CN111255894B - 选换挡执行机构、变速箱及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请属于变速箱技术领域，涉及一种选换挡执行机构、变速箱及车辆，该选换挡执行机构包括电机、电机输出轴、选换挡轴、选挡驱动装置及换挡执行装置。本申请的选换挡执行机构、变速箱及车辆，选挡驱动装置驱动选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够处于可换挡状态或非可换挡状态。筒状丝杆与选换挡轴分别独立设置，通过筒状丝杆的内花键与选换挡轴上对应的外花键啮合实现选挡，即筒状丝杆也是选挡功能部件，选挡动作不需要额外增加选挡机构，有利于降低变速箱的成本及结构复杂度。

Description

选换挡执行机构、变速箱及车辆

技术领域

本申请属于变速箱技术领域，特别是涉及一种选换挡执行机构、变速箱及车辆。

背景技术

现有的一种选换挡执行机构，包括换挡电机、换挡丝杆、换挡丝套和换挡拨叉，换挡电机的输出端通过柔性连轴器与换挡丝杆传动连接，换挡拨叉套装于换挡丝套上并通过圆销限位，换挡丝套套装于换挡丝杆上并与换挡丝杆构成丝杠连接副。

这种形式的选换挡执行机构，换挡丝杆直接充当换挡轴，直接连接换挡电机和换挡拨叉，换挡丝套与换挡拨叉装配为一整体，由换挡丝套的轴向移动带动换挡拨叉进行换挡动作。

这种形式的选换挡执行机构，换挡丝杆只能充当换挡轴的作用，而不具有选挡功能，选挡动作需要额外的选挡机构进行。这样势必会增加变速箱的成本及结构复杂度，占用变速箱内更多空间。并且，这种形式的选换挡执行机构只能进行最多两个挡位的切换，若需要控制三个以上的挡位，就需要多个选换挡执行机构，变速箱的成本及空间占用会进一步增加。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是：针对现有的选换挡执行机构，换挡丝杆只能充当换挡轴的作用，而不具有选挡功能，选挡动作需要额外的选挡机构进行，增加变速箱的成本及结构复杂度的问题，提供一种选换挡执行机构、变速箱及车辆。

为解决上述技术问题，一方面，本申请实施例提供一种选换挡执行机构，包括电机、电机输出轴、选换挡轴、选挡驱动装置及换挡执行装置；

所述电机输出轴与所述选换挡轴的一端滑动连接，所述电机输出轴与选换挡轴的相对转动被限制，以使得所述选换挡轴可在所述电机的驱动下跟随所述电机输出轴一体地旋转；

所述换挡执行装置包括至少一个换挡组件，所述换挡组件包括换挡拨叉及筒状丝杆，所述筒状丝杆套接在所述选换挡轴上，所述选换挡轴上设置有至少一个外花键，所述筒状丝杆的内圈设置有可与对应的所述外花键啮合或脱离的内花键，所述换挡拨叉的内圈与所述筒状丝杆的外圈螺纹配合；

所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够处于可换挡状态或非可换挡状态；

在所述换挡组件的可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，所述电机的旋转带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地旋转，以使得处于可换挡状态的所述换挡组件的换挡拨叉能够沿筒状丝杆滑移；

在所述换挡组件的非可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键脱离，以使得所述选换挡轴与处于非可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆可相对转动。

可选地，所述换挡组件还包括轴承，所述轴承压装在所述选换挡轴的外周与所述筒状丝杆的内圈之间。

可选地，所述电机输出轴与所述选换挡轴的一端花键连接，所述电机输出轴与所述选换挡轴同轴。

可选地，所述选换挡轴具有小径轴段及外径大于所述小径轴段的大径轴段，所述小径轴段与大径轴段相接的位置形成有径向限位面，所述外花键形成在所述小径轴段上且一端与所述径向限位面相接；

处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键的一端与所述径向限位面抵靠。

可选地，所述选挡驱动装置包括第一驱动元件及第二驱动元件，所述第一驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向靠近所述电机的方向移动，所述第二驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向远离所述电机的方向移动。

可选地，所述换挡执行装置包括两个所述换挡组件，其中一个所述换挡组件进入可换挡状态时，另一个所述换挡组件进入非可换挡状态。

可选地，所述选挡驱动装置包括电磁阀及弹性元件，所述电磁阀设置在所述选换挡轴的另一端，所述弹性元件连接在所述电磁阀与选换挡轴之间；

当所述电磁阀断电时，所述选换挡轴借助所述弹性元件的推力沿其轴向向靠近所述电机的方向移动至第一选挡位置，靠近所述电机的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，完成第一选挡动作；在第一选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第二挡位；

