器、箱体及防尘罩等。箱体1安装于变速箱的壳体上。凸轮轴5凸轮盘8采用键联接与凸轮轴5周向固定，凸轮轴5轴肩的两侧端面与凸轮盘8的一侧端面上加工有凸轮槽。换档拨叉6、7、10与固定在箱体1上的支承销轴2铰接，换档拨叉6、7、10一端的圆柱销插入凸轮轴5与凸轮盘8端面的凸轮槽内，与凸轮槽高副连接，另一端插入变速箱内换档拨块13、15、17的凹槽内。采用了三个换档拨叉及三个凸轮槽，与变速箱的三个选档位置相对应。
电动机11、减速器12带动凸轮轴5旋转，角位移传感器4测量凸轮轴5的转角。当电动机11正向旋转时，在凸轮槽的作用下，各个换档拨叉依次顺序动作，实现升档；当电动机11反向旋转时，依据同样原理，实现降档。
图3是凸轮廓线的设计原理示意图。根据档位图可知，变速箱有三个选档位置和三个换档位置。选档和换档功能，必须通过凸轮廓线的设计来实现。如图2所示，在360°的圆周内，为三个选档位置平均分配凸轮廓线的变化范围，以通过圆心的水平线顺时针旋转为正向，1-2档凸轮廓线在0～120°内变化，在120°～360°范围内为圆弧；3-4档凸轮廓线在120°～240°内变化，在0～120°、240°～360°范围内为圆弧；5-R档凸轮廓线在240°～360°内变化，在0～240°范围内为圆弧。凸轮廓线为圆弧时对应空档位置。因此，当凸轮转动时，在同一时刻只有换档拨叉可以摆动，其他两个换档拨叉必然静止于空档位置，这样，就实现了选档功能。
以1-2档凸轮廓线为例，说明换档时的情况。其凸轮廓线在120°的非圆弧段范围内可以分为4段空档进一档(0～30°)一档进空档(30°～60°)空档进二档(60°～90°)二档进空档(90°～120°)换档时凸轮廓线必须通过一档、空档、二档三个位置，对运动规律没有特殊的要求，因此四段凸轮廓线可以采用相同而且较简单的运动规律，本实施例采用等速运动的修正型运动规律。3-4档凸轮廓线的设计与1-2档完全类似，在此不再说明。5-R档凸轮廓线的非圆弧段可分为两段空档进五档(240°～285°)倒档进空档(315°～360°)
如图3所示，把5-R挡凸轮廓线制造成不闭合的形式，这样可以避免五档时误挂倒档。
以图3所示位置为初始位置，当需要升档时，电动机/减速器10带动凸轮轴5逆时针转动，使1-2档换档拨叉6摆动，依次进入一档、空档、二档、空档，此时3-4档换档拨叉7与5-R档换档拨叉10处于空档静止状态；当凸轮转角超过120°时，3-4档换档拨叉7摆动，依次进入三档、空档、四档、空档，此时1-2档换档拨叉6与5-R档换档拨叉10处于空档静止状态；当凸轮转角超过240°时，5-R档换档拨叉10摆动，进入五档，此时1-2档换档拨叉6与3-4档换档拨叉7处于空档静止状态。由于5-R档凸轮廓线是不闭合的，因此进入五档后凸轮轴已不能继续逆时针转动，只能反向顺时针转动，换档拨叉9、7、6依次动作，实现N→4→N→3→N→2→N→1→N→R的降档动作。
制定换档规律，编制换档控制程序，通过单片机控制系统控制电动机11的转动。当需要换档时，根据当前档位和升降档信号，确定电动机11的转向和角位移，利用凸轮轴角位移传感器4的检测信号对电动机11进行反馈闭环控制，使凸轮轴5旋转到目标位置，实现精确换档。
权利要求1.一种车辆变速箱自动换档机构，其特征在于该机构包括电动机、减速器、凸轮轴、凸轮盘、一组换档拨叉和角位移传感器；所述的电动机通过减速器与凸轮轴相联，凸轮盘通过键连接轴向固定在凸轮轴上，凸轮盘的端面和凸轮轴轴肩的端面分别设有凸轮槽，所述的拨叉的一端通过圆柱销插在前述两个凸轮槽内，拨叉的另一端插入汽车变速箱内换档拨块的凹槽内；所述的角位移传感器置于凸轮轴的端部。
专利摘要本实用新型涉及一种车辆变速箱自动换档机构,电动机通过减速器与凸轮轴相联,凸轮盘通过键连接轴向固定在凸轮轴上,凸轮盘的端面和凸轮轴轴肩的端面分别设有凸轮槽。拨叉的一端通过圆柱销插在前述两个凸轮槽内,拨叉的另一端插入汽车变速箱内换档拨块的凹槽内。角位移传感器置于凸轮轴的端部。本实用新型设计的换档机构,适用于任何采用固定轴式有级齿轮手动换档变速箱的车辆,易于布置和实施,结构紧凑,成本低廉。
文档编号B60K20/00GK2480213SQ0122680
公开日2002年3月6日 申请日期2001年6月8日 优先权日2001年6月8日
发明者陈宏伟, 宋健, 张勇 申请人:清华大学