專利名稱：一種車輛變速箱自動換檔機構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種車輛變速箱自動換檔機構，屬于汽車配件技術領域。
目前應用于汽車上的自動變速系統，絕大多數是由液力變矩器和行星齒輪變速箱組成的液力自動變速器(AT)，由于成本高，往往只用于高檔轎車，難以普及。八十年代出現了在手動換檔變速箱的基礎上實現自動化的機械式自動變速器(AMT)，與液力自動變速器相比，它具有許多優點。機械式自動變速器(AMT)中變速箱的操縱一直采用液壓執行機構，該機構主要由選檔、換檔油缸及控制電磁閥組成，通過控制電磁閥實現選檔和換檔動作。該機構的缺點是結構與工藝復雜，成本仍然偏高，有較大的動力損失，限制了機械式自動變速器的應用范圍。
本實用新型的目的是設計一種車輛變速箱自動換檔機構，以克服上述已有技術的不足，使機電式自動換檔執行機構結構簡單，成本低廉，維修使用方便本實用新型設計的車輛變速箱自動換檔機構，包括電動機、減速器、凸輪軸、凸輪盤、一組換檔撥叉和角位移傳感器。電動機通過減速器與凸輪軸相聯，凸輪盤通過鍵連接軸向固定在凸輪軸上，凸輪盤的端面和凸輪軸軸肩的端面分別設有凸輪槽。撥叉的一端通過圓柱銷插在前述兩個凸輪槽內，撥叉的另一端插入汽車變速箱內換檔撥塊的凹槽內。角位移傳感器置于凸輪軸的端部。電動機通過減速器帶動凸輪軸旋轉，角位移傳感器測量凸輪軸的轉角。當電動機正向旋轉時，在凸輪槽的作用下，各個換檔撥叉依次順序動作，實現升檔；當電動機反向旋轉時，依據同樣原理，實現降檔。
本實用新型設計的車輛變速箱自動換檔機構，適用于任何采用固定軸式有級齒輪手動換檔變速箱的車輛，可以在不改變原變速箱內部結構的基礎上，對手動換檔系統進行自動化改造，易于布置和實施，結構緊湊，成本低廉，是一種便于推廣的先進技術。
圖1是變速箱自動換檔機構的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A示圖。
圖3是凸輪廓線的設計原理示意圖。
以下結合附圖，詳細介紹本實用詳細的內容。
圖1和圖2中，1是箱體，2是支承銷軸，3是防塵罩，4是角位移傳感器，5是凸輪軸，6是1-2檔換檔撥叉，7是3-4檔換檔撥叉，8是凸輪盤，9是圓柱銷，10是5-R檔換檔撥叉，11是電動機，12是減速器，13是5-R檔換檔撥塊，14是5-R檔換檔軸，15是3-4檔換檔撥塊，16是3-4檔換檔軸，17是1-2檔換檔撥塊，18是1-2檔換檔軸，19是凸輪槽，20是變速箱。
如圖2所示，本實用新型設計的車輛變速箱自動換檔機構，包括電動機11、減速器12、凸輪軸5、凸輪盤8、一組換檔撥叉和角位移傳感器4。電動機11通過減速器12與凸輪軸5相聯，凸輪盤8通過鍵連接軸向固定在凸輪軸5上，凸輪盤的端面和凸輪軸軸肩的端面分別設有凸輪槽。撥叉的一端通過圓柱銷9插在前述兩個凸輪槽內，撥叉的另一端插入汽車變速箱20內換檔撥塊的凹槽內。角位移傳感器4置于凸輪軸5的端部。
以下結合附圖對本實用新型的一個實施例做進一步的描述。
該實施例針對5檔變速箱，具有5個前進檔和一個倒檔。由圖1及圖2可知，本實用新型所描述的車輛變速箱自動換檔機構，主要包括電動機、減速器、凸輪軸、凸輪盤、一組換檔撥叉、角位移傳感器、箱體及防塵罩等。箱體1安裝于變速箱的殼體上。凸輪軸5凸輪盤8采用鍵聯接與凸輪軸5周向固定，凸輪軸5軸肩的兩側端面與凸輪盤8的一側端面上加工有凸輪槽。換檔撥叉6、7、10與固定在箱體1上的支承銷軸2鉸接，換檔撥叉6、7、10一端的圓柱銷插入凸輪軸5與凸輪盤8端面的凸輪槽內，與凸輪槽高副連接，另一端插入變速箱內換檔撥塊13、15、17的凹槽內。采用了三個換檔撥叉及三個凸輪槽，與變速箱的三個選檔位置相對應。
