CN111946756B - 用于车辆变速器的解耦系统、车辆变速器和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆变速器的解耦系统、车辆变速器和车辆。公开了一种用于车辆变速器的解耦系统，包括：传动轴，包括一个或多个孔；齿轮和接合齿圈，可转动地设置在传动轴上，接合齿圈抗扭转地连接到齿轮；接合齿毂，抗扭转地设置在传动轴上并且能够沿传动轴的轴向滑动；一个或多个滑块，设置在孔中并且能够在孔中滑动；和弹簧，其在一个轴向端处连接到接合齿毂，在另一轴向端处连接到传动轴。在传动轴的旋转速度小于预定阈值时，弹簧向接合齿毂施加的轴向力使得其与接合齿圈保持接合。当旋转速度大于或等于预定阈值时，滑块沿孔向外滑动并且推动接合齿毂移动以与接合齿圈脱离接合。

Description

用于车辆变速器的解耦系统、车辆变速器和车辆

技术领域

本发明涉及车辆变速器。更具体地，本发明涉及用于车辆变速器的解耦系统。

背景技术

在具有两个动力源的车辆中，通常设置变速器解耦系统来断开两个动力源的动力耦合。图1是一种用于变速器的解耦系统的示意图。如图1所示，解耦系统包括无刷直流电机(BLDC)21、致动控制单元(ACU)22、小齿轮23、锥齿轮24、滚珠丝杠装置25、拨叉26和同步器齿毂27。同步器齿毂27与传动轴28抗扭连接。齿轮29可转动地设置在传动轴28上，并且包括与齿轮29焊接在一起的接合齿部30。电机21通过线缆连接到ACU 22并且由ACU 22控制。电机21用于提供切换致动力。电机21的转轴通过小齿轮23和锥齿轮24与滚珠丝杠装置25传动连接。拨叉26可以围绕固定销31转动。拨叉26的一端连接到滚珠丝杠装置25，并且另一端连接到同步器滑套32。当电机21启动时，电机21的转动经由小齿轮23和锥齿轮24传递至滚珠丝杠装置25，并且在此被转换成滚珠丝杠装置25的平移运动。滚珠丝杠装置25带动拨叉26绕固定销31转动，从而拨叉26可以推动同步器滑套32沿其轴向移动。由此，同步器滑套32可以通过其轴向移动而与接合齿部30接合或断开接合。当同步器滑套32与接合齿部30接合时，传动轴28的动力可以经由同步器齿毂27、同步器滑套32和接合齿部30传递到齿轮29。当同步器滑套32与接合齿部30断开接合时，传动轴28的动力不能传递到齿轮29。

这种解耦系统采用小齿轮/锥齿轮、滚珠丝杠装置、拨叉等来传递电机的致动力到同步器滑套，结构复杂且部件数量多。同时，动力经由众多部件传递到同步器滑套，使得整个系统的可靠性和控制精度较低。由于需要通过致动控制单元和线缆来控制电机，解耦系统的制造和维护成本较高。

为此，需要一种结构简化的解耦系统。

发明内容

本发明的一个目的是提供结构简化的解耦系统。本发明的另一目的是提供能够降低成本的解耦系统。本发明的另一目的是提供功耗低的解耦系统。本发明的另一目的是提供紧凑且重量小的解耦系统。

本发明的一个方面提供一种用于车辆变速器的解耦系统，包括：传动轴，包括沿周向设置的一个或多个孔；齿轮，其可转动地设置在传动轴上；接合齿圈，其可转动地设置在传动轴上并且抗扭转地连接到齿轮；接合齿毂，其抗扭转地设置在传动轴上并且设置成能够沿传动轴的轴向滑动；一个或多个滑块，其中滑块设置在孔中并且能够在孔中滑动；和弹簧，其在一个轴向端处连接到接合齿毂，并且在另一轴向端处连接到传动轴，其中，在传动轴的旋转速度小于预定阈值时，弹簧向接合齿毂施加的轴向力使得接合齿毂与接合齿圈保持接合，其中，当传动轴的旋转速度大于或等于预定阈值时，滑块由于离心力而沿孔向外滑动，并且推动接合齿毂沿轴向移动以与接合齿圈脱离接合。

