CN108317248A - 驻车机构及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驻车机构及汽车。驻车机构通过设置丝杆传动轴与驻车电机输出轴连接，与其连接传动的丝杆螺母推块沿凸轮轴推动凸轮件移动，使得与凸轮件的凸轮表面抵接的棘爪本体绕棘爪销轴转动，从而带动棘齿进入或退出驻车棘轮的齿槽中进行驻车或退出驻车，该驻车机构的凸轮件的沿凸轮轴的轴向移动由丝杆螺母推块完成，最终的轴向力由丝杆传动轴承受，故凸轮轴只承受来自棘爪本体对凸轮件的径向力，从而不会导致凸轮轴与其他结构配合产生较大位置偏差，汽车驻车性能良好。

Description

驻车机构及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种驻车机构及汽车。

背景技术

汽车停靠在正常平路上时，驾驶员只需拉上手刹就能对整车起到制动作用； 对于传统内燃机汽车停靠在较陡的坡道上时，仅靠手刹是不能完全起作用了， 可能会出现溜坡的现象，所以在坡道停车时，驾驶员会在拉上手刹的同时加挂 低速挡，以便利用内燃机的反制力矩来防止车辆溜坡。但对于由电机驱动的汽 车，由于没有了可以利用的内燃机反制力矩，所以就必须采取另外的方案来防 止溜坡情况的发生，驻车机构就能很好地解决车辆坡道驻车问题。

驻车机构是防止车辆滑行的一种安全装置，它安装于汽车变速器/减速器内 部，将变速器的传动轴锁死，使汽车可靠而无时间限制地停驻在一定位置甚至 是斜坡上。随着自动变速器汽车以及由电机驱动的汽车市场占有率的快速提升， 带驻车机构的变/减速器将有广阔的市场运用前景。

在已经运用的汽车变速器驻车机构中，采用涡轮蜗杆传动至移动凸轮推动 驻车棘爪运动的驻车机构，移动凸轮包括凸轮轴及固定其上的凸轮件，凸轮件 随凸轮轴沿轴向移动，并与棘爪配合完成对驻车棘轮锁止和解锁，该凸轮轴不 仅承受棘爪对凸轮件的径向力，还必须具有轴向移动的功能，且承受一定轴向 力；凸轮轴长期受力且轴向移动后，会造成凸轮轴与其他配合结构出现较大磨 损，导致配合产生较大位置偏差，影响汽车驻车性能。

发明内容

基于此，有必要针对在已经运用的汽车变速器驻车机构中，凸轮轴既要承 受径向力，又要承受轴向力，造成凸轮轴与其他配合结构出现较大磨损，导致 配合位置偏差大，从而影响汽车驻车性能的问题，提供一种减轻凸轮轴受力且 驻车性能好的驻车机构及汽车新的汽车驻车机构。

一种驻车机构，包括驻车电机；丝杆组件，包括丝杆传动轴及一端与该丝 杆传动轴螺纹连接的丝杆螺母推块，该丝杆传动轴的一端与该驻车电机的输出 轴连接，另一端可转动支撑于变速箱壳体；凸轮组件，包括两端可转动地支撑 于该变速箱壳体的凸轮轴及套设于该凸轮轴且保持与该丝杆螺母推块相抵接的 凸轮件，该丝杆螺母推块远离该丝杆传动轴的一端套设于该凸轮轴，该凸轮轴 沿该丝杠传动轴轴向与该丝杠传送轴平行设置；棘爪组件，该棘爪组件包括棘 爪本体及连接于该棘爪本体的棘爪销轴，该棘爪本体通过该棘爪销轴两端可转 动支撑于该变速箱壳体，该棘爪本体的的一端与该凸轮件的凸轮表面抵接；及 驻车棘轮，沿周向具有若干齿槽，该棘齿用于与该齿槽啮合。

