CN111677858B - 动力耦合控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力耦合控制装置。该动力耦合控制装置用于选择性地接合或断开驱动机构与车辆传动系统之间的传动连接，其包括：致动电机；致动齿轮，其具有筒状的轴部和与致动电机传动连接的齿轮部；支撑座，轴部可转动地支撑在支撑座上，轴部相对于支撑座沿轴向固定并能够相对于支撑座转动；致动件，其套设在轴部上并与轴部螺纹配合，致动件与支撑座位于轴部的径向相反的两侧；和止挡件，止挡件与支撑座固定连接并接合致动件，从而止挡致动件相对于支撑座的转动运动。本发明的动力耦合控制装置结构简单、控制精度高且可靠性高。

Description

动力耦合控制装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域。具体地，本发明涉及一种动力耦合控制装置。

背景技术

在车辆中，通常需要在内燃机或电机等驱动机构与传动系统之间设置一些动力耦合控制装置。这些动力耦合控制装置由电机或手动驱动，致动同步器等机构，选择性地接合或断开不同的传动路径，从而实现换挡变速等目的。当前的车辆、特别是新能源汽车大多采用专用的电机来驱动此类动力耦合控制装置，但致动机构多采用传统的拨叉式机构。

CN 106838300 A公开了一种自动同步换挡系统及电动汽车。其中，换挡电机直接驱动丝杠，进而带动螺母套沿丝杠移动，拨叉的安装轴通过耳板接合螺母套两侧的连接柱，当螺母套移动时，带动拨叉围绕安装轴摆动，从而实现换挡。在这种配置下，电机的输出扭矩首先通过滚珠丝杠装置转化为线性运动，又通过耳板转化为拨叉的摆动，传动路径复杂，且无法实现对拨叉换挡位置的精准控制。另外，由于螺母套在沿丝杠移动时还具有相对丝杠轴线转动的趋势，这种转动运动被拨叉的耳板限制，很可能会引起拨叉的振动，导致换挡不稳定。

CN 103557316 A公开了一种丝杠螺母换挡机构。其中，丝杠螺母与拨叉固定连接，螺母在丝杠上移动时的转动趋势同样由拨叉来限制，也容易引起拨叉的振动，造成较大的噪音并导致换挡不稳定。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种结构简单、控制精度高且可靠性高的动力耦合控制装置。

上述技术问题通过根据本发明的一种动力耦合控制装置而得到解决。该动力耦合控制装置用于选择性地接合或断开驱动机构与车辆传动系统之间的传动连接，其包括：致动电机；致动齿轮，其具有筒状的轴部和与致动电机传动连接的齿轮部；支撑座，轴部可转动地支撑在支撑座上，轴部相对于支撑座沿轴向固定并能够相对于支撑座转动；致动件，其套设在轴部上并与轴部螺纹配合，并且致动件与支撑座位于轴部的径向相反的两侧；和止挡件，其与支撑座固定连接并接合致动件，从而止挡致动件相对于支撑座的转动运动。该动力耦合控制装置的致动齿轮直接与致动件螺纹配合，通过止挡件对致动件转动的限制，使得致动电机输出至致动齿轮的转动运动直接转化为致动件的轴向运动，传动路径短且结构简单，大大提高了动力耦合控制的控制精度和可靠性。

根据本发明的一个优选实施例，致动件位于轴部的径向外侧，支撑座位于轴部的径向内侧。由于支撑座为固定件，沿径向依次套设支撑座、致动齿轮的轴部和致动件可以便于装置的安装和拆卸。

根据本发明的另一优选实施例，致动电机的电机轴上固定有输出齿轮，齿轮部与输出齿轮啮合。优选地，电机轴的延伸方向垂直于输出齿轮及齿轮部的转动平面。这种齿轮传动布局可以使用更小的齿轮来输出致动电机的扭矩，可以减小传动部件的尺寸，提高传动比。

根据本发明的另一优选实施例，致动齿轮的齿轮部为围绕轴部的转动轴线的扇形。由于致动齿轮的转动范围一般较小，因此，致动齿轮的齿轮部可以仅形成扇形而非一个完整的圆形，扇形齿轮的结构利用率更高，且质量更轻。

