CN113124154B - 一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车。该换挡机构包括传动齿轮、齿毂、单向离合器和滑动连接装置。传动齿轮具有绕轴孔设置的第一凸壁和第二凸壁。第一凸壁的端部设置有第一齿形结构，第二凸壁的直径小于第一凸壁的直径。齿毂套设于第二凸壁。单向离合器设置于齿毂与第二凸壁之间。滑动连接装置套设于齿毂，滑动连接装置可沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动；滑动连接装置的端部设置有第二齿形结构；第二齿形结构与第一齿形结构啮合时，传动齿轮与旋转轴同步转动；第二齿形结构与第一齿形结构断开时，传动齿轮与旋转轴可同步转动或差速转动。该换挡机构可以提升换挡动力传递的稳定性，从而使电动车的驾驶性能改善。

Description

一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及到一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车。

背景技术

电动车由电机驱动，电机输出的动力经过变速器减速增扭，然后通过与变速器传动连接的半轴(也称为驱动轴，driver shaft)传递至车轮，以驱动电动车行驶。

由于单挡减速器只能在有限的车速范围(例如小于150km/h)内寻找最佳的速比来实现成本和效率的平衡，而电机高效区集中在中低转速，单挡减速器固定速比无法调节电机的工作点。另外，采用单挡减速器，在达到更高车速时，由于电机自身的特性，高转速下电机将进入恒功率区，电机输出扭矩大幅下降，从而导致电动车在高转速下动力不足。因此，目前的两挡变速器是电动车领域未来一大发展趋势，两挡变速器可通过改变速比调节电机运行的工作点来提升其在高转速下的输出扭矩，同时也可提升效率。

两挡变速器的换挡过程可通过换挡机构来实现。而换挡机构在实现换挡的过程中的动力传递的稳定性，是影响电动车驾驶平稳性的重要因素。

发明内容

本申请提供了一种换挡机构、变速器、动力总成及电动车，用以提升换挡机构在换挡过程中动力传递的稳定性，从而提升电动车的驾驶性能。

第一方面，本申请提供一种换挡机构，该换挡机构包括传动齿轮、齿毂、单向离合器和滑动连接装置。其中，传动齿轮包括本体，本体的端面设置有第一凸壁和第二凸壁；第一凸壁绕本体的轴孔设置，且第一凸壁的背离本体的端部设置有第一齿形结构。第二凸壁与第一凸壁设置于本体的同一侧，第二凸壁绕本体的轴孔设置，且第二凸壁的直径小于第一凸壁的直径。齿毂套设于第二凸壁，单向离合器设置于齿毂与第二凸壁之间，且单向离合器的内座圈与第二凸壁连接，单向离合器的外座圈与齿毂连接。

具体设置滑动连接装置时，滑动连接装置可与齿毂径向固定，且滑动连接装置在齿毂的表面可沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动。在本申请一个可能的实现方式中，滑动连接装置可以包括支撑架、滚动件和滑套。其中，支撑架套设于齿毂，且支撑架与齿毂径向固定。另外，在支撑架的朝向第一凸壁的端部设置有第二齿形结构，该第二齿形结构可与第一凸壁的第一齿形结构相啮合。支撑架还设置有安装槽，滚动件安装于安装槽，且滚动件与齿毂的表面接触。滑套套设于支撑架，滚动件限位于滑套与齿毂之间，滑套可带动支撑架和滚动件在齿毂的表面沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动。

在本申请一个可能的实现方式中，当第二齿形结构与第一齿形结构相啮合时，传动齿轮与齿毂同步转动。在本申请中，可通过第二齿形结构与第一齿形结构稳定的啮合，来避免单向离合器受到动力波动导致单向离合器松开使得动力传递丢失，保证传动齿轮与齿毂之间进行稳定的动力传输。另外，当第二齿形结构与第一齿形结构分离时，在一种情况下，仍可使单向离合器将二者进行锁定，则可实现二者的同步转动。在另一种情况下，可使单向离合器处于打开的状态，单向离合器不对二者的相对运动进行阻碍，则可实现二者之间的差速转动。

