CN111810631A - 驻车装置及变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种驻车装置及变速器，该驻车装置包括棘轮、棘爪、棘爪回位部件、锁止机构及驱动机构，所述棘爪转动连接在变速器的壳体上并可在解锁位置和锁止位置之间来回切换，所述棘轮相对固定地设置在变速器的输入轴或输出轴上，所述棘爪的一端朝向所述棘轮的一侧形成有卡齿，所述卡齿背向所述棘轮的一侧形成有承压部；所述锁止机构包括凸轮轴、限位板、凸轮及蓄能部件，所述限位板固定在所述凸轮轴上，所述凸轮可转动地套设在所述凸轮轴上，所述蓄能部件连接在所述限位板与所述凸轮之间。该驻车装置结构简单紧凑、安装方便及整体性能好，可有效提高驻车的可靠性。并且易于制造和控制，生产成本低，可大规模推广应用。

Description

驻车装置及变速器

技术领域

本发明属于汽车变速器技术领域，尤其涉及一种驻车装置及变速器。

背景技术

汽车停靠在水平路上时，驾驶员只需拉上手刹就能对整车起到制动作用。然而，如果汽车停靠在较陡的坡道上时，仅靠手刹可能会出现失效的情况。普通手动变速器可以通过挂入挡位依靠发动机反拖来保证车辆不致滑动，但对于电动汽车，就必须采取措施来防止意外情况发生，所以需要驻车装置来实现对传动系统的制动。

驻车装置是防止车辆意外滑行的一种安全装置，它作用于汽车变速器，将变速器的传动系统锁死，使汽车可靠而无时间限制地停放在一定位置甚至是斜坡上。因此，驻车装置广泛应用于自动变速器以及由电机驱动的变速器中。

目前，在已经运用的汽车变速器的驻车装置中，存在以下问题：驻车装置的棘轮安装在差速器或中间轴上，驻车装置受到的扭矩很大，使得驻车装置在强度方面要求较高。此外，现有的驻车装置存在结构复杂、安装定位困难、控制难度大及加工精度要求高等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的驻车装置结构复杂的问题，提供一种驻车装置及变速器。

为解决上述技术问题，一方面，本发明实施例提供一种驻车装置，包括棘轮、棘爪、棘爪回位部件、锁止机构及驱动机构，所述棘爪转动连接在变速器的壳体上并可在解锁位置和锁止位置之间来回切换，所述棘轮相对固定地设置在变速器的输入轴或输出轴上，所述棘爪的一端朝向所述棘轮的一侧形成有卡齿，所述卡齿背向所述棘轮的一侧形成有承压部；

在所述锁止位置，所述卡齿卡入所述棘轮的齿槽；在所述解锁位置，所述卡齿脱出所述棘轮的齿槽；所述棘爪回位部件施加在所述棘爪上的作用力使得所述棘爪始终具有向解锁位置转动的趋势；

所述锁止机构包括凸轮轴、限位板、凸轮及蓄能部件，所述限位板固定在所述凸轮轴上，所述凸轮可转动地套设在所述凸轮轴上，所述蓄能部件连接在所述限位板与所述凸轮之间；

在变速器挂入P挡时，所述驱动机构驱动所述凸轮轴沿第一旋转方向转动一预设锁紧角度，所述凸轮轴的转动通过所述限位板及蓄能部件带动所述凸轮沿第一旋转方向转动，并通过所述凸轮与所述承压部的接触带动所述棘爪由解锁位置向锁止位置转动；

在所述凸轮轴转动所述预设锁紧角度之后，所述棘爪由解锁位置直接到达锁止位置或者所述棘爪由解锁位置到达假锁位置；在所述假锁位置，所述棘爪与所述棘轮的齿顶干涉而未能卡入所述棘轮的卡槽，所述蓄能部件可在所述棘爪与所述棘轮的齿顶刚开始接触至所述凸轮轴完成转动所述预设锁紧角度这一时间段内蓄积能量，在所述棘轮因车轮的转动而转动时，所述凸轮在所述蓄能部件的作用力下推动所述棘爪向锁止位置转动，直到所述棘爪到达锁止位置；