根据本发明的实施例，滑块设置成能够沿相对于传动轴的轴向倾斜的方向在孔中直线滑动。

根据本发明的实施例，解耦系统包括多个滑块，并且传动轴包括沿周向均匀设置的多个孔，滑块的数量与孔的数量相同，并且多个滑块具有相同的形状和质量。

根据本发明的实施例，弹簧设置在接合齿毂的远离接合齿圈的一侧。

根据本发明的实施例，解耦系统还包括卡环，其抗扭转地设置在传动轴上，其中弹簧通过卡环抗扭转地连接到传动轴。

根据本发明的实施例，解耦系统还包括垫圈，其设置在卡环和弹簧之间。

根据本发明的实施例，解耦系统还包括推力轴承，其沿轴向设置在接合齿毂和滑块之间，其中滑块能够通过推力轴承推动接合齿毂沿轴向移动。

根据本发明的实施例，接合齿圈和齿轮通过焊接或花键连接。

本发明的另一方面提供一种车辆变速器，其包括根据本发明的实施例的解耦系统。

本发明的另一方面提供一种车辆，其包括第一驱动器；第二驱动器；和根据本发明的实施例的解耦系统，其中，第一驱动器与解耦系统的传动轴传动连接，并且第二驱动器与解耦系统的齿轮传动连接。

根据本发明的实施例，解耦系统不需要额外的电机和控制单元来控制解耦系统的工作，因此可以降低自身重量和成本。解耦系统通过离心力来控制滑块的滑动，进而控制解耦系统的接合和断开。这可以简化解耦系统的结构，减少部件数量，从而可以进一步降低重量和成本。由此，解耦系统可以更加紧凑，具有较小的轴向长度。由于不需要使用电机来激活解耦系统，可以降低解耦系统的功率消耗。当传动轴与作为车辆动力源的电动机传动连接时，由于离心力与旋转速度相关，电动机的过快转速会引起解耦系统断开接合。这可以避免电动机由于转速过快而损坏。

附图说明

图1是一种用于变速器的解耦系统的示意图。

图2是根据本发明的实施例的解耦系统的截面图。

图3是根据本发明的实施例的解耦系统的截面图。

具体实施方式

下文中，参照附图描述本发明的实施例。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，本发明的范围由权利要求书限定。现参考示例性的实施方式详细描述本发明，一些实施例图示在附图中。以下描述参考附图进行，除非另有表示，否则在不同附图中的相同附图标记代表相同或类似的元件。以下示例性实施方式中描述的方案不代表本发明的所有方案。相反，这些方案仅是所附权利要求中涉及的本发明的各个方面的系统和方法的示例。

根据本发明的用于车辆变速器的解耦系统可以安装在以电动机和内燃机两者为驱动源的混合动力汽车中或者以两个电动机为驱动源的电动汽车中。该解耦系统设置在作为车辆驱动以的电动机和车轮之间，用于接合或断开电动机和车轮之间的动力传递。

图2是根据本发明的实施例的解耦系统的截面图，示出解耦系统的接合状态。图3是根据本发明的实施例的解耦系统的截面图，示出解耦系统的断开接合状态。

如图2所示，解耦系统可以包括传动轴1、齿轮2、接合齿圈3、接合齿毂4、滑块5和弹簧6。

齿轮2可转动地设置在传动轴1上。在一些实施例中，如图2所示，齿轮2可以通过轴承10设置在传动轴1上，例如滚针轴承。

接合齿圈3可转动地设置在传动轴1上，并且抗扭转地连接到齿轮2。在一些实施例中，如图2所示，接合齿圈3连接到齿轮2的朝向接合齿毂4的一侧。接合齿圈3包括朝向接合齿毂4设置的接合齿。在一些实施例中，齿轮2和接合齿圈3可以通过焊接或花键连接。在一些实施例中，齿轮2和接合齿圈3可以设置成相对于传动轴1沿轴向保持固定，即不会沿传动轴1的轴向移动。

