变速器机电一体执行系统及方法技术方案

一种变速器机电一体执行系统及方法，包括：扭矩输出装置以及与之相连的操纵端，其中：扭矩输出装置包括至少一端设有主液压缸的丝杆螺母副，通过电机依次带动齿轮副以及螺母旋转使丝杆轴向运动并推动主液压缸活塞和子液压缸活塞，从而实现拨叉轴的轴向位移完成换挡过程。本发明专利技术能够实现精确、快速、可靠、安全的选换挡全自动化控制。

Transmission electromechanical integrated execution system and method

A transmission electromechanical control system and method, including: torque output device and a control terminal connected to the torque output device includes at least one end is provided with a main hydraulic cylinder screw nut, followed by motor driven gear and the screw nut rotation and axial movement of the main hydraulic cylinder piston and push the hydraulic cylinder piston, so as to realize the axial displacement of the shifting fork shaft to complete the shift process. The invention can realize precise, fast, reliable and safe automatic shift control.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种变速器领域的技术，具体是一种变速器机电一体执行系统及方法。
技术介绍
现有的换挡执行机构大多在手动变速器、无级变速器、双离合变速器等上采用，其主要使用油泵、电磁阀、阀体、油路、油缸、活塞等组成的液压系统，以油缸、活塞直接与拨叉和拨叉轴接触或与选换挡轴接触，或与无级变速器的钢带轮、链条轮相关联，实现换挡动作；或采用电驱执行机构：通过电机、机械减速机构、机械运动转换机构推动拨叉实现换挡动作。其中手动变速器不仅对驾驶员操作技术要求高，而且驾驶员操作强度大、换挡噪音大、换挡不平顺，长时间驾驶容易疲劳，这对形成安全性和舒适性带来一定的影响。而无级变速器的变速、变档执行机构效率低，机构复杂、制造难度大，仅适应小排量乘用车的应用。相比之下，双离合器变速器(DCT)及机械式自动变速器(AMT)的液压执行机构液压损耗影响效率，清洁度要求严苛，制造难度高，结构尺寸优化难度大。而电驱执行机构的多电机结构选换挡行程受限制，结构布置难度大。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的空白，提出一种变速器机电一体执行系统及方法，能够实现精确、快速、可靠、安全的选换挡全自动化控制。本专利技术通过以下技术方案实现：本专利技术涉及一种变速器机电一体执行系统，包括：扭矩输出装置以及与之相连的操纵端，其中：扭矩输出装置包括至少一端设有主液压缸的丝杆螺母副，所述的操纵端可以是：①设置于多根拨叉轴至少一端的子液压缸，或②分离叉结构形式离合器的分离助力子液压缸，或③集成式液压分离器(CSC)结构形式离合器的液压分离器(CSC)的液压缸；并且主液压缸与子液压缸相连，通过扭矩输出装置依次带动齿轮副以及螺母旋转使丝杆轴向运动并推动主液压缸活塞和子液压缸活塞，从而实现拨叉轴的轴向位移完成换挡过程，或实现离合器分离、闭合动作。所述的扭矩输出装置采用但不限于：电机、内燃机等能够输出转动扭矩的装置。所述的变速器机电一体执行系统中进一步设有采集实时车况并实时处理，然后向电机和/或操纵端输出换挡指令的控制系统，该控制系统同时监测和诊断异常工况并对应启动报警机制。