CN218197894U - 电动换挡执行机构及电桥驱动系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供电动换挡执行机构及电桥驱动系统，电动换挡执行机构包括：电机(1)，其具有电机轴(11)；传动单元(3)，其包括沿第一方向(X)延伸的摆动轴(32)和连接于所述摆动轴(32)且不能相对于所述摆动轴(32)转动的摆动体(33)，在所述电机轴(11)的扭矩向所述传动单元(3)传递时，所述摆动轴(32)带动所述摆动体(33)一起绕所述第一方向(X)摆动；以及换挡拨叉(5、6、7)，在所述摆动体(33)摆动时，带动该换挡拨叉(5、6、7)沿与所述第一方向(X)垂直的第二方向(Y)运动，而执行换挡功能。由此，能够有效地降低制造成本。

Description

电动换挡执行机构及电桥驱动系统

技术领域

本申请涉及电桥驱动系统领域，更具体地，涉及一种电动换挡执行机构及电桥驱动系统。

背景技术

电桥(e-Axle)驱动系统广泛应用于电动汽车等。图1A和图1B示出了一种可能的电动换挡执行机构的局部剖视图和局部剖视立体图。如图1A和图1B所示，该电动换挡执行机构包括电机91、借助花键等抗扭地连接于电机91的电机轴92的小齿轮93、与小齿轮93啮合的冠状齿轮94、抗扭地连接于冠状齿轮94的丝杠95、将丝杠95的旋转运动转化为直线运动的螺母96、随着螺母96的直线运动而运动的换挡拨叉97。其中，丝杠95与螺母96一起构成滚珠丝杠副。

在该电动换挡执行机构工作时，电机91驱动电机轴92旋转，将扭矩传递到小齿轮93，然后传递到冠状齿轮94、丝杠95、螺母96，由此带动螺母96做直线运动。在螺母96做直线运动时，带动换挡拨叉97沿第一方向X运动，从而执行换挡致动功能。

上述电动换挡执行机构中的滚珠丝杠副的加工工艺复杂且价格昂贵，这导致该电动换挡执行机构的生产成本高、竞争力差。对于电动换挡执行机构，市场需要更低成本的解决方案。

实用新型内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种电动换挡执行机构及使用该电动换挡执行机构的电桥驱动系统。

本申请的实施方式提出一种电动换挡执行机构，其包括：电机，其具有电机轴；传动单元，其包括沿第一方向延伸的摆动轴和连接于所述摆动轴且不能相对于所述摆动轴转动的摆动体，在所述电机轴的扭矩向所述传动单元传递时，所述摆动轴带动所述摆动体一起绕所述第一方向摆动；以及换挡拨叉，在所述摆动体摆动时，带动该换挡拨叉沿与所述第一方向垂直的第二方向运动，而执行换挡功能。

在至少一个技术方案中，所述电动换挡执行机构还包括沿所述第二方向延伸的滑动杆，所述换挡拨叉能够滑动地安装于所述滑动杆，在所述摆动体摆动时，所述换挡拨叉沿所述滑动杆滑动。

在至少一个技术方案中，所述摆动体具有设有安装孔的摆动体主体部，所述摆动轴贯穿于所述安装孔，所述安装孔呈非圆形形状，所述摆动轴的至少与所述摆动体对应安装的部分具有对应于所述安装孔的横截面形状。

在至少一个技术方案中，所述摆动体还具有从所述摆动体主体部突出的摆动臂，所述换挡拨叉具有沿所述第二方向排列的两个挡片，所述摆动臂的端部插入到两个所述挡片之间，在所述摆动臂摆动而利用所述摆动臂的端部推动所述第二方向上的一侧的所述挡片时，所述换挡拨叉向所述第二方向上的一侧运动；在所述摆动臂摆动而利用所述摆动臂的端部推动所述第二方向上的另一侧的所述挡片时，所述换挡拨叉向所述第二方向上的另一侧运动。

