CN110748640A - 一种p档驻车系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种P档驻车系统，其包括驻车机构和驻车执行器；驻车机构包括驻车框架和棘轮，驻车框架上设置有用于与棘轮配合的棘爪；驻车执行器包括驻车执行器壳体，驻车执行器壳体内设置有驻车轴和用于驱动驻车轴绕自身中轴线回转的驱动机构，驻车框架上连接有能够驱动棘爪旋转脱离棘轮的回位弹簧，驻车框架上滑动配合连接有与驻车轴平行布置的驻车组件，驻车杆与棘轮构成凸轮机构；壳体上周向限位的滑动配合设置有与驻车轴同轴布置的推杆，推杆的一端与驻车轴螺纹传动连接，驻车组件在推杆作用下沿其轴向运动。本发明能够将驻车轴的旋转运动转化为直线运动，从而有效地提高了驻车的控制精度。

Description

一种P档驻车系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车P档驻车系统技术领域，具体涉及一种P档驻车系统及汽车。

背景技术

汽车行业飞速发展，人们对于安全及功能的需求愈发多样，配备驻车系统的车辆逐渐增多，驻车系统主要分为手动驻车系统和电子式驻车系统，手动驻车系统在驻车时需要较大的锁止力，且上下坡时控制难度增加，且无法与整车网络联系，不能实现复杂控制，市场上电子驻车系统开始逐渐增多，如CN201721433733.X驻车机构和车辆中，使用电机配合驻车系统，当驻车电机旋转时，带动执行机构动作，实现驻车系统的锁止与解锁，但是该类驻车执行器多为通过旋转实现驻车动作，行程相对较小，控制精度不足，在处于解锁或者锁止位置时，驻车电机位置受到外力时可能会移动，引发安全事故，而且在驻车电机失效时无法解锁移动车辆。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提出一种P档驻车系统，所述P档驻车系统通过滚轮将驻车机构的直线运动转化为棘爪的旋转运动，解锁锁止行程较长，同时利用蜗轮蜗杆结构配合霍尔元件组成驻车执行器中传感监测组件，控制精度高，驻车执行器自身具备自锁功能，处于锁止或者解锁位置时，受外力干扰不发生移动，且该驻车执行器配备手动解锁机构，在驻车执行器或者整车网络故障时可以通过手动解锁功能解锁驻车系统，以便移动车辆，征集结构紧凑，易于布置。

本发明公开了这样一种P档驻车系统，包括驻车机构和驻车执行器；所述驻车机构包括驻车框架和棘轮，所述驻车框架上设置有用于与所述棘轮配合的棘爪；所述驻车执行器包括驻车执行器壳体，所述驻车执行器壳体内设置有驻车轴和用于驱动所述驻车轴绕自身中轴线回转的驱动机构，所述驻车框架上连接有能够驱动所述棘爪旋转脱离所述棘轮的回位弹簧，所述驻车框架上滑动配合连接有与所述驻车轴平行布置的驻车组件，所述驻车杆与所述棘轮构成凸轮机构；所述壳体上周向限位的滑动配合设置有与所述驻车轴同轴布置的推杆，所述推杆的一端与所述驻车轴螺纹传动连接，所述驻车组件在所述推杆作用下沿其轴向运动。

在本发明的一种优选实施方案中，所述驻车组件包括驻车杆、驻车弹簧、滚轮框架和滚轮，所述驻车杆与所述驻车框架滑动配合连接，所述驻车杆与所述驻车轴平行设置，所述驻车杆朝向棘爪的一端固接有所述滚轮框架，所述驻车杆上套装有所述驻车弹簧，所述滚轮框架与所述推杆始终面接触，所述滚轮框架上连接有所述滚轮，所述滚轮与所述棘爪始终滑动接触。

在本发明的一种优选实施方案中，所述棘爪与所述滚轮接触的工作面包括解锁极限位置、解锁限位面、过渡面、锁止限位面和锁止极限位置。

在本发明的一种优选实施方案中，所述解锁限位面为直线段、所述过渡面为圆弧段、所述锁止限位面为直线段，所述解锁限位面低于所述锁止限位面。

在本发明的一种优选实施方案中，所述推杆上设置有用于防止其绕自身中轴线回转的限位端面，所述驻车执行器壳体上设置有用于安装所述推杆的推杆安装孔。

在本发明的一种优选实施方案中，所述推杆部分位于所述驻车执行器壳体外部，所述推杆与所述驻车轴上螺纹段的螺纹升角为定值。

在本发明的一种优选实施方案中，所述驻车执行器壳体内还设置有用于监测所述推杆位置的传感监测组件；所述传感监测组件包括蜗轮、蜗杆、极化磁环和霍尔元件，所述蜗杆与所述驻车轴固接，所述蜗轮的轴线与所述蜗杆轴线垂直布置，所述蜗轮上设置有所述极化磁环，所述霍尔元件与所述驻车执行器壳体固接且位于所述极化磁环上方。