在本申请一个可能的实现方式中，换挡机构还可以包括旋转轴，该旋转轴穿设于本体的轴孔内。另外，齿毂可与旋转轴固定连接，这样即可使上述的传动齿轮与齿毂之间的动力传输转换为传动齿轮与旋转轴之间的动力传输，以便于换挡机构通过旋转轴实现与电动车的车轮之间的动力传输。

在传动齿轮的本体的轴孔内还可以设置有轴承，以使传动齿轮能够通过轴承套设于旋转轴，从而便于实现传动齿轮与旋转轴之间的差速转动。

在本申请中，支撑架的第二齿形结构与第一凸壁的第一齿形结构的齿均可以设置为梯形结构，以便于实现二者之间的啮合。

在本申请一个可能的实现方式中，为了使支撑架的第二齿形结构与第一凸壁的第一齿形结构能够稳定的啮合，可以设计支撑架的锁定结构。具体实施时，可使齿毂的用于与滑动连接装置配合的表面设置有第一台阶面、第二台阶面，以及用于连接第一台阶面和第二台阶面的弧形连接面。其中，第一台阶面位于第二台阶面的背离旋转轴的一侧，从而在第一台阶面与第二台阶面之间形成台阶。另外，滚动件的直径大于支撑架的壁厚，这样，当第二齿形结构与第一齿形结构相啮合时，滚动件与第二台阶面和滑套的内圈表面相切，则滚动件的沿背离第一齿形结构的运动被台阶和滑套阻挡。又由于滚动件安装于支撑架，从而使支撑架的位置被锁定，支撑架的第二齿形结构与第一凸壁的第一齿形结构稳定的啮合，其可实现该换挡机构稳定的动力传输。

可以理解的是，在本申请中不对滚动件的具体设置方式进行限制。示例性的，滚动件可以为滚柱。此时可使支撑架上的安装槽设置为矩形槽，以使滚动件能够限位于该矩形槽内。

在本申请一个可能的实现方式中，在支撑架的背离第一凸壁的端部还设置有止挡部，滑套设置于止挡部的朝向传动齿轮的一侧。这样，在滑套沿远离第一凸壁的方向滑动时，可使滑套与止挡部相抵接，从而推动支撑架滑动。

另外，在滑套的内圈表面还设置有弧形面，滑套在沿远离第一凸壁的方向滑动时，滚动件可以与滑套的弧形面相切，从而使滚动件能够随支撑架滑动，直至支撑架的第二齿形结构与第一凸壁的第一齿形结构分离。在此状态下，滚动件由第二台阶面滚动至第一台阶面，且滚动件与第一台阶面和滑套的弧形面相切，从而使滚动件限位于第一台阶面和滑套之间。

在本申请一个可能的实现方式中，滑套的滑动可通过拨叉来实现。具体实施时，可以在滑套的背离齿毂的表面设置有凹槽。其中，拨叉可卡设于凹槽内，从而使拨叉能够带动滑套在齿毂的表面沿朝向或者背离传动齿轮的方向滑动。

第二方面，本申请提供一种变速器，该变速器可以包括第一方面的换挡机构。该换挡机构的传动齿轮可与变速器内的其它旋转轴上的齿轮相啮合，以实现二者之间的动力传递。由于本申请提供的换挡机构的动力传输的稳定性较佳，则采用该换挡机构的变速器的动力传递的稳定性得到提升。

第三方面，本申请提供一种动力总成，该动力总成包括电机和变速器。其中，电机输出的动力可以经换挡机构传递至变速器。由于变速器的动力传输较为稳定，其可使电机和变速器之间的动力传输的稳定性得到改善。

第四方面，本申请还提供了一种电动车，该电动车包括上述任一项的动力总成。该电动车在换挡过程中，其动力传递的稳定性较佳，从而使电动车能够平稳的驾驶，其有利于提升用户的驾驶体验。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的换挡机构的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的传动齿轮的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的换挡机构的剖面图；