在至少一个技术方案中，所述摆动臂的端部的所述第二方向上的宽度大于所述摆动臂的其它部位的所述第二方向上的宽度。

在至少一个技术方案中，所述换挡拨叉包括第一换挡拨叉和第二换挡拨叉，所述摆动体能沿所述摆动轴在第一工作位置与第二工作位置之间滑动，所述摆动体在所述第一工作位置摆动时带动所述第一换挡拨叉运动，所述摆动体在所述第二工作位置摆动时带动所述第二换挡拨叉运动。

在至少一个技术方案中，所述电动换挡执行机构还包括电磁阀和复位弹簧，所述电磁阀和所述复位弹簧协作而使所述摆动体在所述第一工作位置与所述第二工作位置之间滑动。

在至少一个技术方案中，所述电磁阀具有连接于所述摆动体的电磁阀轴，所述复位弹簧外套于所述电磁阀轴，在对所述电磁阀通电时，所述电磁阀轴收缩而使所述摆动体从所述第二工作位置向所述第一工作位置滑动，并压缩所述复位弹簧；在停止对所述电磁阀通电时，所述复位弹簧回弹而使所述摆动体从所述第一工作位置向所述第二工作位置滑动。

在至少一个技术方案中，所述电动换挡执行机构还包括用于将所述电机轴的扭矩向所述传动单元传递的行星齿轮组，所述传动单元还包括与所述摆动轴抗扭地连接的冠状齿轮，所述行星齿轮组包括设于所述电机轴的输出端的第一太阳齿轮和与所述冠状齿轮啮合的输出齿轮。

本申请的实施方式还提出一种电桥驱动系统，其包括上述任一技术方案所述的电动换挡执行机构。

通过采用上述技术方案，能够有效地降低制造成本。

附图说明

图1A和图1B示出了一种可能的电动换挡执行机构的局部剖视图和局部剖视立体图。

图2示出了根据本申请的第一实施方式的电动换挡执行机构的示意图。

图3示出了根据本申请的第一实施方式的电动换挡执行机构的行星齿轮组的立体图。

图4A和图4B示出了根据本申请的第一实施方式的电动换挡执行机构的摆动体及其周边结构的左视图和立体图。

图5示出了根据本申请的第二实施方式的电动换挡执行机构的示意图。

图6示出了根据本申请的第二实施方式的电动换挡执行机构的摆动体及其周边结构的立体图。

图7示出了根据本申请的第二实施方式的电动换挡执行机构的摆动体的第一工作位置和第二工作位置的立体示意图。

附图标记说明

91：电机；92：电机轴；93：小齿轮；94：冠状齿轮；95：丝杠；96：螺母；97：换挡拨叉；

1：电机；11：电机轴；2：行星齿轮组；21：第一太阳齿轮；22：第一行星齿轮；23：第一行星架；24：第二太阳齿轮；25：第二行星齿轮；26：第二行星架；27：输出齿轮；3：传动单元；31：冠状齿轮；32：摆动轴；33：摆动体；331：摆动体主体部；332：安装孔；333：摆动臂；4：外壳；5：换挡拨叉；50：拨叉主体部；51：挡片；52：安装部；55：滑动杆；6：第一换挡拨叉；60：第一拨叉主体部；61：第一挡片；62：第一安装部；65：第一滑动杆；7：第二换挡拨叉；70：第二拨叉主体部；71：第二挡片；72：第二安装部；75：第二滑动杆；8：电磁阀；80：电磁阀主体；81：电磁阀轴；85：复位弹簧；X：第一方向；Y：第二方向；Z：第三方向。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性的实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

在下面的描述中，使用了相互垂直的第一方向X、第二方向Y和第三方向Z，第一方向X与电动换挡执行机构中的摆动轴32(如图2等所示)的轴向一致，第二方向Y与滑动杆55(如图4A等所示)的轴向一致，第三方向Z与电机轴11(如图2等所示)的轴向一致。

本申请的实施方式提出一种电桥驱动系统，该电桥驱动系统包括电动换挡执行机构，电动换挡执行机构用于执行车辆的换挡致动功能，该车辆可以是纯电动汽车或混合动力汽车等。下面，分别基于第一实施方式和第二实施方式对电动换挡执行机构进行说明。