在本发明的一种优选实施方案中，所述驱动机构包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述电机的电机轴上固接有所述主动齿轮，所述驻车轴上固接有所述从动齿轮，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合传动，所述电机通过轴承座支撑于所述驻车执行器壳体内，所述电机的后端连接有能够带动电机轴回转的手动解锁销，所述驻车执行器壳体在所述手动解锁销的对应位置设置有可启闭的端盖。

在本发明的一种优选实施方案中，所述驻车执行器壳体内设置有集成控制诊断功能的控制器和CAN通讯接口。

本发明还公开了一种汽车，其使用了前述的P档驻车系统。

进一步的，本发明的技术方案如下：

根据本发明实施例的P档驻车系统，包括驻车机构及驻车执行器；所述驻车机构包括棘轮，驻车框架，以及设置在驻车框架上的棘爪、固定销轴、回位弹簧、驻车杆、驻车弹簧、滚轮、滚轮销、滚轮框架。所述棘爪在驻车状态下与所述棘轮啮合，可限制棘轮转动，所述棘轮安装在变速箱主轴上，与变速箱主轴固连。所述驻车框架包含第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁。所述固定销轴依次穿过驻车机构框架第一侧壁、回位弹簧、棘爪、第二侧壁后与变速箱壳体固定连接，所述回位弹簧作用在棘爪上，所述棘爪上部设计成一定形状，与滚轮相接触，所述滚轮通过滚轮销与滚轮框架上的槽孔连接，所述滚轮可在棘爪上绕滚轮销滚动，所述滚轮框架与驻车杆相连接，可与驻车杆一起沿驻车杆轴线方向运动，所述驻车杆上安装有驻车弹簧，所属驻车弹簧一端与驻车机构框架接触，另一端与滚轮支架接触。

所述驻车执行器包括驻车执行器壳体，以及安装于驻车执行器壳体内的电机、电机轴、驻车轴、推杆、手动解锁销、传感监测组件、控制器以及CAN通讯接口，所述电机轴与电机固连，所述电机轴前端连接主动齿轮，所述电机轴后端连接手动解锁销，所述驻车轴的后端连接从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合，所述驻车轴前端为外螺纹结构，与推杆内螺纹啮合，所述推杆前端伸出驻车执行器壳体外，所述传感监测组件靠近从动齿轮布置，所述控制器布置在驻车执行器壳体内适当位置，所述CAN通讯接口靠近控制器布置。

进一步地，所述棘爪与滚轮接触的工作面包括解锁极限位置、解锁限位面、过渡面、锁止限位面、锁止极限位置，与棘轮相啮合的位置设计成直线和圆弧组成的结构形式。

进一步地，所述棘爪解锁限位面为一段直线，过渡面为一段圆弧、锁止限位面为一段直线，所述棘爪与棘轮相啮合的直线和圆弧组成的结构形式包括第一圆弧、第一直线、第二圆弧、第二直线、第三圆弧、第三直线。

进一步地，所述回位弹簧为扭力弹簧，限位端抵压在所述驻车机构框架，作用端弹性抵压所述棘爪，所述棘爪在回位弹簧的作用下，有绕固定销轴旋转，脱离与棘轮啮合的趋势。

进一步地，所述驻车杆穿过滚轮支架侧边通孔，与滚轮直接接触。

进一步地，驻车机构框架侧内壁、驻车机构框架槽孔整体结构限制滚轮只能和滚轮框架及驻车杆一起沿驻车杆轴线方向方向运动，且运动方向与棘轮所在变速箱主轴方向垂直。

进一步地，所述驻车弹簧一端抵在驻车机构框架上，另一端作用在滚轮框架上，有将驻车框架沿驻车杆轴轴线方向推向另一侧的趋势。

进一步地，所述驻车结构框架侧内壁处设置一块热处理板，用于提高强度，防止驻车时发生损坏。

进一步地，所述驻车机构框架上还设置有第一螺栓孔和第二螺栓孔，所述驻车机构可通过上述螺栓孔与变速箱壳体相连接固定。

进一步地，所述传感监测组件由蜗轮，蜗杆、霍尔元件及极化磁环组成，所述蜗杆与驻车轴尾部相连，靠近从动齿轮，所述蜗轮与蜗杆轴线垂直布置，蜗轮上布置极化磁环，霍尔元件布置在极化磁环上方。

