CN110219980A - 一种换挡驻车集成系统 - Google Patents

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CN110219980A CN201910339801.3A CN201910339801A CN110219980A CN 110219980 A CN110219980 A CN 110219980A CN 201910339801 A CN201910339801 A CN 201910339801A CN 110219980 A CN110219980 A CN 110219980A
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曹展
杨建森
王新宇
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China Automotive Technology and Research Center Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种换挡驻车集成系统，包括电机组件、传动组件、驻车组件、换挡组件一；所述电机组件用于驱动传动组件；所述换挡组件一包括齿条一，所述驻车组件包括齿条二，所述齿条一和齿条二都与传动组件啮合连接，所述电机组件通过传动组件驱动驻车组件和换挡组件。本发明所述的换挡驻车集成系统采用齿轮齿条传动方式，通过单电机驱动，实现换挡功能和驻车功能的集成。本发明具有结构紧凑、功能全面、效率高、成本低等优点，广泛适用于多挡位自动变速器产品的开发及应用。

Description

一种换挡驻车集成系统
技术领域
本发明属于汽车设备技术领域，尤其是涉及一种换挡驻车集成系统。
背景技术
在自动变速器开发应用中，换挡功能和驻车功能均是必不可少的重要功能。换挡功能的实现大多数是通过换挡电机驱动换挡执行机构实现挡位的接合或分离，驻车功能的实现大多数是通过驻车电机驱动驻车执行机构实现驻车棘轮的锁止或脱开。为了实现换挡功能和驻车功能，通常需要两个独立的电机分别对换挡执行机构和驻车执行机构进行驱动，很难利用一个电机同时实现换挡和驻车两种功能。对于两挡以上的自动变速器，一般还需要选挡电机进行挡位的选择。诸多电机的使用，给自动变速器的设计开发带来一系列问题：电控系统的复杂控制、机械结构的复杂设计、成本和重量的增加等。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种换挡驻车集成系统，以解决现有的自动变速器换挡驻车机构控制复杂、设计复杂的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种换挡驻车集成系统，包括电机组件、传动组件、驻车组件、换挡组件一；所述电机组件用于驱动传动组件；所述换挡组件一包括齿条一，所述驻车组件包括齿条二，所述齿条一和齿条二都与传动组件啮合连接，所述电机组件通过传动组件驱动驻车组件和换挡组件。
进一步的，所述电机组件包括驱动电机、以及安装在驱动电机输出端的小齿轮，所述驱动电机固定安装在变速器壳体上；
所述传动组件包括大齿轮和传动轴，所述大齿轮固定安装在传动轴的端部，所述传动轴轴向固定在变速器壳体上，所述小齿轮与大齿轮啮合连接，驱动电机通过小齿轮驱动大齿轮和传动轴旋转；
所述传动轴上固定安装传动齿轮一，所述传动齿轮一分别与齿条一和齿条二啮合连接。
进一步的，还包括换挡组件二，所述换挡组件包括齿条三，所述传动轴上还设有与齿条三相对应的传动齿轮二，通过传动齿轮二驱动换挡组件二升降。
进一步的，所述驻车组件还包括棘爪、回转轴、棘轮、驻车扭簧，所述棘爪轴向固定在回转轴上，与回转轴径向转动连接，所述回转轴固定安装在变速器的壳体上，所述棘爪的一端通过定位机构与齿条二配合定位，所述齿条二通过轴孔与变速器的壳体配合径向固定，通过传动齿轮一实现轴向移动，所述棘爪围绕棘轮呈弧形结构，所述棘爪的另一端设有与棘轮相对应的限位块，所述棘轮上设有与限位块相对应的限位开口；