当所述电磁阀通电时，所述选换挡轴借助所述电磁阀的吸引力克服弹性元件的阻力沿其轴向向靠近所述电磁阀的方向移动至第二选挡位置，靠近所述电磁阀的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，此时完成第二选挡动作；在第二选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第四挡位。

可选地，所述换挡执行装置包括三个以上的所述换挡组件，任意一个所述换挡组件进入可换挡状态时，其余的所述换挡组件进入非可换挡状态。

可选地，所述选换挡轴具有第一小径轴段、第二小径轴段及连接在所述第一小径轴段与第二小径轴段之间的大径轴段，所述大径轴段的外径大于所述第一小径轴段及第二小径轴段的外径，所述第一小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第一径向限位面，所述第二小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第二径向限位面，所述选换挡轴上距离所述电机最近的一个所述外花键形成在所述第一小径轴段上且一端与所述第一径向限位面相接，所述选换挡轴上距离所述电机最远的一个所述外花键形成在所述第二小径轴段上且一端与所述第二径向限位面相接，所述选换挡轴上位于中间位置的外花键位于所述大径轴段上；

距离所述电机最近的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键远离所述电机的一端与所述第一径向限位面抵靠，距离所述电机最远的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键靠近所述电机的一端与所述第二径向限位面抵靠。

另一方面，本申请实施例还提供一种变速箱，其包括上述的选换挡执行机构。

再一方面，本申请实施例还提供一种车辆，其包括上述的选换挡执行机构。

本申请实施例的选换挡执行机构、变速箱及车辆，选挡驱动装置驱动选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换，在换挡组件的可换挡状态，通过筒状丝杆的内花键与选换挡轴上对应的外花键啮合，电机的旋转带动电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的换挡组件的筒状丝杆一体地旋转，以使得处于可换挡状态的换挡组件的换挡拨叉能够沿筒状丝杆滑移，使得换挡拨叉拨动同步器向靠近或远离电机的方向运动以挂上相应挡位。本申请的选换挡执行机构，取消了传统的换挡电机与换挡拨叉之间的扭矩传递机构，具有结构简单紧凑、占用空间小、响应迅速、定位准确及传动效率高等优点。此外，筒状丝杆与选换挡轴分别独立设置，通过筒状丝杆的内花键与选换挡轴上对应的外花键啮合实现选挡，即筒状丝杆也是选挡功能部件，选挡动作不需要额外增加选挡机构，有利于降低变速箱的成本及结构复杂度。

此外，选换挡执行机构在包括多个换挡组件时，可以使得单个选换挡执行机构实现4个以上挡位的选择切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

附图说明

图1是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构的示意图；

图2是本申请图1的局部放大图；

图3是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构的换挡拨叉的示意图；

图4是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构挂上第一挡位的示意图；

图5是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构挂上第二挡位的示意图；

图6是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构挂上第三挡位的示意图；

图7是本申请第一实施例提供的选换挡执行机构挂上第四挡位的示意图；

图8是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构的示意图；

图9是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第一挡位的示意图；

图10是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第二挡位的示意图；

图11是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第三挡位的示意图；

图12是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第四挡位的示意图；

图13是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第五挡位的示意图；

图14是本申请第二实施例提供的选换挡执行机构挂上第六挡位的示意图；

图15中本申请实施例提供的变速箱的框架图；

图16中本申请实施例提供的车辆的框架图。

说明书中的附图标记如下：

1000、车辆；

200、变速箱；

100、选换挡执行机构；

1、电机；2、电机输出轴；3、选换挡轴；301、外花键；302、小径轴段；303、大径轴段；304、径向限位面；305、第一小径轴段；306、第二小径轴段；307、大径轴段；308、第一径向限位面；309、第二径向限位面；4、换挡拨叉；5、筒状丝杆；501、内花键；6、电磁阀；7、弹性元件；8、轴承。

具体实施方式

为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的选换挡执行机构，包括电机、电机输出轴、选换挡轴、选挡驱动装置及换挡执行装置。

所述电机输出轴与所述选换挡轴的一端滑动连接，所述电机输出轴与选换挡轴的相对转动被限制，以使得所述选换挡轴可在所述电机的驱动下跟随所述电机输出轴一体地旋转。

所述换挡执行装置包括至少一个换挡组件，所述换挡组件包括换挡拨叉及筒状丝杆，所述筒状丝杆套接在所述选换挡轴上，所述选换挡轴上设置有至少一个外花键，所述筒状丝杆的内圈设置有可与对应的所述外花键啮合或脱离的内花键，所述换挡拨叉的内圈与所述筒状丝杆的外圈螺纹配合。

