一种车辆自动换档驱动系统的制作方法

本实用新型属于车辆换档技术领域，尤其涉及一种车辆底盘上的变速传动机构。

背景技术：

现有的车辆换档机构，结构较为复杂，整体结构布置不合理，换档时容易产生滞后或者换档不准确可靠，另外，现有的车辆的变速传动设计通常是变速箱通过较长的传动链间接传动连接在后桥上，传动链过长，故障率高，传动振动大。针对现有车辆的换档结构的各个部分亟待本领域技术人员进行改进，力求设计一种新型的车辆自动换档驱动系统，来提升车辆的传动的高效可靠性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，提供一种车辆自动换档驱动系统，该车辆自动换档驱动系统换档响应准确而及时，振动小，可靠性较好。

本实用新型的技术方案如下：

一种车辆自动换档驱动系统，包括换档机构、后桥齿轮箱以及控制器；其中，所述换档机构包括换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件；换档杆组件，包括电机、蜗轮蜗杆机构、换档轴、换档柱，电机的输出轴与蜗杆相连，蜗轮固定在换档轴上以带动换档轴转动，换档柱呈圆柱状并固定于换档轴上，在换档柱的圆柱面上沿其周向设有一圈换档槽；在换档柱和蜗轮之间靠蜗轮的换档轴上套有彼此正对的平板和档板，换档轴穿过平板后可自由转动且平板朝档板的端面上设有一对磁传感器，所述档板固定于换档轴上，在档板的端面上设有若干对安装孔，蜗轮驱动换档轴一起同步转动时，每对安装孔依次经过正对所述一对磁传感器的位置，至少一对安装孔内最多嵌有一个磁钢以使该对安装孔为空档感应位，其余各对安装孔的每个孔内均嵌有一个磁钢以使该对安装孔为非空档感应位；

换档齿轮组件，包括若干传动轴组件，其中两个传动轴组件的传动轴上分别设有第一滑动齿轮和第二滑动齿轮，两个滑动齿轮的一端同轴连有活动套，两个滑动齿轮和活动套可转动地套于各自所在的传动轴上，且活动套的外圆柱面上沿其轴向设有外花键结构，传动轴在紧靠滑筒的位置处固定地套有固定套，固定套上设有外花键，固定套外部还套有与其花键配合的内花键套；所述拨杆组件包括固定设置的拨杆轴和套在拨杆轴上并可沿拨杆轴轴向滑动的第一拨叉组件和第二拨叉组件，拨叉组件包括朝上部伸出的拨叉叉头和朝下部伸出的滑柱，拨叉叉头用于拨动相应的滑动齿轮连接传动，滑柱底部的自由端位于换档槽内并在所述换档柱转动时在换档槽的导向作用下朝拨杆轴向移动，以使得拨叉叉头在卡在内花键套的外部并可带动内花键套沿轴向滑至同时与活动套和固定套相配合的位置；

所述换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件均安装于一个单独的机壳内，所述传动轴组件中的输出轴直接与后桥齿轮箱内的输入齿轮啮合，所述控制器与所述磁传感器信号连通并通过电机驱动换档轴的转动来实现自动换档。

进一步地，其中一个换档柱上的换档槽具有两个分别朝换档柱轴线两端弯曲拱起的拐槽部，另一个换档柱的换档槽具有一个朝换档柱外部拱起的所述拐槽部。

进一步地，所述空档感应位位于作为2档和3档的两对安装孔之间，剩余一对安装孔作为1档的档位。

进一步地，所述电机输出轴伸出电机壳端面的部分固定有两个大小不同的圆柱齿轮，且其中较小的圆柱齿轮靠电机壳端面设置，电机壳端面还设有与输出轴相平行的芯轴，芯轴上设有两个可分别与输出轴上两个圆柱齿轮啮合的齿轮。

进一步地，所述叉头为半圆形的圆弧条板。

进一步地，所述滑动连板卡在环形凹槽内的部分呈半圆形的圆弧条板结构，扣在第一座板的底板上的部分呈Π型，且在第一座板的底板的中部两侧朝外延伸成限位凸起部，凸起部将两滑动连板分开隔离。