在变速器解除P挡时，所述驱动机构驱动所述凸轮轴沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动所述预设锁紧角度，所述凸轮轴的转动通过所述限位板带动所述凸轮沿第二旋转方向转动，所述棘爪借助所述棘爪回位部件由锁止位置回到解锁位置。

可选地，所述凸轮包括基圆部以及沿所述基圆部的径向向外凸出的凸出部，所述凸出部的顶面包括第一圆弧面、第二圆弧面及连接在所述第一圆弧面与第二圆弧面之间的过渡曲面，所述凸轮轴、基圆部、第一圆弧面及第二圆弧面共轴心，所述第一圆弧面的半径小于所述第二圆弧面的半径；

在所述解锁位置，所述第一圆弧面与所述承压部抵接；在所述锁止位置，所述第二圆弧面与所述承压部抵接。

可选地，所述棘爪包括棘爪本体、销钉及滚轮，所述棘爪本体通过一转轴转动连接在变速器的壳体上，所述棘爪本体的一端形成所述卡齿，所述卡齿背向所述棘轮的一侧形成有滚轮槽，所述滚轮通过所述销钉转动连接在所述滚轮槽内，所述滚轮构成所述承压部。

可选地，所述棘爪回位部件为第一扭簧，所述第一扭簧间隙套设在所述转轴上，所述第一扭簧的一端连接在所述棘爪本体上，所述第一扭簧的另一端连接在变速器的壳体上。

可选地，所述锁止机构还包括用于限制所述凸轮的轴向位移的轴向限位部件，所述轴向限位部件包括弹簧圈及限位筒，所述弹簧圈过盈套装在所述凸轮轴上并与所述凸轮的一侧端面抵接，所述限位筒过盈套装在所述凸轮轴上并与所述凸轮的另一侧端面抵接。

可选地，所述蓄能部件为第二扭簧，所述第二扭簧间隙套设在所述凸轮轴上，所述第二扭簧的一端连接在所述凸轮上，所述第二扭簧的另一端连接在所述限位板上。

可选地，所述限位板包括沿所述凸轮轴的径向延展的板状主体及连接在所述板状本体的边缘且沿所述凸轮轴的轴向延伸的限位臂，所述凸轮在初始状态下借助所述第二扭簧的预紧力而与所述限位臂抵靠。

可选地，所述限位板与设置在变速器的壳体上的限位销配合，以实现所述凸轮轴圆周方向上的限位。

可选地，所述驱动机构整体设置在变速器的壳体的外部；

所述驱动机构包括电机、蜗轮蜗杆减速机构及角度传感器，所述蜗轮蜗杆减速机构包括啮合的蜗轮与蜗杆，所述电机的输出轴与所述蜗杆同轴连接或一体形成，所述凸轮轴的一端连接在所述蜗轮的中心位置；