上述驻车机构，通过设置丝杆传动轴与驻车电机输出轴连接，与其连接传 动的丝杆螺母推块沿凸轮轴推动凸轮件移动，使得与凸轮件的凸轮表面抵接的 棘爪本体绕棘爪销轴转动，从而带动棘齿进入或退出驻车棘轮的齿槽中进行驻 车或退出驻车，该驻车机构的凸轮件的沿凸轮轴的轴向移动由丝杆螺母推块完 成，最终的轴向力由丝杆传动轴承受，故凸轮轴只承受来自棘爪本体对凸轮件 的径向力，并且凸轮轴不存在轴向移动，从而不会造成凸轮轴与其他配合结构 出现较大磨损，故配合位置偏差小，使得驻车机构工作更加稳定可靠。

在其中一个实施例中，上述凸轮组件还包括弹性件及固定于上述凸轮轴一 端的固定件，上述弹性件设置于上述凸轮件，且位于上述凸轮件与上述固定件 之间，已提供上述凸轮件保持抵接于上述丝杆螺母推块的预紧力。

在其中一个实施例中，上述凸轮件呈锥状，且沿上述凸轮件轴向开设有通 孔，上述凸轮件包括大端部及小端部，上述凸轮件沿上述通孔内周还设有一限 位部，上述弹性件被收容于上述大端部且与上述限位部抵接。

在其中一个实施例中，上述丝杠传动轴靠近上述变速箱壳体的一端设有一 轴肩，该轴肩抵接上述变速箱壳体的内壁。

在其中一个实施例中，上述棘爪本体一端设有与上述凸轮件的凸轮表面抵 接的抵接部，上述棘爪本体位于上述棘爪销轴与该抵接部之间的部分设有圆弧 段，该圆弧段的内弧侧朝向上述驻车棘轮。

在其中一个实施例中，上述棘爪主体还包括钩部，该钩部与上述抵接部靠 近上述棘爪销轴的一端连接，该钩部内侧背离上述驻车棘轮并朝向上述凸轮件。

在其中一个实施例中，上述棘爪组件还包括回位弹簧，该回位弹簧套设于 上述销轴，该回位弹簧的一端抵接于上述棘爪主体，另一端安装于上述变速箱 壳体。

在其中一个实施例中，上述驻车机构还包括霍尔式角度传感器，该霍尔式 角度传感器设置于上述驻车电机。

在其中一个实施例中，上述驻车电机为直流有刷永磁电机。

一种汽车，包括车体、控制器及上述的驻车机构，上述驻车机构设置于该 车体内，该控制器与上述驻车电机电连接。

上述汽车，其驻车机构通过设置丝杆传动轴与驻车电机输出轴连接，与其 连接传动的丝杆螺母推块沿凸轮轴推动凸轮件移动，使得与凸轮件的凸轮表面 抵接的棘爪本体绕棘爪销轴转动，从而带动棘齿进入或退出驻车棘轮的齿槽中 进行驻车或退出驻车，该驻车机构的凸轮件的沿凸轮轴的轴向移动由丝杆螺母 推块完成，最终的轴向力由丝杆传动轴承受，故凸轮轴只承受来自棘爪本体对 凸轮件的径向力，并且凸轮轴不存在轴向移动，从而不会造成凸轮轴与其他配 合结构出现较大磨损，故配合位置偏差小，使得驻车机构工作更加稳定可靠。

附图说明

图1为本发明一实施例的驻车机构的结构示意图；

图2为图1所示的驻车机构另一视角的结构示意；

图3为图1所示的驻车机构的局部结构示意图；

图4为图1所示的驻车机构的棘爪组件的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。 附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来 实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对 本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术 领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术 语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的 术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明一实施例中的驻车机构100，包括驻车电机10、丝杆 组件20、凸轮组件30、棘爪组件40及驻车棘轮50。驻车机构100用于是防止 车辆滑行的一种安全装置，用于使汽车可靠而无时限地停驻在一定位置甚至斜 坡。其中，驻车电机10设置于变速箱箱体外，丝杆组件20、凸轮组件30、棘 爪组件40及驻车棘轮50设置于变速箱箱体内，驻车棘轮50与变速箱内的输入 轴、中间轴或输出轴连接，应当理解地是，该变速箱亦可指减速箱。