图4为本申请一实施例提供的传动齿轮与旋转轴的差速旋转示意图；

图5为本申请另一实施例提供的换挡机构的剖面图；

图6为本申请另一实施例提供的换挡机构的剖面图；

图7为本申请另一实施例提供的换挡机构的结构示意图；

图8为本申请另一实施例提供的换挡机构的剖面图；

图9为本申请一实施例提供的滑动连接装置和齿毂配合的结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的第二齿形结构与第一齿形结构啮合状态示意图；

图11为本申请另一实施例提供的滑动连接装置和齿毂配合的结构示意图；

图12为本申请另一实施例提供的换挡机构的剖面图。

附图标记：

1-传动齿轮；101-齿轮面；102-本体；1021-轴孔；103-第一凸壁；1031-第一齿形结构；

104-第二凸壁；2-齿毂；201-第一台阶面；202-第二台阶面；203-弧形连接面；

3-滑动连接装置；301-第二齿形结构；302-凹槽；303-支撑架；3031-安装槽；

3032-止挡部；304-滚动件；305-滑套；3051-弧形面；4-旋转轴；5-轴承；6-单向离合器；

7-拨叉。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其它一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其它方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其它方式另外特别强调。

近年来，电动车的发展尤为迅速，其以电力为动力源，通过电动机取代燃油发动机，不仅能够实现零排放、低噪音、无污染，而且可以大量节省日益枯竭的石油能源。随着电动车动力电池技术的日益成熟与发展，电动车必将成为未来汽车工业发展的主要趋势。

动力总成作为电动车的核心，通常可以包括电源、电机、电机控制器和变速器等装置。电机输出的动力经过变速器减速增扭，然后通过驱动轴传递至车轮，以驱动电动车行驶。

目前，电动车多采用两挡变速器，以通过改变速比调节电机运行的工作点来提升高转速下输出的扭矩，同时也提升效率。两挡变速器通常可设置有换挡机构来进行换挡，而换挡机构功能的实现主要基于部件间传动关系的改变。但是，一般变速器采用同步器用于换挡，在变速器换挡的过程中，换挡机构的动力传递的中断，会影响电动车的驾驶平稳性。

本申请提供的换挡机构旨在解决上述问题，以避免换挡机构在换挡的过程中出现动力中断的问题，从而提升换挡机构动力传递的稳定性。该换挡机构用于变速器的换挡过程中，可有效的避免变速器换挡过程中的动力中断，从而提升应用有该变速器的电动车的驾驶平稳性。

首先参照图1，图1展示了本申请一种实施例提供的换挡机构的结构示意图。该换挡机构可以包括传动齿轮1、齿毂2和滑动连接装置3。其中，传动齿轮1的齿轮面101可用于与其它齿轮相啮合。示例性的，传动齿轮1的齿轮面101可与变速器中的其它齿轮相啮合，以用于实现换挡机构与其它齿轮之间的动力传递。

参照图2，图2为本申请一个实施例提供的传动齿轮1的结构示意图。在本申请中，传动齿轮1包括本体102，上述齿轮面101设置于本体102的外圈。在本体102的端面设置有第一凸壁103，该第一凸壁103绕本体102的轴孔1021设置。在图2所示的实施例中，该第一凸壁103可以设置为环形结构，且第一凸壁103的直径小于传动齿轮1的齿轮面101的内径。另外，第一凸壁103还可以与传动齿轮1的本体102同轴设置，以使传动齿轮1的结构较为简洁。

在第一凸壁103的背离本体102的端部可以设置有第一齿形结构1031，该第一齿形结构1031具有多个齿，该多个齿可以但不限于沿第一凸壁103的环绕方向均匀分布。

可以理解的是，在本申请一些可能的实施例中，第一凸壁103还可以由多段带有第一齿形结构1031的弧形凸起组成，其可有效的减轻传动齿轮1的重量。另外，在该实施例中，第一凸壁103的具体设置方式与上述环形结构的第一凸壁103相类似，在此不进行赘述。

继续参照图2，传动齿轮1的本体102的端面还可以设置有第二凸壁104，其中，第二凸壁104可为绕传动齿轮1的轴孔1021设置的环形结构。第二凸壁104与第一凸壁103设置于本体102的同一侧，第二凸壁104与第一凸壁103同轴设置，且第二凸壁104的直径小于第一凸壁103的直径。