根据本发明的另一优选实施例，齿轮部具有孔口，止挡件从孔口中穿过，使得止挡件在约束致动件的转动运动的同时还可以限制致动齿轮的转动运动，防止致动齿轮转动的角度过大。

根据本发明的另一优选实施例，该动力耦合控制装置还包括安装板，止挡件与支撑座通过安装板固定连接在一起。安装板可以固定在变速箱上或者与变速箱的壳体一体形成，从而为动力耦合控制装置的整体提供支撑。

根据本发明的另一优选实施例，轴部的轴向一端通过垫圈抵靠在安装板上。垫圈可以减少轴部与安装板之间的摩擦。优选地，轴部与支撑座之间设置有衬套，衬套过盈配合地套设在支撑座上，在衬套远离安装板的轴向一端形成有径向延伸的凸缘，凸缘抵接轴部的远离安装板的轴向另一端。衬套可以减小轴部与支撑座之间的摩擦，并且通过凸缘与安装板配合来对轴部进行轴向限位。

根据本发明的另一优选实施例，致动电机的电机轴穿过安装板。电机轴可以由致动电机自身(例如由致动电机的壳体)来支撑，也可以由安装板来辅助支撑。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1是根据本发明的实施例的动力耦合控制装置的立体图；和

图2是图1的动力耦合控制装置的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的动力耦合控制装置的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

图1和图2分别示出根据本发明的实施例的动力耦合控制装置的立体图和剖视图。如图1所示，该动力耦合控制装置由致动电机1驱动，致动电机1可以采用无刷直流电机(BLDC)的形式，也可以采用其他类型的电机，本发明对此不做限定。致动电机1可以固定在车辆的驱动桥壳体或其他机构上。致动电机1具有用于输出电机扭矩的电机轴11，电机轴11伸出致动电机1外侧的一端固定安装有输出齿轮12。输出齿轮12可以与电机轴11一体形成也可以通过其他方式来安装。电机轴11穿过安装板6。安装板6为整个动力耦合控制装置提供支撑，其固定在变速箱的壳体上或者与变速箱壳体一体形成。

如图2所示，安装板6上固定有支撑座3。支撑座3优选形成为圆柱形，并且优选与安装板6一体形成。支撑座3的径向外侧安装有致动齿轮2，致动齿轮2具有轴部21和齿轮部22。轴部21为圆筒状，用于套设在支撑座3上，并且能够相对于支撑座3转动。齿轮部22是固定连接(优选一体形成)在轴部21的径向外侧的齿轮状结构，其与致动电机1的输出齿轮12相啮合，并且能够在输出齿轮12的驱动下借助轴部21相对于支撑座3转动。优选地，电机轴11的延伸方向与输出齿轮12及齿轮部22的转动平面垂直，输出齿轮12和齿轮部22是直接相互啮合的正齿轮对，可以减小传动机构的尺寸，节省空间。由于动力耦合控制装置的齿轮转动范围较小，因此图中的齿轮部22形成为扇形，以便于节省材料和空间。但根据实际需要，齿轮部22也可以形成为完整的圆形，只要能够满足齿轮部22的实际转动范围即可。轴部21的轴向一端通过垫圈7抵靠在安装板6上，以便减小轴部21相对于支撑座3转动时轴部21与安装板6之间的摩擦。轴部21的径向内侧与支撑座3之间设置有衬套8。衬套8优选通过过盈配合的方式套设在支撑座3的径向外侧，从而与支撑座3相对固定。衬套8的远离安装板6的轴向一端形成有径向延伸的凸缘81，凸缘81抵接轴部21的远离安装板6的轴向另一端，从而与安装板6配合实现对轴部21的轴向固定，使得致动齿轮2只能围绕支撑座3转动而不能沿着支撑座3轴向移动。

致动件4套设在轴部21的径向外侧并与轴部21螺纹配合，致动件4的径向外侧形成有径向突出的凸台部41。止挡件5与支撑座3固定连接在一起并接合致动件4的凸台部41，使得致动件4不能相对于支撑座3进行转动。在本实施例中，止挡件5形成为固定在安装板6上并大致垂直于轴部21的转动平面延伸的平板状结构。止挡件5通过安装板6与支撑座3固定连接在一起。但止挡件5的形状以及与致动件4的具体接合方式也可以根据具体情况而不同，例如致动件4上可以不形成凸台部41，而是形成轴向延伸的槽或孔，止挡件5相应地形成为轴向延伸的杆，杆从致动件4上的槽或孔中穿过，从而止挡致动件4相对于支撑座3的转动运动。优选地，还可以在齿轮部22上形成孔口23，止挡件5从孔口23中穿过。如此，齿轮部22的转动运动会受到止挡件5的限制，从而防止齿轮部22的转动角度过大。