丝杆组件20包括丝杆传动轴21及一端与丝杆传动轴21螺纹连接的丝杆螺 母推块22，丝杆传动轴21的一端与驻车电机10的输出轴连接，另一端可转动 支撑于变速箱壳体。

具体地，丝杆传动轴21包括一沿轴向延伸的台阶部23，台阶部23上设有 螺纹部24，丝杆螺母推块22一端对应开设有螺纹孔，台阶部23的直径大于丝 杆传动轴21两端的直径，在其上设置螺纹部24，能够保证丝杆传动轴21的整 体强度，并且使螺纹部24结构可靠。在本实施例中，丝杆传动轴21与丝杆螺 母推块22具有单向自锁功能，其能保证驻车定位的稳定性。

更具体地，丝杆传动轴21与驻车电机10连接的一端的端面开设有沿轴向 延伸的凹槽，对应的驻车电机10的输出轴与丝杆传动轴21连接的一端设有与 该凹槽对应配合的凸起，该凹槽与该凸起间隙配合链接；丝杆传动轴21的另一 端穿设于变速箱壳体的盲孔中，且该台阶部23的台阶面231与变速箱壳体内壁 抵接，使得丝杆传动轴21承受的轴向力可由变速箱壳体承受，在其他实施例中， 丝杆传动轴21靠近变速箱壳体的一端设有一轴肩，该轴肩用于与变速箱壳体内 壁抵接，此设置方式也可实现由变速箱壳体承受丝杆传动轴21轴向力的作用。

进一步地，凸轮组件30包括两端可转动地支撑于变速箱壳体的凸轮轴31 及套设于凸轮轴31且保持与丝杠螺母推块22相抵接的凸轮件32，丝杆螺母推 块22远离丝杆传动轴21的一端套设于凸轮轴31。具体地，丝杆螺母推块22远 离丝杆传动轴21的一端开设有轴孔，凸轮轴31穿设于该轴孔，且与轴孔间隙 配合。凸轮件32沿凸轮轴向开设有通孔，凸轮件32套设于凸轮轴31且与丝杆 螺母推块22的一端面抵接，当丝杆螺母推块22随丝杆传动轴21转动而沿丝杆 传动轴移动时，丝杆螺母推块22朝向或背离凸轮件32的方向移动，以使凸轮 件32沿凸轮轴31移动。

棘爪组件40包括棘爪本体41及连接于棘爪本体41的棘齿42和棘爪销轴 43，棘爪本体41通过棘爪销轴43可转动支撑于变速箱壳体，棘爪本体41的一 端与凸轮件32的凸轮表面抵接，驻车棘轮50沿外周具有若干齿槽，棘齿42用 于与驻车棘轮50的齿槽啮合。具体地，棘爪销轴43位于棘爪本体41远离与凸 轮件32的凸轮表面抵接的一端，棘齿42位于棘爪本体41中部位置，且棘齿42 朝向驻车棘轮50而设。应当理解地是，若驻车棘轮50为内齿棘轮，则上述沿 外周设置的齿槽亦可指设置于驻车棘轮50内周的齿槽。

具体地，当丝杆螺母推块22移动，带动凸轮件32沿凸轮轴31移动，通过 棘爪本体41与凸轮件32的凸轮表面抵接的一端，带动棘爪本体41绕棘爪销轴 43转动，从而使棘齿42进入或退出驻车棘轮50的外周圆的齿槽，实现汽车驻 车或退出驻车。