所述棘轮轴心位置通过花键结构固定安装在变速器的输出轴或者输入轴上；
所述驻车扭簧固定套设在回转轴的外侧，驻车扭簧的其中一个开放端通过卡槽固定在棘爪上，另一个开放端通过轴孔固定在变速器壳体上。
进一步的，所述定位机构包括滚珠和定位块，所述定位块固定安装在齿条二上，所述定位块上设有两个与滚珠对应的定位槽，所述棘爪上设有与滚珠对应的凹槽；
所述定位块从上向下厚度逐渐变小，两个定位槽呈上下设置。
进一步的，所述齿条一通过轴孔配合安装在变速器壳体上，通过传动齿轮一的传动实现上下轴向移动；
所述齿条一上固定安装有拨叉，所述拨叉设有两个向外侧延伸的支臂，两个支臂环抱呈弧状，两个支臂之间固定安装同步器，所述同步器的侧面设有与支臂相对应的凹槽；
所述同步器通过花键配合固定安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
所述同步器的下方设有一挡齿轮一，所述一挡齿轮一的下方还设有主减齿轮，所述主减齿轮与变速器的输入轴或者输出轴一体固定连接，同步器的上方设有二挡齿轮一，所述一挡齿轮一和二挡齿轮一通过滚针轴承套设安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
所述棘轮所在的轴与同步器坐在的轴一个为变速器的输入轴，一个为输出轴或者一个为输出轴，一个为输入轴；
所述棘轮的上方安装有一挡齿轮二和二挡齿轮二，所述一挡齿轮二和二挡齿轮二都与输入轴或者输出轴固定连接；
所述一挡齿轮一与一挡齿轮二啮合连接，所述二挡齿轮一和二挡齿轮二啮合连接；
所述主减齿轮啮合连接差速器组件。
进一步的，所述差速器组件包括差速器壳体、差速器半轴、差速器齿圈，所述差速器壳体通过螺栓固定安装在差速器齿圈下方，所述差速器齿圈固定安装在差速器半轴上，所述差速器半轴通过花键与整车驱动半轴固定连接。
进一步的，所述传动齿轮一设有包括齿部和光滑部，所述齿部设有传动齿，所述光滑部为光滑的圆柱面。
相对于现有技术，本发明所述的换挡驻车集成系统具有以下优势：
本发明所述的换挡驻车集成系统采用齿轮齿条传动方式，通过单电机驱动，实现换挡功能和驻车功能的集成。本发明具有结构紧凑、功能全面、效率高、成本低等优点，广泛适用于多挡位自动变速器产品的开发及应用。
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驻车集成系统内部结构图一；
图2为本发明实施例所述的换挡驻车集成系统内部结构图二。
图3为本发明实施例所述的换挡驻车集成系统整体结构图；
图4为本发明实施例所述的传动齿轮一的结构图。
附图标记说明：
1、驱动电机；11、小齿轮；2、传动组件；21、大齿轮；22、传动轴； 23、传动齿轮一；24、传动齿轮二；3、换挡组件一；31、齿条一；32、拨叉；33、同步器；34、一挡齿轮一；35、二挡齿轮一；41、齿条二；42、回转轴；43、棘爪；431、限位块；44、棘轮；45、驻车扭簧；46、定位块；461、定位槽；47、滚珠；48、一挡齿轮二；49、二挡齿轮二；5、换挡组件二；51、齿条三；61、差速器半轴；62、差速器齿圈。
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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
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2所示，一种换挡驻车集成系统，包括电机组件、传动组件 2、驻车组件、换挡组件一3；所述电机组件用于驱动传动组件2；所述换挡组件一3包括齿条一31，所述驻车组件包括齿条二41，所述齿条一31和齿条二41都与传动组件2啮合连接，所述电机组件通过传动组件2驱动驻车组件和换挡组件。