所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换。

在所述换挡组件的可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，所述电机的旋转带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地旋转，以使得处于可换挡状态的所述换挡组件的换挡拨叉能够沿筒状丝杆滑移；在所述换挡组件的非可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键脱离，以使得所述选换挡轴与处于非可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆可相对转动。

丝杆例如可以是普通的螺纹丝杆或者是滚珠丝杆。优选为滚珠丝杆，以降低筒状丝杆与换挡拨叉之间的摩擦噪音。

在一些实施例中，所述换挡执行装置仅包括一个所述换挡组件。一个所述换挡组件可以实现两个挡位的选择切换，结构简单，适用于不需要太多挡位的车辆。

在一些实施例中，所述换挡执行装置包括两个所述换挡组件。可以使得单个选换挡执行机构实现4个挡位的选择切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

在一些实施例中，所述换挡执行装置包括三个以上所述换挡组件。可以使得单个选换挡执行机构实现6个以上挡位的选择切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

在一些实施例中，所述换挡执行装置包括三个换挡组件，所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得所述选换挡轴能够在第一选挡位置、第二选挡位置及第三选挡位置之间来回切换。在所述选换挡轴处于第一选挡位置时，距离所述电机最近的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，距离所述电机最近的所述换挡组件进入可换挡状态，其余两个所述换挡组件进入非可换挡状态；在所述选换挡轴处于第二选挡位置时，位于中间位置的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，位于中间位置的所述换挡组件进入可换挡状态，其余两个所述换挡组件进入非可换挡状态；在所述选换挡轴处于第三选挡位置时，距离所述电机最远的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，距离所述电机最远的所述换挡组件进入可换挡状态，其余两个所述换挡组件进入非可换挡状态。

在一些实施例中，所述换挡组件还包括轴承，所述轴承压装在所述选换挡轴的外周与所述筒状丝杆的内圈之间。轴承可以减弱选挡时筒状丝杆和选换挡轴因轴向移动面产生的轴向摩擦，提升了机构的稳定性和可靠性。

在一些实施例中，所述选换挡轴的外周与所述筒状丝杆的内圈之间不设置轴承，而是直接接触。

在一些实施例中，所述电机输出轴的另一端与所述选换挡轴的一端花键连接，所述电机输出轴与所述选换挡轴同轴。花键连接允许电机输出轴与选换挡轴的相对轴向移动，限制所述电机输出轴与选换挡轴的相对转动。花键连接结构稳定，可以保证电机输出轴与选换挡轴的较高同轴度。

在一些实施例中，所述电机输出轴的另一端与所述选换挡轴的一端也可以是采用匹配的形状来限制转动。此时，所述电机输出轴的另一端与所述选换挡轴的一端具有匹配的截面形状，该截面形状是非圆形。非圆形截面的两个部件插接配合，也可以实现相对滑动并限制转动。

在所述换挡执行装置包括一个或两个换挡组件的实施例中，所述选换挡轴具有小径轴段及外径大于所述小径轴段的大径轴段，所述小径轴段与大径轴段相接的位置形成有径向限位面，所述外花键形成在所述小径轴段上且一端与所述径向限位面相接；处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键的一端与所述径向限位面抵靠。

在所述换挡执行装置包括三个以上换挡组件的实施例中，所述选换挡轴具有第一小径轴段、第二小径轴段及连接在所述第一小径轴段与第二小径轴段之间的大径轴段，所述大径轴段的外径大于所述第一小径轴段及第二小径轴段的外径，所述第一小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第一径向限位面，所述第二小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第二径向限位面，所述选换挡轴上距离所述电机最近的一个所述外花键形成在所述第一小径轴段上且一端与所述第一径向限位面相接，所述选换挡轴上距离所述电机最远的一个所述外花键形成在所述第二小径轴段上且一端与所述第二径向限位面相接，所述选换挡轴上位于中间位置的外花键位于所述大径轴段上。距离所述电机最近的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键远离所述电机的一端与所述第一径向限位面抵靠，距离所述电机最远的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键靠近所述电机的一端与所述第二径向限位面抵靠。