进一步地，所述推杆加工成圆柱扁状，所述驻车执行器壳体对应位置设置圆柱扁状导向槽，限制推杆旋转。

进一步地，所述杆的外螺纹及推杆的内螺纹的螺纹升角设计成一定值，使其满足自锁条件，在电机未主动驱动时，外力在不破坏驻车执行器结构的前提的无法移动推杆。

进一步地，所述电机后端连接手动解锁销，手动解锁销可通过套筒等工具旋转，驻车执行器壳体对应手动解锁销位置设置手动解锁盖板，手动解锁盖板通过第一螺栓和第二螺栓与驻车执行器壳体连接。

进一步地，所述驻车执行器壳体内还包含有控制器，集成控制诊断功能，所述驻车执行器壳体一侧设置CAN通讯接口，与外部进行控讯，以便实现驻车执行器的控制以及诊断。

进一步地，所述驻车执行器壳体通过第三螺栓孔、第四螺栓孔、第五螺栓孔与变速箱壳体固定连接，所述驻车执行器壳体通过O形圈与壳体密封，防止润滑油泄露。

本发明的有益效果是：本发明结构简单、使用方便，其在现有的驻车机构上增加用于控制棘轮机构的凸轮机构，同时通过在现有的驻车执行器壳体增加与驻车轴同轴布置的推杆，同时将推杆与驻车轴螺纹传动连接并保证推杆不会绕自身轴线转动，从而将驻车轴的旋转运动转化为了直线运动，从而能够更加精确的调整驻车执行器的行程和控制(现有技术中的精度调整是通过驻车轴的旋转角度控制，因此必然不精确)；进一步的，本发明通过增加传感监测组件，能够实时反馈驻车机构的工作状态，提高了驻车的安全性和稳定性；进一步的，本发明能够过在电机上增加手动解锁销从而使得驻车执行器或者整车网络出现故障无法控制驻车执行器执行解锁动作时也可以手动解锁；进一步的本发明通过将推杆与驻车轴上的螺纹角设计为定值从而使得其具备自锁功能，确保了驻车执行器受到外力干扰时不发生移动。

附图说明

图1根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统的剖视结构图；

图2根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统在驻车状态示意图；

图3根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统在非驻车状态示意图；

图4根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统驻车机构棘爪结构示意图；

图5根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统驻车执行器的结构示意图；

图6根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统驻车执行器壳体与推杆连接导向槽结构；

图7根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统驻车执行器传感监测组件结构示主视图；

图8根据本发明实施例所述的一种P档驻车系统驻车执行器传感监测组件结构侧视图；

图：1-棘轮；2-棘爪；3-固定销轴；4-回位弹簧；5-第一螺栓孔；6-驻车杆；7-驻车弹簧；8-滚轮；9-滚销；10-第二滚轮；11-第二滚销；12-滚轮框架；13-驻车框架；14-驻车执行器壳体；15-电机；16-驻车轴；17-推杆；18-从动齿轮；152-主动齿轮；32-手动解锁销；19-传感监测组件；20-控制器；33-CAN通讯接口；141-推杆安装孔；142-驻车执行器壳体后端开口；13-O形圈；34-第三螺栓孔；35-第四螺栓孔；36-第五螺栓孔；34-端盖；151-电机轴；161-外螺纹；171-内螺纹；172-限位端面；81-蜗杆；82-蜗轮；83-极化磁环；84-霍尔元件。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例，需要说明的是下面通过参考附图描述的实施例仅仅是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指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，而不是指示或者暗示相关部件必须具备特定的方位，因而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隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或者两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的说明和规定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以使机械连接，也可以是电连接；可以使直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的接通。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创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明发明创造。

如图1-图3所示，根据本发明的一个实施例的一种P档驻车系统，包括驻车机构和驻车执行器，驻车机构包括棘轮1，驻车框架13，以及设置在驻车框架13上的棘爪2、固定销轴3、回位弹簧4、驻车杆6、驻车弹簧7、滚轮8、滚轮销11、滚轮框架12。