電動機11、減速器12帶動凸輪軸5旋轉，角位移傳感器4測量凸輪軸5的轉角。當電動機11正向旋轉時，在凸輪槽的作用下，各個換檔撥叉依次順序動作，實現升檔；當電動機11反向旋轉時，依據同樣原理，實現降檔。
圖3是凸輪廓線的設計原理示意圖。根據檔位圖可知，變速箱有三個選檔位置和三個換檔位置。選檔和換檔功能，必須通過凸輪廓線的設計來實現。如圖2所示，在360°的圓周內，為三個選檔位置平均分配凸輪廓線的變化范圍，以通過圓心的水平線順時針旋轉為正向，1-2檔凸輪廓線在0～120°內變化，在120°～360°范圍內為圓弧；3-4檔凸輪廓線在120°～240°內變化，在0～120°、240°～360°范圍內為圓弧；5-R檔凸輪廓線在240°～360°內變化，在0～240°范圍內為圓弧。凸輪廓線為圓弧時對應空檔位置。因此，當凸輪轉動時，在同一時刻只有換檔撥叉可以擺動，其他兩個換檔撥叉必然靜止于空檔位置，這樣，就實現了選檔功能。
以1-2檔凸輪廓線為例，說明換檔時的情況。其凸輪廓線在120°的非圓弧段范圍內可以分為4段空檔進一檔(0～30°)一檔進空檔(30°～60°)空檔進二檔(60°～90°)二檔進空檔(90°～120°)換檔時凸輪廓線必須通過一檔、空檔、二檔三個位置，對運動規律沒有特殊的要求，因此四段凸輪廓線可以采用相同而且較簡單的運動規律，本實施例采用等速運動的修正型運動規律。3-4檔凸輪廓線的設計與1-2檔完全類似，在此不再說明。5-R檔凸輪廓線的非圓弧段可分為兩段空檔進五檔(240°～285°)倒檔進空檔(315°～360°)
如圖3所示，把5-R擋凸輪廓線制造成不閉合的形式，這樣可以避免五檔時誤掛倒檔。
以圖3所示位置為初始位置，當需要升檔時，電動機/減速器10帶動凸輪軸5逆時針轉動，使1-2檔換檔撥叉6擺動，依次進入一檔、空檔、二檔、空檔，此時3-4檔換檔撥叉7與5-R檔換檔撥叉10處于空檔靜止狀態；當凸輪轉角超過120°時，3-4檔換檔撥叉7擺動，依次進入三檔、空檔、四檔、空檔，此時1-2檔換檔撥叉6與5-R檔換檔撥叉10處于空檔靜止狀態；當凸輪轉角超過240°時，5-R檔換檔撥叉10擺動，進入五檔，此時1-2檔換檔撥叉6與3-4檔換檔撥叉7處于空檔靜止狀態。由于5-R檔凸輪廓線是不閉合的，因此進入五檔后凸輪軸已不能繼續逆時針轉動，只能反向順時針轉動，換檔撥叉9、7、6依次動作，實現N→4→N→3→N→2→N→1→N→R的降檔動作。
制定換檔規律，編制換檔控制程序，通過單片機控制系統控制電動機11的轉動。當需要換檔時，根據當前檔位和升降檔信號，確定電動機11的轉向和角位移，利用凸輪軸角位移傳感器4的檢測信號對電動機11進行反饋閉環控制，使凸輪軸5旋轉到目標位置，實現精確換檔。
權利要求1.一種車輛變速箱自動換檔機構，其特征在于該機構包括電動機、減速器、凸輪軸、凸輪盤、一組換檔撥叉和角位移傳感器；所述的電動機通過減速器與凸輪軸相聯，凸輪盤通過鍵連接軸向固定在凸輪軸上，凸輪盤的端面和凸輪軸軸肩的端面分別設有凸輪槽，所述的撥叉的一端通過圓柱銷插在前述兩個凸輪槽內，撥叉的另一端插入汽車變速箱內換檔撥塊的凹槽內；所述的角位移傳感器置于凸輪軸的端部。
專利摘要本實用新型涉及一種車輛變速箱自動換檔機構,電動機通過減速器與凸輪軸相聯,凸輪盤通過鍵連接軸向固定在凸輪軸上,凸輪盤的端面和凸輪軸軸肩的端面分別設有凸輪槽。撥叉的一端通過圓柱銷插在前述兩個凸輪槽內,撥叉的另一端插入汽車變速箱內換檔撥塊的凹槽內。角位移傳感器置于凸輪軸的端部。本實用新型設計的換檔機構,適用于任何采用固定軸式有級齒輪手動換檔變速箱的車輛,易于布置和實施,結構緊湊,成本低廉。
文檔編號B60K20/00GK2480213SQ0122680
公開日2002年3月6日 申請日期2001年6月8日 優先權日2001年6月8日
發明者陳宏偉, 宋健, 張勇 申請人:清華大學