一种端面换挡机构及其控制方法与流程

1.本发明涉及换挡机构的技术领域，具体涉及一种端面换挡机构及其控制方法。


背景技术：

2.现有技术中的换挡鼓结构，一根轴上有2～3个特殊设计的沟槽，每个沟槽驱动一个拨叉，换挡鼓旋转时推动拨叉同步轴向移动，从而实现挡位结合，通过一个换挡鼓控制多个拨叉以实现顺序换挡；然而该方案中存在的缺陷在于布置不灵活，采用一轴多鼓的布置方式只能实现顺序换挡，而不能实现跳档，而如果采用一轴一鼓的布置方式则布置成本高，使用零件多，占用空间大。
3.此外，现有技术中还提供一种滚珠丝杠或者齿轮齿条结构实现换挡，其机构包括换挡电机、减速机构、滚珠丝杠/齿轮齿条组成，通过一套机构控制一个拨叉以实现换挡，但是该种换挡方式会导致换挡冲击力直接传导到滚珠丝杠上，导致滚珠丝杠寿命降低，同时齿轮齿条精度降低。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种端面换挡机构及其控制方法。
5.本发明提供的技术方案如下：一种端面换挡机构，包括换挡电机(1)，所述换挡电机(1)的输出轴连接减速机构(3)的输入端，所述减速机构(3)的输出端连接端面换挡鼓(4)，所述端面换挡鼓(4)的内部开设有换挡沟槽，拨叉导销组件(6)的顶部位于所述换挡沟槽的内部且能沿所述换挡沟槽的槽道配合运动，所述拨叉导销组件(6)的底部固连有拨叉(5)。
6.进一步地，所述换挡沟槽的槽道设置为截面呈“c”字形。
7.进一步地，n挡设置于槽道的中部位置，1挡和2挡分别设置于槽道的两端端部位置。
8.进一步地，所述槽道包括依次连接的1挡位置段(11)，1—n换挡位置段(13)，n挡位置段(14)，n—2换挡位置段(16)及2挡位置段(17)。
9.进一步地，所述1挡位置段(11)，n挡位置段(14)，及2挡位置段(17)对应的换挡轮廓为圆弧线；所述1—n换挡位置段(13)及n—2换挡位置段(16)对应的换挡轮廓为平滑的过渡曲线。
10.进一步地，所述1挡位置段(11)，n挡位置段(14)，及2挡位置段(17)相对于端面换挡鼓(4)的旋转轴心的圆心角为θ1；所述1—n换挡位置段(13)及n—2换挡位置段(16)相对于端面换挡鼓(4)的旋转轴心的圆心角为θ2，且满足θ1《θ2。
11.进一步地，所述1挡位置段(11)的半径为r-l，所述n挡位置段(14)的半径为r，所述2挡位置段(17)的半径为r l。
12.进一步地，所述槽道各位置段的宽度(19)均为d。
13.进一步地，所述减速机构(3)的顶部设置有与端面换挡鼓(4)连接的角度传感器(2)。
14.还提出一种端面换挡机构的控制方法，包括以下步骤：
15.升挡过程：
16.挡位由n挡切换至1挡时，端面换挡鼓顺时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；
17.挡位由n挡切换至2挡时，端面换挡鼓逆时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；
18.挡位由1挡切换至2挡时，端面换挡鼓逆时针旋转角度2(θ1 θ2)，拨叉移动距离为2l；
19.降挡过程：
20.档位由2挡切换至n挡时，端面换挡鼓顺时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；
21.档位由1挡切换至n挡时，端面换挡鼓逆时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；
22.档位由2挡切换至1挡时，端面换挡鼓顺时针旋转角度2(θ1 θ2)，拨叉移动距离为2l。
23.本发明相对于现有技术取得的有益效果为：
24.1)本发明提供一种端面换挡机构及其控制方法，无论拨叉位于任何位置，来自拨叉的上的力，在端面换挡鼓轴上只产生弯矩，不会产生任何扭矩，此特性保证了端面换挡鼓不会因震动、冲击等外部力，以及换挡反作用力而产生旋转，保证了在挡位置的准确性；同时也保护了减速机构，免受冲击载荷，提高了减速机构的耐久性能。
25.2)本发明提供一种端面换挡机构及其控制方法，将换挡沟槽设计在端面换挡鼓的圆柱端面上，体积小，布置灵活，适合单个拨叉的挡位控制。
26.3)本发明提供一种端面换挡机构及其控制方法，通过一套机构控制一个拨叉，相对鼓式换挡机构在变速箱上布置更灵活，无需顺序换挡，可实现任意挡位的组合。
附图说明
27.图1为本发明的结构示意图。
28.图2为本发明的结构侧视图。
29.图3为本发明换挡沟槽的结构示意图。
30.图4为本发明换挡沟槽的展开示意图。
31.图5为本发明换挡机构位于n挡的结构仰视图。
32.图6为本发明换挡机构位于1挡的结构仰视图。
33.图7为本发明换挡机构位于2挡的结构仰视图。
34.图8为本发明换挡沟槽位于n挡的结构示意图。
35.图9为本发明换挡沟槽位于n挡的展开示意图。
