CN205806442U - 电磁式换挡装置、车辆的动力系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆领域，提供一种电磁式换挡装置、车辆的动力系统及车辆，所述电磁式换挡装置包括：第一输入轴，所述第一输入轴的输出端设置有第一连接部；驱动机构，所述驱动机构包括电磁铁和过渡结构，所述电磁铁和所述过渡结构能够驱动所述第一连接部轴向滑动，使得所述第一连接部与第二输入轴的输入端设置的第二连接部结合或分离。本实用新型所述的电磁式换挡装置通过控制电磁铁的通、断电来控制挡位切换工作，相对于液压、气动以及电机控制间接控制方法，能够避免提高控制响应速度，缩短换挡时间，且使用成本较低，且通过直接控制输入轴来实现换挡，使得换挡装置的结构更加紧凑，应用在车辆上可提高整车的NVH性能。

Description

电磁式换挡装置、车辆的动力系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆领域，特别涉及一种电磁式换挡装置、车辆的动力系统及车辆。

背景技术

随着国家对车辆排放要求的不断提高，混合动力汽车的应用也越来越广泛。目前，混合动力汽车电驱动模块一般形式均为电机加减速器的形式，由于电机的动力特性和电机在高转速反转时存在反电动势，如果处理不当会造成电机控制器损毁，与电机匹配的减速机多为一挡或者两挡变速器，当反电动势过大时，可及时中断动力。

传统中，常见的换挡装置主要有电控电液式、电动气动式以及电控电动式三种，具体如下：

一、电控电液式换挡装置中，液压系统根据电控单元的指令控制电磁换向阀，使执行机构自动的完成变速器选、换挡等工作，在此过程中能够保证换挡无冲击、动作迅速以及动力不中断。但是，电控电液式换挡装置需要专门的油泵和贮压器，使得造成发动机功率损耗增大，且液压元件精度要求较高，使用维护要求也比较严格，且液压控制油路复杂，导致电控电液式换挡装置的使用成本较高；

二、电动气动式换挡装置也是根据电控单元的指令控制电磁阀，完成变速器选、换挡工作，由于气体有可压缩性、执行速度慢且控制精度低，主要用在具有气压源的特殊车辆上；

三、电控电动式换挡操纵系统一般采用控制电机带动蜗轮蜗杆进行换挡，其在价格、质量上有一定的优势。但是电动气动式换挡装置需要的空压机、阀件、空气管路等会占用较大的空间，且换气时有一定的噪音。

上述三种换挡装置均具有一定缺陷，因此，希望有一种换挡装置能够克服或者至少减轻现有技术的上述缺陷。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种电磁式换挡装置，以便于换挡操作快速执行。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电磁式换挡装置，所述电磁式换挡装置包括：第一输入轴，所述第一输入轴的输出端设置有第一连接部；驱动机构，所述驱动机构包括电磁铁和过渡结构，所述电磁铁和所述过渡结构能够驱动所述第一连接部轴向滑动，使得所述第一连接部与第二输入轴的输入端设置的第二连接部结合或分离。

进一步的，所述过渡结构包括磁体，所述磁体与所述第一连接部传动连接，并能够在所述电磁铁的驱动下沿所述第一输入轴轴向移动。

进一步的，所述过渡结构包括弹簧，所述弹簧向所述第一连接部施加朝向所述第二连接部的弹性力。

进一步的，所述弹簧位于所述磁体和所述电磁铁之间，并处于储能状态。

进一步的，所述过渡结构包括增力杠杆，所述磁体通过所述增力杠杆带动所述第一连接部移动，其中，所述磁体向所述增力杠杆施加的力的力臂大于所述第一连接部向所述增力杠杆施加的阻力的力臂。

进一步的，所述增力杠杆具有：连接所述磁体和所述第一连接部的连接位置；和与所述磁体和所述第一连接部分离的分离位置，所述增力杠杆能够在所述磁体和所述第一连接部的作用下转动以在所述分离位置和所述连接位置之间切换。

进一步的，所述第二输入轴上设置有第二连接部，其中，所述第一连接部包括第一连接盘和固定在所述第一连接盘上第一摩擦片，所述第二连接部包括第二连接盘和固定在所述第二连接盘上的第二摩擦片，所述第一摩擦片能够与所述第二摩擦片结合或分离。

