CN106481814B - 电动汽车变速器及其驻车机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆领域，公开了一种电动汽车变速器及其驻车机构，该驻车机构包括支架、驱动锁止机构和驻车执行机构，通过两套杠杆机构实现了驻车功能，推杆与支架螺纹连接，在停车熄火后可避免推杆后退，保证了驻车机构维持在锁止状态下，同时实现了驱动和锁止两个功能，减少了一套锁止限位机构，该驻车机构结构简单、紧凑，加工成本较低，且装配工艺性好。进一步地，锁销上设计有弹簧作为缓冲结构，可以巧妙实现车辆延缓驻车功能。

Description

电动汽车变速器及其驻车机构

技术领域

本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种电动汽车变速器及其驻车机构。

背景技术

驻车机构是实现电动汽车变速器锁止的执行机构，它可以有效地保证电动汽车在原地可靠地停驻，且在任何情况下都不会自动滑行。电动汽车变速器不同于手动挡变速器，手动挡变速器在发动熄火状态下可通过将档位挂在一档或是倒档上，通过齿轮的咬合以及发动机的转动阻力矩来进行制动；而电动汽车变速器在熄火状态下，变速器各传动部分处于空转状态，因此只能通过增加驻车机构来实现对传动系的制动。

如图1所示，传统的汽车驻车机构一般包括P档电机1，与P档电机1连接的电机轴4，限位机构、扭簧、棘爪10、可推动该棘爪10的推杆和可与该棘爪10咬合的棘轮9，棘轮9连接在汽车传动轴11上，其中，还包括P档转轴联结件5，P档转轴联结件5与推杆6转动连接，推杆6抵靠在棘爪10上，棘爪10可转动的安装在汽车变速器壳体上，扭簧的一端伸入棘爪10内，另一端则固定在汽车变速器壳体上，限位机构固定连接在电机轴4上，驻车机构通过变速器壳体安装在变速器中。

汽车驻车机构工作时，根据换挡指令，P档电机1带动电机轴4转动，电机轴4带动定位板3转动，板簧2卡入定位板3上相应的定位槽中，同时电机轴4带动P档转轴联结件5转动，联结在P档转轴联结件5上的推杆6在导向套7的导向作用下向上或向下运动，在P档支座8中，棘爪10与推杆6底部的锥面接触，在推杆6的作用下实现棘爪10与棘轮9咬合或分离。限位机构通过螺栓固定在变速器壳体上，用于驻车锁止。

上述的汽车驻车机构的推杆导向机构与限位机构分开设置，为两套独立的机构，且结构复杂不紧凑，加工成本较高，且装配工艺性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是传统的驻车机构将推杆导向机构和限位机构分开设置，由此造成结构复杂不紧凑，装配工艺性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动汽车变速器驻车机构，其包括支架、驱动锁止机构和驻车执行机构；

所述驱动锁止机构包括电机、推杆、摆动杆和销轴；所述推杆的上端可轴向滑动地连接至所述电机的输出轴，所述推杆的下端穿过所述支架与所述摆动杆的一端卡接，且所述推杆与所述支架螺纹连接；所述摆动杆的中部与销轴可转动连接，所述支架固定不动，所述销轴固定在所述支架上；

所述驻车执行机构包括锁销、棘轮、棘爪、扭簧和转销；所述棘爪的中部与所述转销可转动连接，所述转销固定在所述支架上，所述棘轮和锁销位于所述棘爪的同一侧，所述棘爪设有卡爪的一端抵靠在所述棘轮上并可与所述棘轮咬合，所述棘爪的另一端抵靠在所述锁销的上端，所述锁销的下端与所述摆动杆的另一端卡接；所述扭簧套在所述转销的外部，所述扭簧的一端固定在所述支架上，所述扭簧的另一端固定在所述棘爪上；

在所述扭簧的弹性力作用下，所述棘爪和棘轮之间在不受外力情况下保持为常脱开状态；所述锁销轴向运动可带动所述棘爪转动，所述棘爪的转动可实现棘爪和棘轮的咬合或分离。

作为优选方案，所述锁销的上端设有变角度的倒锥面，所述棘爪上设有与所述锁销的倒锥面相贴合的锥面。

作为优选方案，所述锁销包括锁销轴、锥销和锁销帽，所述锥销为变角度的倒锥形，所述锁销轴自上而下依次设有第一连接部、第二连接部和第三连接部；

所述锁销帽套设于所述第一连接部的外部并与所述第一连接部固定连接，所述锥销隔开间隙地套设于所述第二连接部的外部，所述锥销与所述第三连接部的之间设有弹簧，在自然状态下所述弹簧呈压缩状态使得锥销顶紧锁销帽。