接合齿毂4可以抗扭转地设置在传动轴1上，从而接合齿毂4和传动轴1可以以相同速度转动。例如，传动轴1和接合齿毂4可以通过花键等抗扭转地连接。根据本发明的实施例，接合齿毂4可以设置成能够沿传动轴1的轴向在传动轴1上滑动。

弹簧6可以在一个轴向端处连接到接合齿毂4，并且在另一轴向端处连接到传动轴1。在静止状态下，弹簧6可以向接合齿毂4施加轴向力，以使得接合齿毂4与接合齿圈3接合。在示例性实施例中，如图2所示，弹簧6设置在接合齿毂4的远离接合齿圈3的一侧。在一些实施例中，如图2所示，弹簧6可以是螺旋弹簧。在示例性实施例中，如图2所示，弹簧6是压缩弹簧。

根据本发明的某些实施例，如图2所示，解耦系统还可以包括卡环7和垫圈8。卡环7抗扭转地设置在传动轴1上。例如，卡环7可以固定在传动轴1上的卡槽中。垫圈8抗扭转地设置在传动轴1上。例如，垫圈8可以通过花键等抗扭转地连接到传动轴1。垫圈8设置在卡环7和弹簧6之间。如图2所示，弹簧6的一个轴向端通过垫圈8固定到传动轴1，另一轴向端固定到接合齿毂4。卡环7可以沿轴向止挡垫圈8和弹簧6。由此，传动轴1、接合齿毂4、卡环7、垫圈8和弹簧6可以以相同速度转动。如图2所示，在传动轴1的静止状态下，弹簧6向接合齿毂4施加朝向接合齿圈3的轴向力，以使得接合齿毂4与接合齿圈3接合。

根据本发明的实施例，解耦系统包括一个或多个滑块5。传动轴1可以包括沿周向分布的一个或多个孔11。孔11在传动轴1的径向外表面处与外部连通。滑块5可以放置在孔11中并且能够在孔11中滑动。例如，孔11的延伸方向可以与传动轴1的轴向成角度。在示例性实施例中，滑块5设置成能够沿相对于传动轴1的轴向倾斜的方向在孔4中直线滑动。滑块5可以具有任意适合的形状。例如，如图2所示，滑块5具有斜截圆柱形状。

在示例性实施例中，解耦系统包括多个滑块5。这些滑块5可以具有相同的形状和质量。在示例性实施例中，传动轴1可以包括多个孔11。这些孔11可以沿传动轴1的周向均匀设置。在示例性实施例中，滑块5的数量与孔11的数量相同。

根据本发明的某些实施例，解耦系统还可以包括轴承9。如图2所示，轴承9沿轴向设置在接合齿毂4和滑块5之间。轴承9例如是推力轴承。这种情况下，接合齿毂4可以通过轴承9接触滑块5。

下面，将描述根据本发明的实施例的解耦系统的工作过程。

根据本发明的实施例，如图2所示，当传动轴1处于静止状态时，弹簧6向接合齿毂4施加朝向接合齿圈3的轴向力，使得接合齿毂4与接合齿圈3保持接合。由此，从例如电动机传递到传动轴1的动力将通过接合齿圈3耦合到接合齿毂4。同时，在弹簧6的作用下，接合齿毂4通过轴承9推动滑块5，使得滑块5被推到孔11中，例如抵靠孔11的端部。

当传动轴1开始转动时，位于孔11中的滑块5由于离心力而产生远离孔11的端部的运动趋势。随着传动轴1的转动速度增大，滑块5将逐渐克服弹簧6的推力，从孔11中向外滑动并且推动接合齿毂4沿远离接合齿圈3的方向移动。此时，由于接合齿圈3和接合齿毂4尚未脱离接合，车辆的电动机和车轮仍然可以耦合在一起。