进一步的，所述电磁式换挡装置还包括动力输出轴，其中，所述第二输入轴与所述动力输出轴通过传动机构连接，所述传动机构包括设置在所述第二输入轴上的输入齿轮和设置在所述动力输出轴上的输出齿轮，所述输入齿轮和所述输出齿轮啮合。

相对于现有技术，本实用新型所述的电磁式换挡装置具有以下优势：

本实用新型所述的电磁式换挡装置通过控制电磁铁的通、断电来控制挡位切换工作，相对于液压、气动以及电机控制间接控制方法，能够避免提高控制响应速度，缩短换挡时间，且使用成本较低，且通过直接控制输入轴来实现换挡，使得换挡装置的结构更加紧凑，应用在车辆上可提高整车的NVH性能。

本实用新型的另一目的在于提出一种车辆的动力系统，以提高该车辆的动力系统的换挡性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆的动力系统，所述车辆的动力系统包括电动机、控制单元和根据上文所述的电磁式换挡装置，所述电磁式换挡装置具有所述第一连接部与所述第二连接部结合的在挡位置和所述第一连接部与所述第二连接部分离的空挡位置，所述控制单元能够控制所述电磁式换挡装置在所述在挡位置和所述空挡位置之间切换，所述第一输入轴的输入端与所述电动机的输出轴连接。

所述车辆的动力系统与上述电磁式换挡装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的再一目的在于提出一种车辆，以提高该车辆的换挡性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种车辆，所述车辆包括发动机和电动机，所述车辆还包括根据上文所述的电磁式换挡装置和根据所述车辆的行驶状态控制所述电磁式换挡装置的控制单元，所述电动机的输出轴与所述电磁式换挡装置的第一输入轴的输入端连接。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本根据实用新型的一种实施方式所述的电磁式换挡装置的示意图。

附图标记说明：

1-第一输入轴，2-第二输入轴，3-电磁铁，4-第一连接部，5-第二连接部，6-增力杠杆，7-磁体，8-直线轴承，9-弹簧，10-动力输出轴，11-输入齿轮，12-输出齿轮，13-枢转支点，14-花键。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电磁式换挡装置，参见图1，所述电磁式换挡装置包括：第一输入轴1，第一输入轴1的输出端设置有第一连接部4；驱动机构，所述驱动机构包括电磁铁3和过渡结构，电磁铁3和所述过渡结构能够驱动第一连接部4轴向滑动，使得第一连接部4与第二输入轴2的输入端设置的第二连接部5结合或分离。

本实用新型所述的电磁式换挡装置通过控制电磁铁3的通、断电来使得第一连接部4沿第一输入轴1的轴向移动，以使得第一连接部4和第二连接部5能够结合或分离，进而控制换挡装置的挡位切换，相对于液压、气动以及电机控制间接控制方法，能够避免提高控制响应速度，缩短换挡时间，且使用成本较低应用在车辆上可提高整车的NVH性能。

且通过电磁铁的通、断电来控制挡位切换工作无需要像气动式或液压式换挡操纵系统那样设置繁多的管路、阀件以及空气压缩机或油泵等设施，使得换挡装置整体结构更加简化，制造、检测和维修更方便。

所述过渡结构的类型可根据实际需要进行适当的设置能够配合电磁铁3实现第一连接部4沿第一驱动轴1的轴向来回移动即可。例如，将第一连接部4设置为导磁体，在第一连接部4和电磁铁3之间设置复位弹簧，当需要使第一连接部4和第二连接部5分离时，电磁铁3通电使得第一连接部4克服弹性力与第二连接部5分离，当需要使第一连接部4和第二连接部5结合时，电磁铁3断电，第一连接部4在弹性力的作用下再次与第二连接部5结合。

优选地，所述过渡结构包括磁体7，磁体7与第一连接部4传动连接，并能够在电磁铁3的驱动下以沿第一输入轴1的轴向移动，当需要第一连接部4和第二连接部5分离，电磁铁3通正向电流使得第一连接部4克服弹性力与第二连接部5分离，当需要使第一连接部4和第二连接部5结合时，电磁铁3通反向电流使得第一连接部4在磁力的作用下再次与第二连接部5结合。

上述通过正向电流和反向电流的交替作用来实现第一连接部4与第二连接部5的结合和分离的实施方式需要在结合和分离时均通电，浪费能源。因此，进一步优选地，所述过渡结构包括弹簧9，弹簧9向第一连接部4施加朝向第二连接部5的弹性力，仅需在分离第一连接部4和第二连接部5时接通电源，可有效减少能源浪费，且弹簧9的弹性力始终作用在第一连接部4上，已将第一连接部4和第二连接部5压紧，提高二者连接的稳定性和可靠性。