通过筒状丝杆的内花键的一端与径向限位面的抵靠，可以实现选换挡轴在选挡时的精确定位。

在一些实施例中，所述选换挡轴也可以是各处外径均一的轴。此时，可以通过一些止挡件(例如挡圈)对换挡组件的筒状丝杆的内花键进行止挡。

在一些实施例中，所述选挡驱动装置包括第一驱动元件及第二驱动元件，所述第一驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向靠近所述电机的方向移动，所述第二驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向远离所述电机的方向移动。第一驱动元件及第二驱动元件例如可以是电磁阀、液压阀、气压阀、液压缸、气压缸及电缸等。第一驱动元件及第二驱动元件中的其中一个驱动所述选换挡轴沿其轴向向靠近所述电机的方向移动，另外一个驱动所述选换挡轴沿其轴向向远离所述电机的方向移动。实现了所述选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换。

在一些实施例中，所述换挡执行装置包括两个所述换挡组件，其中一个所述换挡组件进入可换挡状态时，另一个所述换挡组件进入非可换挡状态。所述选挡驱动装置包括电磁阀及弹性元件，所述电磁阀设置在所述选换挡轴的另一端，所述弹性元件连接在所述电磁阀与选换挡轴之间。当所述电磁阀断电时，所述选换挡轴借助所述弹性元件的推力沿其轴向向靠近所述电机的方向移动，靠近所述电机的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，完成第一选挡动作；此时，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第二挡位；当所述电磁阀通电时，所述选换挡轴借助所述电磁阀的吸引力克服弹性元件的阻力沿其轴向向靠近所述电磁阀的方向移动，靠近所述电磁阀的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，此时完成第二选挡动作；此时，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第四挡位。

在一些实施例中，所述换挡执行装置包括三个所述换挡组件，任意一个所述换挡组件进入可换挡状态时，其余的两个所述换挡组件进入非可换挡状态。所述选挡驱动装置包括电磁阀及弹性元件，所述电磁阀设置在所述选换挡轴的另一端，所述弹性元件连接在所述电磁阀与选换挡轴之间。当所述电磁阀断电或通入的电流小于或等于第一电流时，弹性元件作用在所述选换挡轴上的推力大于电磁阀对所述选换挡轴的吸引力(电磁阀断电时，电磁阀对所述选换挡轴的吸引力为0)，选换挡轴借助所述弹性元件的推力沿其轴向向靠近所述电机的方向移动至第一选挡位置，靠近所述电机的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，完成第一选挡动作；在第一选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第二挡位。当所述电磁阀通入的电流大于第一电流而小于或等于第二电流时，所述选换挡轴借助所述电磁阀的吸引力克服弹性元件的阻力沿其轴向向靠近所述电磁阀的方向移动至第二选挡位置，位于中间位置的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，此时完成第二选挡动作；在第二选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第四挡位。当所述电磁阀通入的电流大于第二电流而小于或等于第三电流时，所述选换挡轴借助所述电磁阀的吸引力克服弹性元件的阻力沿其轴向向靠近所述电磁阀的方向移动至第三选挡位置，靠近所述电磁阀的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，此时完成第三选挡动作；在第三选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第五挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第六挡位。

在一些实施例中，电磁阀也可以采用电磁铁替代。

本申请实施例的选换挡执行机构，选挡驱动装置驱动选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换，在换挡组件的可换挡状态，通过筒状丝杆的内花键与选换挡轴上对应的外花键啮合，电机的旋转带动电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的换挡组件的筒状丝杆一体地旋转，以使得处于可换挡状态的换挡组件的换挡拨叉能够沿筒状丝杆滑移，使得换挡拨叉拨动同步器向靠近或远离电机的方向运动以挂上相应挡位。本申请的选换挡执行机构，取消了传统的换挡电机与换挡拨叉之间的扭矩传递机构，具有结构简单紧凑、占用空间小、响应迅速、定位准确及传动效率高等优点。此外，筒状丝杆与选换挡轴分别独立设置，通过筒状丝杆的内花键与选换挡轴上对应的外花键啮合实现选挡，即筒状丝杆也是选挡功能部件，选挡动作不需要额外增加选挡机构，有利于降低变速箱的成本及结构复杂度。

此外，选换挡执行机构在包括多个换挡组件时，可以使得单个选换挡执行机构实现4个以上挡位的选择切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

以下结合图1至图7详细说明本申请实施例提供的选换挡执行机构100。

第一实施例

如图1及图2所示，本申请第一实施例提供的选换挡执行机构100，包括电机1、电机输出轴2、选换挡轴3、选挡驱动装置及换挡执行装置。

所述电机输出轴2的一端与所述电机1的转子固定连接，所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端花键连接。花键连接允许电机输出轴2与选换挡轴3的相对轴向移动，限制所述电机输出轴2与选换挡轴3的相对转动。花键连接结构稳定，可以保证电机输出轴2与选换挡轴3的较高同轴度。