所述角度传感器用于检测所述电机输出轴的转角、所述蜗杆的转角或所述蜗轮的转角，以此得到所述凸轮轴的转角。

本发明实施例的驻车装置，棘轮相对固定地设置在变速器的输入轴或输出轴上，在变速器挂入P挡时，驱动机构驱动凸轮轴沿第一旋转方向转动一预设锁紧角度，凸轮轴的转动通过限位板及蓄能部件带动凸轮沿第一旋转方向转动，并通过凸轮与棘爪的承压部的接触带动棘爪由解锁位置向锁止位置转动。在凸轮轴转动预设锁紧角度之后，棘爪由解锁位置直接到达锁止位置或者棘爪由解锁位置到达假锁位置；在假锁位置，棘爪与棘轮的齿顶干涉而未能卡入棘轮的卡槽，蓄能部件可在棘爪与棘轮的齿顶刚开始接触至凸轮轴完成转动预设锁紧角度这一时间段内蓄积能量，在棘轮因车轮的转动(溜车)而转动时，凸轮在蓄能部件的作用力下推动棘爪向锁止位置转动，直到棘爪到达锁止位置。在变速器解除P挡时，驱动机构驱动凸轮轴沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向转动预设锁紧角度，凸轮轴的转动通过限位板带动凸轮沿第二旋转方向转动，棘爪借助棘爪回位部件由锁止位置回到解锁位置。该驻车装置结构简单紧凑、安装方便及整体性能好，可有效提高驻车的可靠性。并且易于制造和控制，生产成本低，可大规模推广应用。并且，在假锁位置时，当发生车轮轻微转动(溜车)时，通过蓄能部件能够推动棘爪继续向锁止位置转动，以实现驻车，可见，该驻车装置的锁止机构的设计可实现延缓驻车的作用。

另一方面，本发明实施例还提供一种变速器，其包括上述的驻车装置。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的驻车装置的示意图；

图2是本发明另一实施例提供的驻车装置的锁止机构示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、棘轮；11、内花键孔；

2、棘爪；21、棘爪本体；211、卡齿；22、销钉；3、滚轮；

3、转轴；

4、棘爪回位部件；

5、锁止机构；51、凸轮轴；52、限位板；521、板状主体；522、限位臂；53、凸轮；531、基圆部；532、凸出部；5321、第一圆弧面；5322、第二圆弧面；5323、过渡曲面；54、蓄能部件；55、弹簧圈；56、限位筒；

6、驱动机构；61、电机；62、蜗轮蜗杆减速机构。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、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，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

如图1及图2所示，本发明一实施例提供的驻车装置，包括棘轮1、棘爪2、转轴3、棘爪回位部件4、锁止机构5及驱动机构6，所述棘爪2通过转轴3转动连接在变速器的壳体上并可在解锁位置和锁止位置之间来回切换，所述棘轮1相对固定地设置在变速器的输入轴上，所述棘爪2的一端朝向所述棘轮1的一侧形成有卡齿211，所述卡齿211背向所述棘轮1的一侧形成有承压部。

所述棘轮1可通过花键连接的方式相对固定地设置在变速器的输入轴上，以使得棘轮1与变速器的输入轴一体地转动，即棘轮1具有内花键孔11，变速器的输入轴上设置外花键。锁止棘轮1即可锁止输入轴，对于单挡电动车的变速器，输入轴和输出轴通过齿轮硬连接，锁止棘轮1即可实现汽车的驻车。

在所述锁止位置，所述卡齿211卡入所述棘轮1的齿槽；在所述解锁位置，所述卡齿211脱出所述棘轮1的齿槽；所述棘爪回位部件4施加在所述棘爪2上的作用力使得所述棘爪2始终具有向解锁位置转动的趋势。

所述锁止机构5包括凸轮轴51、限位板52、凸轮53及蓄能部件54，所述限位板52固定在所述凸轮轴51上，所述凸轮53可转动地套设在所述凸轮轴51上，所述蓄能部件54连接在所述限位板52与所述凸轮53之间。

在变速器挂入P挡时，所述驱动机构6驱动所述凸轮轴51沿第一旋转方向转动一预设锁紧角度，所述凸轮轴51的转动通过所述限位板52及蓄能部件54带动所述凸轮53沿第一旋转方向转动，并通过所述凸轮53与所述承压部的接触带动所述棘爪2由解锁位置向锁止位置转动。

在所述凸轮轴51转动所述预设锁紧角度之后，所述棘爪2由解锁位置直接到达锁止位置或者所述棘爪2由解锁位置到达假锁位置；在所述假锁位置，所述棘爪2与所述棘轮1的齿顶干涉而未能卡入所述棘轮1的卡槽，所述蓄能部件54可在所述棘爪2与所述棘轮1的齿顶刚开始接触至所述凸轮轴51完成转动所述预设锁紧角度这一时间段内蓄积能量，在所述棘轮1因车轮的转动(例如汽车停放在斜坡上)而转动时，所述凸轮53在所述蓄能部件54的作用力下推动所述棘爪2向锁止位置转动，直到所述棘爪2到达锁止位置。