进一步地，两个滑动齿轮所在的传动轴的端部均设有用于检测传动轴转速的转速传感器，所述转速传感器采集信号传递给控制器后使得控制器驱动所述电机转动。

进一步地，第一拨叉组件包括呈“[”型的第一座板、均位于第一座板开口内的用于拨动第一滑动齿轮连接传动的第一拨叉的叉柄、两根圆柱弹簧、两个夹紧套，第一座板开口朝上且拨杆轴垂直贯穿第一座板开口的两侧板，第一拨叉的叉柄可轴上滑动地套在拨叉轴上且叉柄底部的第一导向柱伸入第一座板开口内底的条孔内，第一导向柱可在条孔内沿平行于拨杆轴的方向滑动，叉柄呈套筒状，叉柄的两端分别紧贴有套于拨杆轴上并可沿拨杆轴轴向滑动的所述夹紧套，两夹紧套靠叉柄一端的外圆柱面上均设有一圈环形凹槽，滑动连板的一端卡在环形凹槽内，另一端扣在第一座板的底板上并可顺着底板沿拨杆轴轴向滑动，两圆柱弹簧分别靠第一座板地套在拨杆轴上，圆柱弹簧被压缩在第一座板的侧板和相应的夹紧套之间；

第二拨叉组件包括呈“[”型的第二座板、均位于第二座板开口内的用于拨动第二滑动齿轮连接传动的第二拨叉的叉柄、圆柱形的压紧弹簧，第二座板的开口处内底设有条形孔，第二拨叉的叉柄底部设有第二导向柱，第二导向柱伸入条形孔内并可在条形孔内沿平行于拨杆轴的方向滑动，第二拨叉叉柄靠第一拨叉组件的一端沿其轴向设有圆环状的凹腔，压紧弹簧呈挤压状态地一端伸入所述凹腔内，另一端与第二座板的开口处侧板内壁紧密相接；第一、第二座板相靠近的一端的开口处外底上均固定有滑柱，滑柱位于换档槽内并在所述换档柱转动时带动相应的拨叉拨动相应的滑动齿轮来实现换档。

进一步地，所述叉头为半圆形的圆弧条板。

进一步地，所述滑动连板卡在环形凹槽内的部分呈半圆形的圆弧条板结构，扣在第一座板的底板上的部分呈Π型，且在第一座板的底板的中部两侧朝外延伸成限位凸起部，凸起部将两滑动连板分开隔离。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件来实现车辆的及时准确换档，在换档时，换档杆组件的电机转动，通过涡轮蜗杆机构带动换档轴转动，使得换档柱自转，换档柱上与拨杆组件底部的滑柱配合的换档槽带动整个拨杆组件沿拨杆轴轴向移动，即使得拨杆组件上的拨叉带动内花键套轴向移动至同时将换档齿轮组件其中一根传动轴上的固定套和活动套连接起来的位置，实现相应的滑动齿轮的传动连接，达到换档变速的目的。这种换档设计使得整体结构在稳定可靠的基础上尽量简化，减少传动故障率。对于换档杆组件的档板和平板之间的磁性感应的位置判断结构，让换档柱自转的位置与磁传感器和磁钢三者对应起来，磁传感器检测到的磁钢信号为一个时即换档柱自转至空档位置，此时的拨杆组件的滑柱也刚好位于拨杆轴不朝任意一端滑动的初始位置，即拨叉复位性地停留在内花键套与滑动齿轮上的活动套相分离的位置。在换档轴上的档板转至以其自转方向依次设置的若干对安装孔位置时，依次信号对应为：原始位置处不具备两个磁钢信号的一对安装孔位置为空档位，往后的若干对安装孔对应具备两个磁钢信号，以从传感器检测到非成对磁钢信号开始往后检测到的磁钢信号对数为相应档位的对应换档柱转动停留位置，以此简单、直接而准确地实现换档。滑动齿轮通过内花键套与固定于其所在传动轴的固定套连接，实现滑动齿轮与传动轴的固定连接，从而实现滑动齿轮的传动连接，结构简单可靠，并且采用花键式的滑动连接结构，使固定套和活动套的滑动连接更为可靠，导向更为精确，使滑动齿轮在不与内花键套连接时可在传动轴上转动打滑，而连接后即实现传动换档的作用，传动变换灵活可靠；

同时，本实用新型中的换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件所组成的传动变速机构结构简单、紧凑，非常适合直接与后桥齿轮箱传动连接，而不需要像传统传动变速一样，将传动变速机构设置在远离后桥的空旷位置，从而直接去掉一大段中间传动链，其传动效率在保持高效的前提下结构更加稳定。由此可见该车辆自动换档驱动系统结构简单紧凑、换档响应准确而及时，振动小，可靠性较好。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型的换档机构的结构示意图。