(第一实施方式)

首先，基于图2至图4B，说明本申请的第一实施方式的电动换挡执行机构。本实施方式的电动换挡执行机构具有第一挡位和第二挡位这两个挡位。

如图2所示，本实施方式的电动换挡执行机构包括电机1、行星齿轮组2、传动单元3以及换挡拨叉5。此外，该电动换挡执行机构还包括至少部分地收纳电机1、行星齿轮组2、传动单元3的外壳4。

本实施方式的电机1可以采用大批量生产的通用的电机，来替代图1中的专用电机91。本实施方式的电机1具有电机轴11，电机轴11的输出端(图2、图3中的下端)设有作为行星齿轮组2的一部分的第一太阳齿轮21。在图示的结构中，在电机轴11的输出端的外周形成有多个齿来作为第一太阳齿轮21，也就是说，第一太阳齿轮21与电机轴11的输出端一体形成。但本申请并不限定于此，例如，也可以是，在电机轴11的输出端借助花键等固定有作为独立构件的第一太阳齿轮21。该第一太阳齿轮21将电机轴11的扭矩向行星齿轮组2的其它齿轮传递。

如图3所示，行星齿轮组2可以为两级行星齿轮组，用于将电机轴11的扭矩向传动单元3传递。该行星齿轮组2包括上述的第一太阳齿轮21、多个第一行星齿轮22、第一行星架23、第二太阳齿轮24、多个第二行星齿轮25、第二行星架26和输出齿轮27。

其中，多个第一行星齿轮22分别能够绕固定于第一行星架23的旋转轴旋转地安装于第一行星架23的一表面(图3中的上表面)，且分别与第一太阳齿轮21啮合。第二太阳齿轮24固定于第一行星架23的另一表面(图3中的下表面)。多个第二行星齿轮25分别能够绕固定于第二行星架26的旋转轴旋转地安装于第二行星架26的一表面(图3中的上表面)，且分别与第二太阳齿轮24啮合。输出齿轮27固定于第二行星架26的另一表面(图3中的下表面)，与后述的传动单元3的冠状齿轮31啮合。另外，在图示的结构中，第一行星齿轮22为三个，第二行星齿轮25为四个，但是本申请并不限定于此，第一行星齿轮22和第二行星齿轮25的数量能够根据所需的传动比进行任意设定。此外，虽未图示，但也可以设置包围多个第一行星齿轮22且与多个第一行星齿轮22啮合的齿圈和/或包围多个第二行星齿轮25且与多个第二行星齿轮25啮合的齿圈。

当电机1工作时，设于电机轴11的第一太阳齿轮21旋转，随之多个第一行星齿轮22在自转的同时公转，第一行星架23和第二太阳齿轮24旋转，多个第二行星齿轮25在自转的同时公转，第二行星架26和输出齿轮27旋转，并带动传动单元3的冠状齿轮31旋转。由此，利用行星齿轮组2将电机轴11的扭矩向传动单元3传递。

如图2所示，传动单元3包括冠状齿轮31、摆动轴32和摆动体33。冠状齿轮31与行星齿轮组2的输出齿轮27啮合，且冠状齿轮31与摆动轴32抗扭地连接，由此，能够将电机轴11的扭矩向摆动轴32传递。另外，冠状齿轮31或摆动轴32可以借助未图示的轴承能够旋转地支承于外壳4内。

另外，摆动轴32沿第一方向X延伸，第一方向X上的一侧(图2中的右侧)的端部抗扭地连接于冠状齿轮31。在电机轴11的扭矩向传动单元3传递时，摆动轴32绕第一方向X摆动。

