CN212004209U - 换挡执行装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源车辆技术领域，具体涉及一种换挡执行装置及车辆，该换挡执行装置包括壳体、驱动件、传动齿轮系、换挡拨叉和检测件，驱动件连接在壳体上，传动齿轮系连接在壳体上，并与驱动件传动连接，换挡拨叉连接在传动齿轮系上，驱动件设置成用于通过传动齿轮系驱动换挡拨叉运动，检测件连接在壳体上，检测件设置成用于检测换挡拨叉的位置，且检测件与驱动件电连接。根据本实用新型实施例的换挡执行装置，采用齿轮进行动力传递，相比较于采用滚珠丝杠和蜗轮蜗杆，具有传动效率高、换挡平稳、冲击小和成本低的优点，通过检测件可以实现对换挡拨叉的实时位置的检测。

Description

换挡执行装置及车辆

技术领域

本实用新型属于新能源车辆技术领域，具体涉及一种换挡执行装置及车辆。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

新能源汽车行业发展态势日渐蓬勃，新能源汽车新车销量占比稳步提升，并且在政策的推动强化了以新能源汽车为主导的发展力度。在我国现有的新能源汽车类别中，绝大多数都以电能作为直接的动力源。通过驱动电机将电能转化为动能，又由于驱动电机具有无极变速的特性，所以现有的绝大多数新能源车辆采用固定齿比减速器，但是匹配固定齿比减速器的车辆无法共同发挥其效率及扭矩优势。因此匹配两档变速箱的动力总成，不但可以兼顾输出扭矩和速度的优势，还能提高动能使用效率，同时提升自身续航能力。

针对匹配两档变速箱的新能源车辆，如何实现自动、快速、平稳、准确、智能的档位切换，就成为有待解决的技术难点。因此，在实现TCU(自动变速箱控制单元)对两档变速箱档位切换的控制，就需要借助一款换挡机构来实现。该机构可以根据TCU的信号进行换挡操作，并且还需要实现将档位信号反馈给TCU。

现有的执行机构传动方案主要使用滚珠丝杠和蜗轮蜗杆机构，但滚珠丝杠产品结构复杂，且成本较高，传递过程中滚珠丝杠将产生很大的轴向力，丝杆极易磨损，进而影响机构的工作寿命。蜗轮蜗杆机构在往复运动过程中容易发生自锁，且整体结构较为复杂，对装配要求高，并存在传递效率低下劣势。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决现有技术中的执行机构采用滚珠丝杠带来的成本高磨损严重和采用蜗轮蜗杆带来的自锁传递效率低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一方面提出了一种换挡执行装置，包括：

壳体；

驱动件，所述驱动件连接在所述壳体上；

传动齿轮系，所述传动齿轮系连接在所述壳体上，并与所述驱动件传动连接；

换挡拨叉，所述换挡拨叉连接在所述传动齿轮系上，所述驱动件设置成用于通过所述传动齿轮系驱动所述换挡拨叉运动；

检测件，所述检测件连接在所述壳体上，所述检测件设置成用于检测所述换挡拨叉的位置，且所述检测件与所述驱动件电连接。

根据本实用新型实施例的换挡执行装置，驱动件、传动齿轮换挡拨叉和检测件均连接在壳体上，壳体作为安装载体，驱动件通过传动齿轮系与换挡拨叉传动连接，通过传动齿轮系实现驱动件的驱动力的传递，进而使换挡拨叉运动实现车辆的挡位切换，采用齿轮系进行传动，相较于现有技术中采用滚珠丝杠和蜗轮蜗杆的形式，具有传动效率高、换挡平稳、冲击小和成本低的优点，检测件的设置能够实现对换挡拨叉的实时位置的检测，检测件与驱动件电连接，根据检测件的检测信息控制驱动件的启停。

