一种电磁选换挡机构的制作方法

1.本实用新型属于自动变速箱技术领域，特别涉及一种电磁选换挡机构。


背景技术：

2.使用传统手动变速箱的重型商用车，在实际驾驶过程中对驾驶员要求较高，容易使驾驶员产生疲劳，从而增加驾驶危险性，因为手动变速箱的种种劣势，我国重型商用车的变速箱逐渐从手动变速箱过渡到自动变速箱。自动变速箱在传统手动变速箱的基础上加装控制单元，其中选换挡机构的控制对于选换挡的准确性与稳定性尤为重要，解决这个问题成为自动变速箱的一个重要课题。
3.自动变速箱具有较高的传动效率，优秀的驾驶体验高效，较高的可靠性等优点。在国外，重卡自动变速箱已经相当程度的普及，国内的使用环境也已经成熟，国内的重卡自动变速箱已经进入快速的发展阶段。选换挡执行机构的设计是提高换挡效率和换挡品质的重要因素。
4.选换挡执行机构常见的有电控液动、电控电动、电控气动等形式，电控液动对管路密封性有较高要求，易泄露，造成环境污染，并且受环境温度影响较大，维修保养困难。电控电动选换挡控制灵活，精度高，但是很难在变速箱上实现集成式设计，且电机成本较高。电控气动需要安装单独的气路，由于气体的可压缩性，导致换挡精度低，换挡时冲击较大。
5.目前常用的选换挡执行机构多为液压和气动控制，气动选换挡机构需要设置单独的气路，并且由于气体的可压缩性，使得选换挡动作粗暴、控制精度不高且噪音较大；液压选换挡机构需要外置油源系统和油道，结构复杂。
6.在气动和液动控制的选换挡机构中，在自动变速箱开发过程中需要花费时间和精力对电磁阀进行调试控制，不可避免地增加了厂家成本。
7.已有的一些电动式选换挡机构中，使用了多种复杂的传动结构，通过滚珠丝杠、蜗轮蜗杆、齿轮齿扇或两种传动形式串联使用来驱动选换挡拨头，在通过选换挡拨头驱动拨叉轴，传动结构复杂，占用空间大，效率低，动作迟缓且成本较高。
8.电磁装置具有控制精度高与效率高的优点，但在现有的双控电磁换挡器中只控制了换挡过程，没有考虑到多挡位变速箱的选挡过程。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是提供一种电磁选换挡机构，其结构简单，能够通过电磁驱动的方式实现高效率的选挡和换挡。
10.本实用新型提供的技术方案为：
11.一种电磁选换挡机构，包括：
12.选挡轨道；
13.两个选挡电磁铁，其分别固定设置在所述选挡轨道的两端；
14.选挡指，其一端设置在所述选挡轨道内，并且能够在所述选挡电磁铁的驱动下沿
所述换挡轨道移动；
15.换挡轴，其可转动的设置在变速箱内，并且与所述换挡轨道平行设置；
16.换挡轴套，其套设在所述换挡轴上，所述换挡轴套能够沿所述换挡轴的轴向移动，并且与所述换挡轴同步转动；
17.其中，所述换挡轴套与所述选挡指的另一端连接；
18.多个拨叉轴，其与所述换挡轴套间隔设置；
19.换挡指，其一端与所述换挡轴套固定连接，另一端能够与任何一个所述拨叉轴接触或分离；
20.换挡驱动机构，其驱动所述换挡指摆动，拨动与所述换挡指接触的拨叉轴。
21.优选的是，所述换挡驱动机构包括：
22.换挡齿扇，其一端固定连接在所述换挡轴上，另一端设置有换挡齿；
23.换挡齿条，其与所述换挡齿啮合，并且所述换挡齿条的一端设置有永磁体；
24.换挡电磁铁，其固定设置在变速箱内；所述换挡电磁铁与所述换挡齿条同轴设置，驱动所述换挡齿条移动。
25.优选的是，所述的电磁选换挡机构，还包括：
26.位移传感器，其安装在变速箱内，并且靠近所述选挡指设置，用于检测选挡指的位移量。
27.优选的是，所述的电磁选换挡机构，还包括：
28.角度传感器，其安装在所述换挡轴的一端，用于检测所述换挡轴的转角。
29.优选的是，所述的电磁选换挡机构，还包括：
30.自锁钢球；
31.自锁弹簧，其一端连接所述自锁钢球，另一端连接所述选挡指；
32.多个球槽，其沿所述选挡轨道的轴向间隔设置在所述选挡轨道上；
33.其中，所述球槽的位置与换挡位置一一对应；当所述换挡指移动到换挡位置时，所述自锁钢球嵌入所述换挡位置对应的球槽。
34.优选的是，换挡轴套的外表面上开设有限位槽，所述限位槽为弧形，并且沿所述换挡轴套的周向设置；
35.其中，所述选挡指的一端匹配设置在所述限位槽中。
36.优选的是，所述换挡轴套与所述换挡轴通过花键连接。
37.优选的是，所述换挡齿扇与所述换挡轴通过方键固定连接。
38.优选的是，所述换挡齿设置在所述换挡齿扇的弧面端。
39.本实用新型的有益效果是：
40.本实用新型提供的电磁选换挡机构，选换挡机构驱动方式为电磁驱动，通过车载电源中的输入电流来控制选换挡，使用现有控制源，节省成本，也有利于控制精确性。
41.本实用新型提供的电磁选换挡机构，内置自锁钢球和自锁弹簧，在换挡完成后可以卡滞于换挡位置，电磁铁无需常通电。
