專利名稱：一種電動換檔執行機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車自動變速器領域，尤其涉及一種電動換擋執行機構。
背景技術：
隨著汽車技術的發展，當前使用最多的自動變速器主要分四種類型液力自動變速器(AT)、電控機械式自動變速器(AMT)、無級自動變速器(CVT)、雙離合器變速器(DCT) 等。AMT技術是自動變速器的一個重要發展方向。AMT電控機械式自動變速器是在固定軸式機械變速傳動系統基礎上增加換檔操縱系統、離合器操縱系統及電控系統等而成。工作過程中通過電控系統控制換檔操縱系統、離合器操縱系統和發動機，控制變速器的選換檔和離合器的離合，電控系統根據路況、車速、發動機狀態和油門開度等自動控制檔位切換， 從而實現了傳動系統的自動變速。根據執行機構動力源的不同，AMT換檔執行機構可分為氣動、電動、液壓三種。氣動執行機構使用車載氣源為動力源，以氣缸為執行機構元件，具有充分利用商用車氣源充足等特點，常用于商業車上。電動換檔執行機構使用車載蓄電池為動力源，以直流電機為執行機構元件，具有結構簡單、控制精度高、成本低等特點，可用于乘用車和商用車上。液壓執行機構使用高壓油為動力源，以液壓油缸為執行機構元件，具有控制精度高、控制方便、換檔品質好等特點，主要用于乘用車。氣動、液壓執行機構都是通過高頻電磁閥來進行控制，而這種核心部件的技術基本上是被國外少數公司掌握。國內很少有廠家能夠生產出適合要求的電磁閥，而國外公司也不愿單獨提高該類產品。中國作為一個稀土大國，電機產品發展根基比較好，產品齊全， 不受制于國外公司，因而開發電機執行機構是我們的合適之選。
發明內容
為了解決背景技術中所存在的技術問題，本發明提出了一種電動換檔執行機構， 采用平行布置的選檔電機和換檔電機，結構合理，裝配性好，提高了換檔品質。本發明的技術解決方案是一種電動換檔執行機構，包括換檔動作執行的換檔電機、選檔動作執行的選檔電機、與換檔電機連接的換擋軸以及與選檔電機連接的選檔軸，所述換檔軸上設置換擋撥頭，所述選檔軸上設置活動的選檔撥叉，換檔撥頭與選檔撥叉活動連接，其特殊之處在于所述換檔電機與選檔電機平行設置，所述換擋軸與選檔軸平行設置。上述選檔軸與選檔電機輸出軸通過花鍵連接，所述換檔軸與換檔電機輸出軸通過花鍵連接。上述選檔軸上設置梯形外螺紋，選檔撥叉上設置梯形內螺紋，選檔軸與選當撥叉以絲杠傳動方式連接。上述換檔軸上設置外花鍵，換檔撥頭上設置內花鍵，換擋軸與換檔撥頭通過花鍵連接；換檔撥頭在換檔軸上沿軸向運動并隨換檔軸轉動。
上檔撥叉同步帶動換檔撥頭在換檔軸上沿軸向左右運動。上述電動換檔執行機構上分別設置選檔傳感器和換擋傳感器；所述選檔傳感器包括與選檔傳感器固連的選檔傳感器撥頭，所述選檔撥叉與選檔傳感器撥頭活動連接；所述換檔傳感器包括與換檔傳感器固連的換檔傳感器被動齒輪以及與換檔傳感器被動齒輪連接的換檔傳感器主動齒輪，所述換檔傳感器主動齒輪與換擋軸固連。上述選檔撥叉上設置圓柱凸頭，所述選檔傳感器撥頭上設置與圓柱凸頭適配的凹槽。上述電動換檔執行機構還包括變速器電控單元，所述變速器電控單元分別與選檔電機與換檔電機連接。本發明的優點是本發明的電動換檔執行機構的選換檔電機采用平行軸設計，既具有獨創性，又具有結構合理、設計簡單、裝配性好、響應快捷、定位準確可靠等優點；在電控機械式自動變速器應用中，可通過變速器電控單元(TCU)實現檔位選擇和切換。換檔執行機構作為AMT的一個重要核心組成部分，影響AMT系統的換擋品質。由于電機具有響應快、控制精確等優點；通過本發明的裝置可精確、迅速的實現檔位切換，提高換檔品質，改善車輛乘坐舒適性。本發明進行了大量實驗驗證和可靠性試驗，完全符合電控機械式自動變速器的要求， 具有極大的使用價值。