图3为档板端面处的本实用新型局部示意图。

图4为平板与档板的安装位置示意图。

图5为拨杆组件的结构示意图。

图6为拨杆组件的局部拆卸结构示意图。

图7为内花键套与活动套和固定套的分离结构示意图。

元件标号说明：电机1、蜗杆2、圆柱齿轮3、蜗轮4、档板5、磁传感器6、平板7、换档轴8、换档柱9、换档槽901、拨杆轴10、第一座板11、圆柱弹簧12、滑动连板13、第一拨叉的叉柄14、第二底座15、第二拨叉的叉柄16、第二座板17、压紧弹簧18、第一拨叉的叉头19、第二拨叉的叉头20、内花键套21、固定套22、活动套23、第一滑动齿轮 24、第二滑动齿轮25、滑柱26、夹紧套27、芯轴28、安装孔501、凸起部29、第一导向柱30、第二导向柱31、换档机构100、后桥齿轮箱200、控制器300。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，一种车辆自动换档驱动系统，包括换档机构100、后桥齿轮箱200以及控制器300；其中，如图2所示，所述换档机构100包括换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件。如图3—4所示，换档杆组件包括电机1、蜗轮4蜗杆2机构、换档轴8、换档柱 9，电机1的输出轴与蜗杆2相连，蜗轮4固定在换档轴8上以带动换档轴8转动，换档柱9呈圆柱状并固定于换档轴8上，在换档柱9的圆柱面上沿其周向设有一圈换档槽901，换档槽901横截面呈矩形。在换档柱9和蜗轮4之间靠蜗轮4的换档轴8上套有彼此正对的平板7和档板5，换档轴8穿过平板7后可自由转动且平板7朝档板5的端面上设有一对磁传感器6，所述档板5固定于换档轴8上，在档板5的端面上设有若干对安装孔501，蜗轮4驱动换档轴8一起同步转动时，每对安装孔501依次经过正对所述一对磁传感器6 的位置，以使得转动时磁传感器6可以检测到安装孔501内的磁钢信号。至少一对安装孔 501内最多嵌有一个磁钢以使该对安装孔501为空档感应位，其余各对安装孔501的每个孔内均嵌有一个磁钢以使该对安装孔501为非空档感应位，从而使得控制器通过磁传感器 6采集到的磁钢信号是否是两个来判定换档位置是否为空档，并根据从检测到的非成对出现的磁钢信号起所检测到成对出现磁钢信号数为档位判断标准，此处判断响应档位的方式基于磁钢信号对数的原理可以有多种，如，检测到非成对出现的磁钢信号时为空档，而后检测到的第一对磁钢信号为1档，第二对为2档，依次类推；当然也可以有其它标记方式，如每两对磁钢信号的出现为一次档位的增/减变化。还可以在具体实施中，将空档感应位位于作为2档和3档的两对安装孔501之间，剩余一对安装孔501作为1档的档位，即空档的相邻两对安装孔501的两对磁钢信号分别为2档和3档，将1档位置间隔空档档位设置，可利于档位的迅速提升，更适合车辆行驶特性。

如图2、5、6所示，拨杆组件包括固定设置的拨杆轴10和套在拨杆轴10上并可沿拨杆轴10轴向滑动的第一拨叉组件和第二拨叉组件；第一拨叉组件包括呈“[”型的第一座板11、均位于第一座板11开口内的用于拨动第一滑动齿轮24连接传动的第一拨叉的叉柄14、两根圆柱弹簧12、两个夹紧套27，第一座板11开口朝上且拨杆轴10垂直贯穿第一座板11开口的两侧板，第一拨叉的叉柄14可轴上滑动地套在拨叉轴上且叉柄底部的第一导向柱30伸入第一座板11开口内底的条孔内，第一导向柱30可在条孔内沿平行于拨杆轴10的方向滑动，叉柄呈套筒状，叉柄的两端分别紧贴有套于拨杆轴10上并可沿拨杆轴10轴向滑动的所述夹紧套27，两夹紧套27靠叉柄一端的外圆柱面上均设有一圈环形凹槽，滑动连板13的一端卡在环形凹槽内，另一端扣在第一座板11的底板上并可顺着底板沿拨杆轴10轴向滑动，两圆柱弹簧12分别靠第一座板11地套在拨杆轴10上，圆柱弹簧12一端顶在侧板上，另一端套在夹紧套27外部并顶在夹紧套27的轴肩端面上，使得圆柱弹簧12被压缩在第一座板11的侧板和相应的夹紧套27之间，从而让第一拨叉被两根圆柱弹簧12的弹力压紧。第二拨叉组件包括呈“[”型的第二座板17、均位于第二座板17开口内的用于拨动第二滑动齿轮25连接传动的第二拨叉的叉柄16、圆柱形的压紧弹簧18，第二座板17的开口处内底设有条形孔，第二拨叉的叉柄16底部设有第二导向柱 31，第二导向柱31伸入条形孔内并可在条形孔内沿平行于拨杆轴10的方向滑动，第二拨叉叉柄靠第一拨叉组件的一端沿其轴向设有圆环状的凹腔，压紧弹簧18呈挤压状态地一端伸入所述凹腔内，另一端与第二座板17的开口处侧板内壁紧密相接。第一、第二座板 17相靠近的一端的开口处外底上均固定有滑柱26，滑柱26位于换档槽901内并在所述换档柱9转动时带动相应的拨叉拨动相应的滑动齿轮来实现换档。