在本实用新型的一些实施例中，所述换挡执行装置还包括转动连接在所述壳体上的第一转轴和第二转轴；

所述传动齿轮系包括：

一级齿轮系，所述第一转轴通过所述一级齿轮系与所述驱动件传动连接；

二级齿轮系，所述第二转轴通过所述二级齿轮系与所述第一转轴传动连接，且所述换挡拨叉连接在所述第二转轴上。

在本实用新型的一些实施例中，所述一级齿轮系包括：

第一齿轮，所述第一齿轮连接在所述驱动件的输出端上；

第二齿轮，所述第二齿轮连接在所述第一转轴上，且所述第二齿轮与所述第二齿轮啮合。

在本实用新型的一些实施例中，所述二级齿轮系包括：

第三齿轮，所述第三齿轮连接在所述第一转轴上；

第四齿轮，所述第四齿轮连接在所述第二转轴上，且所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合。

在本实用新型的一些实施例中，所述第四齿轮上设置有断齿区。

在本实用新型的一些实施例中，所述换挡执行装置还包括限位件，所述限位件连接在所述壳体上；

所述换挡拨叉朝向所述限位件的一侧设置限位部，所述限位件与所述限位部限位配合以限制所述换挡拨叉的转动范围。

在本实用新型的一些实施例中，所述第四齿轮上设置有止转面，所述第二转轴与所述止转面以轮廓匹配的方式配合。

在本实用新型的一些实施例中，所述第四齿轮上设置有凹圆，所述凹圆与所述止转面的顶点对应。

在本实用新型的一些实施例中，所述一级齿轮系和所述二级齿轮系设置在所述壳体的中间位置，且所述壳体的长度方向、第一转轴、所述第二转轴的轴线方向和所述驱动件的轴线方向彼此平行。

本发明的第二方面提出了一种车辆，包括上述任意技术方案中的换挡执行装置。

根据本发明实施例的车辆与上述换挡执行装置具有相同的优势，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例的换挡执行装置的主视图；

图2为图1所示的A-A的剖视图；

图3为图2所示的A处的放大结构示意图；

图4为图1所示的俯视图。

附图中各标记表示如下：

1、壳体；

2、驱动件；

3、传动齿轮系；31、一级齿轮系；311、第一齿轮；312、第二齿轮；32、二级齿轮系；321、第三齿轮；322、第四齿轮；3221、断齿区；3222、止转面；3223、凹圆；

4、换挡拨叉；41、第一凸起；42、第二凸起；

5、检测件；

6、第一转轴；

7、第二转轴；

8、限位件；

9、保护壳。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1-图4所示，根据本实用新型一个实施例的换挡执行装置，包括：

壳体1；

驱动件2，驱动件2连接在壳体1上；

传动齿轮系3，传动齿轮系3连接在壳体1上，并与驱动件2传动连接；

换挡拨叉4，换挡拨叉4连接在传动齿轮系3上，驱动件2设置成用于通过传动齿轮系3驱动换挡拨叉4运动；

检测件5，检测件5连接在壳体1上，检测件5设置成用于检测换挡拨叉4的位置，且检测件5与驱动件2电连接。

根据本实用新型实施例的换挡执行装置，驱动件2、传动齿轮换挡拨叉4和检测件5均连接在壳体1上，壳体1作为安装载体，驱动件2通过传动齿轮系3与换挡拨叉4传动连接，通过传动齿轮系3实现驱动件2的驱动力的传递，进而使换挡拨叉4运动实现车辆的挡位切换，采用齿轮系进行传动，相较于现有技术中采用滚珠丝杠和蜗轮蜗杆的形式，具有传动效率高、换挡平稳、冲击小和成本低的优点，检测件5的设置能够实现对换挡拨叉4的实时位置的检测，检测件5与驱动件2电连接，根据检测件5的检测信息控制驱动件2的启停，当检测件5检测到换挡拨叉4运动至预设位置时，控制驱动件2的停止，当检测件5检测到换挡拨叉4未到达预设位置时，控制驱动件2继续运动。

在本实用新型的一些实施例中，传动齿轮系3通过二次传动将驱动件2的驱动力传递至换挡拨叉4，二次传动分别通过一级齿轮系31和二级齿轮系32实现，换挡执行装置还包括第一转轴6和第二转轴7，第一转轴6和第二转轴7均转动连接在壳体1上，换挡拨叉4连接在第二转轴7上，从驱动件2至第一转轴6的传动是通过一级齿轮系31实现，从第一转轴6至第二转轴7的传动是通过二级齿轮系32实现，通过一级齿轮系31和二级齿轮系32改变最终传递至换挡拨叉4的驱动力的大小和方向，使换挡拨叉4完成换挡操作，第一转轴6的轴线方向、第二转轴7的轴线方向、驱动件2的轴线方向和壳体1的长度方向彼此平行，减小了在换挡过程中产生的冲击。