所述电机组件包括驱动电机1、以及安装在驱动电机1输出端的小齿轮 11，所述驱动电机1固定安装在变速器壳体上；
所述传动组件2包括大齿轮21和传动轴22，所述大齿轮21固定安装在传动轴22的端部，所述传动轴22轴向固定在变速器壳体上，所述小齿轮11 与大齿轮21啮合连接，驱动电机1通过小齿轮11驱动大齿轮21和传动轴22旋转；
所述传动轴22上固定安装传动齿轮一23，所述传动齿轮一23分别与齿条一31和齿条二41啮合连接。驱动电机1通过驱动小齿轮11，进而驱动大齿轮21，大齿轮21带动传动轴22转动，传动齿轮一23的旋转带动驻车组件和换挡组件的升降，实现驻车与换挡的配合。
还包括换挡组件二5，所述换挡组件包括齿条三51，所述传动轴22上还设有与齿条三51相对应的传动齿轮二24，通过传动齿轮二24驱动换挡组件二5升降。换挡组件二5与换挡组件一3的只是安装位置不同，结构设计都是类似的技术方案，通过一个驱动电机1实现换挡组件一3和换挡组件二 5以及驻车组件之间的配合运动。
所述驻车组件还包括棘爪43、回转轴42、棘轮44、驻车扭簧45，所述棘爪43轴向固定在回转轴42上，与回转轴42径向转动连接，所述回转轴 42固定安装在变速器的壳体上，所述棘爪43的一端通过定位机构与齿条二 41配合定位，所述齿条二41通过轴孔与变速器的壳体配合径向固定，通过传动齿轮一23实现轴向移动，所述棘爪43围绕棘轮44呈弧形结构，所述棘爪43的另一端设有与棘轮44相对应的限位块431，所述棘轮44上设有与限位块431相对应的限位开口；
所述棘轮44轴心位置通过花键结构固定安装在变速器的输出轴或者输入轴上；
所述驻车扭簧45固定套设在回转轴42的外侧，驻车扭簧45的其中一个开放端通过卡槽固定在棘爪43上，另一个开放端通过轴孔固定在变速器壳体上。驻车扭簧45用于给棘爪43施加力，
如图2所示，所述定位机构包括滚珠47和定位块46，所述定位块46 固定安装在齿条二41上，所述定位块46上设有两个与滚珠47对应的定位槽461，所述棘爪43上设有与滚珠47对应的凹槽；
所述定位块46从上向下厚度逐渐变小，两个定位槽461呈上下设置。当传动齿轮一23顺向或者逆向旋转的时候，齿条二41会跟着上下升降，向上升时，滚珠47会滑落到下方的定位槽461内，由于上方定位块46的厚度大于下方定位块46的厚度，棘爪43的定位块46在驻车扭簧45的作用想向棘轮44方向移动，实现锁止，反之会实现脱出。
所述齿条一31通过轴孔配合安装在变速器壳体上，通过传动齿轮一23 的传动实现上下轴向移动；
所述齿条一31上固定安装有拨叉32，所述拨叉32设有两个向外侧延伸的支臂，两个支臂环抱呈弧状，两个支臂之间固定安装同步器33，所述同步器33的侧面设有与支臂相对应的凹槽；
所述同步器33通过花键配合固定安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
如图1至图3所示，所述同步器33的下方设有一挡齿轮一34，所述一挡齿轮一34的下方还设有主减齿轮，所述主减齿轮与变速器的输入轴或者输出轴一体固定连接，同步器33的上方设有二挡齿轮一35，所述一挡齿轮一34和二挡齿轮一35通过滚针轴承套设安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
所述棘轮44所在的轴与同步器33坐在的轴一个为变速器的输入轴，一个为输出轴或者一个为输出轴，一个为输入轴；
所述棘轮44的上方安装有一挡齿轮二48和二挡齿轮二49，所述一挡齿轮二48和二挡齿轮二49都与输入轴或者输出轴固定连接；
所述一挡齿轮一34与一挡齿轮二48啮合连接，所述二挡齿轮一35和二挡齿轮二49啮合连接；
所述主减齿轮啮合连接差速器组件。通过驱动电机1输出端小齿轮11 顺时针或逆时针转动，进而带动大齿轮21、传动轴22，传动轴22作用传动齿轮一23逆时针或顺时针转动实现动力传递；进而同时实现驻车作用齿条二41和换挡作用齿条一31在轴向上的上下移动，完成棘爪43和棘轮44的驻入或脱出，以及换挡组件一3与驻车组件的接合或分离。