其中滚轮数量不固定，可以为一个，两个，也可以为多个，当滚轮数量为两个或多个时，滚轮并列布置，设置多个滚轮销与驻车机构框架相连。

棘爪2在驻车状态下与棘轮1啮合，可限制棘轮1转动，棘轮1安装在变速箱主轴上，与变速箱主轴固连。固定销轴3依次穿过回位弹簧4、驻车框架13第一侧壁、棘爪2、第二侧壁与变速箱壳体固定连接，回位弹簧4作用在棘爪2上，棘爪2上部设计成一定形状，与第二滚轮10相接触，滚轮8和滚销9与滚轮框架12上的槽孔连接，第二滚轮10可在棘爪2上滚动，滚轮8可在驻车框架13上滚动转动，滚轮框架12与驻车杆6相连接，可与驻车杆6一起沿驻车杆轴线方向运动，驻车杆6上安装有驻车弹簧7，所属驻车弹簧7一端与驻车框架13接触，另一端与滚轮支架11接触。

棘爪2与第二滚轮10接触的工作面包括解锁极限位置21、解锁限位面22、过渡面23、锁止限位面24、锁止极限位置25，与棘轮1相啮合的位置设计成第一圆弧26、第一直线27、第二圆弧28、第二直线29、第三圆弧30和第三直线31组成的结构，可以避免在较高车速误挂入P档时，棘爪2强行锁止导致零件损坏。

棘爪2解锁限位面21为一段直线，过渡面22为一段圆弧、锁止限位面23为一段直线。回位弹簧4为扭力弹簧，限位端抵压在驻车框架13，作用端弹性抵压棘爪2，棘爪2在回位弹簧4的作用下，有绕固定销轴3旋转，脱离与棘轮1啮合的趋势。驻车杆6穿过滚轮支架11侧边通孔111，与第一滚轮8和第二滚轮9直接接触。

驻车执行器包括：包括驻车执行器壳体14，以及安装于驻车执行器壳体14内的电机15、电机轴151、驻车轴16、推杆17、手动解锁销32、传感监测组件19、控制器20以及CAN通讯接口33，电机轴151与电机15固连，电机轴151前端连接主动齿轮152，电机轴151后端连接手动解锁销32，驻车轴16的后端连接从动齿轮18，主动齿轮152与从动齿轮18啮合，驻车轴16前端为外螺纹结构161，与推杆17内螺纹171啮合，推杆17前端伸出驻车执行器壳体14外，传感监测组件19靠近从动齿轮18布置，控制器布置20在驻车执行器壳体14内适当位置，CAN通讯接口33靠近控制器20布置。

执行解锁P档操作时：驻车执行器通过CAN通讯接口33接收解锁命令，控制器20判断是否满足解锁条件，如果满足解锁条件，控制器20控制电机15旋转，通过主动齿轮152和从动齿轮18带动驻车轴16移动，内外螺纹啮合旋转，推杆17受驻车执行器壳体14限制，无法旋转，只能沿驻车轴16向向外推出，推动滚轮框架12沿驻车杆6轴线方向向远离棘轮1侧方向移动时，滚轮8沿棘轮2上侧工作面和驻车框架13侧内壁滚动，滚轮8滚动从锁止极限位置25经过锁止限位面24，到达过渡面23时、解锁限位面22到达解锁极限位置21，棘爪2在回位弹簧4的作用下绕固定销轴3转动，使得棘爪2与棘轮1脱开啮合，棘轮1可与主轴一起自由转动。

同时驻车轴16带动蜗杆81旋转，蜗杆81与蜗轮82啮合，带动极化磁环83旋转，霍尔元件84记录位置信息，驻车机构到达解锁位置后，传感监测组件8将相关信号发送至控制器9，控制器9判断后将解锁状态通过CAN通讯接口10发送给整车网络，判定车辆处于解锁状态，同时由于推杆4与杆3上的螺纹具备自锁功能，可确保驻车执行器受到外力干扰时不发生移动。

执行挂入P档操作时：驻车执行器通过CAN通讯接口33接收锁止命令，控制器20判断是否满足锁止条件，如果满足锁止条件，控制器20控制电机15旋转，通过主动齿轮152和从动齿轮18带动驻车轴16移动，内外螺纹啮合旋转，推杆17受驻车执行器壳体14限制，无法旋转，只能沿驻车轴16向向内缩回，驻车框架11在驻车弹簧7的作用下向靠近棘轮1侧沿驻车杆6轴线方向运动，滚轮8依次经过解锁极限位置21、解锁限位面22，到达过渡面23时，由于过渡面23的圆弧结构及驻车框架12侧内壁134的限制，使得滚轮8挤压棘爪2克服回位弹簧4的作用力顺时针旋转，当滚轮8继续滚动时，如果此时车速较高或者棘爪2与棘轮1的齿顶顶上，则滚轮8在过渡面23停止滚动，待车速降低或者棘爪2余棘轮的齿顶错开后，滚轮8继续滚动，经过过渡面23、锁止限位面24，到达锁止极限位置25，并挤压带动棘爪2克服回位弹簧4作用力顺时针旋转，与棘轮1的啮合，限制棘轮1的旋转，实现锁止，如果滚轮8到达过渡面23时，车速较低或者棘爪2余棘轮1的齿顶错开，则滚轮8继续滚动，经过过渡面23、锁止限位面24，到达锁止极限位置25，实现锁止。

