一种车辆变速用自动挂档装置及其控制方法与流程

本发明涉及车辆零部件技术领域，尤其是一种车辆变速用自动挂档装置及其控制方法。

背景技术：

目前应用于汽车上的自动变速系统，主要是at、cvt、dct，其中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、油耗大，难以普及。无极自动变速器(cvt)进来发展很快，应用也日益广泛，但是其传递力矩小，只用于轿车；传动带涉及材料和工艺技术被国外垄断。双离合器自动变速器(dct)发展也很快，但是技术复杂，传递力矩也较小，现在也只应用于轿车。八十年代出现了在机械式自动变速箱基础上，通过加装一套执行机构及电控单元，实现自动化的机械式自动变速器(amt)，其中的机械变速箱国内没有技术难度，容易实施，但是之前有很多液压或者气动的选换档机构，通过蓄压装置、电磁阀控制来进行换档，其特点是结构复杂，成本较高，压力损失大，容易污染环境或者容易产生噪音。而且很多技术被国外品牌垄断，配件价格很高、数量也少。

中国专利cn201110362638.6，其特征在于选档电机、与选档电机相连并进行减速的选档减速机、主轴、套装在主轴上的拨头、换档电机、与换档电机的输出相连的丝杠、套设在丝杠上的螺母、套装在主轴上并与螺母传动配合的拨叉、设置在选档减速机上的选档位置传感器、与主轴相连接的换档位置传感器、以及位于选档减速机和换档电机之间并包覆主轴的壳体。该机构主要特点是有选档电机和换档电机，换档时间包括：退空档时间→选档时间→同步时间→挂档时间，进一步还包括：分离离合器的时间和结合离合器的时间，导致整个换档过程时间比较长，造成动力损失和浪费较大，换档顿挫感较强，乘坐舒适性较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车辆变速用自动挂档装置及其控制方法，尽量简化换档装置结构，缩短换档时间，提高传动效率，降低成本，方便维修和使用。

本发明的技术方案为：一种车辆变速用自动挂档装置，包括两个相互独立的挂档电机、两个滚珠丝杆、多边形轴套、轴承i、轴承ii、两个螺母、两个摆块、主轴、滚针轴承、挂档位置传感器摆臂、位置传感器和壳体，两个相互独立的所述挂档电机在壳体的两侧呈对角对称布置，每一所述挂档电机与一个滚珠丝杆通过多边形轴套联结，每一所述滚珠丝杆的两端均设有轴承i和轴承ii，每一所述滚珠丝杆上套设有一螺母，每一螺母传动配合连接有摆块且两个摆块通过自身孔并列套装在主轴上，所述主轴上套设有滚针轴承且滚针轴承也位于摆块的孔内，所述摆块还与挂档位置传感器摆臂相连接且挂档位置传感器摆臂设于壳体内，所述壳体内设有位置传感器。

优选地，所述挂档电机的主轴轴端采用多边形轴，通过相配合的多边形轴套传递驱动扭矩到滚珠丝杆。

优选地，每一所述滚珠丝杆的一端通过轴承座内的轴承i定位、通过轴承ii限制轴向串动，且所述轴承座设于挂档电机的端面上且由挂档电机安装止口限位和固定；每一所述滚珠丝杆的另一端通过轴承i、轴承ii固定在壳体内。

优选地，每一所述螺母的两侧均有一个柱状凸起，所述摆块具有与螺母柱状凸起卡装的分叉部，每一所述螺母的柱状凸起分别卡设在摆块相应的分叉部上实现传动配合连接。

优选地，所述摆块一侧有较小的柱状凸起，所述位置传感器的拨叉具有分叉部，所述摆块的柱状凸起可与位置传感器的分叉部中间位置卡装。

优选地，所述轴承座上设有o形圈和油封，所述挂档位置传感器摆臂上设有o形圈。

优选地，所述滚针轴承两端安装有卡簧。

优选地，所述主轴安装于壳体内且以封板将主轴封闭在壳体中。

优选地，进一步还包括电控单元，所述电控单元与位置传感器、挂档电机均电气连接。

一种车辆变速用自动挂档装置控制方法，包括如下步骤，

(1)当电控单元判断需要换档后，电控单元控制挂档电机动作，驱动丝杠和螺母，并将轴向推力传递给摆块，且在主轴上形成扭矩以驱动摆块旋转；再通过位置传感器的位置指示，至变速箱的空档位置；

