CN102166964A - 一种电动汽车驻车装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车驻车装置，属于汽车技术领域。它解决了现有的电动驻车制动器制动施力较弱，作用力稳定性差，锁止即时性低，并且结构复杂，总成、集成性差等问题。本电动汽车驻车装置包括安装板和设于安装板上的电机，汽车的车轮轴上周向固定有驻车齿轮，在安装板上设有与驻车齿轮相配合的棘爪，电机与棘爪之间设有控制机构，电机通过该控制机构带动棘爪摆动来实现棘爪的工作端嵌入和脱离驻车齿轮轮齿的两种方式之间的变换。本电动汽车驻车装置为机电一体化的高科技集成装置，由此本装置科技含量高，结构简单、紧凑并安全可靠，同时其不仅传动效率高、作用及时并效果好、安装方便，而且加工难度低、装配工艺性好。

Description

一种电动汽车驻车装置

技术领域

本发明属于汽车技术领域，涉及一种驻车装置，特别是一种电动汽车驻车装置。

背景技术

随着当今世界环境污染以及能源紧缺两大问题的越发严重，各国政府纷纷出台了促进电动汽车产业快速发展的优惠政策，各大车企也加大了对电动汽车生产、研发的投入，推出了多款电动汽车。作为节能环保、高科技含量的电动汽车，其安全性能显得尤为重要，对于防止车辆滑行的安全装置-驻车装置的要求越发严格。

例如，中国专利文献曾公开了一种电动驻车制动器【中国专利号：ZL200610140610.7；授权公告号：CN1978259A】，包括：外壳，限定驻车制动器的外表；制动器，安装在外壳的一侧以进行向前和反向的旋转；齿轮箱组件，具有齿轮以降低由致动器产生的旋转力；从动齿轮，设置在齿轮箱组件中以传递降低的旋转力；轴，具有螺纹，轴与从动齿轮接合；螺母，具有联结孔以被拧到轴上；均衡器，轴穿过均衡器并且螺母可旋转地***穿过均衡器；制动器拉索，分别连接到均衡器的相对侧，每个制动器拉索具有第一端和第二端，第一端形成有联结件用于与均衡器连接，第二端连接到相连的一个车轮制动器装置；和紧急释放装置，包括至少一个凸轮装置和至少一个操作杆，紧急释放装置适用于在紧急释放情况中使制动器拉索松弛，从而释放驻车制动器。

上述电动驻车制动器虽然通过电力源实现驻车功能，但其还具有以下缺点：该驻车制动器通过拉动拉索控制制动器中齿轮啮合锁止制动，使制动施力较弱，作用力稳定性差，锁止即时性低，并且结构复杂，零件、部件数量繁多，总成、集成性差，导致变速器总成装配工作量大；整个机构布置空间要求大；装配工艺性差、安全性能低。

同时在现有同类的驻车装置中提供档位感知的零件定位轨板和平板弹簧结构复杂，而且定位轨板需要精冲或粉末冶金，制造难度高，供应商管理复杂；单凭扭转弹簧扭矩无法保证稳定的棘爪回位力使其作用不可靠；执行杆总成的限位结构压杆结构复杂，而且驻车棘轮与差速器的装配工艺性差。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机电一体化并由电动源驱动传动机构，进而控制执行机构实现及时、有效的驻车功能的电动汽车驻车装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动汽车驻车装置，包括安装板和设于安装板上的电机，其特征在于，所述的汽车的车轮轴上周向固定有驻车齿轮，在所述的安装板上设有与上述驻车齿轮相配合的棘爪，所述的电机与所述的棘爪之间设有控制机构，所述的电机通过该控制机构带动所述的棘爪摆动来实现所述的棘爪的工作端嵌入和脱离所述的驻车齿轮轮齿的两种方式之间的变换。