其中，弹簧9的弹性力可直接作用在第一连接部4上，也可作用在能够带动第一连接部4的其他部件上。优选地，参见图1，弹簧9位于磁体7和电磁铁3之间，并处于储能状态，将弹簧9始终将磁体7压紧在第一连接部4上，进而将第一连接部4压紧于第二连接部5，通过压紧磁体7间接压紧第一连接部4，便于弹簧9的设置。

优选地，第一输入轴1和第一连接部4分别设置有相配合的花键14，便于第一连接部4沿第一输入轴1滑动。且磁体7与第一输入轴4之间设置有直线轴承8，以减小磁体7沿第一输入轴1的轴向移动时的阻力。

优选地，所述过渡结构包括增力杠杆6，磁体7通过增力杠杆6带动第一连接部4移动，其中，磁体7向增力杠杆6施加的力的力臂大于第一连接部4向增力杠杆6施加的阻力的力臂，通过增力杠杆6的设置能够减小电磁能量的消耗，进而节约换挡用电。其中，增力杠杆6可选择始终连接磁体7和第一连接部4，但是考虑到当第一连接部4与第二连接部5结合时第一连接部4和第二连接部5会同步转动，因此，可使得增力杠杆5与第一连接部4同步转动，或者可沿第一输入轴1的周向相对滑动的连接，使用者可根据实际需要进行适当的设置。

优选地，增力杠杆6具有：连接磁体7和第一连接部4的连接位置；和与磁体7和第一连接部4分离的分离位置，增力杠杆6能够在磁体7和第一连接部4的作用下转动以在所述分离位置和所述连接位置之间切换，以使得在第一连接部4与第二连接部5结合时，第一连接部4增力杠杆分离，避免增力杠杆4干涉第一连接部4的转动。

参见图1，在图示实施方式中，增力杠杆6可绕枢转支点13转动，在第一连接部4与第二连接部5由结合位置切换到分离位置时，磁体7首先在电磁铁3的作用下沿第一输入轴1的轴向移动，然后与增力杠杆6的一端接触，使得增力杠杆6绕枢转支点13转动，并使得增力杠杆6的另一端扣在第一连接部4上，使得磁体7带动第一连接部4移动；当第一连接部4和第二连接部5由分离位置切换到结合位置时，弹簧9的弹性力作用在磁体7上，并经由磁体7推动第一连接部4，当第一连接部4移动至预定位置时，第一连接部4推动增力杠杆6的另一端，使得增力杠杆6与磁体7和第一连接部4分离。

第一连接部4和第二连接部5之间的对接方式可根据实际需要进行任意适当的设置，例如，在第一连接部4和第二连接部5上设置相互对应卡槽等。优选地，第二输入轴2上设置有第二连接部5，其中，第一连接部4包括第一连接盘和固定在所述第一连接盘上第一摩擦片，第二连接部5包括第二连接盘和固定在所述第二连接盘上的第二摩擦片，所述第一摩擦片能够与所述第二摩擦片结合或分离无需将连接盘转动至特定位置即可实现二者结合，便于第一输入轴和第二输入轴的结合和分离，且能够减少换挡时的噪声。

优选地，所述电磁式换挡装置还包括动力输出轴10，其中，第二输入轴2与动力输出轴10通过传动机构连接，所述传动机构包括设置在第二输入轴2上的输入齿轮11和设置在动力输出轴10上的输出齿轮12，输入齿轮11和输出齿轮12啮合，通过直接控制输入轴来实现换挡，减小了换挡装置的整体间隙，换挡响应性提高，且换挡机构设置在输入轴端，不使用同步器减小了能量换挡中噪音的影响，同时使得整个轴系的长度变短，系统固有频率提高，避免系统共振，提升了车辆整体的NVH性。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种车辆的动力系统，所述车辆的动力系统包括电动机、控制单元和根据上文所述的电磁式换挡装置，所述电磁式换挡装置具有第一连接部4与第二连接部5结合的在挡位置和第一连接部4与第二连接部5分离的空挡位置，所述控制单元能够控制所述电磁式换挡装置在所述在挡位置和所述空挡位置之间切换，第一输入轴1的输入端与所述电动机的输出轴连接，将上述电磁式换挡装置应用在车辆的动力系统中可实现快速换挡，尤其使用电动车在减速时产生过大的反电动势时能够快速断开输入轴，避免对电动机造成损坏。