作为优选方案，所述第一连接部、第二连接部和第三连接部的直径依次递增形成三层台阶。

作为优选方案，所述摆动杆的两端分别设有球形凹槽，所述推杆的下端和锁销的下端均设为与所述球形凹槽相匹配的球体，所述推杆的下端和锁销的下端分别卡接在所述摆动杆的两端的球形凹槽内，所述球形凹槽的开口宽度小于所述锁销和推杆下端的球体的直径。

作为优选方案，位于所述锁销的下端的球体上方设有过渡台阶，所述过渡台阶与所述摆动杆的球形凹槽的开口间隙配合。

作为优选方案，所述支架包括自上而下依次固定连接的固定支架、传动板和支座，所述摆动杆设于所述传动板的下方；

所述推杆穿过所述传动板与所述摆动杆的一端卡接，且所述推杆与所述传动板螺纹连接；

所述销轴穿过所述摆动杆的中部与所述支座固定连接；

所述锁销隔开间隙地贯穿所述固定支架；

所述转销固定在所述固定支架上，且所述扭簧的一端固定在所述固定支架上。

作为优选方案，所述推杆的上端设有轴套，所述电机的输出轴套装于所述轴套内，所述轴套与所述电机的输出轴之间通过键和键槽连接，所述键槽的轴向长度大于所述键的轴向长度。

作为优选方案，所述键为半月形键，所述键槽为半月形键槽。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供一种电动汽车变速器，其包括变速器传动轴和上述的电动汽车变速器驻车机构，所述棘轮套接在所述变速器传动轴上。

本发明所提供的一种电动汽车变速器及其驻车机构，推杆与支架螺纹连接，在停车熄火后可避免推杆后退，保证了驻车机构维持在锁止状态下，同时实现了驱动和锁止两个功能，减少了一套锁止限位机构，解决了现有驻车机构的推杆导向机构和限位装置设置成两个分开的机构，结构复杂、不紧凑的问题，本发明的驻车机构结构简单、紧凑，加工成本较低，且装配工艺性好。

进一步地，锁销上设计有弹簧作为缓冲结构，可以巧妙实现车辆延缓驻车功能。

附图说明

图1是背景技术中汽车变速器驻车机构的结构示意图；

图2是本发明实施例电动汽车变速器驻车机构的爆炸图；

图3是本发明实施例电动汽车变速器驻车机构的组合立体图；

图4是本发明实施例电动汽车变速器驻车机构的局部后视图；

图5是本发明实施例的锁销的剖视图。

其中，1、电机；2、板簧；3、定位板；4、电机轴；5、P档转轴联结件；6、推杆；7、导向套；8、P档支座；9、棘轮；10、棘爪；11、汽车传动轴；

100、电机；200、推杆；300、摆动杆；400、销轴；500、锁销；510、锁销轴；511、第一连接部；512、第二连接部；513、第三连接部；514、第四连接部；515、第五连接部；520、锥销；530、锁销帽；540、弹簧；600、棘轮；700、棘爪；800、扭簧；900、转销；1000、支架；1100、固定支架；1200、传动板；1300、支座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图2和图3所示，本发明优选实施例的一种电动汽车变速器驻车机构，其包括支架1000、驱动锁止机构和驻车执行机构。其中，驱动锁止机构包括电机100、推杆200、摆动杆300和销轴400。驻车执行机构包括锁销500、棘轮600、棘爪700、扭簧800和转销900。电机100为控制P档(停车挡)的电机。棘轮600套接在变速器传动轴上。