通过设置丝杆传动轴21与驻车电机10输出轴连接，与其连接传动的丝杆 螺母推块22沿凸轮轴31推动凸轮件32移动，使得与凸轮件32的凸轮表面通 过抵接的棘爪本体41绕棘爪销轴43转动，从而带动棘齿42进入或退出驻车棘 轮50的外周圆齿槽中进行驻车或退出驻车。该驻车机构100的凸轮件32的沿 凸轮轴31的轴向移动由丝杆螺母推块22完成，最终的轴向力由丝杆传动轴21 承受，故凸轮轴31只承受来自棘爪本体41对凸轮件32的径向力，凸轮轴31 不存在轴向移动，轴向移动由丝杆螺母推块22来实现，从而不会导致凸轮轴31 与其他配合结构出现较大磨损，故配合位置偏差小，使得驻车机构工作更加稳 定可靠。

在本实施例中，凸轮轴31沿丝杆传动轴21轴向与丝杆传动轴21平行设置。 此设置方式，一方面能减少驻车机构100占用空间，另一方面，丝杆螺母推22 块的移动能最快速度地传递至凸轮件32，以快速实现驻车，另外，丝杆传动轴21承受轴向力稳定，减小驻车电机10及变速箱壳体的磨损。

在一个实施例中，棘爪本体40的延伸方向与凸轮轴31的轴向方向垂直。 此设置方式能够缩短驻车机构100在驻车电机10输出轴轴向延伸的距离，并且 使驻车机构100的结构更为紧密；另外，凸轮件32与棘爪本体41抵接传递的 运动更为稳定。

如图2所示，在一个实施例中，凸轮组件30还包括弹性件33及固定于凸 轮轴31一端的固定件34，弹性件33设置于凸轮件32，且位于凸轮件32与固 定件34之间，以提供使凸轮件32保持抵接于丝杆螺母推块22的预紧力。通过 此设置方式，使得丝杆螺母推块22只需抵抗弹性件33的弹性恢复力，即可完 成使凸轮件32沿凸轮轴31两个相反方向的移动，此结构简单且凸轮件32可稳 定可靠地移动。

请参阅图2和图3，进一步地，凸轮件32呈锥状，且沿凸轮件32轴向开设 有通孔，凸轮件32包括大端部321及小端部322，凸轮件32沿通孔内周还设有 一限位部，弹性件33被收容于大端部321且与限位部抵接。此设置方式，一方 面凸轮件32通过通孔套设于凸轮轴31上，定位方式简单，另一方面，通过将 弹性件33收容与大端部231中，即收容于位于大端部321的通孔中，可进一步 缩小凸轮轴31轴长，且弹性件33可被大端部321保护，避免损坏。具体地， 弹性件33为中空可压缩弹簧，该弹簧套设于凸轮轴31，固定件34为与凸轮轴 31过盈配合的固定套环，弹簧被压缩于限位部与固定套环之间。

具体到一个实施例中，当驻车机构100处于非驻车状态时，棘爪本体41的 与凸轮件32抵接的一端为小端部322，弹性件33为被压缩状态，棘齿42不进 入驻车棘轮50的齿槽中；当汽车需进入驻车状态时，首先启动驻车电机10，驻 车电机10的输出轴带动丝杆传动轴21转动，通过螺纹传动至丝杆螺母推块22， 丝杆螺母推块22沿背离弹性件33的方向移动，从而使凸轮件32在弹性件33 恢复力的作用下，向背离弹性件33的方向移动且依旧抵接丝杆螺母推块22的 一端，直至棘爪本体41的与凸轮件32抵接的一端为大端部321时，棘爪本体 41已绕棘爪销轴43旋转，棘齿42进入驻车棘轮50的外周的齿槽中与齿槽啮合， 驻车机构100完成驻车。

如图4所示，在一个实施例中，棘爪本体40一端设有与凸轮件32凸轮表 面抵接的抵接部44，棘爪本体40位于棘爪销轴43与抵接部44之间设有圆弧段， 圆弧段的内弧侧朝向驻车棘轮50。此设置方式能够降低凸轮件32与棘爪本体 41的接触位置，驻车机构100占据变速箱箱体的空间更小，有利于变速箱轻量 化，便于制造且降低了生产成本。应当理解地是，该圆弧段亦可指其他弯曲的 曲线段。