可一并参照图1和图2，上述实施例提到的齿毂2可套设于第二凸壁104，滑动连接装置3套设于齿毂2，且滑动连接装置3的朝向第一凸壁103的一侧的端部设置有第二齿形结构301，该第二齿形结构301可与第一齿形结构1031相啮合。

为了便于对齿毂2和滑动连接装置3与传动齿轮1之间的连接关系进行理解，可以参照图3，图3为本申请一种实施例提供的换挡机构的剖面图。在该实施例中，换挡结构还可以包括旋转轴4，该旋转轴4穿设于传动齿轮1的本体102的轴孔1021。另外，在传动齿轮1的本体102的轴孔1021内还可以设置有轴承5，以使传动齿轮1通过轴承5套设在旋转轴4上，从而使传动齿轮1和旋转轴4可以不同转速独立旋转。其中，在本申请一些可能的实施例中，轴承5可以但不限于为深沟球轴承、滚针轴承等。

由图1所示的实施例可以知道，在本申请中，齿毂2和滑动连接装置3也可设置为环形结构。继续参照图3，齿毂2在套设于传动齿轮1的第二凸壁104的同时，齿毂2的端部还插设于第一凸壁103与第二凸壁104之间。

另外，齿毂2还可套设于旋转轴4，从而可实现齿毂2与传动齿轮1的同轴设置。在本申请中，齿毂2与旋转轴4可以固定连接，其示例性的可以通过花键或者平键等方式进行连接，或者通过焊接或者过盈配合的方式进行连接，以可使齿毂2能够随旋转轴4转动。

可继续参照图3，在齿毂2与第二凸壁104之间还设置有单向离合器6，该单向离合器6套设于第二凸壁104。在本申请中，不对单向离合器6的具体设置形式进行限制，示例性的，该单向离合器6可为滚珠式单向离合器或楔轮式单向离合器。

在本申请一个可能的实施例中，单向离合器6可以包括内座圈、外座圈，以及设置于内座圈与外座圈之间的锁止结构，该锁止结构可用于对外圈座与内圈座在某一方向上的相对转动进行锁止，以使外座圈与内座圈同步转动；而在另一方向上不锁止，以使外座圈与内座圈之间发生相对转动。

继续参照图3，在本申请中，可使单向离合器6的内座圈与第二凸壁104连接，外座圈与齿毂2连接。这样，在旋转轴4相对于传动齿轮1沿第一方向存在旋转趋势时，该单向离合器6可对齿毂2和第二凸壁104的相对运动进行锁止，以阻碍齿毂2与第二凸壁104之间的相对运动，从而使旋转轴4与传动齿轮1同步转动。而当旋转轴4在第一方向或者第二方向上相对于传动齿轮1旋转时，其中第二方向与第一方向相反，单向离合器6对于齿毂2和第二凸壁104之间的相对运动没有阻碍作用，此时可使旋转轴4与传动齿轮1以不同的转速转动，从而实现旋转轴4与传动齿轮1的差速转动。

由上述实施例的介绍可以知道，滑动连接装置3可套设于齿毂2。另外，滑动连接装置3还可以在齿毂2的表面沿朝向或者背离传动齿轮1的一侧滑动，从而使滑动连接装置3的第二齿形结构301能够与第一凸壁103的第一齿形结构1031相啮合，或者使相啮合的第二齿形结构301与第一齿形结构1031相分离。

为了实现滑动连接装置3在齿毂2表面的滑动，在本申请一个可能的实施例中，换挡机构还可以包括拨叉7。其中，在滑动连接装置3的背离齿毂2的表面可以设置有凹槽302，上述的拨叉7可以卡设于凹槽302内，以实现拨叉7与滑动连接装置3的连接。另外，拨叉7还可以与换挡控制器连接，这样，通过换挡控制器即可使拨叉带动滑动连接装置3在齿毂2表面滑动，从而实现对滑动连接装置3的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031的啮合或者分离状态的控制。

可以理解的是，上述实施例只给出了拨叉7与滑动连接装置3的一种可能的连接方式，在本申请另外一些实施例中，拨叉7与滑动连接装置3通过其它可能的方式进行连接。另外，滑动连接装置3在齿毂2表面的滑动还可以通过设置其它可能的轴向滑动系统来实现。