具体为，所述电机输出轴2的一端设置有花键孔，所述选换挡轴3的一端形成花键轴，花键轴插接在花键孔内，以此实现所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端花键连接，使得所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端滑动连接，且所述电机输出轴2与选换挡轴3的相对转动被限制，以使得所述选换挡轴3可在所述电机1的驱动下跟随所述电机输出轴2一体地旋转。

然而，作为一种变形，花键轴与花键孔的位置可以互换，即所述电机输出轴2的一端形成花键轴，所述选换挡轴3的一端形成花键孔。

所述换挡执行装置包括两个所述换挡组件，其中一个所述换挡组件进入可换挡状态时，另一个所述换挡组件进入非可换挡状态。避免出现两个换挡组件同时处于可换挡状态的换挡错误。

所述换挡组件包括换挡拨叉4及筒状丝杆5，所述筒状丝杆5套接在所述选换挡轴3上，所述选换挡轴3上设置有两个外花键301，所述筒状丝杆5的内圈设置有可与对应的所述外花键301啮合或脱离的内花键501，所述换挡拨叉4的内圈与所述筒状丝杆5的外圈螺纹配合。

换挡拨叉4的下部结构如图2所示，即换挡拨叉4的下部设置有一个半圆形的叉子，叉子推动同步器与对应的挡位齿轮结合，以实现换挡。

所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴3沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换；在所述换挡组件的可换挡状态，所述筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，所述电机1的旋转带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地旋转，以使得处于可换挡状态的所述换挡组件的换挡拨叉4能够沿筒状丝杆5滑移；在所述换挡组件的非可换挡状态，所述筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301脱离，以使得所述选换挡轴3与处于非可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5可相对转动。取消传统的换挡电机与换挡拨叉之间的扭矩传递机构，电机输出轴与选换挡轴、筒状丝杆一体旋转，使结构更简单紧凑，响应更快，效率更高。

所述换挡组件还包括轴承8，所述轴承8压装在所述选换挡轴3的外周与所述筒状丝杆5的内圈之间。轴承8可以减弱选挡时筒状丝杆5和选换挡轴3因轴向移动面产生的轴向摩擦，提升了机构的稳定性和可靠性。

优选地，所述轴承8的内圈与所述选换挡轴3的外周过盈配合，所述轴承8的外圈与所述筒状丝杆5的内圈间隙配合。这样，所述轴承8与选换挡轴3一起移动。相对于轴承8的外圈与筒状丝杆5的内圈过盈配合而轴承8的内圈与选换挡轴3的外周间隙配合的方案，避免了轴承8与选换挡轴3的摩擦，提高了选换挡轴3的使用奉命，进一步提升了机构的稳定性和可靠性。

所述选换挡轴3具有两个小径轴段302及外径大于所述小径轴段302的大径轴段303，所述大径轴段303连接在两个所述小径轴段302之间，两个所述小径轴段302与大径轴段303相接的位置分别形成有径向限位面304，所述外花键301形成在所述小径轴段302上且一端与所述径向限位面304相接；两个所述换挡组件中，处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501的一端与所述径向限位面304抵靠。

电机1、电机输出轴2及筒状丝杆5相对于变速箱壳体位置固定，通过筒状丝杆5的内花键501的一端与径向限位面304的抵靠，可以实现选换挡轴3在选挡时的精确定位。

如图1、图4至图7所示，本申请第一实施例提供的选换挡执行机构100，所述选挡驱动装置包括电磁阀6及弹性元件7，所述电磁阀6设置在所述选换挡轴3的另一端，所述弹性元件7连接在所述电磁阀6与选换挡轴3之间。

图1所示实施例中，弹性元件7为弹簧。然而在一些替代实施例中，弹性元件7也可以采用弹片、弹性橡胶体等与弹簧具有类似特性的元件。

本实施例的选换挡执行机构100可通过电机1和电磁阀6的动作，实现4个挡位的选择和切换。参见图4至图7，具体如下：

当所述电磁阀6断电时，所述选换挡轴3借助所述弹性元件7的推力沿其轴向向靠近所述电机1的方向移动，靠近所述电机1的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，靠近所述电机1的所述换挡组件进入可换挡状态，靠近所述电磁阀6的所述换挡组件进入非可换挡状态，完成第一选挡动作；此时，通过所述电机1的正转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地正转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向远离所述电机1的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机1的反转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地反转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向靠近所述电机1的方向运动以挂上第二挡位。