42.本实用新型提供的电磁选换挡机构，传动机构只使用了齿扇齿条传动副传动，使得结构简单紧凑，传动平稳，效率高，动力损失更低。
附图说明
43.图1为本实用新型所述的电磁选换挡机构的总体结构示意图。
44.图2为本实用新型所述的换挡驱动机构的示意图。
具体实施方式
45.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
46.如图1-2所示，本实用新型提供了一种电磁选换挡机构，主要包括：换挡轴1、选挡电磁铁2、选挡指3、自锁钢球4、选换挡轴套5、换挡齿扇6、换挡电磁铁7、换挡齿条8、换挡指9、位移传感器10、转角传感器11、控制器12、换挡轨道13和拨叉轴14。
47.如图1所示，选挡轨道13固定设置在变速箱内，两个选档电磁铁2分别封装在选挡轨道13的左右两端。选挡指3一端设置在选挡轨道13内，并且能够在选挡电磁铁2的驱动下沿换挡轨道13的轴向移动。
48.换挡轴1设置在变速箱内，并且可转动的连接在变速箱壳体上；换挡轴1与换挡轨道13平行设置。换挡轴套5套设在1换挡轴上，通过花键与换挡轴1连接，使换挡轴套5能够沿换挡轴1的轴向移动，并且能够随换挡轴1做周向转动。其中，换挡轴套5的外表面上开设有限位槽5a，限位槽5a为弧形，并且沿换挡轴套5的周向设置；选挡指3的另一端匹配设置在限位槽5a中1，选档指3能够带动换挡轴套5轴向移动，并且选挡指3能够在限位槽5a沿限位槽的弧面方向滑动。多个拨叉轴14与换挡轴套5间隔设置。换挡指9的一端与换挡轴套5固定连接，换挡指9另一端能够与任何一个拨叉轴14接触或分离。当选档指3沿选挡轨道13移动时，能够带动换挡轴套5沿换挡轴1移动；从而带动换挡指9移动，使换挡指9与不同的拨叉轴14接触或分离，实现选档。
49.自锁钢球4设置在换挡轨道13中，自锁弹簧的一端连接自锁钢球4，另一端连接选档指3。多个球槽沿选挡轨道13的轴向间隔设置在选挡轨道13上。其中，所述球槽的位置与换挡位置一一对应。当选档指3在选挡电磁铁2的驱动下移动到某一个换挡位置时，自锁钢球4嵌入所述换挡位置对应的球槽，并且在所述自锁弹簧的伸张力的作用下，保持一定的锁定强度。通过设置自锁钢球4和自锁弹簧，在换挡完成后选档指3可以卡滞于换挡位置，选档电磁铁2无需常通电。
50.在本实施例中，换挡指9与换挡轴套5为一体式结构。
51.换挡驱动机构用于驱动换挡指9摆动，从而拨动与换挡指9接触的拨叉轴14，实现换挡。在本实施例中，换挡驱动机构主要由换挡齿扇6、换挡电磁铁7和换挡齿条8组成。
52.换挡齿扇6一端通过方键6a固定连接在换挡轴1上，换挡齿扇6的另一端设置有换挡齿。其中，所述换挡齿设置在换挡齿扇6的弧面端上。换挡齿条8与所述换挡齿啮合，并且换挡齿条8的一端设置有永磁体。换挡电磁铁7其固定设置在变速箱内；换挡电磁铁7与换挡齿条8同轴设置，并且靠近换挡齿条8设置有所述永磁体的一端，换挡电磁铁7能够驱动换挡齿条8移动。当换挡齿条8移动时，能够带动换挡齿扇6摆动，从而带动换挡轴1及换挡轴套5转动，进而带动换挡指9摆动，拨动与所述换挡指9接触的拨叉轴14，实现换挡。所述的换挡驱动机构使用齿扇齿条传动副传动，使得结构简单紧凑，传动平稳，效率高，动力损失更低。
53.位移传感器10安装在变速箱内，并且靠近选挡指3设置，用于检测选挡指3的位移
量。角度传感器11安装在换挡轴1的一端，用于检测换挡轴1的转角。控制器12同时连接位移传感器10、转角传感器11、选挡电磁铁2和换挡电磁铁7。连接位移传感器10、转角传感器11、选挡电磁铁2和换挡电磁铁7分别通过电线连接车载电源，通过车载电源供电。
54.所述的电磁选换挡机构的工作过程为：
55.换挡轴1处于中间位置时，换挡指9不发生动作，与拨叉轴14不接触，此时处于空挡。换挡时，通过控制器12控制选挡电磁铁2两端的通电情况，使选挡指3拨动选换挡轴套5和换挡指9到达指定拨叉轴14的上方，从而实现选挡：通电时，电磁力作用于选挡指3内永磁体，使选挡指3朝向某一方向滑动，自锁钢球4滑入选挡轨道13一侧球槽实现自锁，此过程中位移传感器10时刻检测选挡指3的位移量信号，发送至控制器12判断选挡是否成功，选挡电磁铁2停止通电，换挡指9到达某一侧拨叉轴14上方，完成选挡。选挡动作完成后，控制器12通过控制改变换挡电磁铁7通电电流方向改变磁性，实现对换挡齿条8端部永磁体的吸引或排斥，换挡齿条8带动换挡齿扇6转动，进而带动换挡轴1转动，换挡轴1外花键与选换挡轴套5的内花键啮合，进而带动换挡指9摆动，拨动其对应的拨叉轴14使之发生位移，此过程中转角传感器11时刻检测换挡轴1的转角信号，发送至控制器12判断换挡是否成功，从而调整电磁铁7的电流，实现换挡。
56.尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。