推杆200的上端可轴向滑动地连接至电机100的输出轴，具体地，推杆200的上端设有轴套，电机100的输出轴套装于该轴套内，二者之间通过键与键槽连接，可以在电机100的输出轴上设置键，相应地在推杆200的轴套上设置键槽，键优选为半月形键，键槽优选为半月形键槽，半月形键与半月形键槽之间径向为间隙配合，且推杆200的半月形键槽的轴向长度大于电机100的半月形键的轴向长度，使得推杆200与电机100的输出轴之间可轴向相对滑动。此外，电机100的输出轴为多面柱体，推杆200的轴套设有与多面柱体相匹配的多面筒体，由此形成导向设计，该导向设计可以保证推杆200只发生旋转运动和轴向运动，而不发生歪斜。多面柱体可以由一圆柱体轴向削去一长条而形成，或者可以为多个平面的柱体结构，如三角形柱体、正六面柱体等。推杆200的下端穿过支架1000与摆动杆300的一端卡接，且推杆200与支架1000螺纹连接，在启动电机100时，电机100的输出轴转动带动推杆200转动，并在螺纹作用下转化为推杆200上、下的轴向运动；摆动杆300的中部与销轴400可转动连接，支架1000固定不动，销轴400固定在支架1000上，推杆200在进行轴向运动时，可带动摆动杆300绕销轴400摆动。

棘爪700的中部与转销900可转动连接，转销900固定在支架1000上，棘爪700可绕转销900转动，棘轮600和锁销500位于棘爪700的同一侧，棘爪700设有卡爪的一端抵靠在棘轮600上并可与棘轮600咬合，棘爪700的另一端抵靠在锁销500的上端，锁销500的下端与摆动杆300的另一端卡接；扭簧800套在转销900的外部，该扭簧800的一端固定在支架1000上，扭簧800的另一端固定在棘爪700上，在扭簧800的弹性力作用下，棘爪700和棘轮600之间在不受外力情况下保持为常脱开状态。

上述的推杆200、销轴400和锁销500构成了第一杠杆机构，锁销500、棘爪700、转销900和棘轮600构成了第二杠杆机构，本实施例通过两组杠杆机构来实现驻车和锁止功能。

在推杆200轴向运动的过程中，摆动杆300绕销轴400摆动，带动锁销500进行上下的轴向运动，锁销500的轴向运动可带动棘爪700转动，棘爪700转动过程中可与棘轮600实现咬合或分离，棘轮600和棘爪700咬合可实现变速器驻车功能，棘爪700和棘轮600分离时可实现变速器驻车解锁的功能；并在锁销500进行反方向运动时，在扭簧800的作用下，可使棘爪700回复到原来的位置。本实施例推杆200作为整个驻车机构的主要推进结构元件，又是构成驻车锁止结构的主要元件，推杆200与支架1000采用螺纹连接的设计，在车辆停车熄火后，电机对推杆200旋转向下的推动力因断电消失，此时由于推杆200与支架1000之间为螺纹配合可避免推杆200后退，保证了驻车机构维持在锁止状态下，因此，本实施例的驻车机构同时实现了驱动和锁止两个功能，减少了一套锁止限位机构，解决了现有驻车机构的推杆200导向机构和限位装置设置成两个分开的机构，结构复杂、不紧凑的问题，本实施例所提供的驻车机构结构简单、紧凑，加工成本较低，且装配工艺性好。

如图3和图4所示，支架1000包括自上而下依次固定连接的固定支架1100、传动板1200和支座1300，摆动杆300设于所述传动板1200的下方；推杆200穿过传动板1200与摆动杆300的一端卡接，且推杆200与传动板1200螺纹连接；支座1300为倒L型，其顶部设有轴孔，通过螺栓固定在传动板1200上，其侧部通过销轴400固定在摆动杆300上，以构成第一杠杆机构的支点，销轴400穿过摆动杆300的中部与支座1300固定连接。锁销500隔开间隙地贯穿固定支架1100；转销900固定在固定支架1100上，且扭簧800的一端固定在固定支架1100上。

锁销500轴向运动可带动棘爪700转动，可以是通过齿与齿啮合的方式进行传导，还是可以是通过涡轮蜗杆的方式进行传导，在本实施例中，优选为，在锁销500的上端设有变角度的倒锥面，并在棘爪700上设置与锁销500的倒锥面向贴合的锥面，在锁销500轴向运动的过程中，锁销500变角度的倒锥面与棘爪700的锥面配合可推动棘爪700绕转销900转动。

如图5所示，在本实施例中，锁销500包括锁销轴510、锥销520和锁销帽530，锥销520为变角度的倒锥形，该锥销520可与棘爪700700的锥面相配合以实现棘爪700的转动，锁销轴510自上而下依次设有第一连接部511、第二连接部512和第三连接部513，第一连接部511、第二连接部512和第三连接部513的直径依次递增形成三层台阶；锁销帽530套设于第一连接部511的外部并与第一连接部511过盈配合，并在端面焊接连接；锥销520隔开间隙地套设于第二连接部512的外部，锥销520可沿第二连接部513轴向运动，且在第三连接部513和锁销帽530的作用下不会脱离锁销轴510，锥销520与第三连接部513的之间设有弹簧540，在自然状态下弹簧540呈压缩状态使得锥销520顶紧锁销帽530。本实施例的锁销500设置了弹簧540，可实现延缓驻车功能。