其中，第一转轴6的两端与壳体1之间设置有轴承，轴承支撑第一转轴6，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，第二转轴7的两端与壳体1之间设置有轴承，轴承支撑第一转轴6，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，壳体1为一体化制造的中空拱形结构，拱形结构有利于减小换挡执行装置的体积，利于车辆其他部件的布置排列，且在密闭壳体1的共同作用下，降低了传动齿轮系3工作过程中的噪音。

在本实用新型的一些实施例中，驱动件2采用电机，电机结构简单，易于控制，且能够实现正转和翻转，进而驱动换挡拨叉4往复运动实现换挡，电机可选用无刷电机或有刷电机，根据需求选择。

在本实用新型的一些实施例中，一级齿轮系31包括第一齿轮311和第二齿轮312，第一齿轮311连接在驱动件2的输出端上，第二齿轮312连接在第一转轴6上，且第一齿轮311和第二齿轮312啮合，第二齿轮312的分度圆直径大于第一齿轮311的分度圆直径，通过第一齿轮311和第二齿轮312将驱动件2的驱动力进行降级，即降低电机的转速，电机转速一般较高，因此设置一级齿轮系31和二级齿轮系32进行二次降级才能得到换挡拨叉4所需的转速，二级齿轮系32包括第三齿轮321和第四齿轮322，第三齿轮321连接在第一转轴6上，第四齿轮322连接在第二转轴7上，且第三齿轮321和第四齿轮322啮合，第四齿轮322的分度圆之间大于第三齿轮321的分度圆直径，通过第三齿轮321和第四齿轮322对驱动件2传递至第二齿轮312的驱动力进行再次降级，即再次降低电机的转速，第二齿轮312和第三齿轮321共用第一转轴6，两者的转速相同，换挡拨叉4与第四齿轮322共用第二转轴7，两者的转速相同，一级齿轮系31的传动比为i1，二级齿轮系32的传动比为i2，电机的转速为n，最终换挡拨叉4的转速为n/(i1*i2)，第一齿轮311、第二齿轮312、第三齿轮321和第四齿轮322均为圆柱齿轮，可为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮或人字齿圆柱齿轮。

其中，第一齿轮311与电机的输出端之间的连接可为可拆卸连接，例如键连接或销连接，也可为不可拆卸连接，例如第一齿轮311与电机的输出端焊接、粘接或一体化结构，在一个实施例中，第一齿轮311与电机的输出端为可拆卸连接，第二齿轮312与第一转轴6之间为可拆卸连接，例如例如键连接或销连接，第三齿轮321与第一转轴6之间的连接可为可拆卸连接，例如键连接或销连接，也可为不可拆卸连接，例如第一齿轮311与电机的输出端焊接、粘接或一体化结构，第四齿轮322与第二转轴7之间的连接可为可拆卸连接，例如键连接或销连接，也可为不可拆卸连接，例如第一齿轮311与电机的输出端焊接、粘接或一体化结构，第二齿轮312和第三齿轮321在第一转轴6沿轴线方向上的位置可调节，第四齿轮322和换挡拨叉4在第二转轴7沿轴线方向上的位置可调节，通过位置上的调节，改变第一转轴6和第二转轴7的受力情况，以延长第一转轴6和第二转轴7的使用寿命。

在本实用新型的一些实施例中，第四齿轮322上设置有断齿区3221，第四齿轮322上保留的轮齿的行程大于等于换挡所需的行程，当第三齿轮321与第四齿轮322保留有轮齿的区域啮合，能够实现换挡拨叉4的运动，当第三齿轮321不再与第四齿轮322保留有轮齿的区域啮合，而是与断齿区3221配合时，第三齿轮321无法向第四齿轮322继续传递扭矩，不能实现换挡拨叉4的运动，该种设置方式有以下几点作用：第一点，限制了换挡拨叉4的转动范围，避免因电机故障导致换挡拨叉4过度转动造成换挡故障，第二点，降低了换挡执行装置的成本，第三点，缩小了第四齿轮322的体积，进一步缩小了换挡执行装置的体积。