进一步地，棘爪主体40还包括钩部45，钩部45与抵接部44靠近棘爪销轴 43的一端连接，钩部45内侧背离驻车棘轮50并朝向凸轮件32设置。钩部45 的设置能够配合抵接部44，使得抵接部44与凸轮件42抵接更稳定，并且也能 够降低棘爪本体41与驻车棘轮50之间的距离，驻车机构100结构更加紧凑， 占用空间更小。

在一个实施例中，棘爪组件40还包括回位弹簧46，回位弹簧46套设于棘 爪销轴43，回位弹簧46的一端抵接于棘爪主体41，另一端安装于变速箱壳体。 回位弹簧46能够使棘爪本体41的一端与凸轮件32始终保持紧靠，并且在驻车 机构100从驻车状态回至非驻车状态时，提供给棘爪本体41使棘齿42脱离驻 车棘轮50的齿槽的恢复力，使得驻车机构100驻车效果更好。

在一个实施例中，驻车机构100还包括霍尔式角度传感器，霍尔式角度传 感器设置于驻车电机10。霍尔式角度传感器能够检测驻车电机10输出轴的角度 信号，并将其传送至汽车控制器。

在一个实施例中，驻车电机10为直流有刷永磁电机。直流有刷永磁电机应 用广泛、价格低廉且便于控制。

基于上述驻车机构100，本发明还提供一种汽车，包括车体、控制器及上述 驻车机构100，驻车机构100设置于车体内，控制器与驻车电机10电连接。

进一步地，控制器在接收驻车信号后，可控制驻车电机10运行，从而实现 驻车，例如，控制器发出指令脉冲来控制驻车电机10运行。

更进一步地，控制器可接收来自设置于驻车电机10的霍尔式角度传感器的 信号反馈，进一步确认完成驻车或进行下一步控制。

上述汽车，驻车机构100通过设置丝杆传动轴21与驻车电机10输出轴连 接，与其连接传动的丝杆螺母推块22沿凸轮轴31推动凸轮件32移动，使得与 凸轮件32的凸轮表面通过抵接的棘爪本体41绕棘爪销轴43转动，从而带动棘 齿42进入或退出驻车棘轮50的外周圆齿槽中进行驻车或退出驻车。该驻车机 构100的凸轮件32的沿凸轮轴31的轴向移动由丝杆螺母推块22完成，最终的 轴向力由丝杆传动轴21承受，故凸轮轴31只承受来自棘爪本体41对凸轮件32 的径向力，凸轮轴31不存在轴向移动，从而不会导致凸轮轴31与其他配合结 构出现较大磨损，故配合位置偏差小，使得驻车机构工作更加稳定可靠。

本发明中的驻车机构100及车辆，相比现有技术具有以下优点：

(1)、通过设置丝杆传动轴21、丝杆螺母推块22、凸轮轴31、沿凸轮轴31移 动的凸轮件32及棘爪组件40，其中，凸轮件32的沿凸轮轴31的轴向移动由丝 杆螺母推块22完成，最终的轴向力由丝杆传动轴21承受，故凸轮轴31只承受 来自棘爪本体41对凸轮件32的径向力，凸轮轴31不存在轴向移动，从而不会 导致凸轮轴31与其他配合结构出现较大磨损，故配合位置偏差小，使得驻车机 构工作更加稳定可靠；

(2)、通过设置弹性件33位于凸轮件32与固定件34之间，以提供使凸轮件32 保持抵接于丝杆螺母推块22的预紧力，使得丝杆螺母推块22只需抵抗弹性件 33的弹性恢复力，即可完成使凸轮件32沿凸轮轴31两个相反方向的移动，此 结构简单且凸轮件32可稳定可靠地移动；