如图4A、图4B所示，摆动体33连接于摆动轴32，例如外套于摆动轴32，且不能相对于摆动轴32转动。摆动体33具有摆动体主体部331和摆动臂333。摆动体主体部331设有安装孔332，该安装孔332呈非圆形形状，在图示的结构中呈正六边形形状，但本申请并不限定于此，安装孔332也可以是三角形、四边形、五边形等非圆形形状。摆动轴32的至少与摆动体33对应安装的部分具有对应于安装孔332的横截面形状，在图示的结构中，摆动轴32的横截面形状也是正六边形形状。摆动轴32贯穿于安装孔332，由此，摆动体33不能相对于摆动轴32转动地安装于摆动轴32。在电机轴11的扭矩向传动单元3传递时，摆动轴32带动摆动体33一起绕第一方向X摆动。此外，摆动体33可以通过过盈配合、粘接、焊接等方式固定于摆动轴32，从而不会在摆动轴32上沿第一方向X滑动。

另外，摆动臂333从摆动体主体部331突出，其端部插入到换挡拨叉5的后述的两个挡片51之间，以带动换挡拨叉5运动。而且，摆动臂333的端部的第二方向Y上的宽度大于摆动臂333的其它部位的第二方向Y上的宽度，由此不仅能够便于摆动臂333的端部推动/拨动挡片51且使挡片51不会与摆动臂333的其它部位干涉，而且可以提高用于推动换挡拨叉5的摆动臂333的端部的强度。

如图4A、图4B所示，换挡拨叉5具有拨叉主体部50、两个挡片51和安装部52。在摆动体33摆动时，带动该换挡拨叉5沿第二方向Y运动，而执行换挡功能。具体而言，拨叉主体部50整体上呈倒U字状。两个挡片51设于拨叉主体部50的顶板部且沿第二方向Y排列，摆动臂333的端部插入到两个挡片51之间。安装部52设于拨叉主体部50的顶板部，位于两个挡片51的第一方向X上的一侧，且设有供后述的滑动杆55贯穿的通孔。

另外，本实施方式的电动换挡执行机构还包括沿第二方向Y延伸的滑动杆55。通过将滑动杆55贯穿于安装部52的通孔，从而将换挡拨叉5能够滑动地安装于滑动杆55，由此，在摆动体33摆动时，换挡拨叉5沿滑动杆55滑动。

当电机1工作时，电机轴11的扭矩经由行星齿轮组2、冠状齿轮31传递到摆动轴32和摆动体33，摆动轴32和摆动体33一起以特定角度摆动。此时，在摆动体33的摆动臂333摆动而利用摆动臂333的端部推动第二方向Y上的一侧(例如，图4A中的左侧)的挡片51时，换挡拨叉5向第二方向Y上的一侧运动而向第一挡位切换；在摆动臂333摆动而利用摆动臂333的端部推动第二方向Y上的另一侧(图4A中的右侧)的挡片51时，换挡拨叉5向第二方向Y上的另一侧运动而向第二挡位切换。

(第二实施方式)

接下来，基于图5至图7，说明本申请的第二实施方式的电动换挡执行机构。与第一实施方式的电动换挡执行机构具有两个挡位不同的是，本实施方式的电动换挡执行机构可以具有三个或四个挡位。在下面的描述中对与第一实施方式相同的结构标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。

如图7所示，在本实施方式的电动换挡执行机构中，摆动体33以间隙配合的方式外套于摆动轴32，不能相对于摆动轴32转动，但是能在摆动轴32上沿第一方向X滑动。具体而言，摆动体33能沿摆动轴32在第一工作位置与第二工作位置之间滑动，其中，第一工作位置对应于图7中的实线的摆动体33所处的位置，第二工作位置对应于图7中的虚线的摆动体33所处的位置。

如图5、图6所示，本实施方式的电动换挡执行机构还包括电磁阀8和复位弹簧85，电磁阀8和复位弹簧85协作而使摆动体33在第一工作位置与第二工作位置之间滑动。电磁阀8固定于外壳4，位于摆动体33的第一方向X上的另一侧(图5中的左侧)。此外，电磁阀8具有连接于摆动体33的电磁阀轴81，电磁阀轴81可以连接于摆动体33的摆动体主体部331的比安装孔332靠上方的位置。在对电磁阀8通电时，电磁阀轴81在电磁力的作用下向电磁阀主体80内收缩。复位弹簧85外套于电磁阀轴81，并安装于电磁阀主体80与摆动体33之间。在对电磁阀8通电时，电磁阀轴81收缩而使摆动体33从第二工作位置向第一工作位置滑动，并压缩复位弹簧85；在停止对电磁阀8通电时，复位弹簧85回弹而使摆动体33从第一工作位置向第二工作位置滑动。