所述差速器组件包括差速器壳体、差速器半轴61、差速器齿圈62，所述差速器壳体通过螺栓固定安装在差速器齿圈62下方，所述差速器齿圈62 固定安装在差速器半轴61上，所述差速器半轴61通过花键与整车驱动半轴固定连接。
如图4所示，所述传动齿轮一23设有包括齿部和光滑部，所述齿部设有传动齿，所述光滑部为光滑的圆柱面。
图4为所述实施例换挡驻车全过程传动轴22作用传动齿轮一23的不同位置解析图。传动齿轮一23包含三个临界齿，分别为驻车脱出临界齿A、驻车驻入临界齿B和二挡挂入临界齿C。
所述传动齿轮一23不同位置从左至右依次为二挡挂入时位置图4a；一挡挂入时位置图4b；棘爪43脱出时位置图4c和棘爪43驻入时位置图4d。
1)所述实施例由二挡降一挡、一挡至棘爪43脱出、棘爪43脱出至棘爪43驻入的全过程，传动齿轮一23逆时针转动，分别对应图4a至图4b、图4b至图4c、图4c至图4d三个阶段。
二挡降一挡过程，二挡挂入临界齿C开始与齿条一31啮合，进而逆时针旋转至驻车驻入临界齿B与齿条一31啮合结束位置。在此过程中，齿条一31沿轴向向下移动，齿条二41不参与动作，进而实现换挡组件一3从二挡挂入一挡。
一挡至棘爪43脱出过程，驻车脱出临界齿A由未啮合位置逆时针旋转至开始与齿条二41啮合位置。在此过程中，齿条一31不参与动作，齿条二 41由未啮合状态至开始啮合状态，进而等待下一过程的棘爪43驻入。
棘爪43脱出至棘爪43驻入过程，驻车脱出临界齿A开始与齿条二41 啮合，进而逆时针旋转至驻车驻入临界齿B与齿条二41啮合结束位置。在此过程中，齿条一31不参与动作，齿条二41沿轴向向上移动，进而实现驻车组件从脱出状态至驻入状态。
2)所述实施例由棘爪43驻入至棘爪43脱出、棘爪43脱出至一挡、一挡升二挡的全过程，传动齿轮一23顺时针转动，分别对应图4d至图4c、图 4c至图4b、图4b至图4a三个阶段。
棘爪43驻入至棘爪43脱出过程，驻车驻入临界齿B开始与齿条二41 啮合，进而顺时针旋转至驻车脱出临界齿A与齿条二41啮合结束位置。在此过程中，齿条一31不参与动作，齿条二41沿轴向向下移动，进而实现驻车组件从驻入状态至脱出状态。
棘爪43脱出至一挡过程，驻车驻入临界齿B由未啮合位置顺时针旋转至开始与齿条一31啮合位置。在此过程中，齿条一31由未啮合状态至开始啮合状态，齿条二41不参与动作，一挡处于在挡状态，进而等待下一过程的二挡挂入。
一挡升二挡过程，驻车驻入临界齿B开始与齿条一31啮合，进而顺时针旋转至二挡挂入临界齿C与齿条一31啮合结束位置。在此过程中，齿条一31沿轴向向上移动，齿条二41不参与动作，进而实现换挡组件一3从一挡挂入二挡。
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 (8)

1.一种换挡驻车集成系统，其特征在于：包括电机组件、传动组件(2)、驻车组件、换挡组件一(3)；所述电机组件用于驱动传动组件(2)；所述换挡组件一(3)包括齿条一(31)，所述驻车组件包括齿条二(41)，所述齿条一(31)和齿条二(41)都与传动组件(2)啮合连接，所述电机组件通过传动组件(2)驱动驻车组件和换挡组件。
2.根据权利要求1所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述电机组件包括驱动电机(1)、以及安装在驱动电机(1)输出端的小齿轮(11)，所述驱动电机(1)固定安装在变速器壳体上；
所述传动组件(2)包括大齿轮(21)和传动轴(22)，所述大齿轮(21)固定安装在传动轴(22)的端部，所述传动轴(22)轴向固定在变速器壳体上，所述小齿轮(11)与大齿轮(21)啮合连接，驱动电机(1)通过小齿轮(11)驱动大齿轮(21)和传动轴(22)旋转；
所述传动轴(22)上固定安装传动齿轮一(23)，所述传动齿轮一(23)分别与齿条一(31)和齿条二(41)啮合连接。