(3)、通过设置凸轮件32呈锥状，且沿凸轮件32轴向开设有通孔，凸轮件32 包括大端部321及小端部322，凸轮件32沿通孔内周还设有一限位部，弹性件 33被收容于大端部321且与限位部抵接，可缩小凸轮轴31轴长，且弹性件33 可被大端部321保护；

(4)、通过在位于棘爪销轴43与抵接部44之间的的至少部分设有圆弧段，且 圆弧段的内弧侧朝向驻车棘轮50，能够降低凸轮件32与棘爪本体41的接触位 置，驻车机构100占据变速箱箱体的空间更小。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对 上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技 术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改 进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权 利要求为准。

Claims (10)

1.一种驻车机构，其特征在于，包括：

驻车电机；

丝杆组件，包括丝杆传动轴及一端与所述丝杆传动轴螺纹连接的丝杆螺母推块，所述丝杆传动轴的一端与所述驻车电机的输出轴连接，另一端可转动地支撑于变速箱壳体；

凸轮组件，包括两端可转动地支撑于所述变速箱壳体的凸轮轴及套设于所述凸轮轴且保持与所述丝杆螺母推块相抵接的凸轮件，所述丝杆螺母推块远离所述丝杆传动轴的一端套设于所述凸轮轴，所述凸轮轴沿所述丝杠传动轴轴向与所述丝杠传动轴平行设置；

棘爪组件，包括棘爪本体及连接于所述棘爪本体的棘齿和棘爪销轴，所述棘爪本体通过所述棘爪销轴可转动地支撑于所述变速箱壳体，所述棘爪本体的一端与所述凸轮件的凸轮表面抵接；及

驻车棘轮，沿周向具有若干齿槽，所述棘齿用于与所述齿槽啮合。

2.根据权利要求1所述的驻车机构，其特征在于，所述凸轮组件还包括弹性件及固定于所述凸轮轴一端的固定件，所述弹性件设置于所述凸轮件，且位于所述凸轮件与所述固定件之间，以提供使所述凸轮件保持抵接于所述丝杆螺母推块的预紧力。

3.根据权利要求2所述的驻车机构，其特征在于，所述凸轮件呈锥状，且沿所述凸轮件轴向开设有通孔，所述凸轮件包括大端部及小端部，所述凸轮件沿所述通孔内周设有一限位部，所述弹性件被收容于所述大端部且与所述限位部抵接。

4.根据权利要求1所述的驻车机构，其特征在于，所述丝杠传动轴靠近所述变速箱壳体的一端设有一轴肩，所述轴肩抵接所述变速箱壳体的内壁。

5.根据权利要求1所述的驻车机构，其特征在于，所述棘爪本体一端设有与所述凸轮件的凸轮表面抵接的抵接部，所述棘爪本体位于所述棘爪销轴与所述抵接部之间设有圆弧段，所述圆弧段的内弧侧朝向所述驻车棘轮设置。

6.根据权利要求5所述的驻车机构，其特征在于，所述棘爪主体还包括钩部，所述钩部与所述抵接部靠近所述棘爪销轴的一端连接，所述钩部内侧背离所述驻车棘轮并朝向所述凸轮件设置。

7.根据权利要求1～6任一项所述的驻车机构，其特征在于，所述棘爪组件还包括回位弹簧，所述回位弹簧套设于所述棘爪销轴，所述回位弹簧的一端抵接于所述棘爪主体，另一端安装于所述变速箱壳体。

8.根据权利要求1～6任一项所述的驻车机构，其特征在于，所述驻车机构还包括霍尔式角度传感器，所述霍尔式角度传感器设置于所述驻车电机。

9.根据权利要求1～6任一项所述的驻车机构，其特征在于，所述驻车电机为直流有刷永磁电机。

10.一种汽车，包括车体、控制器及如权利要求1～9任一项所述的驻车机构，所述驻车机构设置于所述车体内，所述控制器与所述驻车电机电连接。