当致动电机1驱动致动齿轮2围绕支撑座3转动时，致动齿轮2的轴部21通过螺纹配合将运动传递至致动件4。由于致动件4相对于支撑座3的转动自由度受到止挡件5的约束，因此致动齿轮2的转动运动将借助螺纹配合转化为致动件4相对于支撑座3的轴向移动。致动件4可以转而带动同步器等机构，从而实现车辆的驱动机构与传动系统之间的选择性接合或断开。

根据本发明的另外的实施例，动力耦合控制装置的各部件径向布置顺序也可以相反设置，即支撑座3设置在径向最外侧，致动齿轮2(特别是轴部21)设置在支撑座3的径向内侧，致动件4设置在轴部21的径向内侧。这种替代实施例的动力耦合控制装置的其他传动关系和连接方式与前述实施例相同，在此不再赘述。

在根据本发明的动力耦合控制装置中，致动电机驱动致动齿轮，致动齿轮直接与致动件螺纹配合，通过止挡件对致动件的转动自由度的约束，使得致动电机输出至致动齿轮的转动运动直接转化为致动件的轴向运动，传动路径短，结构简单且拆装便捷，大大提高了动力耦合控制的控制精度和可靠性，并降低了制造成本和产品尺寸。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 致动电机

11 电机轴

12 输出齿轮

2 致动齿轮

21 轴部

22 齿轮部

23 孔口

3 支撑座

4 致动件

41 凸台部

5 止挡件

6 安装板

7 垫圈

8 衬套

81 凸缘。

Claims (10)

1.一种动力耦合控制装置，用于选择性地接合或断开驱动机构与车辆传动系统之间的传动连接，所述动力耦合控制装置包括致动电机(1)，

其特征在于，

所述动力耦合控制装置还包括：

致动齿轮(2)，所述致动齿轮(2)具有筒状的轴部(21)和与所述致动电机(1)传动连接的齿轮部(22)；

支撑座(3)，所述轴部(21)可转动地支撑在所述支撑座(3)上，所述轴部(21)相对于所述支撑座(3)沿轴向固定并能够相对于所述支撑座(3)转动；

致动件(4)，所述致动件(4)套设在所述轴部(21)上并与所述轴部(21)螺纹配合，并且所述致动件(4)与所述支撑座(3)位于所述轴部(21)的径向相反的两侧；和

止挡件(5)，所述止挡件(5)与所述支撑座(3)固定连接并接合所述致动件(4)，从而止挡所述致动件(4)相对于所述支撑座(3)的转动运动。

2.根据权利要求1所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述致动件(4)位于所述轴部(21)的径向外侧，所述支撑座(3)位于所述轴部(21)的径向内侧。

3.根据权利要求1或2所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述致动电机(1)的电机轴(11)上固定有输出齿轮(12)，所述齿轮部(22)与所述输出齿轮(12)啮合。

4.根据权利要求3所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述电机轴(11)的延伸方向垂直于所述输出齿轮(12)及所述齿轮部(22)的转动平面。

5.根据权利要求1或2所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述齿轮部(22)为围绕所述轴部(21)的转动轴线的扇形。

6.根据权利要求1或2所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述齿轮部(22)具有孔口(23)，所述止挡件(5)从所述孔口(23)中穿过，从而限制所述致动齿轮(2)的转动运动。

7.根据权利要求1或2所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述动力耦合控制装置还包括安装板(6)，所述止挡件(5)与所述支撑座(3)通过所述安装板(6)固定连接在一起。

8.根据权利要求7所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述轴部(21)的轴向一端通过垫圈(7)抵靠在所述安装板(6)上。

9.根据权利要求8所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述轴部(21)与所述支撑座(3)之间设置有衬套(8)，所述衬套(8)过盈配合地套设在所述支撑座(3)上，在所述衬套(8)远离所述安装板(6)的轴向一端形成有径向延伸的凸缘(81)，所述凸缘(81)抵接所述轴部(21)远离所述安装板(6)的轴向另一端。

10.根据权利要求7所述的动力耦合控制装置，其特征在于，所述致动电机(1)的电机轴(11)穿过所述安装板(6)。

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