优选地，摆动杆300的两端分别设有球形凹槽，推杆200的下端和锁销500的下端均设置为与该球形凹槽相匹配的球体，推杆200的下端和锁销的下端卡接在球形凹槽内，由此使得推杆200和锁销500卡接在摆动杆300内，且可与摆动杆300之间发生一定角度范围的转动，在摆动杆300摆动的过程中，确保推杆200和锁销500只发生轴向运动，不发生转动。

锁销500的下端设置为球体与摆动杆300的球形凹槽相匹配的结构，具体为，锁销轴510上位于第三连接部513的下方还依次设有第四连接部514和第五连接部515，第四连接部514连接第三连接部513和第五连接部515，第四连接部514作为第五连接部515和第三连接部513的过渡台阶，其与摆动杆300的球形凹槽的开口间隙配合，且第四连接部514的直径小于第五连接部515的直径，第五连接部515设置为与摆动杆300的球形凹槽相匹配的球体，第五连接部515卡接在摆动杆300的球形凹槽内，且球形凹槽的开口直径大于第四连接部514的直径而小于第五连接部515的直径，使得锁销轴510被卡接在摆动杆300内不会脱离。

立即驻车过程为：当电机控制器向电机发出驻车信号时，电机顺时针旋转并带动推杆200顺时针旋转。推杆200和传动板1200为螺纹配合，推杆200顺时针旋转，在螺纹作用下转化为推杆200向下方向的螺旋向下运动。推杆200向下推动驱动摆动杆300，摆动杆300在杠杆原理作用下绕支座1300顺时针转动，推动锁销500向上运动。当棘爪700上的卡爪刚好可以落入棘轮600上的棘轮槽时，锁销500继续向上运动，推动棘爪700克服扭簧800的弹性力绕转销900转动，使得棘爪700上的卡爪和棘轮600上的棘轮槽咬合，由此实现变速器立即驻车功能。

缓冲驻车功能为：当电机控制器向电机发出驻车信号时，电机顺时针旋转并带动推杆200顺时针旋转。推杆200和传动板1200为螺纹配合，推杆200顺时针旋转，在螺纹作用下转化为推杆200向下方向的螺旋向下运动。推杆200向下推动摆动杆300，摆动杆300在杠杆原理作用下绕支座1300顺时针转动，推动锁销500向上运动。当棘爪700上的卡爪因为棘轮600转速过快或相位偏差等原因，不能及时落入棘轮600上的棘轮槽时，摆动杆300推动锁销轴510向上运动，因为棘爪700上的卡爪无法落入棘轮600上的棘轮槽，锁销轴520暂时无法向上运动，因此弹簧540被压缩，将推力积蓄在弹簧540上。驻车机构处于以上状态时，称为假锁止状态。当车辆熄火或停稳后，车辆在坡道上重力作用下或者外力推动下，棘轮600随车轮转动一个微小角度时，弹簧540推动锁销轴520向上运动，锁销轴520推动棘爪700克服扭簧800的弹性力绕转销900转动，棘爪700上的卡爪和棘轮600上的棘轮槽咬合，由此实现变速器驻车功能。

以上过程即是在无法实现变速器立即驻车功能下，提出的延缓驻车的解决方案。

锁止功能为：当车辆停车熄火后，电机对推杆200旋转向下的推动力因断电消失。此时推杆200和传动板1200配合的螺纹锁止机构发挥作用，保证驻车机构维持在锁止状态下。

本发明还提供一种电动汽车变速器，其包括变速器壳体、变速器传动轴和前述的电动汽车变速器驻车机构，电机100、支架1000固定在变速器壳体上，棘轮600套接在变速器传动轴上。

