本發(fā)明涉及汽車(chē)自動(dòng)變速器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)：

汽車(chē)手動(dòng)變速器具有效率高、成本低、生產(chǎn)工藝成熟的特點(diǎn)，目前仍然占有很大的市場(chǎng)份額。但是手動(dòng)變速器存在換擋困難、動(dòng)力中斷以及駕駛員水平對(duì)車(chē)輛行駛性能有較大影響等缺陷，而且因手動(dòng)換擋頻繁的操作，容易造成駕駛員行駛疲勞，增加了駕車(chē)行駛的不安全因素。因此，自動(dòng)變速器取代手動(dòng)變速器成為主流，但自動(dòng)變速箱帶來(lái)舒適和方便的同時(shí)也存在著油耗高、成本高、不易維護(hù)的缺點(diǎn)，這種環(huán)境下電控機(jī)械式自動(dòng)變速箱(amt)應(yīng)運(yùn)而生。

目前，自動(dòng)變速箱選換擋電機(jī)選用永磁同步無(wú)刷直流電機(jī)輸出機(jī)械動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，需要經(jīng)過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行選換擋，造成換擋響應(yīng)慢、機(jī)械效率低等不可避免的問(wèn)題。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于如何提高自動(dòng)變速箱的選換擋響應(yīng)和精度的問(wèn)題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其采用直線步進(jìn)電機(jī)作為選換擋驅(qū)動(dòng)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、響應(yīng)速度快、提高定位精度的效果。

一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括：

協(xié)調(diào)模塊，包括主軸和選換擋指，所述的選換擋指套設(shè)于主軸上；

換擋模塊，包括套設(shè)在一起的換擋軸和換擋輔軸，所述的換擋輔軸與直線步進(jìn)換擋電機(jī)相連；所述的換擋軸通過(guò)換擋推塊與主軸相連，通過(guò)換擋推塊將換擋軸的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋；

選檔模塊，包括套設(shè)在一起的選擋軸和選擋輔軸，所述的選擋輔軸與直線步進(jìn)選擋電機(jī)相連；所述的選擋軸通過(guò)選檔連桿與選換擋指相連，通過(guò)選檔連桿將選檔軸的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)選換擋指的直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)選檔。

進(jìn)一步的，所述的主軸的一端設(shè)有采集主軸旋轉(zhuǎn)角度的角位移傳感器，所述的選檔軸的一端設(shè)有采集選檔軸位移的直線位移傳感器。

進(jìn)一步的，所述的選檔模塊還包括tcu，所述的tcu控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)和直線步進(jìn)選擋電機(jī)的動(dòng)作。

進(jìn)一步的，所述的換擋軸上設(shè)有凸起，所述的換擋推塊上設(shè)有凹槽，所述的凸起設(shè)于凹槽中。

進(jìn)一步的，所述的協(xié)調(diào)模塊、換擋模塊和選檔模塊設(shè)于殼體內(nèi)部，所述的直線步進(jìn)換擋電機(jī)和直線步進(jìn)選擋電機(jī)互相垂直并設(shè)于殼體外部。

進(jìn)一步的，所述的主軸與選檔軸垂直，所述的主軸與換擋軸平行。

進(jìn)一步的，所述的選檔連桿的一端與選換擋指剛性連接，所述的選檔連桿的另一端與選擋軸剛性連接；所述的選換擋指在選檔連桿的作用下可沿主軸軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行選檔，在換擋推塊的作用下，可隨著主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行換擋。

進(jìn)一步的，所述的選換擋指與主軸之間為間隙配合。

進(jìn)一步的，所述的選檔軸與選檔輔軸之間為間隙配合。

進(jìn)一步的，所述的換檔軸與換檔輔軸之間為間隙配合。

本發(fā)明還提供了一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法，其具有易于實(shí)現(xiàn)程序控制、選換擋動(dòng)作更加精確可靠，大大減少車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)力中斷時(shí)間、自動(dòng)變速箱的故障次數(shù)的效果。

自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法包括以下步驟：

步驟1：tcu根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)判斷需要換擋時(shí)，控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)進(jìn)行換擋，使選換擋指進(jìn)行換擋動(dòng)作，根據(jù)角位移傳感器顯示變至變速器空擋位置；

步驟2：tcu判斷是否需要升檔，如需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟3；如不需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟6；

步驟3：如果當(dāng)前檔位數(shù)為奇數(shù)，則執(zhí)行步驟4；如果當(dāng)前檔位數(shù)為偶數(shù)，執(zhí)行步驟5；

步驟4：tcu控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)進(jìn)行換擋，使選換擋指進(jìn)行換擋動(dòng)作，根據(jù)位移傳感器顯示行進(jìn)至tcu要求的擋位，完成換擋；