在对本申请上述实施例提供的换挡机构的结构进行了了解之后，接下来结合附图对该换挡机构的工作状态以及换挡过程进行详细介绍。

首先，参照图3，在图3所示的实施例中，滑动连接装置3的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031之间处于分离的状态。

参照图4，图4展示了图3中的A向视图下，传动齿轮1与旋转轴4之间的差速旋转。传动齿轮1和旋转轴4之间的差速旋转的方向既可以为顺时针方向，也可以为逆时针方向。在图4所示的实施例中，以传动齿轮1和旋转轴4均为顺时针旋转为例，对二者之间的差速旋转进行说明。其中，可以将传动齿轮1的转速记为ω1，将旋转轴4的转速记为ω2，由于齿毂2与旋转轴4固定连接，齿毂2可与旋转轴4同步转动，则齿毂2的转速也为ω2。在本申请实施例中，可以使传动齿轮1的转速ω1大于旋转轴4的转速ω2。在此状态下，单向离合器6不对第二凸壁104和齿毂2之间的相对转动进行锁止，从而不对传动齿轮1和旋转轴4的相对转动进行锁止，以实现二者之间的差速旋转，此时传动齿轮1和旋转轴4可以独立旋转。在本申请中，可将传动齿轮1与旋转轴4的差速旋转状态记为换挡机构的一挡工作状态。

可以理解的是，在本申请实施例中，还可以使滑动连接装置3与齿毂2之间通过花键等方式进行连接，以使滑动连接装置3既能够在齿毂2的表面沿朝向或者背离传动齿轮1的方向滑动，也能够与齿毂2同步转动。

上述实施例以传动齿轮1和旋转轴4的顺时针方向的旋转对其差速旋转进行了介绍。在本申请另外一些实施例中，还可以在传动齿轮1和旋转轴4沿逆时针旋转时实现二者之间的差速旋转，示例性的，可以使传动齿轮1和旋转轴4沿逆时针旋转，且传动齿轮1的转速ω1小于旋转轴4的转速ω2。

换挡机构在换挡的过程中，可以使传动齿轮1与旋转轴4的相对转动关系改变。在本申请中，换挡结构可通过滑动连接装置3的位置改变来实现换挡。具体实施时，滑动连接装置3可由图3所示的位置，沿朝向传动齿轮1的方向滑动，直至滑动到图5所示的位置，其中，图5展示了本申请一种实施例提供的换挡机构的滑动连接装置3的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031之间处于啮合状态的剖面图。

在图5所示的该实施中，滑动连接装置3的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031之间处于啮合状态，传动齿轮1与旋转轴4沿与图4中所示的方向相同或者相反的方向旋转。在本申请中，可将传动齿轮1与旋转轴4的同步转动状态记为换挡机构的二挡工作状态。

可以理解的是，采用本申请提供的换挡机构，由于单向离合器6设置于齿毂2与第二凸壁104之间，且第二凸壁104相对于齿毂2位于单向离合器6的靠近旋转轴4的一侧。这样，该换挡机构在换挡的过程，单向离合器6的作用力施加在第二凸壁104和齿毂2上，其可减小单向离合器6工作状态的改变对传动齿轮1与其它齿轮之间啮合的稳定性的影响。

另外，通过使滑动连接装置3的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031的稳定啮合，可以维持动力传递稳定性，从而避免传动齿轮1与旋转轴4之间出现动力传递中断的现象，以使得应用有该换挡机构的电动车的驾驶平稳性得到改善。

在单向离合器6对传动齿轮1与旋转轴4之间的相对旋动进行锁止时，单向离合器6容易受到动力波动(例如车辆颠簸场景)的影响发生工作状态的切换。由上述实施例的介绍可以知道，单向离合器6工作状态的切换，会影响换挡机构的动力传递的稳定性。为了能够维持单向离合器6工作状态的稳定性，则可通过第一齿形结构1031与第二齿形结构301之间啮合的可靠性来实现。基于此，本申请一些实施例中，通过设计滑动连接装置3的位置锁定结构，来实现第一齿形结构1031与第二齿形结构301的稳定啮合。