即锁止分两种情况，一种是恰好锁止，在棘爪2的转动过程中，没有部件干涉所述棘爪2的转动，棘爪2一直转动到卡齿211与棘轮1的齿槽卡接；另一种是，在棘爪2的转动过程中，棘轮1的齿顶先与棘爪2的卡齿211接触干涉，使得卡齿211无法立刻卡入棘轮1的齿槽，此时，当汽车溜车时，车轮转动，带动变速器的输出轴及输入轴转动，进而棘轮2跟随转动，直到棘爪2的卡齿211完全卡入棘轮1的齿槽。这样，在汽车放置在斜坡上时，不需要借助附加的锁止结构来实现立马锁止，而是采用延迟锁止的简单结构来实现。

在变速器解除P挡时，所述驱动机构6驱动所述凸轮轴53沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动所述预设锁紧角度，所述凸轮轴51的转动通过所述限位板52带动所述凸轮53沿第二旋转方向转动，所述棘爪2借助所述棘爪回位部件4由锁止位置回到解锁位置。实现P挡解锁。

所述凸轮53包括基圆部531以及沿所述基圆部531的径向向外凸出的凸出部532，所述凸出部532的顶面包括第一圆弧面5321、第二圆弧面5322及连接在所述第一圆弧面5321与第二圆弧面5322之间的过渡曲面5323，所述凸轮轴53、基圆部531、第一圆弧面5321及第二圆弧面5322共轴心，所述第一圆弧面5321的半径小于所述第二圆弧面5322的半径。

在所述解锁位置，所述第一圆弧面5321与所述承压部抵接；在所述锁止位置，所述第二圆弧面5322与所述承压部抵接。由于，所述第一圆弧面5321的半径小于所述第二圆弧面5322的半径，因而，当所述第一圆弧面5321与所述承压部抵接时，棘爪2的卡齿脱出棘轮1的齿槽。当所述第二圆弧面5322与所述承压部抵接时，棘爪2的卡齿卡入棘轮1的齿槽。

如图1所示，所述棘爪2包括棘爪本体21、销钉22及滚轮23，所述棘爪本体21通过所述转轴3转动连接在变速器的壳体上，所述棘爪本体21的一端形成所述卡齿211，所述卡齿211背向所述棘轮1的一侧形成有滚轮槽，所述滚轮23通过所述销钉22转动连接在所述滚轮槽内，所述滚轮23构成所述承压部。当凸轮53推动棘爪2时，所述滚轮23作为承压部与凸轮53接触，所述滚轮23与凸轮53之间滚动摩擦，可以减小棘爪2与凸轮53的摩擦力。

在一实施例中，所述棘爪回位部件4为第一扭簧，所述第一扭簧间隙套设在所述转轴3上，所述第一扭簧的一端连接在所述棘爪本体21上，所述第一扭簧的另一端连接在变速器的壳体上(例如变速器的壳体上的圆柱孔)。这样，在解除P挡时，棘爪2借助第一扭簧回位，可以防止棘爪2在未挂P挡时自由转动，在汽车行驶过程中与棘轮1接触导致的驻车装置损坏。

在一实施例中，所述锁止机构5还包括用于限制所述凸轮53的轴向位移的轴向限位部件，所述轴向限位部件包括弹簧圈55及限位筒56，所述弹簧圈55过盈套装在所述凸轮轴51上并与所述凸轮53的一侧端面抵接，所述限位筒56过盈套装在所述凸轮轴51上并与所述凸轮53的另一侧端面抵接。这样，弹簧圈55与限位筒56在轴向上夹持所述凸轮53，控制凸轮53的轴向窜动量。