所述的实时车况包括但不限于：采集整车CAN、变速器TCU等发出的信号和本系统各传感器输出的信号。所述的换挡指令包括但不限于：目标挡位的电磁销解锁、电机旋转、相应主液压缸中活塞位移、目标挡位子液压缸中活塞推动拨叉轴至指定位置、目标挡位拨叉轴上的位置传感器反馈到位信号、目标挡位电磁销闭锁。所述的异常工况包括但不限于：传感器失效、电磁销不到位、拨叉不到位、扭矩输出装置失效、电磁销失效、主液压缸卡滞、子液压缸卡滞等。所述的监测和诊断其采用但不限于：通过阈值法数值比较以判断是否工况处于正常范围内、通过历史数据对安全范围进行实时更新、通过在线方式实时更新工况判断方式等。所述的报警机制包括但不限于：向整车CAN发送报警码、由整车作屏显和音频报警、进入“跛行回家”工况等。所述的电机采用有刷或无刷直流电机，该电机轴上设有所述齿轮副中的减速主动齿轮。所述的电机轴上进一步优选设有与所述控制系统相连的转角传感器。所述的丝杆螺母副采用但不限于滚珠丝杆螺母副，该丝杆螺母副上设有所述齿轮副中的减速从动齿轮。所述的减速从动齿轮通过轴承实现轴向和径向限位，丝杆螺母副中的螺母跟随减速从动齿轮转动，从而将减速从动齿轮的圆周运动转换为丝杆的直线位移。所述的主液压缸优选为两个且分别设置于丝杆螺母的两端，实现执行机构双向作动。进一步地，所述的子液压缸优选为两个且分别设置于每根拨叉轴(拨叉轴可以为多根)的两端以实现拨叉轴双向平衡快速移动。所述的拨叉轴可以是一根也可以为多根，视变速器挡位需要而定。每根拨叉轴上固定有拨叉，用以拨动变速器中的同步器来进行换挡。所述的拨叉轴上进一步设有挡位锁销座，每个挡位锁销座上设有自锁孔。所述的自锁孔优选包括：用于不同速度挡位的两个自锁孔以及用于空档的自锁孔，并分别通过所述电磁销来锁定不同的挡位，并使得不同拨叉轴的动作互不干涉。所述的电磁销通过换挡指令实现缩回解锁或顶出并插入拨叉轴自锁孔闭锁。所述的拨叉轴上优选设有用于监测位移的电磁铁和与之相对应的位置传感器，因此拨叉轴(电磁铁)的移动可以被位置传感器感知并产生信号发送至控制系统，由控制系统处理并作出相应的控制指令(如：电机运转或停止，电磁销解锁或闭锁等)。所述的主液压缸的活塞上设有轴向偏心插销孔，对应主液压缸的缸体端面设有插销，通过插销在活塞行程过程中插入插销孔，起到约束丝杆旋转的作用。本专利技术涉及一种变速器机电一体执行方法，以电机输出的扭矩驱动丝杆螺母产生轴向位移推动主液压缸活塞和子液压缸活塞，通过介质(如液压油)推/拉拨叉轴轴向位移，从而实现换挡操作。技术效果与现有技术相比，本专利技术体积小、零部件少、成本低，柔性好，应用范围广，容易实现模块化，选换挡更加精确，而且具有良好的平顺性、更高的效率和低能耗等特点。另外，对于不同的控制参数如选换挡力或者动态响应特性，可以通过改变电机的电流来调节液压缸内的介质压力或者流量，实现不同变速器执行机构之间的匹配问题。附图说明图1为本专利技术结构原理示意图；图2a、图2b、图2c为本专利技术控制方法流程图；图3为实施例中单主液压缸单子液压缸示意图；图4为实施例中单主液压缸单子液压缸示意图；图5为实施例中双主液压缸单子液压缸示意图；图6为实施例中单主液压缸双子液压缸示意图；图7为实施例中双主液压缸液压分离器(CSC)液压缸示意图；图8为实施例中单主液压缸液压分离器(CSC)液压缸示意图；图9为实施例中带电磁销和锁销座双主液压缸液压分离器(CSC)液压缸示意图；图10为实施例中带电磁销和锁销座单主液压缸液压分离器(CSC)液压缸示意图；图11为实施例中配置一个补油池的本专利技术结构原理示意图。图中：1电机(带转角传感器)、2减速主动齿轮、3减速从动齿轮、4第一轴承、5第二轴承、6螺母、7丝杆、8第一主液压缸、9第二主液压缸、10第一主液压缸活塞、11第二主液压缸活塞、12第一活塞旋转约束销、13第二活塞旋转约束销、14第一子液压缸、15第二子液压缸、16第一子液压缸活塞、17第二子液压缸活塞、18电磁销、19位置传感器、20位置传感磁铁、21控制系统、22TCU、23CAN、24挡位锁销座、25拨叉轴、26拨叉轴旋转约束挡块、27第一补油池、28第二补油池、29放气口、30CSC总成。