在本实用新型的一些实施例中，换挡执行装置还包括限位件8，限位件8的一端连接在壳体1上，壳体1作为安装固定点，限位件8的另一端位于壳体1内，换挡拨叉4朝向限位件8的一侧设置有限位部，限位件8与限位部配合能够限制换挡拨叉4的转动范围，与第四齿轮322上设置的断齿区3221共同限制换挡拨叉4的转动范围，进一步提高了换挡执行装置的可靠性。

其中，限位件8与限位部的配合有以下几种：第一种，在换挡拨叉4朝向限位件8的一侧设置有第一凸起41和第二凸起42，第一凸起41和第二凸起42的连线与换挡拨叉4的运动方向重合，限位件8位于第一凸起41和第二凸起42之间，在进行换挡时，换挡拨叉4绕第二转轴7的轴线方向转动，限位件8位于第一凸起41和第二凸起42之间的任意位置不能超出第一凸起41或第二凸起42，到达极限位置，限位件8与第一凸起41或第二凸起42接触，换挡拨叉4不能再继续转动，第二种，在换挡拨叉4朝向限位件8的一侧设置有环形凸起，环形凸起的长度方向与换挡拨叉4的运动方向重合，限位件8位于环形凸起内，不能超出环形凸起，到达极限位置，限位件8与环形凸起沿长度方向上的内壁接触，换挡拨叉4不能再继续转动，第三种，限位部为换挡拨叉4上设置的限位槽，限位件8连接在限位槽内，限位槽为弧形槽，限位件8位于限位槽内，不能脱出限位槽，到达极限位置，限位件8与限位槽上相距最远的两点接触，换挡拨叉4不能再继续转动，在一个实施例中，限位件8与限位部的配合为第一种设置方式，该种设置方式的加工简单，且能够增加换挡拨叉4的结构强度，限位件8采用螺栓，在壳体1上开设有螺栓孔，限位件8与壳体1通过螺纹配合，该螺栓孔还可用于加注传动齿轮系3所需润滑油和便于进行后期检修。

其中，限位件8与螺栓孔的配合处还设置有密封圈，防止润滑油泄露。

在本实用新型的一些实施例中，第四齿轮322上设置有止转面3222，第二转轴7与止转面3222以轮廓匹配的方式配合，止转面3222的数量可为一个、两个或多个，止转面3222的数量与冲击的大小有关，冲击较大时止转面3222的数量多于冲击较小时的止转面3222的数量，止转面3222相对第四齿轮322的径向方向倾斜，在一个实施例中，止转面3222设置有两个，两个止转面3222关于第四齿轮322的轴心对称，使得对称的两侧所承受的扭矩相同，对应的，在第二转轴7的表面与第四齿轮322的两个止转面3222轮廓匹配，一方面，第四齿轮322能够传递更大的扭矩，提高了第四齿轮322和第二齿轮312的配合处的抗冲击能力。

其中，第四齿轮322与第二转轴7的配合处还可以辅助焊接或粘接，进一步增强抗冲击能力。

在本实用新型的一些实施例中，两个止转面3222的顶点处较为尖锐，在第四齿轮322转动的过程中，尖锐处容易产生受力集中，因此在第四齿轮322上设置有凹圆3223结构，每一个凹圆3223结构对应止转面3222的一个顶点，规避了顶点处受力集中的问题，进而增强配合处的抗冲击能力。

在本实用新型的一些实施例中，检测件5为角度位置传感器，检测件5设置在第二转轴7上，能够实时监控第二转轴7的转动角度，第二转轴7的转动角度与换挡拨叉4的转动角度相同，角度位置传感器可为接触式角度位置传感器，也可为非角度位置传感器，根据换挡执行装置的需求可选择。

其中，检测件5与驱动件2之间的电连接通过车辆的TCU(Transmission ControlUnit，自动变速箱控制单元)实现，检测件5检测第二转轴7转动的角度，将检测结果发送至TCU，TCU对检测结果和预设位置进行比对，当检测件5检测到第二转轴7运动至预设位置时，控制驱动件2的停止，当检测件5检测到第二转轴7未到达预设位置时，控制驱动件2继续运动，限位件8和限位部的配合、断齿区3221和检测件5形成了多重保障，避免换挡拨叉4过度转动，同时，限位件8和限位部的配合与断齿区3221也能防止因换挡行程过大超出检测件5检测行程而对检测件5造成的损坏。