同时驻车轴3带动蜗杆81旋转，蜗杆81与蜗轮82啮合，带动极化磁环83旋转，霍尔元件84记录位置信息，驻车机构到达锁止位置后，传感监测组件8将相关信号发送至控制器9，控制器9判断后将锁止状态通过CAN通讯接口10发送给整车网络，判定车辆处于锁止状态，同时由于推杆4与杆3上的螺纹具备自锁功能，可确保驻车执行器受到外力干扰时不发生移动。

当驻车执行器或者整车网络出现故障，无法控制驻车执行器执行解锁动作时，可以去下手动解锁盖板34，通过尾部手动解锁机构，旋转解锁轴32，带动电机15旋转，通过主动齿轮152和从动齿轮18带动驻车轴16移动，内外螺纹啮合旋转，推杆17受驻车机构壳体导向槽限制，无法旋转，只能沿轴向向外推出，解锁驻车机构，通过以上方法可以手动解锁车辆，以便移动车辆。

Claims (10)

1.一种P档驻车系统，包括驻车机构和驻车执行器；所述驻车机构包括驻车框架和棘轮，所述驻车框架上设置有用于与所述棘轮配合的棘爪；所述驻车执行器包括驻车执行器壳体，所述驻车执行器壳体内设置有驻车轴和用于驱动所述驻车轴绕自身中轴线回转的驱动机构，其特征在于：所述驻车框架上连接有能够驱动所述棘爪旋转脱离所述棘轮的回位弹簧，所述驻车框架上滑动配合连接有与所述驻车轴平行布置的驻车组件，所述驻车杆与所述棘轮构成凸轮机构；所述壳体上周向限位的滑动配合设置有与所述驻车轴同轴布置的推杆，所述推杆的一端与所述驻车轴螺纹传动连接，所述驻车组件在所述推杆作用下沿其轴向运动。

2.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述驻车组件包括驻车杆、驻车弹簧、滚轮框架和滚轮，所述驻车杆与所述驻车框架滑动配合连接，所述驻车杆与所述驻车轴平行设置，所述驻车杆朝向棘爪的一端连接有所述滚轮框架，所述驻车杆上套装有所述驻车弹簧，所述滚轮框架与所述推杆始终面接触，所述滚轮框架上连接有所述滚轮，所述滚轮与所述棘爪始终滑动接触。

3.根据权利要求2所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述棘爪与所述滚轮接触的工作面包括解锁极限位置、解锁限位面、过渡面、锁止限位面和锁止极限位置。

4.根据权利要求3所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述解锁限位面为直线段、所述过渡面为圆弧段、所述锁止限位面为直线段，所述解锁限位面低于所述锁止限位面。

5.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述推杆上设置有用于防止其绕自身中轴线回转的限位端面，所述驻车执行器壳体上设置有用于安装所述推杆的推杆安装孔。

6.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述推杆部分位于所述驻车执行器壳体外部，所述推杆与所述驻车轴上螺纹段的螺纹升角为定值。

7.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述驻车执行器壳体内还设置有用于监测所述推杆位置的传感监测组件；所述传感监测组件包括蜗轮、蜗杆、极化磁环和霍尔元件，所述蜗杆与所述驻车轴固接，所述蜗轮的轴线与所述蜗杆轴线垂直布置，所述蜗轮上设置有所述极化磁环，所述霍尔元件与所述驻车执行器壳体固接且位于所述极化磁环上方。

8.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述驱动机构包括电机、主动齿轮和从动齿轮，所述电机的电机轴上固接有所述主动齿轮，所述驻车轴上固接有所述从动齿轮，所述主动齿轮和所述从动齿轮啮合传动，所述电机通过轴承座支撑于所述驻车执行器壳体内，所述电机的后端连接有能够带动电机轴回转的手动解锁销，所述驻车执行器壳体在所述手动解锁销的对应位置设置有可启闭的端盖。

9.根据权利要求1所述的一种P档驻车系统，其特征在于：所述驻车执行器壳体内设置有集成控制诊断功能的控制器和CAN通讯接口。

10.一种汽车，其特征在于：其使用了如权利要求1-9任意一项权利要求所述的P档驻车系统。

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