综上，本发明的电动汽车变速器及其驻车机构，具有以下优点：

1、推杆200作为整个驻车机构的主要推进结构元件，又是构成驻车锁止结构的主要元件，推杆200与支架采用螺纹连接的设计，在车辆停车熄火后，电机对推杆200旋转向下的推动力因断电消失，此时由于推杆200与支架之间为螺纹配合可避免推杆200后退，保证了驻车机构维持在锁止状态下，因此，本实施例的驻车机构同时实现了驱动和锁止两个功能，减少了一套锁止限位机构，解决了现有驻车机构的推杆200导向机构和限位装置设置成两个分开的机构，结构复杂、不紧凑的问题，本实施例所提供的驻车机构结构简单、紧凑，加工成本较低，且装配工艺性好；

2、驻车机构采用杠杆原理将机构元件远离变速器齿轮系进行布置，很好的解决了对变速器齿轮系设计空间要求高的问题。

3、锁销500上设计有弹簧540作为缓冲结构，可以巧妙实现车辆延缓驻车功能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，包括支架、驱动锁止机构和驻车执行机构；

所述驱动锁止机构包括电机、推杆、摆动杆和销轴；所述推杆的上端可轴向滑动地连接至所述电机的输出轴，所述推杆的下端穿过所述支架与所述摆动杆的一端卡接，且所述推杆与所述支架螺纹连接；所述摆动杆的中部与销轴可转动连接，所述支架固定不动，所述销轴固定在所述支架上；

所述驻车执行机构包括锁销、棘轮、棘爪、扭簧和转销；所述棘爪的中部与所述转销可转动连接，所述转销固定在所述支架上，所述棘轮和锁销位于所述棘爪的同一侧，所述棘爪设有卡爪的一端抵靠在所述棘轮上并可与所述棘轮咬合，所述棘爪的另一端抵靠在所述锁销的上端，所述锁销的下端与所述摆动杆的另一端卡接；所述扭簧套在所述转销的外部，所述扭簧的一端固定在所述支架上，所述扭簧的另一端固定在所述棘爪上；

在所述扭簧的弹性力作用下，所述棘爪和棘轮之间在不受外力情况下保持为常脱开状态；所述锁销轴向运动可带动所述棘爪转动，所述棘爪的转动可实现棘爪和棘轮的咬合或分离。

2.如权利要求1所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述锁销的上端设有变角度的倒锥面，所述棘爪上设有与所述锁销的倒锥面相贴合的锥面。

3.如权利要求2所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述锁销包括锁销轴、锥销和锁销帽，所述锥销为变角度的倒锥形，所述锁销轴自上而下依次设有第一连接部、第二连接部和第三连接部；

所述锁销帽套设于所述第一连接部的外部并与所述第一连接部固定连接，所述锥销隔开间隙地套设于所述第二连接部的外部，所述锥销与所述第三连接部的之间设有弹簧，在自然状态下所述弹簧呈压缩状态使得锥销顶紧锁销帽。

4.如权利要求3所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述第一连接部、第二连接部和第三连接部的直径依次递增形成三层台阶。

5.如权利要求1-4任一项所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述摆动杆的两端分别设有球形凹槽，所述推杆的下端和锁销的下端均设为与所述球形凹槽相匹配的球体，所述推杆的下端和锁销的下端分别卡接在所述摆动杆的两端的球形凹槽内，所述球形凹槽的开口宽度小于所述锁销和推杆下端的球体的直径。

6.如权利要求5所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，位于所述锁销的下端的球体上方设有过渡台阶，所述过渡台阶与所述摆动杆的球形凹槽的开口间隙配合。

7.如权利要求1-4任一项所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述支架包括自上而下依次固定连接的固定支架、传动板和支座，所述摆动杆设于所述传动板的下方；

所述推杆穿过所述传动板与所述摆动杆的一端卡接，且所述推杆与所述传动板螺纹连接；

所述销轴穿过所述摆动杆的中部与所述支座固定连接；

所述锁销隔开间隙地贯穿所述固定支架；

所述转销固定在所述固定支架上，且所述扭簧的一端固定在所述固定支架上。

8.如权利要求1-4任一项所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述推杆的上端设有轴套，所述电机的输出轴套装于所述轴套内，所述轴套与所述电机的输出轴之间通过键和键槽连接，所述键槽的轴向长度大于所述键的轴向长度。

9.如权利要求8所述的电动汽车变速器驻车机构，其特征在于，所述键为半月形键，所述键槽为半月形键槽。

10.一种电动汽车变速器，其特征在于，包括变速器传动轴和如权利要求1-9任一项所述的电动汽车变速器驻车机构，所述棘轮套接在所述变速器传动轴上。