CN108343737A - 换挡装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换挡装置和车辆，所述换挡装置包括：壳体，所述壳体具有用于填充压力介质的腔体和与所述腔体连通的油道；活塞，所述活塞可移动地设在所述腔体内；调节组件，所述调节组件的至少部分沿径向可移动地设在所述油道内；接合单元，所述接合单元与所述活塞相连，所述接合单元的第一部分和第二部分可选择性地接合，且所述第一部分与所述壳体动力耦合连接；轴联单元，所述轴联单元与所述第二部分动力耦合连接。本发明实施例的换挡装置，通过离心力实现自动换挡，换挡平顺性好，减小了因扭矩波动而产生的换挡冲击问题，且换挡装置的结构简单紧凑刚度更高，有助于提升电驱系统的固有频率和NVH特性。

Description

换挡装置和车辆

技术领域

本发明属于车辆换挡技术领域，具体而言，涉及一种换挡装置和具有该换挡装置的车辆。

背景技术

随着环境和能源问题的日益严峻，混合动力汽车已经成为一种趋势。目前，混合动力汽车的电驱动模块均为电机加减速器的形式，由于电机的动力特性和发动机不同，电机在高转速反转时存在反电动势，如果处理不当会造成控制器损毁问题，所以与电机匹配的减速器多为一挡或者两挡变速器，当反电动势过大时，可以进行动力中断。相关技术中，常用的换档装置主要有电控电液式、电动气动式以及电控电动式三种，这三种换档装均需要电控部分，结构复杂，需要标定，开发周期长，占用空间大，NVH性能较差，存在改进空间。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种换挡装置以实现平顺自动换挡。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种换挡装置，包括：壳体，所述壳体具有用于填充压力介质的腔体和与所述腔体连通的油道；活塞，所述活塞可移动地设在所述腔体内；调节组件，所述调节组件的至少部分沿径向可移动地设在所述油道内；接合单元，所述接合单元与所述活塞相连，所述接合单元的第一部分和第二部分可选择性地接合，且所述第一部分与所述壳体动力耦合连接；轴联单元，所述轴联单元与所述第二部分动力耦合连接。

进一步地，所述调节组件包括：滑块，所述滑块沿径向可移动地设在所述油道内且与所述油道的周壁密封配合；弹性件，所述弹性件弹性连接在所述滑块与所述壳体之间。

进一步地，所述油道沿径向贯穿所述壳体，所述调节组件还包括：油堵，所述油堵与所述壳体固定连接且封堵所述油道的敞开端，所述弹性件弹性连接在所述滑块与所述油堵之间。

进一步地，所述油道和所述调节组件均为多个，多个所述油道沿周向间隔开布置且与多个所述调节组件一一对应。

进一步地，所述轴联单元包括：花鼓，所述花鼓与所述第二部分动力耦合连接；连接轴，所述连接轴与所述花鼓固定连接。

进一步地，所述腔体的底壁设有沿轴向凸出的凸台以使所述腔体形成为环形，所述活塞为环形且沿轴向可活动地套设在所述凸台外，所述凸台内设有连通所述腔体和所述油道的通道。

进一步地，所述的换挡装置还包括：端盖，所述壳体的一端敞开，所述端盖设在所述壳体的敞开端；所述轴联单元包括：花鼓和连接轴，所述花鼓与所述第二部分动力耦合连接，所述连接轴与所述花鼓固定连接，且所述连接轴通过第一轴承支承在所述端盖上，所述花鼓通过第二轴承支承在所述凸台上。

进一步地，所述腔体的周壁具有与所述凸台平齐的台阶，所述接合单元设在所述台阶与所述端盖之间。

进一步地，所述第一部分为第一摩擦片，所述第二部分为第二摩擦片，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片可以均为多个且交错设置。

相对于现有技术，本发明所述的换挡装置具有以下优势：

1)本发明实施例的换挡装置，通过离心力实现自动换挡，节省了换挡电控系统成本及电控标定开发周期，由于采用自适应换挡的形式，换挡平顺性好，减小了因扭矩波动而产生的换挡冲击问题，且换挡装置的结构简单紧凑刚度更高，有助于提升电驱系统的固有频率和NVH特性。

本发明的另一目的在于提出一种车辆，设置有上述任一种所述的换挡装置。

所述车辆与上述的换挡装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的换挡装置的剖视图；

图2为本发明实施例所述的换挡装置的爆炸图；

图3为本发明实施例所述的换挡装置与减速器及电机相连的结构示意图。

附图标记说明：

换挡装置100，

壳体1，油道11，腔体12，通道13，凸台14，台阶15，

活塞2，

调节组件3，滑块31，弹性件32，油堵33，

接合单元4，第一部分41，第二部分42，

轴联单元5，花鼓51，连接轴52，

端盖6，

第一轴承71，第二轴承72，

减速器输入轴200，电机输出轴300。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图3所示，换挡装置100包括壳体1、活塞2、调节组件3、接合单元4和轴联单元5。