步驟5：tcu控制直線步進(jìn)選檔電機(jī)進(jìn)行選檔，根據(jù)直線位移傳感器顯示行進(jìn)至tcu控制選檔位置，實(shí)現(xiàn)完成選檔；

步驟6：tcu根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)判斷是否需要選檔，如需要?jiǎng)t執(zhí)行步驟5；如不需要，則執(zhí)行步驟4。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)械效率高；通過(guò)直線步進(jìn)電機(jī)作為選換擋驅(qū)動(dòng)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)直線位移代替角位移，達(dá)到動(dòng)力傳遞平穩(wěn)、位置準(zhǔn)確的效果，且易于實(shí)現(xiàn)程序控制、選換擋動(dòng)作更加精確可靠；

(2)本發(fā)明的選換檔模塊采用x-y布置方式，可使整個(gè)機(jī)構(gòu)小巧、易于布置，能夠大大減少車(chē)輛行駛過(guò)程中的動(dòng)力中斷時(shí)間、自動(dòng)變速箱的故障次數(shù)，提高整車(chē)可靠性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性；

(3)本發(fā)明簡(jiǎn)化了選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，顯著提高自動(dòng)變速箱的傳動(dòng)效率、提升換擋精度及換擋響應(yīng)速度。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的換擋模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的自動(dòng)變速箱選換擋控制過(guò)程框圖；

其中，1-角位移傳感器，2-主軸，3-換擋軸，4-換擋輔軸，5-換擋推塊，6-選換擋指，7-選檔連桿，8-選檔軸，9-選檔輔軸，10-直線步進(jìn)選檔電機(jī)，11-殼體，12-直線位移傳感器，13-直線步進(jìn)換擋電機(jī)，14-tcu。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在汽車(chē)自動(dòng)變速箱的選換擋響應(yīng)較慢、精度較差的不足，為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制方法。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1-圖2所示，提供了一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括選檔模塊、換擋模塊和協(xié)調(diào)模塊。

所述的選檔模塊包括直線步進(jìn)選檔電機(jī)10、選檔軸8、選檔輔軸9、選檔連桿7和直線位移傳感器12；所述的換檔模塊包括直線步進(jìn)換擋電機(jī)13、換擋軸3、換擋輔軸4、換擋推塊5和角位移傳感器1；所述的協(xié)調(diào)模塊包括主軸2、選換擋指6和tcu14(自動(dòng)變速箱控制單元)。

所述的選檔模塊與換擋模塊垂直且設(shè)置于同一平面內(nèi)，形成x-y布置方式(以選檔模塊的軸向?yàn)閤軸，換擋模塊的軸向?yàn)閥軸)。

所述的主軸2設(shè)置于殼體11的內(nèi)部，且左端延伸至殼體11的外部，保證選換擋指6可沿主軸2軸向行進(jìn)，確保選換擋精度；主軸2伸出殼體11的部分設(shè)有角位移傳感器1，通過(guò)角位移傳感器1實(shí)時(shí)采集主軸2旋轉(zhuǎn)角度。

如圖2所示，所述的主軸2的軸向設(shè)有換擋推塊5，所述的換擋推塊5上設(shè)有凹槽，所述的凹槽為u型；所述的換擋軸3上設(shè)有凸起，換擋推塊5通過(guò)凹槽與換擋軸3上周向設(shè)置的凸起相連。直線步進(jìn)換擋電機(jī)13驅(qū)動(dòng)換擋軸3在換擋輔軸4的軸向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)換擋軸3的凸起部分在換擋推塊5的凹槽中軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)主軸2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述的換擋軸3的軸線與主軸2的軸線垂直，換擋軸3套設(shè)于換擋輔軸4的外側(cè)并與其間隙配合，所述的換擋輔軸4與直線步進(jìn)換擋電機(jī)13連接。

所述的直線步進(jìn)換擋電機(jī)13案裝于殼體11的外部。

換擋時(shí)，直線步進(jìn)換擋電機(jī)13帶動(dòng)換擋軸3沿?fù)Q擋輔軸4的軸線上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)換擋推塊5將換擋軸3的直線運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)主軸2的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋。

所述的換擋輔軸可以為直線步進(jìn)換擋電機(jī)的電機(jī)軸，也可以為與直線步進(jìn)換擋電機(jī)的電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連的軸。

所述的換擋輔軸4與換擋軸3之間為螺紋連接，所述的換擋軸3可以沿?fù)Q擋輔軸4的軸向運(yùn)動(dòng)。

所述的換擋軸3的右側(cè)設(shè)有選換擋指6，所述的選換擋指6套設(shè)于主軸2上并與主軸之間為間隙配合；所述的選換擋指6直接與檔位撥塊接觸。

所述的選換擋指6在選檔連桿7的作用下可沿主軸2軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行選檔，在換擋推塊5的作用下，可隨著主軸2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行換擋。