当所述电磁阀6通电时，所述选换挡轴3借助所述电磁阀6的吸引作用沿其轴向向靠近所述电磁阀6的方向移动，靠近所述电磁阀6的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，靠近所述电磁阀6的所述换挡组件进入可换挡状态，靠近所述电机1的所述换挡组件进入非可换挡状态，此时完成第二选挡动作；此时，通过所述电机1的正转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地正转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向远离所述电机1的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机1的反转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地反转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向靠近所述电机1的方向运动以挂上第四挡位。

通过电机1与电磁阀6的配合，实现快速选换挡，并可实现四个挡位的选换挡，提高效率，换挡迅速，节省成本并节省空间。。

本申请上述实施例的选换挡执行机构100，取消了传统的换挡电机1与换挡拨叉4之间的扭矩传递机构，具有结构简单紧凑、占用空间小、响应迅速、定位准确及传动效率高等优点。此外，筒状丝杆5与选换挡轴3分别独立设置，通过筒状丝杆5的内花键501与选换挡轴3上对应的外花键301啮合实现选挡，即筒状丝杆5也是选挡功能部件，选挡动作不需要额外增加选挡机构，有利于降低变速箱的成本及结构复杂度。

此外，选换挡执行机构100包括两个换挡组件，使得单个选换挡执行机构实现4个挡位的选择和切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

第二实施例

如图8所示，本申请第二实施例提供的选换挡执行机构100，包括电机1、电机输出轴2、选换挡轴3、选挡驱动装置及换挡执行装置。

所述电机输出轴2的一端与所述电机1的转子固定连接，所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端花键连接。花键连接允许电机输出轴2与选换挡轴3的相对轴向移动，限制所述电机输出轴2与选换挡轴3的相对转动。花键连接结构稳定，可以保证电机输出轴2与选换挡轴3的较高同轴度。

具体为，所述电机输出轴2的一端设置有花键孔，所述选换挡轴3的一端形成花键轴，花键轴插接在花键孔内，以此实现所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端花键连接，使得所述电机输出轴2的另一端与所述选换挡轴3的一端滑动连接，且所述电机输出轴2与选换挡轴3的相对转动被限制，以使得所述选换挡轴3可在所述电机1的驱动下跟随所述电机输出轴2一体地旋转。

然而，作为一种变形，花键轴与花键孔的位置可以互换，即所述电机输出轴2的一端形成花键轴，所述选换挡轴3的一端形成花键孔。

所述换挡执行装置包括三个所述换挡组件，其中一个所述换挡组件进入可换挡状态时，另外两个所述换挡组件进入非可换挡状态。避免出现多个换挡组件同时处于可换挡状态的换挡错误。

所述换挡组件包括换挡拨叉4及筒状丝杆5，所述筒状丝杆5套接在所述选换挡轴3上，所述选换挡轴3上设置有三个外花键301，所述筒状丝杆5的内圈设置有可与对应的所述外花键301啮合或脱离的内花键501，所述换挡拨叉4的内圈与所述筒状丝杆5的外圈螺纹配合。

换挡拨叉4的下部结构如图2所示，即换挡拨叉4的下部设置有一个半圆形的叉子，叉子推动同步器与对应的挡位齿轮结合，以实现换挡。

所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴3沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够在可换挡状态及非可换挡状态之间切换；在所述换挡组件的可换挡状态，所述筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，所述电机1的旋转带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地旋转，以使得处于可换挡状态的所述换挡组件的换挡拨叉4能够沿筒状丝杆5滑移；在所述换挡组件的非可换挡状态，所述筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301脱离，以使得所述选换挡轴3与处于非可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5可相对转动。取消传统的换挡电机与换挡拨叉之间的扭矩传递机构，电机输出轴与选换挡轴、筒状丝杆一体旋转，使结构更简单紧凑，响应更快，效率更高。

所述换挡组件还包括轴承8，所述轴承8压装在所述选换挡轴3的外周与所述筒状丝杆5的内圈之间。轴承8可以减弱选挡时筒状丝杆5和选换挡轴3因轴向移动面产生的轴向摩擦，提升了机构的稳定性和可靠性。

优选地，所述轴承8的内圈与所述选换挡轴3的外周过盈配合，所述轴承8的外圈与所述筒状丝杆5的内圈间隙配合。这样，所述轴承8与选换挡轴3一起移动。相对于轴承8的外圈与筒状丝杆5的内圈过盈配合而轴承8的内圈与选换挡轴3的外周间隙配合的方案，避免了轴承8与选换挡轴3的摩擦，提高了选换挡轴3的使用奉命，进一步提升了机构的稳定性和可靠性。