3.根据权利要求2所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：还包括换挡组件二(5)，所述换挡组件包括齿条三(51)，所述传动轴(22)上还设有与齿条三(51)相对应的传动齿轮二(24)，通过传动齿轮二(24)驱动换挡组件二(5)升降。
4.根据权利要求2所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述驻车组件还包括棘爪(43)、回转轴(42)、棘轮(44)、驻车扭簧(45)，所述棘爪(43)轴向固定在回转轴(42)上，与回转轴(42)径向转动连接，所述回转轴(42)固定安装在变速器的壳体上，所述棘爪(43)的一端通过定位机构与齿条二(41)配合定位，所述齿条二(41)通过轴孔与变速器的壳体配合径向固定，通过传动齿轮一(23)实现轴向移动，所述棘爪(43)围绕棘轮(44)呈弧形结构，所述棘爪(43)的另一端设有与棘轮(44)相对应的限位块(431)，所述棘轮(44)上设有与限位块(431)相对应的限位开口；
所述棘轮(44)轴心位置通过花键结构固定安装在变速器的输出轴或者输入轴上；
所述驻车扭簧(45)固定套设在回转轴(42)的外侧，驻车扭簧(45)的其中一个开放端通过卡槽固定在棘爪(43)上，另一个开放端通过轴孔固定在变速器壳体上。
5.根据权利要求4所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述定位机构包括滚珠(47)和定位块(46)，所述定位块(46)固定安装在齿条二(41)上，所述定位块(46)上设有两个与滚珠(47)对应的定位槽(461)，所述棘爪(43)上设有与滚珠(47)对应的凹槽；
所述定位块(46)从上向下厚度逐渐变小，两个定位槽(461)呈上下设置。
6.根据权利要求4所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述齿条一(31)通过轴孔配合安装在变速器壳体上，通过传动齿轮一(23)的传动实现上下轴向移动；
所述齿条一(31)上固定安装有拨叉(32)，所述拨叉(32)设有两个向外侧延伸的支臂，两个支臂环抱呈弧状，两个支臂之间固定安装同步器(33)，所述同步器(33)的侧面设有与支臂相对应的凹槽；
所述同步器(33)通过花键配合固定安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
所述同步器(33)的下方设有一挡齿轮一(34)，所述一挡齿轮一(34)的下方还设有主减齿轮，所述主减齿轮与变速器的输入轴或者输出轴一体固定连接，同步器(33)的上方设有二挡齿轮一(35)，所述一挡齿轮一(34)和二挡齿轮一(35)通过滚针轴承套设安装在变速器的输入轴或者输出轴上；
所述棘轮(44)所在的轴与同步器(33)坐在的轴一个为变速器的输入轴，一个为输出轴或者一个为输出轴，一个为输入轴；
所述棘轮(44)的上方安装有一挡齿轮二(48)和二挡齿轮二(49)，所述一挡齿轮二(48)和二挡齿轮二(49)都与输入轴或者输出轴固定连接；
所述一挡齿轮一(34)与一挡齿轮二(48)啮合连接，所述二挡齿轮一(35)和二挡齿轮二(49)啮合连接；
所述主减齿轮啮合连接差速器组件。
7.根据权利要求6所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述差速器组件包括差速器壳体、差速器半轴(61)、差速器齿圈(62)，所述差速器壳体通过螺栓固定安装在差速器齿圈(62)下方，所述差速器齿圈(62)固定安装在差速器半轴(61)上，所述差速器半轴(61)通过花键与整车驱动半轴固定连接。
8.根据权利要求1所述的换挡驻车集成系统，其特征在于：所述传动齿轮一(23)设有包括齿部和光滑部，所述齿部设有传动齿，所述光滑部为光滑的圆柱面。
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