在一实施例中，所述蓄能部件54为第二扭簧，所述第二扭簧间隙套设在所述凸轮轴51上，所述第二扭簧的一端连接在所述凸轮53上，所述第二扭簧的另一端连接在所述限位板52上。

在一实施例中，所述限位板52包括沿所述凸轮轴51的径向延展的板状主体521及连接在所述板状本体521的边缘且沿所述凸轮轴51的轴向延伸的限位臂522，所述凸轮53在初始状态下借助所述第二扭簧的预紧力而与所述限位臂522抵靠。

在一实施例中，所述限位板52与设置在变速器的壳体上的限位销配合，以实现所述凸轮轴51圆周方向上的限位。

在一实施例中，所述驱动机构6整体设置在变速器的壳体的外部。

在一优选实施例中，所述驱动机构6包括电机61、蜗轮蜗杆减速机构62及角度传感器，所述蜗轮蜗杆减速机构62包括啮合的蜗轮与蜗杆，蜗轮与蜗杆设置在减速机构的壳体内。所述电机6的输出轴与所述蜗杆同轴连接或一体形成，所述凸轮轴51的一端连接在所述蜗轮的中心位置。这样，蜗轮与凸轮轴51同步转动。所述角度传感器用于检测所述蜗轮的转角，以此得到所述凸轮轴的转角(蜗轮的转角即为凸轮轴的转角)。

本发明上述实施例的驻车装置的驱动机构可以整体设置在变速器的壳体的外部，结构简单紧凑、安装方便及整体性能好，可有效提高驻车的可靠性。并且易于制造和控制，生产成本低，可大规模推广应用。并且，在假锁位置时，当发生车轮轻微转动(溜车)时，通过蓄能部件54能够推动棘爪2继续向锁止位置转动，以实现驻车，可见，该驻车装置的锁止机构5的设计可实现延缓驻车的作用。

在其它实施例中，蜗轮蜗杆减速机构在增加自锁机构的前提下还可以采用其它减速机构替代，例如行星齿轮减速机构、圆柱齿轮减速机构。

在其它实施例中，所述角度传感器也可以用于检测所述电机输出轴的转角或所述蜗杆的转角。基于蜗轮蜗杆减速机构的速比，可以通过所述电机输出轴的转角或所述蜗杆的转角获得所述凸轮轴的转角。

在其它实施例中，所述棘轮1也可以通过花键连接的方式相对固定地设置在变速器的输出轴上，实现对变速器输出轴的锁止。

另一方面，本发明实施例还提供一种变速器，其包括上述实施例的驻车装置。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种驻车装置，其特征在于，包括棘轮、棘爪、棘爪回位部件、锁止机构及驱动机构，所述棘爪转动连接在变速器的壳体上并可在解锁位置和锁止位置之间来回切换，所述棘轮相对固定地设置在变速器的输入轴或输出轴上，所述棘爪的一端朝向所述棘轮的一侧形成有卡齿，所述卡齿背向所述棘轮的一侧形成有承压部；

在所述锁止位置，所述卡齿卡入所述棘轮的齿槽；在所述解锁位置，所述卡齿脱出所述棘轮的齿槽；所述棘爪回位部件施加在所述棘爪上的作用力使得所述棘爪始终具有向解锁位置转动的趋势；

所述锁止机构包括凸轮轴、限位板、凸轮及蓄能部件，所述限位板固定在所述凸轮轴上，所述凸轮可转动地套设在所述凸轮轴上，所述蓄能部件连接在所述限位板与所述凸轮之间；

在变速器挂入P挡时，所述驱动机构驱动所述凸轮轴沿第一旋转方向转动一预设锁紧角度，所述凸轮轴的转动通过所述限位板及蓄能部件带动所述凸轮沿第一旋转方向转动，并通过所述凸轮与所述承压部的接触带动所述棘爪由解锁位置向锁止位置转动；