具体实施时，可以参照图6，图6展示了本申请另一种实施例提供的换挡机构的剖面图。图6中所示的换挡机构与上述实施例的不同之处主要在于滑动连接装置3的设置方式。在该实施例中，滑动连接装置3可以包括支撑架303、滚动件304和滑套305。其中，支撑架303可以为环形结构，支撑架303套设于齿毂2，且支撑架303可与齿毂2径向固定，从而可使支撑架303与齿毂2同步转动。另外，在支撑架303的朝向第一凸壁103的一侧的端部设置有第二齿形结构301，该第二齿形结构301可与第一齿形结构1031相啮合，在图6所示的实施例中，第二齿形结构301与第一齿形结构1031处于啮合的状态。

参照图7，图7展示了支撑架303与齿毂2以及传动齿轮1之间的配合关系。其中，支撑架303可以但不限于通过花键与齿毂2连接，以使支撑架303既可以在齿毂2的表面沿朝向或者背离传动齿轮2的方向滑动，又能随齿毂2转动。另外，在支撑架303上设置有安装槽3031，上述滚动件304安装于该安装槽3031内，滚动件304与齿毂2的表面接触，且滚动件304可在安装槽3031内滚动。在本申请一个可能的实施例中，滚动件304可以为滚柱，安装槽3031可以设置为矩形槽，以使滚动件304能够限位于安装槽3031内。在该实施例中，通过将滚动件304设置为滚柱，可有效的增加滚动件304与齿毂2的接触面积，以提高齿毂2对于滚动件304支撑的稳定性。在本申请另外一些可能的实施例中，滚动件304也可设置为滚珠。

滑套305可用于带动支撑架303和滚动件304在齿毂2的表面沿朝向或者背离第一齿形结构1031的方向滑动。为了便于对滑套305与支撑架303以及滚动件304的配合关系进行说明，可参照图8，图8为图6中所示实施例的换挡机构的滑套305与支撑架303以及滚动件304的配合关系示意图。由图8可以看出，滑套305可套设于支撑架303，滚动件304可以限位于滑套305与齿毂2之间。另外，在滑套305的背离齿毂2的表面可以设置有凹槽302，拨叉7可以卡设于该凹槽302，以实现拨叉7与滑套305的连接，从而通过对拨叉7的操作带动滑套305滑动，并实现支撑架303的第二齿形结构301与传动齿轮1的第一凸壁103的第一齿形结构1031的啮合或者分离状态的控制。

为了使滑套305能够带动支撑架303沿远离第一齿形结构1031的方向滑动，可以在支撑架303的背离第一凸壁103的端部设置止挡部3032，该止挡部3032设置于支撑架303的背离齿毂2的一侧表面。可一并参照图6和图8，滑套305则设置于止挡部3032的朝向传动齿轮1的一侧，滑套305可与止挡部3032相抵接，这样可有效的避免滑套305从支撑架303上脱落。

参照图9，图9为本申请一种实施例提供的滑动连接装置3和齿毂2配合的结构示意图。其中，齿毂2的用于与滑动连接装置3配合的表面还可以设置为台阶面，在本申请该实施例中，可将齿毂2的外径较大的台阶面称为第一台阶面201，将外径较小的台阶面称为第二台阶面202，则第一台阶面201位于第二台阶面202的背离旋转轴的一侧。另外，第一台阶面201与第二台阶面202之间可通过弧形连接面203连接。

由于图9中所示的滑动连接装置3的位置，与图6中所示的滑动连接装置3的位置相同，则可以理解在图9所示的实施例中，支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于啮合的状态。在该状态下，滚动件304分别与齿毂2的第二台阶面202和滑套305的内圈表面相切，可以理解的是，在该实施例中，滚动件304的直径大于支撑架303的壁厚。此时，若第一凸壁103的第一齿形结构1031和支撑架303的第二齿形结构301的连接传动动力出现松脱迹象时，滚动件304可在小范围内回移至齿毂2的第一台阶面201和第二台阶面202之间的弧形连接面203。但是，由于此时滚动件304和滑套305的内圈表面相切，故滚动件304受到滑套305和齿毂2的第二台阶面202的限制不再向第一台阶面201方向移动，由此可将第一凸壁103和支撑架303锁定在如图10所示的连接状态下。