在本实用新型的一些实施例中，换挡执行装置还包括保护壳9，保护壳9连接在壳体1上，保护壳9内部设置有容纳槽，该容纳槽用于容纳检测件5，保护壳9采用仿形设计，仿照检测件5的外形，防止可能存在的外部冲击对检测件5所造成的损伤和破坏。

其中，保护壳9与壳体1之间的连接为可拆卸连接，例如螺接、卡接或插接，在一个实施例中为螺接，通过螺钉将保护壳9固定在壳体1上，便于保护壳9的拆卸。

在本实用新型的一些实施例中，一级齿轮系31和二级齿轮系32设置在壳体1的中间位置，使得第一转轴6和第二转轴7两端的轴承能够均衡受力，减少了对单一轴承的冲击，而且起到延长轴承使用寿命和减小局部冲击的作用，进而减小的机构冲击过程中产生的噪声，同时，第二齿轮312与第三齿轮321之间距离在无干涉的前提下预留较小的距离，进而减小两齿轮工作过程中的径向力臂，进而减小轴的径向受力，同时该结构也能更大程度上减少了机构体积。

本发明的另一实施例提出了一种车辆，包括上述任意实施例中的换挡执行装置。

根据本发明实施例的车辆与上述换挡执行装置具有相同的优势，在此不再赘述，车辆包括、客车或火车，在一个实施例中为新能源车辆。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种换挡执行装置，其特征在于，包括：

壳体；

驱动件，所述驱动件连接在所述壳体上；

传动齿轮系，所述传动齿轮系连接在所述壳体上，并与所述驱动件传动连接；

换挡拨叉，所述换挡拨叉连接在所述传动齿轮系上，所述驱动件设置成用于通过所述传动齿轮系驱动所述换挡拨叉运动；

检测件，所述检测件连接在所述壳体上，所述检测件设置成用于检测所述换挡拨叉的位置，且所述检测件与所述驱动件电连接。

2.根据权利要求1所述的换挡执行装置，其特征在于，所述换挡执行装置还包括转动连接在所述壳体上的第一转轴和第二转轴；

所述传动齿轮系包括：

一级齿轮系，所述第一转轴通过所述一级齿轮系与所述驱动件传动连接；

二级齿轮系，所述第二转轴通过所述二级齿轮系与所述第一转轴传动连接，且所述换挡拨叉连接在所述第二转轴上。

3.根据权利要求2所述的换挡执行装置，其特征在于，所述一级齿轮系包括：

第一齿轮，所述第一齿轮连接在所述驱动件的输出端上；

第二齿轮，所述第二齿轮连接在所述第一转轴上，且所述第二齿轮与所述第二齿轮啮合。

4.根据权利要求2所述的换挡执行装置，其特征在于，所述二级齿轮系包括：

第三齿轮，所述第三齿轮连接在所述第一转轴上；

第四齿轮，所述第四齿轮连接在所述第二转轴上，且所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的换挡执行装置，其特征在于，所述第四齿轮上设置有断齿区。

6.根据权利要求1所述的换挡执行装置，其特征在于，所述换挡执行装置还包括限位件，所述限位件连接在所述壳体上；

所述换挡拨叉朝向所述限位件的一侧设置限位部，所述限位件与所述限位部限位配合以限制所述换挡拨叉的转动范围。

7.根据权利要求4所述的换挡执行装置，其特征在于，所述第四齿轮上设置有止转面，所述第二转轴与所述止转面以轮廓匹配的方式配合。

8.根据权利要求7所述的换挡执行装置，其特征在于，所述第四齿轮上设置有凹圆，所述凹圆与所述止转面的顶点对应。

9.根据权利要求1所述的换挡执行装置，其特征在于，所述换挡执行装置还包括保护壳，所述保护壳连接在所述壳体上，所述保护壳的内部设置有用于容纳所述检测件的凹槽。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1-9任一项所述的换挡执行装置。

Images