圖1是本發明的結構示意圖；圖2是本發明的A向視圖；圖3是本發明選換檔控制系統示意具體實施例方式參見圖1，圖2，本發明的電動換檔執行機構由兩個平行安裝的直流電機驅動，由車載蓄電池提供電源。包括換檔電機1，負責換檔動作的執行；選檔電機2，負責選檔動作的執行；選檔軸9與選檔電機2輸出軸通過花鍵連接，隨選檔電機2 —起轉動；選檔軸9上有梯形外螺紋，選檔撥叉10上有梯形內螺紋，兩者組成絲杠傳動機構，可實現沿軸向雙向傳遞運動及動力；選檔軸9由兩個深溝球軸承11支撐于外殼內。換檔軸3與換檔電機1輸出軸通過花鍵連接，隨換檔電機1 一起轉動。換檔軸3上有外花鍵，換檔撥頭4上有內花鍵， 兩者通過花鍵聯接。換檔撥頭4可以在換檔軸3上沿軸向運動，隨換檔軸3轉動。選檔撥叉10與換檔撥頭4活動連接在一起，選檔撥叉10可同步帶動換檔撥頭4在換檔軸3上沿軸向左右運動。電動換檔執行機構上裝有兩個角位移傳感器，分別為選檔傳感器13和換擋傳感器7。選檔撥叉10上的圓柱凸頭可以在選檔傳感器撥頭12的槽內滑動，選檔傳感器13與選檔傳感器撥頭12固連。當選檔撥叉10軸向運動時，選檔撥叉10上的圓柱凸頭在選檔傳感器撥頭12的槽內滑動，使得選檔撥叉10的直線運動轉換為旋轉運動，從而選檔傳感器13 便可測量角位移。通過選檔傳感器13測量的角位移判斷選檔撥叉10的軸向位置。換檔傳感器7與換檔傳感器被動齒輪5固連，換檔傳感器主動齒輪6固連與換擋軸3上，隨換擋軸
43—起旋轉。換檔傳感器主、被齒輪副除了傳遞運動外，還起到放大換檔角位移的作用。通過換檔傳感器7可以測量換檔撥頭4的角位移，即換檔位置。本發明的電動換檔執行機構的具體實施方式
是變速器電控單元TCU采集選檔傳感器13和換擋傳感器7的位移信號，判斷換檔撥頭4的選、換位置。根據換檔撥頭4的當前位置和期望目標位置信息，通過TCU控制選檔電機2和換擋電機1的運動，實現目標位置的精確定位。下面將對選檔過程和換擋過程分別闡述。1)選檔過程選檔電機2通電旋轉，帶動選檔軸9旋轉。由于選檔軸9與選檔撥叉10為螺旋傳動，因而選檔撥叉10沿軸向運動。同時選檔傳感器13實時測量選檔撥叉10的軸向位置。 通過控制選檔電機2的通、斷電，實現選檔位置的準確定位，即完成了檔位的選擇。2)換檔過程當完成了檔位選擇后，換檔電機1通電旋轉，帶動換檔撥頭4旋轉。同時換檔傳感器7實時測量換檔撥頭4的角位移。通過控制換檔電機1的通、斷電，實現換檔位置的準確定位，即完成目標檔位的換檔動作。在選換檔過程中，除了復雜多變的地面條件、不同檔位的選擇以及掛檔過程中齒輪嚙合引起的換檔阻力突變外，即使同一批產品的每件產品、每個時刻、使用時間的長短等，無不對系統的狀態參數造成影響，呈現為復雜多變的特性。這種復雜多變的特性，很難用準確的數學公式、數學模型加以描述，因而難以對確定PID控制模型中的各個參數。模糊控制作為一種智能控制，最大的特點在于它不需要建立對象的數學模型，能夠很好的克服系統中參數的變化和非線性等不確定因素，運用模糊推理的方法，自動實現對PID參數的調整。