CN111412281A - 一种车辆的电动驻车机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆的电动驻车机构，属于车辆领域。电动驻车机构包括：驻车电机，其输出轴设有轮齿；换挡摇臂组件，其一端为与输出轴啮合的齿轮结构，另一端为柱形拨指，配置成可绕第一轴线转动；凸轮轴组件，其一端与柱形拨指相连，凸轮轴组件的另一端设有第一锥面和第二锥面，第一锥面的大端与第二锥面小端连接；棘爪组件，其一端的一侧设有内凹的圆弧面，用于分别与第一锥面或第二锥面接触；棘轮，与变速器轴相连且位于棘爪组件上与圆弧面相背的一侧，用于在圆弧面与第二锥面接触时与卡齿卡接，在圆弧面与第一锥面接触时与卡齿脱离。本发明能够使得电动驻车机构空间更加紧凑，成本更低。

Description

一种车辆的电动驻车机构
技术领域
本发明涉及车辆领域，特别是涉及一种车辆的电动驻车机构。
背景技术
当汽车停止时，需要通过驻车档对汽车半轴进行锁止，进而防止车辆在坡道上溜车以保证停车安全。所以，大部分自动变速器及新能源变速器都配备了驻车执行机构。随着电子化的快速发展，变速器驻车执行机构逐渐由手动操作驱动变为电机驱动。
当前的电动驻车执行机构，如使用了涡轮蜗杆的驻车执行机构，虽然减速增扭效果明显，可以实现驻车电机小形化，但涡轮蜗杆制造困难，成本也较高。
随着变速器技术的发展，对变速器空间、成本提出了更高、更严的要求。为了适应变速器新的发展趋势，迫切需要设计一款结构更紧凑、成本更低的驻车执行机构。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种车辆的电动驻车机构，能够使得机构空间更加紧凑，同时成本更低。
本发明一个进一步的目的是要提高机构的可靠性。
本发明另一个进一步的目的是要简化装配过程。
特别地，本发明提供了一种车辆的电动驻车机构，包括：
驻车电机，其输出轴的外表面设有轮齿；
换挡摇臂组件，其一端为与所述驻车电机的输出轴啮合的齿轮结构，另一端为柱形拨指，所述换挡摇臂组件配置成可绕其中部的预设位置的第一轴线转动；
凸轮轴组件，其一端与所述柱形拨指相连，使得所述凸轮轴组件随着所述柱形拨指的转动而沿其轴线移动，所述凸轮轴组件的另一端设有第一锥面和第二锥面，所述第一锥面的大端与所述第二锥面小端连接；
棘爪组件，其一端的一侧设有内凹的圆弧面，用于在所述凸轮轴组件移动时分别与所述第一锥面或所述第二锥面接触；
棘轮，与所述车辆的变速器轴相连，所述棘轮位于所述棘爪组件上与所述圆弧面相背的一侧，用于在所述棘爪组件的所述圆弧面与所述第二锥面接触时与所述棘爪组件卡接，以完成驻车锁止，在所述棘爪组件的所述圆弧面与所述第一锥面接触时与所述棘爪组件脱离，以完成驻车解锁。
可选地，所述换挡摇臂组件包括：
摇臂，其两端分别为所述齿轮结构和所述柱形拨指，其中部设有中心线与所述第一轴线重合的第一轴孔；
第一转轴，穿设于所述第一轴孔中且固定于所述车辆的变速箱壳体处，使得所述摇臂可绕所述第一轴线转动。
可选地，所述凸轮轴组件包括：
凸轮轴，其一端设有所述第一锥面和所述第二锥面，另一端设有盲孔，所述凸轮轴面向所述换挡摇臂组件的一侧设有与所述盲孔连通的开口，用于穿设所述柱形拨指；和
第一弹簧，一端与所述盲孔的底部相连，另一端与所述柱形拨指相连，使得所述换挡摇臂组件通过压缩所述第一弹簧带动所述凸轮轴移动。
可选地，所述开口设置为腰型孔。
可选地，所述凸轮轴位于所述盲孔的顶端处还开设有贯穿其径向的第一安装孔；且
所述凸轮轴组件还包括挡销，穿设于所述第一安装孔内，用于在所述换挡摇臂组件沿远离所述第一弹簧的方向转动时抵接所述换挡摇臂组件。
可选地，所述凸轮轴具有依次连接的大径圆柱部、所述第二锥面、所述第一锥面和小径圆柱部，所述大径圆柱部的直径与所述第二锥面的大端的直径相同，所述小径圆柱部的直径与所述第一锥面的小端的直径相同，所述凸轮轴穿设于所述车辆的变速箱壳体处。
可选地，所述第一锥面的锥度大于所述第二锥面的锥度。