如图8所示，所述选换挡轴3具有第一小径轴段305、第二小径轴段306及连接在所述第一小径轴段305与第二小径轴段306之间的大径轴段307，所述大径轴段307的外径大于所述第一小径轴段305及第二小径轴段306的外径，所述第一小径轴段305与大径轴段307相接的位置形成有第一径向限位面308，所述第二小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第二径向限位面309，所述选换挡轴3上距离所述电机1最近的一个所述外花键301形成在所述第一小径轴段305上且一端与所述第一径向限位面308相接，所述选换挡轴3上距离所述电机1最远的一个所述外花键301形成在所述第二小径轴段306上且一端与所述第二径向限位面309相接，所述选换挡轴3上位于中间位置的外花键301位于所述大径轴段307上。

参见图8至图14，距离所述电机1最近的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆5的内花键501远离所述电机的一端与所述第一径向限位面308抵靠，距离所述电机1最远的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆5的内花键501靠近所述电机1的一端与所述第二径向限位面309抵靠。

电机1、电机输出轴2及筒状丝杆5相对于变速箱壳体位置固定，通过筒状丝杆5的内花键501的一端与第一径向限位面308或第二径向限位面309的抵靠，可以实现选换挡轴3在选挡时的精确定位。

如图8所示，本申请第二实施例提供的选换挡执行机构100，所述选挡驱动装置包括电磁阀6及弹性元件7，所述电磁阀6设置在所述选换挡轴3的另一端，所述弹性元件7连接在所述电磁阀6与选换挡轴3之间。

图8所示实施例中，弹性元件7为弹簧。然而在一些替代实施例中，弹性元件7也可以采用弹片、弹性橡胶体等与弹簧具有类似特性的元件。

本实施例的选换挡执行机构100可通过电机1和电磁阀6的动作，实现6个挡位的选择和切换。参见图9至图14，具体如下：

当所述电磁阀6断电或通入的电流小于或等于第一电流时，所述选换挡轴3借助所述弹性元件7的推力沿其轴向向靠近所述电机1的方向移动，靠近所述电机1的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，靠近所述电机1的所述换挡组件进入可换挡状态，另外两个所述换挡组件进入非可换挡状态，完成第一选挡动作；此时，通过所述电机1的正转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地正转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向远离所述电机1的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机1的反转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地反转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向靠近所述电机1的方向运动以挂上第二挡位。

当所述电磁阀6通入的电流大于第一电流而小于或等于第二电流时，所述选换挡轴3借助所述电磁阀6的吸引作用沿其轴向向靠近所述电磁阀6的方向移动并压缩弹性元件7，当所述电磁阀6对所述选换挡轴3的吸引力等于所述弹性元件7对所述选换挡轴3的推力时，位于中间位置的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，位于中间位置的所述电磁阀6的所述换挡组件进入可换挡状态，另外两个所述换挡组件进入非可换挡状态，此时完成第二选挡动作；此时，通过所述电机1的正转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地正转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向远离所述电机1的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机1的反转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地反转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向靠近所述电机1的方向运动以挂上第四挡位。

当所述电磁阀6通入的电流大于第二电流而小于或等于第三电流时，电磁阀6产生更大的电磁吸力，所述选换挡轴3借助所述电磁阀6的吸引作用沿其轴向向靠近所述电磁阀6的方向移动并压缩弹性元件7，当所述电磁阀对所述选换挡轴3的吸引力等于所述弹性元件7对所述选换挡轴3的推力时，靠近所述电磁阀6的所述换挡组件的筒状丝杆5的内花键501与所述选换挡轴3上对应的外花键301啮合，此时完成第三选挡动作；此时，通过所述电机1的正转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地正转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向远离所述电机1的方向运动以挂上第五挡位；通过所述电机1的反转可带动所述电机输出轴2、选换挡轴3及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆5一体地反转，使得所述换挡拨叉4拨动同步器向靠近所述电机1的方向运动以挂上第六挡位。

通过电机1与电磁阀6的配合，实现快速选换挡，并可实现六个挡位的选换挡，提高效率，换挡迅速，节省成本并节省空间。

此外，选换挡执行机构100包括三个换挡组件，使得单个选换挡执行机构实现6个挡位的选择和切换，大大节约变速箱制造成本，并节省变速箱的内部空间，缩小变速箱的体积。

另外，如图15所示，本申请实施例还提供了一种变速箱200，其包括上述实施例的选换挡执行机构100。

另外，如图16所示，本申请实施例还提供了一种车辆1000，其包括上述实施例的选换挡执行机构100。

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

Claims (11)