36.图10为本发明换挡沟槽位于1挡的结构示意图。
37.图11为本发明换挡沟槽位于1挡的展开示意图。
38.图12为本发明换挡沟槽位于2挡的结构示意图。
39.图13为本发明换挡沟槽位于2挡的展开示意图。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.[实施例1]
[0044]
如图1-2所示为本发明实施例1提供的一种端面换挡机构，包括换挡电机1，换挡电机1的输出轴连接减速机构3的输入端，减速机构3的输出端连接端面换挡鼓4，端面换挡鼓4的内部开设有换挡沟槽，拨叉导销组件6的顶部位于换挡沟槽的内部且能沿换挡沟槽的槽道配合运动，拨叉导销组件6的底部固连有拨叉5，在拨叉5的内部固定有滑套9，拨叉轴7与拨叉5的顶部固定连接，在拨叉轴7上套设有滑动轴承8。如图2所示，减速机构3的顶部设置有与端面换挡鼓4连接的角度传感器2。
[0045]
减速机构3例如可以是齿轮箱，为了改变运动方向，减速机构3中还设置有例如锥齿轮对或者蜗轮蜗杆机构等，在此不再赘述。
[0046]
该机构由换挡电机1提供动力，通过减速机构3实现减速增扭后驱动端面换挡鼓4旋转，端面换挡鼓4的内部换挡沟槽带动其内部的拨叉导销组件6在换挡沟槽内部同步动作，拨叉导销组件6再带动底部拨叉5与滑套9及拨叉轴7同步对应动作，以实现滑套9与结合齿的结合与分离，从而实现换挡。
[0047]
如图3-4所示，在本实施例中，所述换挡沟槽的槽道设置为截面呈“c”字形，n挡设置于槽道的中部位置，1挡和2挡分别设置于槽道的两端端部位置，既保证了在挡位置的准确性，同时也能实现换挡时占用体积小，布置灵活，适合单个拨叉的挡位控制的优点。
[0048]
如图3-4所示，所述槽道包括依次连接的1挡位置段11，1—n换挡位置段13，n挡位置段14，n—2换挡位置段16及2挡位置段17。其中所述1挡位置段11，n挡位置段14，及2挡位置段17对应的换挡轮廓为圆弧线；所述1—n换挡位置段13及n—2换挡位置段16对应的换挡轮廓为平滑的过渡曲线。通过圆弧线保证换挡后进入在挡位置的精确稳定性的同时，也能降低振动和冲击，提高耐久性能；而平滑的过渡曲线则可以减少换挡过程中的振动与冲击。
[0049]
如图3-4所示，所述1挡位置段11，n挡位置段14，及2挡位置段17相对于端面换挡鼓4的旋转轴心的圆心角为θ1；所述1—n换挡位置段13及n—2换挡位置段16相对于端面换挡鼓4的旋转轴心的圆心角为θ2，且满足θ1《θ2，以通过相对较长的换挡段与相对较短的在挡
段保证换挡过程中与换挡完成后在挡时的可靠与稳定。
[0050]
如图3-4所示，所述1挡位置段11的半径12为r-l，所述n挡位置段14的半径15为r，所述2挡位置段17的半径18为r l，即1挡位置段11、n挡位置段14、2挡位置段17相互之间的半径差为l。通过两端相同的换挡行程，减少占用体积的同时，进一步保证换挡过程的均衡及稳定。此外，在本实施例中，所述槽道各位置段的宽度19均为d，从而避免换挡过程中拨叉导销组件6及拨叉5在端面换挡鼓4带动下产生上下颠簸振动从而对换挡过程造成冲击。
[0051]
[实施例2]
[0052]
如图5至图13所示，本实施例2还提供一种端面换挡机构的控制方法，包括以下步骤：
[0053]
升挡过程：挡位初始位于n挡，如图5、8-9所示，
[0054]
挡位由n挡切换至1挡时，即由图5切换至图6状态时，端面换挡鼓顺时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；换挡后挡位位于1挡，如图10-11所示。
[0055]
挡位由n挡切换至2挡时，即由图5切换至图7状态时，端面换挡鼓逆时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；换挡后挡位位于2挡，如图12-13所示。
[0056]
挡位由1挡切换至2挡时，即由图6切换至图7状态时，端面换挡鼓逆时针旋转角度2(θ1 θ2)，拨叉移动距离为2l。
[0057]
降挡过程：
[0058]
档位由2挡切换至n挡时，挡位初始位于2挡，如图12-13所示，即由图7切换至图5状态时，端面换挡鼓顺时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；换挡后挡位位于n挡，如图8-9所示。
[0059]
档位由1挡切换至n挡时，挡位初始位于1挡，如图10-11所示，即由图6切换至图5状态时，端面换挡鼓逆时针旋转角度θ1 θ2，拨叉移动距离为l；换挡后挡位位于n挡，如图8-9所示。
[0060]
档位由2挡切换至1挡时，即由图7切换至图6状态时，端面换挡鼓顺时针旋转角度2(θ1 θ2)，拨叉移动距离为2l。
[0061]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为对本技术请求保护范围的进一步限制。