可选地，所述棘爪组件包括：
棘爪臂，其一端设有所述圆弧面，另一端设有第二轴孔，所述第二轴孔的中心线与所述凸轮轴组件的移动方向平行；
第二转轴，穿设于所述第二轴孔内，使得所述棘爪臂可绕所述第二轴孔的中心线转动。
可选地，所述棘爪组件还包括：
第二弹簧，穿设于所述第二转轴处，所述第二弹簧为扭转弹簧，其一端臂与所述车辆的变速箱壳体抵接，另一端臂与所述棘爪臂抵接，以使得所述棘爪臂产生指向所述凸轮轴组件的回复力。
可选地，所述棘爪臂在所述圆弧面的背面侧还设有凸起的卡齿，用于与所述棘轮卡接，所述卡齿设置为顶部为小端的梯形齿。
本发明将传统变速器中的换档转臂结构创新后用于驻车执行机构。其中，将换挡转臂“王字槽”更变为径向齿轮结构，即上述的齿轮结构，另一端变为柱形拨指。齿轮结构传动稳定，减速增扭效果明显，加之通过合理分配换挡摇臂组件的齿轮结构端与柱形拨指端的力臂，可以大幅度增大驻车电机的减速增扭效果，进一步减小驻车电机扭矩需求，使驻车电机小形化得以实现。因此能够使得整个机构的空间更加紧凑，同时成本更低。
进一步地，本实施例的电动驻车机构即可用于传统变速器如DCT、AT、CVT变速器驻车锁止，亦可用于纯电动变速器甚至非汽车领域传动部件锁止，因此适用性广。
进一步地，整个系统采用集成化的设计思路，使零件数目相比其它方案零件数目更少，结构更紧凑，成本更低。
进一步地，由凸轮轴组件取代传统驻车的推杆组件，驻车凸轮轴沿轴向开孔，将第一回位弹簧安装在孔中，充分利用了空间，并且凸轮轴组件尺寸精度更容易保证，制造更容易，空间更紧凑，装配更简单。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的电动驻车机构的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的电动驻车机构的摇臂的结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的电动驻车机构的凸轮轴组件的结构示意图；
图4是根据本发明一个实施例的电动驻车机构的凸轮轴组件的剖视图；
图5是根据本发明一个实施例的电动驻车机构的棘爪臂的结构示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的电动驻车机构100的结构示意图。如图1所示，本发明提供了一种车辆的电动驻车机构100，一个实施例中，其一般性地可以包括驻车电机10、换挡摇臂组件20、凸轮轴组件30、棘爪组件40和棘轮50。驻车电机10的输出轴的外表面设有轮齿11，该驻车电机10可以是无刷或有刷直流电机。换挡摇臂组件20的一端为与驻车电机10的输出轴啮合的齿轮结构201，可以是设有齿轮的部分圆周，如图1所示的扇形齿轮形状。换挡摇臂组件20的另一端为柱形拨指202。换挡摇臂组件20配置成可绕其中部的预设位置的第一轴线O1转动。凸轮轴组件30的一端与柱形拨指202相连，使得凸轮轴组件30随着柱形拨指202的转动而沿其轴线移动，凸轮轴组件30的另一端设有第一锥面301和第二锥面302，第一锥面301的大端与第二锥面302小端连接。棘爪组件40的一端的一侧设有内凹的圆弧面401，用于在凸轮轴组件30移动时分别与第一锥面301或第二锥面302接触。棘轮50与车辆的变速器轴相连，棘轮50位于棘爪组件40上与圆弧面401相背的一侧，用于在棘爪组件40的圆弧面401与第二锥面302接触时与棘爪组件40卡接，以完成驻车锁止，在棘爪组件40的圆弧面401与第一锥面301接触时与棘爪组件40脱离，以完成驻车解锁。即通过控制驻车电机10的正反转可以实现驻车锁止和解锁。
本实施例将传统变速器中的换档转臂结构创新后用于驻车执行机构。其中，将换挡转臂“王字槽”更变为径向齿轮结构，即上述的齿轮结构201，另一端变为柱形拨指202。齿轮结构传动稳定，减速增扭效果明显，加之通过合理分配换挡摇臂组件20的齿轮结构201端与柱形拨指202端的力臂，可以大幅度增大驻车电机10的减速增扭效果，进一步减小驻车电机10扭矩需求，使驻车电机10小形化得以实现。因此能够使得整个机构的空间更加紧凑，同时成本更低。