上述换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件均安装于一个单独的机壳(图中未示出) 内，所述传动轴组件中的输出轴直接与后桥齿轮箱(图中未示出)内的输入齿轮(图中未示出)啮合，此处的后桥齿轮箱可以根据换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件的大小和具体形状适应性设计，传动轴的根数也可根据具体传动比灵活设计，其具体结构形式本实施例不做具体限制和详细说明，本实施例中的换档杆组件、拨杆组件、换档齿轮组件所组成的传动变速机构结构简单、紧凑，非常适合直接与后桥齿轮箱传动连接，而不需要像传统传动变速一样，将传动变速机构设置在远离后桥的空旷位置，从而直接去掉一大段中间传动链，其传动效率在保持高效的前提下结构更加稳定。

如图2、7所示，换档齿轮组件包括若干传动轴组件，其中两个传动轴组件的传动轴上分别设有第一滑动齿轮24和第二滑动齿轮25，两个滑动齿轮的一端同轴连有活动套23，两个滑动齿轮和活动套23可转动地套于各自所在的传动轴上，且活动套23的外圆柱面上沿其轴向设有外花键结构，传动轴在紧靠滑筒的位置处固定地套有固定套22，固定套22 上设有外花键，固定套22外部还套有与其花键配合的内花键套21，两个拨叉组件的拨叉叉头分别卡在内花键套21的外部并可带动内花键套21沿轴向滑至同时与活动套23和固定套22相配合的位置。对于内花键套21、固定套22和活动套23上的相应花键结构，宜选择花键齿型相同，也可以选择不同大小的齿型，只要满足内花键套21可以同时与活动套23和固定套22外部的花键结构咬合连接均可。即在换档柱9的转动过程中，拨叉推动其中一个内花键套21轴向移动至相邻固定套22和活动套23相桥接的位置，使得相应的滑动齿轮与固定套22所在的传动轴之间由可转动配合变为固定配合，从而使滑动齿轮开始作为传动齿轮工作，实现换档变速。而圆柱弹簧12的存在使得相应的拨叉运动更加及时可靠，当滑柱26运动到换档槽901的变形段时，滑柱26将不再单纯地相对换档柱9圆心做圆周运动，而是辅以一个朝换档槽901路径沿换档柱9轴向发生变化的偏移运动，从而使得滑柱26朝换档轴8轴向，或拨叉朝拨叉杆的轴向移动，并在圆柱弹簧12弹性作用下拨叉移动时更加稳定，不会出现晃动，从而使得内花键套21桥接固定套22和活动套23。

进一步地，其中一个换档柱9上的换档槽901具有两个分别朝换档柱9轴线两端弯曲拱起的拐槽部，另一个换档柱9的换档槽901具有一个朝换档柱9外部拱起的所述拐槽部，该设计使得换档槽901的槽径变化与拨杆组件的换档移动方向高度一致，其换档效果更好，换档更为准确及时。

进一步地，所述电机1输出轴伸出电机1壳端面的部分固定有两个大小不同的圆柱齿轮3，且其中较小的圆柱齿轮3靠电机1壳端面设置，电机1壳端面还设有与输出轴相平行的芯轴28，芯轴28上设有两个可分别与输出轴上两个圆柱齿轮3啮合的齿轮。该设计使得换档用的电机1输出更为平稳，蜗轮4蜗杆2机构传动稳定，为换档槽901与滑柱26 之间的配合变化关系起到促进作用。

进一步地，所述叉头为半圆形的圆弧条板，便于与内花键套21上的圆环凹槽连接配合，迅速拨动内花键套21实现滑动齿轮与其所在传动轴的传动连接。

进一步地，所述滑动连板13卡在环形凹槽内的部分呈半圆形的圆弧条板结构，扣在第一座板11的底板上的部分呈Π型，且在第一座板11的底板的中部两侧朝外延伸成限位凸起部29，凸起部29将两滑动连板13分开隔离，使得滑动连扳滑动更稳定，同时为拨叉的轴向滑动起到较好的导向作用，提升换档的稳定准确性。

进一步地，两个滑动齿轮所在的传动轴的端部均设有用于检测传动轴转速的转速传感器，所述转速传感器采集信号传递给控制器后使得控制器驱动所述电机1转动。该结构设计使得换档时可以手动也可以自动，实现手自一体，除了直接安装控制开关与电机1相连，还可以采用此种转速传感器和控制器搭配的自动变速系统。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。