具体实施方式如图1和图2a‐图2c所示，本实施案例涉及一种变速器机电一体执行系统，包括：扭矩输出装置和与之相连的操纵端及控制系统，本实施案例中扭矩输出装置包括两端设有第一和第二主液压缸8、9的丝杆螺母，操纵端可以是：①设置于多根拨叉轴25两端的第一和第二子液压缸14、15，或②分离叉结构形式离合器的分离助力液压缸，或③如图7和图8所示不带电磁销和锁销座的集成式液压分离器(CSC)结构形式离合器的液压分离器(CSC)液压缸。④如图9和图10所示带电磁销和锁销座的集成式液压分离器(CSC)结构形式离合器的液压分离器(CSC)液压缸。所述的第一和第二主液压缸8、9与第一和第二子液压缸14、15通过密闭通道相连并在电机1通过减速主动齿轮2和减速从动齿轮3组成的齿轮副带动螺母6旋转使丝杆7轴向运动，依次推动第一和第二主液压缸8、9中的第一和第二主液压缸活塞10、11和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变速器机电一体执行系统，其特征在于，包括：扭矩输出装置以及与之相连的操纵端，其中：扭矩输出装置包括至少一端设有主液压缸的丝杆螺母副，所述的操纵端为以下任意一种结构：①设置于多根拨叉轴至少一端的子液压缸，或②分离叉结构形式离合器的分离助力子液压缸，或③集成式液压分离器结构形式离合器的液压分离器的液压缸；并且所述主液压缸与所述子液压缸相连；通过扭矩输出装置依次带动齿轮副以及螺母旋转使丝杆轴向运动并推动主液压缸活塞和子液压缸活塞，从而实现拨叉轴的轴向位移完成换挡过程，或通过离合器的液压缸，实现离合器分离、闭合动作。

【技术特征摘要】
1.一种变速器机电一体执行系统，其特征在于，包括：扭矩输出装置以及与之相连的操纵端，其中：扭矩输出装置包括至少一端设有主液压缸的丝杆螺母副，所述的操纵端为以下任意一种结构：①设置于多根拨叉轴至少一端的子液压缸，或②分离叉结构形式离合器的分离助力子液压缸，或③集成式液压分离器结构形式离合器的液压分离器的液压缸；并且所述主液压缸与所述子液压缸相连；通过扭矩输出装置依次带动齿轮副以及螺母旋转使丝杆轴向运动并推动主液压缸活塞和子液压缸活塞，从而实现拨叉轴的轴向位移完成换挡过程，或通过离合器的液压缸，实现离合器分离、闭合动作。2.根据权利要求1所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，所述的换挡指令包括：目标挡位的电磁销解锁、电机旋转、相应主液压缸中活塞位移、目标挡位子液压缸中活塞推动拨叉轴至指定位置、目标挡位拨叉轴上的位置传感器反馈到位信号、目标挡位电磁销闭锁。3.根据权利要求1所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，还包括采集实时车况并实时处理，然后向扭矩输出装置和/或操纵端输出换挡指令的控制系统，该控制系统同时监测和诊断异常工况并对应启动报警机制。4.根据权利要求3所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，所述的扭矩输出装置采用有刷或无刷直流电机，该电机轴上设有所述齿轮副中的减速主动齿轮。5.根据权利要求4所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，所述的电机轴上进一步设有与所述控制系统相连的转角传感器。6.根据权利要求4所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，所述的丝杆螺母副上设有所述齿轮副中的减速从动齿轮；该减速从动齿轮通过轴承实现轴向和径向限位，丝杆螺母副中的螺母跟随减速从动齿轮转动，从而将减速从动齿轮的圆周运动转换为丝杆的直线位移。7.根据权利要求1所述的变速器机电一体执行系统，其特征是，所述的主液压缸为两个且分别设置于丝杆螺母的两端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李一民，黄明礼，李育，毕意忠，罗涛，殷寅，范思广，陈国涛，刘嘉骏，
申请(专利权)人：上海汽车变速器有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31