如图7所示，在本实施方式的电动换挡执行机构中，换挡拨叉包括第一换挡拨叉6和第二换挡拨叉7，第一换挡拨叉6和第二换挡拨叉7分别具有与第一实施方式的换挡拨叉5基本相同的结构。

具体而言，第一换挡拨叉6具有第一拨叉主体部60、两个第一挡片61和第一安装部62。通过将第一滑动杆65贯穿于第一安装部62的通孔，从而将第一换挡拨叉6能够滑动地安装于第一滑动杆65。此外，第一安装部62的突出高度可以设定为不会妨碍摆动体33从第一工作位置向第二工作位置移动。另外，可选地，参照图7的结构，还可以将第一安装部62设置到第一挡片61的远离第二换挡拨叉7的一侧，或者，可以将第一安装部62设置到第一拨叉主体部60的顶板部的与第一挡片61相反侧的表面。

在摆动体33在第一工作位置摆动时，带动该第一换挡拨叉6沿第二方向Y运动，将第一换挡拨叉6向第一挡位或者第二挡位切换。

另外，第二换挡拨叉7具有第二拨叉主体部70、两个第二挡片71和第二安装部72。通过将第二滑动杆75贯穿于第二安装部72的通孔，从而将第二换挡拨叉7能够滑动地安装于第二滑动杆75。在摆动体33在第二工作位置摆动时，带动该第二换挡拨叉7沿第二方向Y运动，将第二换挡拨叉7向第三挡位或者第四挡位切换。

根据本实施方式的电动换挡执行机构，在对电磁阀8通电而使摆动体33从第二工作位置滑动至第一工作位置之后，使电机1工作时，能够将第一换挡拨叉6向第一挡位或者第二挡位切换。在停止对电磁阀8通电而使摆动体33从第一工作位置滑动至第二工作位置之后，使电机1工作时，能够将第二换挡拨叉7向第三挡位或者第四挡位切换。

下面简单说明本申请的上述实施方式的部分有益效果。

(i)本申请的各实施方式采用了由摆动轴和摆动体构成的传动副来替代以往的滚珠丝杠副，由此，能够有效地降低制造成本，且能够简化组装过程，后期的维护也变得简单。

(ii)本申请的第二实施方式的摆动体能沿摆动轴在第一工作位置与第二工作位置之间滑动，并分别带动第一换挡拨叉、第二换挡拨叉运动，能够利用简单的结构实现具有三个或四个挡位的电动换挡执行机构。

(iii)本申请的各实施方式采用了行星齿轮组来代替以往的小齿轮，能够获得更大的传动比，而且能够在不对电动换挡执行机构的整体结构进行大幅变动的前提下，将专用电机替换为通用电机，且能够保证换挡行程/负载与使用专用电机的情况相同。由此，通过使用通用电机及其它的量产零件(例如电机固定用螺钉、防静电帽等)，能够大幅降低电动换挡执行机构的制造成本，且有利于实现产品零件的通用化。此外，组装过程与以往的电动换挡执行机构基本相同，这也有利于控制制造成本。

本申请不限于上述实施方式，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本申请的范围。

例如，在上述的第一实施方式中，说明了行星齿轮组为两级行星齿轮组的结构，但本申请并不限定于此。例如，行星齿轮组也可以是一级行星齿轮组、或者三级以上的行星齿轮组。

另外，在上述的第二实施方式中，说明了利用电磁阀和复位弹簧的组合使摆动体在第一工作位置与第二工作位置之间滑动的结构，但本申请并不限定于此。例如，也可以采用液压缸、气压缸、或者它们与复位弹簧的组合，来代替电磁阀和复位弹簧的组合。