在所述凸轮轴转动所述预设锁紧角度之后，所述棘爪由解锁位置直接到达锁止位置或者所述棘爪由解锁位置到达假锁位置；在所述假锁位置，所述棘爪与所述棘轮的齿顶干涉而未能卡入所述棘轮的卡槽，所述蓄能部件可在所述棘爪与所述棘轮的齿顶刚开始接触至所述凸轮轴完成转动所述预设锁紧角度这一时间段内蓄积能量，在所述棘轮因车轮的转动而转动时，所述凸轮在所述蓄能部件的作用力下推动所述棘爪向锁止位置转动，直到所述棘爪到达锁止位置；

在变速器解除P挡时，所述驱动机构驱动所述凸轮轴沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向转动所述预设锁紧角度，所述凸轮轴的转动通过所述限位板带动所述凸轮沿第二旋转方向转动，所述棘爪借助所述棘爪回位部件由锁止位置回到解锁位置。

2.根据权利要求1所述的驻车装置，其特征在于，所述凸轮包括基圆部以及沿所述基圆部的径向向外凸出的凸出部，所述凸出部的顶面包括第一圆弧面、第二圆弧面及连接在所述第一圆弧面与第二圆弧面之间的过渡曲面，所述凸轮轴、基圆部、第一圆弧面及第二圆弧面共轴心，所述第一圆弧面的半径小于所述第二圆弧面的半径；

在所述解锁位置，所述第一圆弧面与所述承压部抵接；在所述锁止位置，所述第二圆弧面与所述承压部抵接。

3.根据权利要求1所述的驻车装置，其特征在于，所述棘爪包括棘爪本体、销钉及滚轮，所述棘爪本体通过一转轴转动连接在变速器的壳体上，所述棘爪本体的一端形成所述卡齿，所述卡齿背向所述棘轮的一侧形成有滚轮槽，所述滚轮通过所述销钉转动连接在所述滚轮槽内，所述滚轮构成所述承压部。

4.根据权利要求3所述的驻车装置，其特征在于，所述棘爪回位部件为第一扭簧，所述第一扭簧间隙套设在所述转轴上，所述第一扭簧的一端连接在所述棘爪本体上，所述第一扭簧的另一端连接在变速器的壳体上。

5.根据权利要求1所述的驻车装置，其特征在于，所述锁止机构还包括用于限制所述凸轮的轴向位移的轴向限位部件，所述轴向限位部件包括弹簧圈及限位筒，所述弹簧圈过盈套装在所述凸轮轴上并与所述凸轮的一侧端面抵接，所述限位筒过盈套装在所述凸轮轴上并与所述凸轮的另一侧端面抵接。

6.根据权利要求1所述的驻车装置，其特征在于，所述蓄能部件为第二扭簧，所述第二扭簧间隙套设在所述凸轮轴上，所述第二扭簧的一端连接在所述凸轮上，所述第二扭簧的另一端连接在所述限位板上。

7.根据权利要求6所述的驻车装置，其特征在于，所述限位板包括沿所述凸轮轴的径向延展的板状主体及连接在所述板状本体的边缘且沿所述凸轮轴的轴向延伸的限位臂，所述凸轮在初始状态下借助所述第二扭簧的预紧力而与所述限位臂抵靠。

8.根据权利要求1所述的驻车装置，其特征在于，所述限位板与设置在变速器的壳体上的限位销配合，以实现所述凸轮轴圆周方向上的限位。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的驻车装置，其特征在于，所述驱动机构整体设置在变速器的壳体的外部；

所述驱动机构包括电机、蜗轮蜗杆减速机构及角度传感器，所述蜗轮蜗杆减速机构包括啮合的蜗轮与蜗杆，所述电机的输出轴与所述蜗杆同轴连接或一体形成，所述凸轮轴的一端连接在所述蜗轮的中心位置；

所述角度传感器用于检测所述电机输出轴的转角、所述蜗杆的转角或所述蜗轮的转角，以此得到所述凸轮轴的转角。

10.一种变速器，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的驻车装置。

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