(2)电控单元控制挂档电机，驱动丝杠和螺母，并将轴向推力传递给摆块且在主轴上形成扭矩；进而驱动拨头旋转；

(3)再通过位置传感器的位置指示，到达目标档位位置，实现换档至结束。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供一种车辆变速用自动挂档装置及其控制方法，结构简单、轻巧，机械效率高；安装方便，占用空间小；动力传递平稳，位置准确，易于实现程序控制；成本低，易实施；可装配四档箱的机械式自动变速箱，无选档过程，缩短了换档时间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的a-a截面视图。

图3为图1中的b-b截面局部视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1至图3所示，一种车辆变速用自动挂档装置，包括两个相互独立的挂档电机(1)、两个滚珠丝杆(5)、多边形轴套(2)、轴承i(16)、轴承ii(15)、两个螺母(6)、两个摆块(10)、主轴(12)、滚针轴承(13)、挂档位置传感器摆臂(14)、位置传感器(8)和壳体(9)。

具体连接方式为：两个相互独立的挂档电机(1)在壳体(9)的两侧呈对角对称布置，每一挂档电机(1)与一个滚珠丝杆(5)通过多边形轴套(2)联结。挂档电机(1)的主轴轴端采用多边形轴，通过相配合的多边形轴套(2)传递驱动扭矩到滚珠丝杆(5)。

每一滚珠丝杆(5)的两端均设有轴承i(16)和轴承ii(15)。其中滚珠丝杆(5)的一端通过轴承座(3)内的轴承i(16)定位、通过轴承ii(15)限制轴向串动，且轴承座(3)设于挂档电机(1)的端面上且由挂档电机(1)安装止口限位和固定；每一滚珠丝杆(5)的另一端通过轴承i(16)、轴承ii(15)固定在壳体(9)内。轴承座(3)上设有o形圈(4)和油封(17)。

每一滚珠丝杆(5)上套设有一个螺母(6)，每一个螺母(6)传动配合连接有摆块(10)且两个摆块(10)通过自身孔并列套装在主轴(12)上，具体地每一个螺母(6)的两侧均有一个柱状凸起，摆块(10)具有与两个螺母(6)柱状凸起卡装的分叉部，柱状凸起分别卡设在相应的分叉部上实现传动配合连接，主轴(12)上套设有滚针轴承(13)且滚针轴承(13)也位于摆块(10)的孔内，滚针轴承(13)两端安装有卡簧(19)以防止滚针轴承(13)滑脱，主轴(12)安装于壳体(9)内且以封板(11)将主轴(12)封闭在壳体(9)中。

摆块(10)还与挂档位置传感器摆臂(14)相连接且挂档位置传感器摆臂(14)设于壳体(9)内，挂档位置传感器摆臂(14)上设有o形圈(18)。壳体(9)内设有位置传感器(8)，具体地摆块(10)一侧有较小的柱状凸起，位置传感器(8)的拨叉具有分叉部，摆块(10)的柱状凸起可与位置传感器(8)的分叉部中间位置卡装。

进一步还本发明包括电控单元，电控单元与位置传感器(8)、挂档电机(1)均电气连接。

一种车辆变速用自动挂档装置控制方法，包括如下步骤，

(1)当电控单元判断需要换档后，电控单元控制挂档电机动作，驱动丝杠和螺母，并将轴向推力传递给摆块，且在主轴上形成扭矩以驱动摆块旋转；再通过位置传感器的位置指示，至变速箱的空档位置；

(2)电控单元控制挂档电机，驱动丝杠和螺母，并将轴向推力传递给摆块且在主轴上形成扭矩；进而驱动拨头旋转；

(3)再通过位置传感器的位置指示，到达目标档位位置，实现换档至结束。

本挂档机构换档时间包括：退空档时间→同步时间→挂档时间。没有包括中国专利cn201110362638.6中的选档时间+分离离合器时间+结合离合器时间。使挂档时间缩短，减少顿挫感，减少了动力损耗，提高纯电动车行驶里程。

可匹配四档机械式自动变速箱，无选档过程。

上述的实施例仅为本发明的优选实施例，不能以此来限定本发明的权利范围，因此，依本发明申请专利范围所作的修改、等同变化、改进等，仍属本发明所涵盖的范围。