所述的選檔連桿7的一端與選換擋指6剛性連接，所述的選檔連桿7的另一端與選擋軸8剛性連接；所述的選擋軸8套設(shè)于選檔輔軸9的外部并與其間隙配合，所述的選檔輔軸9與直線步進(jìn)選擋電機(jī)10連接。

所述的直線步進(jìn)選擋電機(jī)10設(shè)于殼體11的外部右側(cè)。

選檔時(shí)，直線步進(jìn)選擋電機(jī)10帶動(dòng)選擋軸8沿選擋輔軸9的軸線上運(yùn)動(dòng)，通過(guò)選擋連桿7帶動(dòng)選換檔指6沿主軸2的軸線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)選檔。

所述的選擋輔軸9可以為直線步進(jìn)選擋電機(jī)10的電機(jī)軸，也可以為與直線步進(jìn)選擋電機(jī)10的電機(jī)軸通過(guò)聯(lián)軸器相連的軸。

所述的選擋輔軸9與選擋軸8之間為螺紋連接，所述的選擋軸8可以沿選擋輔軸9的軸向運(yùn)動(dòng)。

所述的選檔軸8的左端延伸至殼體11的外部，選檔軸8的伸出部分設(shè)有直線位移傳感器12，通過(guò)直線位移傳感器12采集選檔軸8的軸向位移。

所述的tcu14控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)13和直線步進(jìn)選擋電機(jī)10的動(dòng)作。

本申請(qǐng)的另一種實(shí)施方式中，如圖3所示，提供了一種自動(dòng)變速箱選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方法，tcu14采集到位移傳感器12和角位移傳感器1檢測(cè)到的選檔軸8位移信息和主軸2旋轉(zhuǎn)角度信息，根據(jù)目前整車(chē)的選換擋需求，tcu14控制直線步進(jìn)選檔電機(jī)10和直線步進(jìn)換擋電機(jī)13工作配合實(shí)現(xiàn)變速箱的選換擋。

具體控制過(guò)程為：

步驟一：當(dāng)自動(dòng)變速箱tcu14根據(jù)當(dāng)前車(chē)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、油門(mén)踏板等條件判斷整車(chē)需要換擋時(shí)，輸入軸轉(zhuǎn)速降低后，tcu14控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)13進(jìn)行換擋；

換擋原理為：

直線步進(jìn)換檔電機(jī)13驅(qū)動(dòng)換擋軸3在換擋輔軸4上軸向移動(dòng)，通過(guò)換擋軸3的凸起部分帶動(dòng)換擋推塊5運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使選換擋指6旋轉(zhuǎn)進(jìn)行換擋動(dòng)作，根據(jù)角位移傳感器1顯示，行進(jìn)至變速器的空擋位置；

步驟二：tcu14根據(jù)當(dāng)前車(chē)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、油門(mén)踏板等條件判斷整車(chē)是否需要升檔，如果需要，則執(zhí)行步驟三；如果不需要，執(zhí)行步驟六；

步驟三：如果當(dāng)前檔位數(shù)為奇數(shù)，則執(zhí)行步驟四；如果當(dāng)前檔位數(shù)為偶數(shù)，則執(zhí)行步驟五；

步驟四：tcu14控制直線步進(jìn)換擋電機(jī)13進(jìn)行換擋，直線步進(jìn)換擋電機(jī)13驅(qū)動(dòng)換擋軸3在換擋輔軸4上軸向移動(dòng)，通過(guò)換擋軸3的凸起部分帶動(dòng)換擋推塊5運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)主軸2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使選換擋指6進(jìn)行換擋動(dòng)作，根據(jù)角位移傳感器1顯示，行進(jìn)至tcu14要求的換擋位置，完成換擋；

步驟五：tcu14控制直線步進(jìn)選檔電機(jī)10進(jìn)行選檔；

選檔原理為：

直線步進(jìn)選檔電機(jī)10驅(qū)動(dòng)選檔軸8在選檔輔軸9上軸向移動(dòng)，通過(guò)選檔連桿7帶動(dòng)選換擋指6在主軸2上軸向移動(dòng)進(jìn)行選檔，根據(jù)直線位移傳感器12顯示，行進(jìn)至tcu控制選檔位置，完成選檔；

步驟六：tcu14根據(jù)當(dāng)前車(chē)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、油門(mén)踏板、剎車(chē)踏板等條件判斷整車(chē)是否需要選檔，如果需要，則執(zhí)行步驟五；如果不需要，執(zhí)行步驟四。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。