图3示出根据本发明的实施例的解耦系统处于断开连接状态。如图3所示，当传动轴1的旋转速度大于或等于预定阈值时，滑块5将进一步从孔11中向外滑动，并且推动接合齿毂4进一步远离接合齿圈3并且断开与接合齿圈3的接合。由此，由于接合齿圈3和接合齿毂4完全脱离接合，车辆的电动机和齿轮的动力耦合将中断。

当传动轴1的旋转速度从超过预定阈值减小到低于预定阈值时，滑块5将在孔11中向内滑动，并且弹簧6推动接合齿毂4向靠近接合齿圈3的方向移动并且与接合齿圈3接合。此时，由于接合齿圈3和接合齿毂4再次接合，车辆的电动机和车轮的动力耦合将恢复。

尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于车辆变速器的解耦系统，包括：

传动轴(1)，包括沿周向设置的一个或多个孔(11)；

齿轮(2)，其可转动地设置在所述传动轴(1)上；

接合齿圈(3)，其可转动地设置在所述传动轴(1)上并且抗扭转地连接到所述齿轮(2)；

接合齿毂(4)，其抗扭转地设置在所述传动轴(1)上并且设置成能够沿所述传动轴(1)的轴向滑动；

一个或多个滑块(5)，其中所述滑块(5)设置在所述孔(11)中并且能够在所述孔(11)中滑动；和

弹簧(6)，其在一个轴向端处连接到所述接合齿毂(4)，并且在另一轴向端处连接到所述传动轴(1)，

其中，在所述传动轴(1)的旋转速度小于预定阈值时，所述弹簧(6)向所述接合齿毂(4)施加的轴向力使得所述接合齿毂(4)与所述接合齿圈(3)保持接合，

其中，当所述传动轴(1)的旋转速度大于或等于所述预定阈值时，所述滑块(5)由于离心力而沿所述孔(11)向外滑动，并且推动所述接合齿毂(4)沿所述传动轴(1)的轴向移动以与所述接合齿圈(3)脱离接合。

2.根据权利要求1所述的解耦系统，其中，所述滑块(5)设置成能够沿相对于所述传动轴(1)的轴向倾斜的方向在所述孔(11)中直线滑动。

3.根据权利要求1所述的解耦系统，其中，所述解耦系统包括多个滑块(5)，并且所述传动轴(1)包括沿周向均匀设置的多个孔(11)，所述滑块(5)的数量与所述孔(11)的数量相同，并且所述多个滑块(5)具有相同的形状和质量。

4.根据权利要求1所述的解耦系统，其中，所述弹簧(6)设置在所述接合齿毂(4)的远离所述接合齿圈(3)的一侧。

5.根据权利要求1或2所述的解耦系统，还包括卡环(7)，其抗扭转地设置在所述传动轴(1)上，其中所述弹簧(6)通过所述卡环(7)抗扭转地连接到所述传动轴(1)。

6.根据权利要求5所述的解耦系统，还包括垫圈(8)，其设置在所述卡环(7)和所述弹簧(6)之间。

7.根据权利要求1或2所述的解耦系统，还包括推力轴承(9)，其沿轴向设置在所述接合齿毂(4)和所述滑块(5)之间，其中所述滑块(5)能够通过所述推力轴承(9)推动所述接合齿毂(4)沿所述传动轴(1)的轴向移动。

8.根据权利要求1或2所述的解耦系统，其中，所述接合齿圈(3)和所述齿轮(2)通过焊接或花键连接。

9.一种车辆变速器，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的解耦系统。

10.一种车辆，其包括：

第一驱动器；

第二驱动器；和

根据权利要求1至8中任一项所述的解耦系统，

其中，所述第一驱动器与所述解耦系统的传动轴(1)传动连接，并且所述第二驱动器与所述解耦系统的齿轮(2)传动连接。