根据本实用新型的再一个方面，提供一种车辆，所述车辆包括发动机、电动机和根据上文所述的电磁式换挡装置和根据所述车辆的行驶状态控制所述电磁式换挡装置的控制单元，所述电动机的输出轴与所述电磁式换挡装置的第一输入轴1的输入端连接。在车辆的电动机作为动力源时，一旦在车辆减速时检测到反电动势过高即可快速断开输入轴，避免过大的反电动势损坏电动机。

此外，由于电动机的使用限制，当车速过高时会使得电动驱动的经济性较差，切换至由发动机驱动可提高车辆的经济性和动力性能，本实用新型所提供的车辆由于设置有能够快速换挡的电磁式换挡装置，可便于车辆的动力源由电动机切换至发动机。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁式换挡装置，其特征在于，所述电磁式换挡装置包括：

第一输入轴(1)，所述第一输入轴(1)的输出端设置有第一连接部(4)；

驱动机构，所述驱动机构包括电磁铁(3)和过渡结构，所述电磁铁(3)和所述过渡结构能够驱动所述第一连接部(4)轴向滑动，使得所述第一连接部(4)与第二输入轴(2)的输入端设置的第二连接部(5)结合或分离。

2.根据权利要求1所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述过渡结构包括磁体(7)，所述磁体(7)与所述第一连接部(4)传动连接，并能够在所述电磁铁(3)的驱动下沿所述第一输入轴(1)轴向移动。

3.根据权利要求2所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述过渡结构包括弹簧(9)，所述弹簧(9)向所述第一连接部(4)施加朝向所述第二连接部(5)的弹性力。

4.根据权利要求3所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述弹簧(9)位于所述磁体(7)和所述电磁铁(3)之间，并处于储能状态。

5.根据权利要求2所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述过渡结构包括增力杠杆(6)，所述磁体(7)通过所述增力杠杆(6)带动所述第一连接部(4)移动，其中，所述磁体(7)向所述增力杠杆(6)施加的力的力臂大于所述第一连接部(4)向所述增力杠杆(6)施加的阻力的力臂。

6.根据权利要求5所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述增力杠杆(6)具有：

连接所述磁体(7)和所述第一连接部(4)的连接位置；和

与所述磁体(7)和所述第一连接部(4)分离的分离位置，

所述增力杠杆(6)能够在所述磁体(7)和所述第一连接部(4)的作用下转动以在所述分离位置和所述连接位置之间切换。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述第二输入轴(2)上设置有第二连接部(5)，其中，

所述第一连接部(4)包括第一连接盘和固定在所述第一连接盘上的第一摩擦片，

所述第二连接部(5)包括第二连接盘和固定在所述第二连接盘上的第二摩擦片，

所述第一摩擦片能够与所述第二摩擦片结合或分离。

8.根据权利要求7所述的电磁式换挡装置，其特征在于，所述电磁式换挡装置还包括动力输出轴(10)，其中，

所述第二输入轴(2)与所述动力输出轴(10)通过传动机构连接，所述传动机构包括设置在所述第二输入轴(2)上的输入齿轮(11)和设置在所述动力输出轴(10)上的输出齿轮(12)，所述输入齿轮(11)和所述输出齿轮(12)啮合。

9.一种车辆的动力系统，其特征在于，所述车辆的动力系统包括电动机、控制单元和根据权利要求1-8中任意一项所述的电磁式换挡装置，所述电磁式换挡装置具有所述第一连接部(4)与所述第二连接部(5)结合的在挡位置和所述第一连接部(4)与所述第二连接部(5)分离的空挡位置，所述控制单元能够控制所述电磁式换挡装置在所述在挡位置和所述空挡位置之间切换，所述第一输入轴(1)的输入端与所述电动机的输出轴连接。

10.一种车辆，所述车辆包括发动机和电动机，其特征在于，所述车辆还包括根据权利要求1-8中任意一项所述的电磁式换挡装置和根据所述车辆的行驶状态控制所述电磁式换挡装置的控制单元，所述电动机的输出轴与所述电磁式换挡装置的第一输入轴(1)的输入端连接。