以车重为3000kg，车轮半径280mm的车辆为例，在30％坡道上解除驻车时驻车电机10扭矩需求不超过0.5Nm。
进一步地，本实施例的电动驻车机构100即可用于传统变速器如DCT、AT、CVT变速器驻车锁止，亦可用于纯电动变速器甚至非汽车领域传动部件锁止，因此适用性广。
进一步地，整个系统采用集成化的设计思路，使零件数目相比其它方案零件数目更少，结构更紧凑，成本更低。
图2是根据本发明一个实施例的电动驻车机构100的摇臂21的结构示意图。如图1所示，另一实施例中，换挡摇臂组件20包括摇臂21和第一转轴22。如图2所示，摇臂21的两端分别为齿轮结构201和柱形拨指202，其中部设有中心线与第一轴线O1重合的第一轴孔203。如图1所示，第一转轴22穿设于第一轴孔203中且固定于车辆的变速箱壳体处，使得摇臂21可绕第一轴线O1转动。
图3是根据本发明一个实施例的电动驻车机构100的凸轮轴组件30的结构示意图。图4是根据本发明一个实施例的电动驻车机构100的凸轮轴组件30的剖视图。一个实施例中，如图3所示，凸轮轴组件30包括凸轮轴31和第一弹簧32。凸轮轴31的一端设有第一锥面301和第二锥面302，另一端设有盲孔311(参见图4)，凸轮轴31面向换挡摇臂组件20的一侧设有与盲孔311连通的开口312，用于穿设柱形拨指202。如图4所示，第一弹簧32的一端与盲孔311的底部相连，另一端与柱形拨指202相连，使得换挡摇臂组件20通过压缩第一弹簧32带动凸轮轴31移动。
本实施例中由凸轮轴组件30取代传统驻车的推杆组件，驻车凸轮轴31沿轴向开孔，将第一回位弹簧安装在盲孔311中，充分利用了空间，并且凸轮轴组件30尺寸精度更容易保证，制造更容易，空间更紧凑，装配更简单。
可选地，开口312设置为腰型孔。由于腰型孔的两端为弧形，因此与柱形拨指202的接触较为平滑，接触面积较大，接触时不易产生异响。在其他实施例中，还可以为其他两端为弧形的开孔形状，在此不做限制。
另一实施例中，如图4所示，凸轮轴31位于盲孔311的顶端处还开设有贯穿其径向的第一安装孔313。如图3所示，凸轮轴组件30还包括挡销33，穿设于第一安装孔313内，用于在换挡摇臂组件20沿远离第一弹簧32的方向转动时抵接换挡摇臂组件20。通过挡销33与换挡摇臂组件20抵接，可以更好地推动凸轮轴组件30。
一个实施例中，如图3所示，凸轮轴31具有依次连接的大径圆柱部303、第二锥面302、第一锥面301和小径圆柱部304，大径圆柱部303的直径与第二锥面302的大端的直径相同，小径圆柱部304的直径与第一锥面301的小端的直径相同，凸轮轴31穿设于车辆的变速箱壳体处。通过在变速箱壳体处设置通孔来安装凸轮轴31的大径圆柱部303和小径圆柱部304，使得凸轮轴31可沿其轴向移动。同时由于第一锥面301的直径大于小径圆柱部304的直径，因此可以限制凸轮轴31的移动空间；另一端通过伸出的挡销33也同样能够限制凸轮轴31的移动空间，使得凸轮轴31有一定的移动范围限制。
可选地，第一锥面301的锥度大于第二锥面302的锥度。第一锥面301用于运动过程中的导向，因此可以设置的大一些的锥度，以快速导向。第二锥面302用于驻车锁止，因此可以设置小一些的锥度，来稳定地锁止。
图5是根据本发明一个实施例的电动驻车机构100的棘爪臂41的结构示意图。如图1所示，一个实施例中，棘爪组件40包括棘爪臂41和第二转轴42。如图5所示，棘爪臂41的一端设有圆弧面401，另一端设有第二轴孔403，第二轴孔403的中心线O2(参见图1)与凸轮轴组件的移动方向平行。如图1所示，第二转轴42穿设于第二轴孔403内，使得棘爪臂41可绕第二轴孔403的中心线O2转动。
可选地，棘爪臂41在圆弧面401的背面侧还设有凸起的卡齿402，用于与棘轮50卡接。相应地，棘轮的外表面设有多个沿其径向凹陷的凹部501，用于与卡齿402卡接。