1.一种选换挡执行机构，包括电机、电机输出轴、选换挡轴、选挡驱动装置及换挡执行装置；

所述电机输出轴与所述选换挡轴的一端滑动连接，所述电机输出轴与选换挡轴的相对转动被限制，以使得所述选换挡轴可在所述电机的驱动下跟随所述电机输出轴一体地旋转；

所述换挡执行装置包括至少一个换挡组件，所述换挡组件包括换挡拨叉及筒状丝杆，所述筒状丝杆套接在所述选换挡轴上，

其特征在于，所述选换挡轴上设置有至少一个外花键，所述筒状丝杆的内圈设置有可与对应的所述外花键啮合或脱离的内花键，所述换挡拨叉的内圈与所述筒状丝杆的外圈螺纹配合；

所述选挡驱动装置用于驱动所述选换挡轴沿其轴向往复移动，以使得每一所述换挡组件能够处于可换挡状态或非可换挡状态；

在所述换挡组件的可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，所述电机的旋转带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地旋转，以使得处于可换挡状态的所述换挡组件的换挡拨叉能够沿筒状丝杆滑移；

在所述换挡组件的非可换挡状态，所述筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键脱离，以使得所述选换挡轴与处于非可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆可相对转动。

2.根据权利要求1所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡组件还包括轴承，所述轴承压装在所述选换挡轴的外周与所述筒状丝杆的内圈之间。

3.根据权利要求1所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述电机输出轴与所述选换挡轴的一端花键连接，所述电机输出轴与所述选换挡轴同轴。

4.根据权利要求1所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述选换挡轴具有小径轴段及外径大于所述小径轴段的大径轴段，所述小径轴段与大径轴段相接的位置形成有径向限位面，所述外花键形成在所述小径轴段上且一端与所述径向限位面相接；

处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键的一端与所述径向限位面抵靠。

5.根据权利要求1所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述选挡驱动装置包括第一驱动元件及第二驱动元件，所述第一驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向靠近所述电机的方向移动，所述第二驱动元件用于驱动所述选换挡轴沿其轴向向远离所述电机的方向移动。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡执行装置包括两个所述换挡组件，其中一个所述换挡组件进入可换挡状态时，另一个所述换挡组件进入非可换挡状态。

7.根据权利要求6所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述选挡驱动装置包括电磁阀及弹性元件，所述电磁阀设置在所述选换挡轴的另一端，所述弹性元件连接在所述电磁阀与选换挡轴之间；

当所述电磁阀断电时，所述选换挡轴借助所述弹性元件的推力沿其轴向向靠近所述电机的方向移动至第一选挡位置，靠近所述电机的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，完成第一选挡动作；在第一选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第一挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第二挡位；

当所述电磁阀通电时，所述选换挡轴借助所述电磁阀的吸引力克服弹性元件的阻力沿其轴向向靠近所述电磁阀的方向移动至第二选挡位置，靠近所述电磁阀的所述换挡组件的筒状丝杆的内花键与所述选换挡轴上对应的外花键啮合，此时完成第二选挡动作；在第二选挡位置，通过所述电机的正转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地正转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向远离所述电机的方向运动以挂上第三挡位；通过所述电机的反转可带动所述电机输出轴、选换挡轴及处于可换挡状态的所述换挡组件的筒状丝杆一体地反转，使得所述换挡拨叉拨动同步器向靠近所述电机的方向运动以挂上第四挡位。

8.根据权利要求1-3任意一项所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述换挡执行装置包括三个以上的所述换挡组件，任意一个所述换挡组件进入可换挡状态时，其余的所述换挡组件进入非可换挡状态。

9.根据权利要求8所述的选换挡执行机构，其特征在于，所述选换挡轴具有第一小径轴段、第二小径轴段及连接在所述第一小径轴段与第二小径轴段之间的大径轴段，所述大径轴段的外径大于所述第一小径轴段及第二小径轴段的外径，所述第一小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第一径向限位面，所述第二小径轴段与大径轴段相接的位置形成有第二径向限位面，所述选换挡轴上距离所述电机最近的一个所述外花键形成在所述第一小径轴段上且一端与所述第一径向限位面相接，所述选换挡轴上距离所述电机最远的一个所述外花键形成在所述第二小径轴段上且一端与所述第二径向限位面相接，所述选换挡轴上位于中间位置的外花键位于所述大径轴段上；

距离所述电机最近的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键远离所述电机的一端与所述第一径向限位面抵靠，距离所述电机最远的所述换挡组件在处于可换挡状态时其筒状丝杆的内花键靠近所述电机的一端与所述第二径向限位面抵靠。

10.一种变速箱，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述选换挡执行机构。

11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的选换挡执行机构。

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