另外，在上述的第二实施方式中，说明了电动换挡执行机构具有四个挡位的结构，但本申请并不限定于此。例如，也可以使第二工作位置的摆动体和第二换挡拨叉协作而发挥驻车锁功能，由此，电动换挡执行机构具有两个挡位和驻车锁功能。

Claims (10)

1.一种电动换挡执行机构，其特征在于，包括：

电机，其具有电机轴；

传动单元，其包括沿第一方向延伸的摆动轴和连接于所述摆动轴且不能相对于所述摆动轴转动的摆动体，在所述电机轴的扭矩向所述传动单元传递时，所述摆动轴带动所述摆动体一起绕所述第一方向摆动；以及

换挡拨叉，在所述摆动体摆动时，带动该换挡拨叉沿与所述第一方向垂直的第二方向运动，而执行换挡功能。

2.根据权利要求1所述的电动换挡执行机构，其特征在于，还包括沿所述第二方向延伸的滑动杆，所述换挡拨叉能够滑动地安装于所述滑动杆，在所述摆动体摆动时，所述换挡拨叉沿所述滑动杆滑动。

3.根据权利要求1所述的电动换挡执行机构，其特征在于，所述摆动体具有设有安装孔的摆动体主体部，所述摆动轴贯穿于所述安装孔，所述安装孔呈非圆形形状，所述摆动轴的至少与所述摆动体对应安装的部分具有对应于所述安装孔的横截面形状。

4.根据权利要求3所述的电动换挡执行机构，其特征在于，所述摆动体还具有从所述摆动体主体部突出的摆动臂，所述换挡拨叉具有沿所述第二方向排列的两个挡片，所述摆动臂的端部插入到两个所述挡片之间，

在所述摆动臂摆动而利用所述摆动臂的端部推动所述第二方向上的一侧的所述挡片时，所述换挡拨叉向所述第二方向上的一侧运动；在所述摆动臂摆动而利用所述摆动臂的端部推动所述第二方向上的另一侧的所述挡片时，所述换挡拨叉向所述第二方向上的另一侧运动。

5.根据权利要求4所述的电动换挡执行机构，其特征在于，所述摆动臂的端部的所述第二方向上的宽度大于所述摆动臂的其它部位的所述第二方向上的宽度。

6.根据权利要求1所述的电动换挡执行机构，其特征在于，所述换挡拨叉包括第一换挡拨叉和第二换挡拨叉，

所述摆动体能沿所述摆动轴在第一工作位置与第二工作位置之间滑动，所述摆动体在所述第一工作位置摆动时带动所述第一换挡拨叉运动，所述摆动体在所述第二工作位置摆动时带动所述第二换挡拨叉运动。

7.根据权利要求6所述的电动换挡执行机构，其特征在于，还包括电磁阀和复位弹簧，所述电磁阀和所述复位弹簧协作而使所述摆动体在所述第一工作位置与所述第二工作位置之间滑动。

8.根据权利要求7所述的电动换挡执行机构，其特征在于，所述电磁阀具有连接于所述摆动体的电磁阀轴，所述复位弹簧外套于所述电磁阀轴，

在对所述电磁阀通电时，所述电磁阀轴收缩而使所述摆动体从所述第二工作位置向所述第一工作位置滑动，并压缩所述复位弹簧；

在停止对所述电磁阀通电时，所述复位弹簧回弹而使所述摆动体从所述第一工作位置向所述第二工作位置滑动。

9.根据权利要求1所述的电动换挡执行机构，其特征在于，还包括用于将所述电机轴的扭矩向所述传动单元传递的行星齿轮组，

所述传动单元还包括与所述摆动轴抗扭地连接的冠状齿轮，

所述行星齿轮组包括设于所述电机轴的输出端的第一太阳齿轮和与所述冠状齿轮啮合的输出齿轮。

10.一种电桥驱动系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电动换挡执行机构。

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