其中，图10展示了支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于啮合状态时的结构示意图。在本申请一些实施例中，第一齿形结构1031和第二齿形结构301的齿均可以但不限于设置为梯形结构，该梯形结构的顶部的截面积小于根部的截面积，其中，梯形结构的根部为该梯形结构用于与对应的第一凸壁或者滑套连接的端部，则梯形结构的顶部为该梯形结构远离对应的第一凸壁或者滑套的端部。通过将第一齿形结构1031和第二齿形结构301的齿设置为梯形结构，可便于实现第一齿形结构1031和第二齿形结构301之间的啮合。

另外，由上述实施例的介绍可以知道，当支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于啮合状态时，换挡机构处于二挡工作状态，此时如图6中所示的传动齿轮1与旋转轴6可以同步转动。又由于第一凸壁103和支撑架303在该啮合状态下的相对位置可以被锁定，这样，可避免传动齿轮1和旋转轴4之间在进行动力传递的过程中出现松脱的现象，从而可提升传动齿轮1与旋转轴4之间动力传递的稳定性。

可继续参照图9，在本申请中，滑套305的内圈表面还可以设置有弧形面3051。当滑套305由图9中所示的位置沿背离第一凸壁103(图9中未示出，可参照图6)的方向滑动的过程中，滑套305会与支撑架303的止挡部3032相抵接，并可使滚动件304与滑套305的弧形面3051相切，从而可使滑套305能够同时带动滚动件304由齿毂2的第二台阶面202沿弧形连接面203向第一台阶面201的方向移动。

参照图11，图11展示了滚动件304同时与齿毂2的第一台阶面201和滑套305的弧形面3051相切时的结构示意图。此时，若使滑套305继续沿背离第一凸壁103的方向滑动，可使支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于如图12所示的分离状态。由上述实施例的介绍可以知道，当支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031处于分离状态时，换挡机构处于一挡工作状态，此时传动齿轮1与旋转轴6可以独立旋转，从而实现二者之间的差速旋转。

在上述实施例中，对换挡机构的由二挡工作状态到一挡工作状态的换挡过程进行了介绍。在此基础上，当需要将换挡机构由图12所示的一挡工作状态换至图6所示的二挡工作状态时，可使滑套305沿朝向第一凸壁103的方向滑动，以使支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形机构1031相啮合。此时可参照图6，滚动件304移动至齿毂2的第二台阶面202，并同时与第二台阶面202和滑套305的内圈相切，从而使滑动连接装置3锁定在该位置，以实现第一支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形机构1031的稳定的啮合。

采用本申请该实施例提供的换挡机构，通过将滑动连接装置3设置为滑套305、支撑架303和滚动件304相配合的结构，并在齿毂2的表面设置台阶面，可以使支撑架303的第二齿形结构301与第一凸壁103的第一齿形结构1031相啮合时，通过滑套305和齿毂2对滚动件304进行限位实现支撑架303位置的锁定，以实现第二齿形结构301和第一齿形结构1031可靠的啮合。从而可避免传动齿轮1和旋转轴4之间在进行动力传递的过程中出现松脱的现象，以避免传动齿轮1与旋转轴4之间出现动力传递中断的现象，从而使应用有该换挡机构的电动车的驾驶平稳性得到改善。

另外，采用该换挡机构，由于单向离合器6设置于齿毂2与第二凸壁104之间，从而可维持传动齿轮1与其它齿轮之间啮合的稳定。

可以理解的是，本申请上述实施例提供的换挡机构除了可以应用于两挡换挡的场景，还可以用于有多于两挡的换挡要求的场景下。具体实施时，可以同时设置多个本申请提供的换挡机构，并使各个换挡机构的传动齿轮的齿轮面的齿数不同。这样，可通过与具有不同齿数的传动齿轮的齿轮面相啮合，以改变传动比的方式来满足多挡位的调节要求。