可选地，卡齿402设置为顶部为小端的梯形齿。相应地棘轮50的凹部501也设置为相似的形状，以更好地挂接，驻车效果较好。
如图1所示，另一个实施例中，棘爪组件40还包括第二弹簧43，穿设于第二转轴42处，第二弹簧43为扭转弹簧，其一端臂与车辆的变速箱壳体抵接，另一端臂与棘爪臂41抵接，以使得棘爪臂41产生指向凸轮轴组件30的回复力。通过设置第二弹簧43能够完成棘爪臂41的自动复位。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种车辆的电动驻车机构，其特征在于，包括：
驻车电机，其输出轴的外表面设有轮齿；
换挡摇臂组件，其一端为与所述驻车电机的输出轴啮合的齿轮结构，另一端为柱形拨指，所述换挡摇臂组件配置成可绕其中部的预设位置的第一轴线转动；
凸轮轴组件，其一端与所述柱形拨指相连，使得所述凸轮轴组件随着所述柱形拨指的转动而沿其轴线移动，所述凸轮轴组件的另一端设有第一锥面和第二锥面，所述第一锥面的大端与所述第二锥面小端连接；
棘爪组件，其一端的一侧设有内凹的圆弧面，用于在所述凸轮轴组件移动时分别与所述第一锥面或所述第二锥面接触；
棘轮，与所述车辆的变速器轴相连，所述棘轮位于所述棘爪组件上与所述圆弧面相背的一侧，用于在所述棘爪组件的所述圆弧面与所述第二锥面接触时与所述棘爪组件卡接，以完成驻车锁止，在所述棘爪组件的所述圆弧面与所述第一锥面接触时与所述棘爪组件脱离，以完成驻车解锁。
2.根据权利要求1所述的电动驻车机构，其特征在于，所述换挡摇臂组件包括：
摇臂，其两端分别为所述齿轮结构和所述柱形拨指，其中部设有中心线与所述第一轴线重合的第一轴孔；
第一转轴，穿设于所述第一轴孔中且固定于所述车辆的变速箱壳体处，使得所述摇臂可绕所述第一轴线转动。
3.根据权利要求2所述的电动驻车机构，其特征在于，所述凸轮轴组件包括：
凸轮轴，其一端设有所述第一锥面和所述第二锥面，另一端设有盲孔，所述凸轮轴面向所述换挡摇臂组件的一侧设有与所述盲孔连通的开口，用于穿设所述柱形拨指；和
第一弹簧，一端与所述盲孔的底部相连，另一端与所述柱形拨指相连，使得所述换挡摇臂组件通过压缩所述第一弹簧带动所述凸轮轴移动。
4.根据权利要求3所述的电动驻车机构，其特征在于，
所述开口设置为腰型孔。
5.根据权利要求3或4所述的电动驻车机构，其特征在于，
所述凸轮轴位于所述盲孔的顶端处还开设有贯穿其径向的第一安装孔；且
所述凸轮轴组件还包括挡销，穿设于所述第一安装孔内，用于在所述换挡摇臂组件沿远离所述第一弹簧的方向转动时抵接所述换挡摇臂组件。
6.根据权利要求5所述的电动驻车机构，其特征在于，
所述凸轮轴具有依次连接的大径圆柱部、所述第二锥面、所述第一锥面和小径圆柱部，所述大径圆柱部的直径与所述第二锥面的大端的直径相同，所述小径圆柱部的直径与所述第一锥面的小端的直径相同，所述凸轮轴穿设于所述车辆的变速箱壳体处。
7.根据权利要求1所述的电动驻车机构，其特征在于，
所述第一锥面的锥度大于所述第二锥面的锥度。
8.根据权利要求1所述的电动驻车机构，其特征在于，所述棘爪组件包括：
棘爪臂，其一端设有所述圆弧面，另一端设有第二轴孔，所述第二轴孔的中心线与所述凸轮轴组件的移动方向平行；
第二转轴，穿设于所述第二轴孔内，使得所述棘爪臂可绕所述第二轴孔的中心线转动。
9.根据权利要求8所述的电动驻车机构，其特征在于，所述棘爪组件还包括：
第二弹簧，穿设于所述第二转轴处，所述第二弹簧为扭转弹簧，其一端臂与所述车辆的变速箱壳体抵接，另一端臂与所述棘爪臂抵接，以使得所述棘爪臂产生指向所述凸轮轴组件的回复力。
10.根据权利要求8所述的电动驻车机构，其特征在于，
所述棘爪臂在所述圆弧面的背面侧还设有凸起的卡齿，用于与所述棘轮卡接，所述卡齿设置为顶部为小端的梯形齿。
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