本發明結合PID控制和模糊控制各自的優勢，提出自適應模糊PID控制，以滿足系統的快速性、準確性和魯棒性的要求。選換檔控制系統采用雙閉環控制器，由外向內依次是位置環和速度環，其控制系統模型如圖3所示位置調節器和轉速調節器之間實行串級聯接。就是說，把位置調節器的輸出作為轉速調節器的輸入，再用轉速調節器的輸出產生脈寬信號去控制驅動模塊。位置控制器和速度控制采用模糊PID控制器，利用模糊推理原則對PID參數Kp、Ki、Kd進行在線自調整，滿足不斷變化的誤差對控制參數的要求。
權利要求
1.一種電動換檔執行機構，包括換檔動作執行的換檔電機、選檔動作執行的選檔電機、 與換檔電機連接的換擋軸以及與選檔電機連接的選檔軸，所述換檔軸上設置換擋撥頭，所述選檔軸上設置活動的選檔撥叉，換檔撥頭與選檔撥叉活動連接，其特征在于所述換檔電機與選檔電機平行設置，所述換擋軸與選檔軸平行設置。
2 根據權利要求1所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述選檔軸與選檔電機輸出軸通過花鍵連接，所述換檔軸與換檔電機輸出軸通過花鍵連接。
3.根據權利要求2所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述選檔軸上設置梯形外螺紋，選檔撥叉上設置梯形內螺紋，選檔軸與選當撥叉以絲杠傳動方式連接。
4.根據權利要求3所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述換檔軸上設置外花鍵， 換檔撥頭上設置內花鍵，換擋軸與換檔撥頭通過花鍵連接；換檔撥頭在換檔軸上沿軸向運動并隨換檔軸轉動。
5.根據權利要求4所述的電動換檔執行機構，其特征在于選檔撥叉同步帶動換檔撥頭在換檔軸上沿軸向左右運動。
6.根據權利要求1-5任一所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述電動換檔執行機構上分別設置選檔傳感器和換擋傳感器；所述選檔傳感器包括與選檔傳感器固連的選檔傳感器撥頭，所述選檔撥叉與選檔傳感器撥頭活動連接；所述換檔傳感器包括與換檔傳感器固連的換檔傳感器被動齒輪以及與換檔傳感器被動齒輪連接的換檔傳感器主動齒輪，所述換檔傳感器主動齒輪與換擋軸固連。
7.根據權利要求6所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述選檔撥叉上設置圓柱凸頭，所述選檔傳感器撥頭上設置與圓柱凸頭適配的凹槽。
8.根據權利要求7所述的電動換檔執行機構，其特征在于所述電動換檔執行機構還包括變速器電控單元，所述變速器電控單元分別與選檔電機與換檔電機連接。
全文摘要
本發明提出了一種電動換檔執行機構，包括換檔動作執行的換檔電機、選檔動作執行的選檔電機、與換檔電機連接的換擋軸以及與選檔電機連接的選檔軸，換檔軸上設置換擋撥頭，選檔軸上設置活動的選檔撥叉，換檔撥頭與選檔撥叉活動連接，換檔電機與選檔電機平行設置，換擋軸與選檔軸平行設置。本發明的電動換檔執行機構，采用平行布置的選檔電機和換檔電機，結構合理，裝配性好，提高了換檔品質。
文檔編號F16H59/04GK102518789SQ20111044906
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者劉義, 王順利, 聶幸福 申請人:陜西法士特齒輪有限責任公司