另外，在将本申请提供的换挡机构应用于变速器中，可使采用该变速器的动力总成的效率得到提高，从而可延长续航里程。这样，在电动车的总续航里程不变的情况下，可降低电池的使用量，从而降低成本，其具有很大的经济价值。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种换挡机构，其特征在于，包括传动齿轮、齿毂、单向离合器和滑动连接装置，其中：

所述传动齿轮包括本体，所述本体的端面设置有第一凸壁和第二凸壁；所述第一凸壁绕所述本体的轴孔设置，且所述第一凸壁的背离所述本体的端部设置有第一齿形结构；所述第二凸壁与所述第一凸壁设置于所述本体的同一侧，所述第二凸壁绕所述本体的轴孔设置，且所述第二凸壁的直径小于所述第一凸壁的直径；所述齿毂套设于所述第二凸壁，所述单向离合器设置于所述齿毂与所述第二凸壁之间，且所述单向离合器的内座圈与所述第二凸壁连接，所述单向离合器的外座圈与所述齿毂连接；

所述滑动连接装置包括支撑架、滚动件和滑套，所述支撑架套设于所述齿毂，所述支撑架与所述齿毂径向固定，且所述支撑架的朝向所述第一凸壁的端部设置有第二齿形结构；所述支撑架设置有安装槽，所述滚动件安装于所述安装槽，且所述滚动件与所述齿毂的表面接触；所述滑套套设于所述支撑架，所述滚动件限位于所述滑套与所述齿毂之间；所述滑套可带动所述支撑架和所述滚动件在所述齿毂的表面沿朝向或者背离所述传动齿轮的方向滑动；

当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构相啮合时，所述传动齿轮与所述齿毂同步转动；当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构分离时，所述传动齿轮与所述齿毂同步转动或差速转动。

2.如权利要求1所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括旋转轴，所述旋转轴穿设于所述本体的轴孔，且所述齿毂与所述旋转轴固定连接。

3.如权利要求2所述的换挡机构，其特征在于，所述传动齿轮通过轴承套设于所述旋转轴。

4.如权利要求2或3所述的换挡机构，其特征在于，所述齿毂的用于与所述滑动连接装置配合的表面设置有第一台阶面、第二台阶面，以及用于连接所述第一台阶面和所述第二台阶面的弧形连接面，所述第一台阶面位于所述第二台阶面的背离所述旋转轴的一侧；

所述滚动件的直径大于所述支撑架的壁厚，当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构相啮合时，所述滚动件与所述第二台阶面和所述滑套的内圈表面相切。

5.如权利要求4所述的换挡机构，其特征在于，所述滑套的内圈表面设置有弧形面，当所述第二齿形结构与所述第一齿形结构分离时，所述滚动件与所述第一台阶面和所述弧形面相切。

6.如权利要求1或2所述的换挡机构，其特征在于，所述滚动件为滚柱，所述安装槽为矩形槽，所述滚柱限位于所述矩形槽。

7.如权利要求1或2所述的换挡机构，其特征在于，所述支撑架的背离所述第一凸壁的端部设置有止挡部，所述滑套设置于所述止挡部的朝向所述传动齿轮的一侧，且所述滑套与所述止挡部相抵接。

8.如权利要求1或2所述的换挡机构，其特征在于，所述换挡机构还包括拨叉，所述滑套的背离所述齿毂的表面设置有凹槽，所述拨叉卡设于所述凹槽；所述拨叉用于带动所述滑套在所述齿毂的表面沿朝向或者背离所述传动齿轮的方向滑动。

9.如权利要求1或2所述的换挡机构，其特征在于，所述第一齿形结构和所述第二齿形结构的齿均设置为梯形结构。

10.一种变速器，其特征在于，包括如权利要求1~9任一项所述的换挡机构，其中，所述传动齿轮与所述变速器内其它齿轮相啮合。

11.一种动力总成，其特征在于，包括电机和如权利要求10所述的变速器，所述电机输出的动力经所述换挡机构传递至所述变速器。

12.一种电动车，其特征在于，包括车轮和如权利要求11所述的动力总成，其中，所述变速器与所述车轮传动连接，用于向所述车轮传递驱动力矩。

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