其中，壳体1具有腔体12和油道11，腔体12用于填充压力介质，比如液压油，油道11与腔体12连通，油道11可以沿壳体1的径向延伸。

活塞2可移动地设在腔体12内，调节组件3的至少部分沿径向可移动地设在油道11内，压力介质被密封在调节组件3与活塞2之间，调节组件3的移动可以引起压力介质的压力变化。

接合单元4包括第一部分41和第二部分42，接合单元4的第一部分41与壳体1动力耦合连接，接合单元4的第二部分42与轴联单元5动力耦合连接。

接合单元4的第一部分41和第二部分42可选择性地接合，在第一部分41与第二部分42接合时，即可实现轴联单元5到壳体1的动力传输，在第一部分41与第二部分42分离时，即可实现轴联单元5到壳体1的动力中断。

接合单元4与活塞2相连，比如接合单元4可以设在壳体1内，且接合单元4位于活塞2的远离油道11的一端，接合单元4止抵活塞2，在调节组件3的至少部分沿径向向压缩压力介质的方向移动时，活塞2对接合单元4施加压力，使第一部分41与第二部分42接合；在调节组件3的至少部分沿径向向放松压力介质的方向移动时，活塞2对接合单元4施加的压力被卸载，第一部分41与第二部分42分离。

壳体1和轴联单元5可以分别为换挡装置100的动力输出端和动力输入端，比如壳体1可以与减速器输入轴200相连，轴联单元5可以与电机输出轴300相连，具体地，壳体1可以与减速器输入轴200形成为一体，也就是说，换挡装置100可以集成在减速器输入轴200上。

下面描述根据本发明实施例的换挡装置100的工作原理：

(1)在初始状态下，车辆处于静止或者低速行驶时，调节组件3处于预压紧状态，调节组件3的至少部分压紧压力介质，通过液力传递，将压力传递给活塞2，活塞2驱动接合单元4的第一部分41与第二部分42接合，从而实现扭矩从电机输出轴300-轴联单元5-接合单元4-壳体1-减速器输入轴200的传递。

(2)当车速达到预设目标时，由于车速较高，且壳体1高速转动的离心力较大，调节组件3的至少部分在离心力的作用下沿径向向外运动，腔体12内的压力介质的压力降低，传递到活塞2的压力减小，接合装置的第一部分41与第二部分42分离，动力中断实现空挡。

(3)当车速低于设计目标时，由于车速降低，离心力减小，调节组件3的至少部分在预紧力的作用下沿径向向内运动，腔体12内的压力介质的压力升高，传递到活塞2的压力增大，接合单元4的第一部分41与第二部分42接合，实现动力传递。

根据本发明实施例的换挡装置100，通过离心力实现自动换挡，节省了换挡电控系统成本及电控标定开发周期，由于采用自适应换挡的形式，换挡平顺性好，减小了因扭矩波动而产生的换挡冲击问题，且换挡装置100的结构简单、紧凑刚度更高，有助于提升电驱系统的固有频率和NVH特性。

在本发明的一些优选的实施例中，如图1所示，调节组件3可以包括油堵33、滑块31和弹性件32。

其中，滑块31沿径向可移动地设在油道11内，且滑块31与油道11的周壁密封配合，弹性件32弹性连接在滑块31与壳体1之间，比如油道11可以沿径向贯穿壳体1，油道11可以为圆柱形，滑块31可以为圆柱形，油堵33与壳体1固定连接，比如螺纹连接或过盈压紧，油堵33封堵油道11的敞开端，弹性件32弹性连接在滑块31与油堵33之间。

比如弹性件32可以为弹簧，弹簧的两端分别与油堵33和滑块31焊接相连，在初始状态下，弹簧为预压缩状态。滑块31可以采用金属制成，这样滑块31的重量大，离心力大。

如图2所示，油道11和调节组件3可以均为多个，多个油道11沿周向间隔开布置，且多个油道11与多个调节组件3一一对应，多个油道11沿周向均匀间隔开布置，这样换挡装置100的偏心率小，且多个调节组件3共同的调节力大。

在本发明的一些优选的实施例中，如图1所示，腔体12的底壁设有沿轴向凸出的凸台14以使腔体12形成为环形，活塞2为环形且沿轴向可活动地套设在凸台14外，凸台14内设有连通腔体12和油道11的通道13。

如图1和图2所示，换挡装置100还可以包括：端盖6，壳体1(腔体12)的一端敞开，端盖6设在壳体1的敞开端，端盖6可以套设在轴联单元5外。

轴联单元5可以包括：花鼓51和连接轴52，花鼓51与接合单元4的第二部分42动力耦合连接，比如花鼓51可以通过花键结构与接合单元4的第二部分42相连，连接轴52与花鼓51固定连接，比如连接轴52的一个端面可以与花鼓51的一个端面焊接相连，连接轴52适于与电机输出轴300动力耦合连接，比如连接轴52可以通过花键结构与电机输出轴300相连。

如图1所示，端盖6上可以设有轴承按安装孔，连接轴52可以通过第一轴承71支承在端盖6上，花鼓51可以过第二轴承72支承在凸台14上，凸台14上可以设有凹槽，第二轴承72可以设在凹槽内。

如图1所示，腔体12的周壁具有与凸台14平齐的台阶15，接合单元4设在台阶15与端盖6之间。具体地，接合单元4的一个端面可以与台阶15及凸台14的端面平齐，接合单元4的另一个端面被端盖6限位。

如图1和图2所示，接合单元4的结构有多种形式，比如接合单元4可以为摩擦片式、啮合式、滑毂式等。下面以接合单元4为摩擦片式为例。

接合单元4可以为摩擦片式，第一部分41可以为第一摩擦片，第二部分42可以为第二摩擦片，第一摩擦片和第二摩擦片可以均为多个，且多个第一摩擦片和多个第二摩擦片交错设置。

在车辆处于静止或者低速行驶时，弹性件32处于预压紧状态，弹性件32推动滑块31、滑块31推动压力介质，压力介质推动活塞2，活塞2推动第二摩擦片和第一摩擦片，使第二摩擦片和第一摩擦片贴合而传动。

在汽车车速达到预设目标时，滑块31在离心力的作用下推动弹性件32，压力降低，传递到活塞2的压力减小，第二摩擦片和第一摩擦片分离，动力中断实现空挡。

当车速低于预设目标时，由于车速降低，滑块31离心力减小，此时压力升高，传递到活塞2的压力增大，第二摩擦片和第一摩擦片贴合，实现动力传递。

根据本发明实施例的换挡装置100，由于布置在输入端，降低了对摩擦片的要求，且换挡装置100设置在电机输入轴端，不使用同步器减小了能量回收中噪音的影响，有助于减小换挡系统的整体间隙，换挡响应快，由于不使用同步器整个轴系的长度变短，系统固有频率提高，避免系统共振。

本发明还公开了一种车辆。

本发明实施例的车辆设置有上述任一种结构形式的换挡装置100，本发明实施例的车辆可以为混合动力汽车。

根据本发明实施例的车辆，节省了换挡电控系统成本及电控标定开发周期，换挡平顺性好，减小了因扭矩波动而产生的换挡冲击问题，且换挡装置100的结构简单紧凑刚度高，换挡过程中的NVH特性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种换挡装置(100)，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)具有用于填充压力介质的腔体(12)和与所述腔体(12)连通的油道(11)；

活塞(2)，所述活塞(2)可移动地设在所述腔体(12)内；

调节组件(3)，所述调节组件(3)的至少部分沿径向可移动地设在所述油道(11)内；

接合单元(4)，所述接合单元(4)与所述活塞(2)相连，所述接合单元(4)的第一部分(41)和所述接合单元(4)的第二部分(42)可选择性地接合，且所述第一部分(41)与所述壳体(1)动力耦合连接；

轴联单元(5)，所述轴联单元(5)与所述第二部分(42)动力耦合连接。

2.根据权利要求1所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述调节组件(3)包括：

滑块(31)，所述滑块(31)沿径向可移动地设在所述油道(11)内且与所述油道(11)的周壁密封配合；

弹性件(32)，所述弹性件(32)弹性连接在所述滑块(31)与所述壳体(1)之间。

3.根据权利要求2所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述油道(11)沿径向贯穿所述壳体(1)，所述调节组件(3)还包括：

油堵(33)，所述油堵(33)与所述壳体(1)固定连接且封堵所述油道(11)的敞开端，所述弹性件(32)弹性连接在所述滑块(31)与所述油堵(33)之间。

4.根据权利要求1所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述油道(11)和所述调节组件(3)均为多个，多个所述油道(11)沿周向间隔开布置且与多个所述调节组件(3)一一对应。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述轴联单元(5)包括：

花鼓(51)，所述花鼓(51)与所述第二部分(42)动力耦合连接；

连接轴(52)，所述连接轴(52)与所述花鼓(51)固定连接。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述腔体(12)的底壁设有沿轴向凸出的凸台(14)以使所述腔体(12)形成为环形，所述活塞(2)为环形且沿轴向可活动地套设在所述凸台(14)外，所述凸台(14)内设有连通所述腔体(12)和所述油道(11)的通道(13)。

7.根据权利要求6所述的换挡装置(100)，其特征在于，还包括：端盖(6)，所述壳体(1)的一端敞开，所述端盖(6)设在所述壳体(1)的敞开端；

所述轴联单元(5)包括：花鼓(51)和连接轴(52)，所述花鼓(51)与所述第二部分(42)动力耦合连接，所述连接轴(52)与所述花鼓(51)固定连接；

所述连接轴(52)通过第一轴承(71)支承在所述端盖(6)上，所述花鼓(51)通过第二轴承(72)支承在所述凸台(14)上。

8.根据权利要求7所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述腔体(12)的周壁具有与所述凸台(14)平齐的台阶(15)，所述接合单元(4)设在所述台阶(15)与所述端盖(6)之间。

9.根据权利要求1所述的换挡装置(100)，其特征在于，所述第一部分(41)为第一摩擦片，所述第二部分(42)为第二摩擦片，所述第一摩擦片和所述第二摩擦片可以均为多个且交错设置。

10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-9中任一项所述的换挡装置(100)。