本电动汽车驻车装置中的安装板上固设有电机支架，电机固定在电机支架上，且电机选用DC 12V直流小型电动机，其可直接用整车的蓄电池作为电源。电机、控制机构和棘爪等全部零件均可布置在一块由高强度钢板制成的安装板上形成集成，该安装板集成可布置在变速器壳体内，通过螺栓将安装板装配在壳体内的凸台上；或者该安装板集成安装在变速器壳体外部并配有保护罩，其中只将驻车齿轮装配在壳体内。该驻车装置可通过电机的正反转对应控制棘爪与驻车齿轮的啮合与脱离。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的安装板上固定有棘爪固定架，所述的棘爪铰接于上述的棘爪固定架上，且棘爪呈L形，其一端为工作端，另一端为连接端，所述的棘爪贯穿上述的安装板，所述的棘爪的工作端处于安装板的下方，所述的棘爪的连接端处于安装板的上方。棘爪固定架铆接在安装板的下表面上，且棘爪固定架上开设有铰接孔，棘爪由螺栓穿设并转动连接在铰接孔上。安装板上开设有通口，棘爪穿过通口并能在通口内发生因控制机构前后推拉驱使的摆动位移。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述棘爪的工作端上具有一弯头，所述的弯头用于嵌入所述的驻车齿轮轮齿中。与棘爪可啮合连接的驻车齿轮安装在车轮轴上，且位于棘爪的正下方，棘爪下降后其弯头所到达位置能够与驻车齿轮的齿根处平齐，故实现啮合；棘爪抬升后其弯头高于驻车齿轮的齿顶，故实现完全脱离。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的控制机构包括一驱动件和一传动组件，所述的传动组件分别与所述的棘爪的连接端和所述的驱动件相连接，所述的电机的转轴带动所述的驱动件往复移动，并通过所述的传动组件使所述的棘爪的连接端往复移动。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的电机转轴与一根丝杆连接，所述的驱动件是由一圆筒状的滑套和固连在滑套外侧的一连接臂所组成，所述的滑套螺纹连接在所述的丝杆上，上述的连接臂与上述的传动组件相连接。电机转轴与丝杆形成固连使丝杆在电机带动下同步转动，丝杆进行正反转使其上螺纹套接的滑套沿丝杆左右移动，该平移动作通过连接臂传递至传动组件。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的传动组件包括一根连杆和一滑块，所述的连杆的一端与所述的滑块相铰接，另一端与所述的棘爪的连接端相连，所述的连杆上套接有弹簧，弹簧的两端分别顶压在上述的滑块和棘爪的连接端上，所述的连接臂与所述的滑块相固连。安装板上位于滑块的下方开设弧形滑槽，滑块可沿滑槽做往复滑动平移，从而减少滑块在往复运动中的摩擦力，提高了传动效率。连杆上还套设有管套和挡圈，同时在连杆计算出的尺寸范围的两端分别挤压出2个限位点，将弹簧压装在管套和挡圈之间，而管套和挡圈分别紧贴连杆两端处的限位点。连杆的一端由一固定销穿设并转动连接在滑块上。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的连杆的另一端是穿过所述的棘爪的连接端的，且在其顶端设有防止连杆脱离棘爪的限位销。限位销径向贯穿连杆，且限位销的两端均突出于连杆外壁。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的滑块设于所述的安装板上，且在所述的安装板上滑块的侧部还设有位置感应器。位置感应器是采用霍尔元件设计而成的，其装配位置为通过实践计算得出的棘爪实现驻车与退出驻车的两个极限位置。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的位置感应器为两个行程开关，并且分别固定于当所述的棘爪处于与驻车齿轮啮合和完全分离两种状态时所述的滑块所对应的位置侧部。行程开关通过感应滑块所到达的极限位置，其自动控制进行自动断电，防止电机过载。

在上述的电动汽车驻车装置中，所述的安装板上还固定有两块与安装板垂直设置且相互平行的支架一和支架二，所述的丝杆设于上述的支架一和支架二上。支架一和支架二通过铆接形式固定在安装板上，对丝杆起到导向作用，同时对电机起到支撑作用。

与现有技术相比，本电动汽车驻车装置为机电一体化的高科技集成装置，其运用电动汽车的基本电源作为驱动源，通过电机的正反转控制驻车与退出驻车两种功能的实现与转换。由此本装置科技含量高，结构简单、紧凑并安全可靠，同时其不仅传动效率高、作用及时并效果好、安装方便，而且加工难度低、装配工艺性好。

附图说明

图1是本电动汽车驻车装置的立体结构示意图。

图2是本电动汽车驻车装置的局部立体结构示意图。

图3是本电动汽车驻车装置的另一局部平面结构示意图。

图中，1、安装板；1a、棘爪固定架；1b、通口；1c、滑槽；2、电机；3、驻车齿轮；4、棘爪；4a、弯头；5、丝杆；6、滑套；7、连接臂；8、连杆；9、滑块；10、弹簧；11、限位销；12、行程开关；13、支架一；14、支架二；15、螺栓；16、管套；17、挡圈；18、固定销。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2和图3所示，本电动汽车驻车装置包括安装板1和设于安装板1上的电机2，汽车的车轮轴上周向固定有驻车齿轮3，安装板1上设有可与驻车齿轮3相配合作用的棘爪4，电机2通过一控制机构带动棘爪4摆动来实现棘爪4的工作端嵌入和脱离驻车齿轮3轮齿的两种方式之间的变换。

电机2选用DC12V直流小型电动机，且其可直接用整车的蓄电池作为电源，同时通过整车MCU所采集的车速信号实现对电机2的通、断电控制，即只有在车速传感器检测到车速在0Km/h或车速不大于5Km/h时，电机2的电路才能通路，而当车速大于5Km/h时，电机2则无法启动。在实践应用中为了满足换档时间在0.8s～1.2s这一要求，经计算确定选择电机2额定转速在(700～900)rpm这一区间，同时测得驻车装置进入驻车状态需要0.85s，退出驻车状态需要1.1s。

驻车齿轮3的内孔设计有内花键，其与车轮轴的外花键周向啮合，同时采用12个均布螺栓与车轮轴减速齿轮安装在一起，随着车轮轴的旋转而同步旋转，这样可以同时保证驻车齿轮3与车轮轴固连作用的轴向和径向受力强度，防止驻车作用时驻车齿轮3在车轮轴上发生周向打滑。

安装板1为一块由高强度钢板制成的平板，其上固设有电机2支架，电机2固定在电机2支架上，电机2伸出有转轴且转轴固连有一根丝杆5。安装板1上还通过铆接形式固定有两块与安装板1垂直设置且相互平行的支架一13和支架二14，丝杆5穿设于支架一13和支架二14上且能够相对支架一13和支架二14转动运动，支架一13和支架二14对丝杆5起到导向作用，同时对电机2起到支撑作用。

安装板1上开设有通口1b，通口1b的下方设有铆接在安装板1下表面上的棘爪固定架1a，且棘爪固定架1a上开设有铰接孔。棘爪4呈L形且其上端穿过通口1b并能在通口1b内发生前后摆动位移，其下端由螺栓15穿设并转动连接在铰接孔上，由此其与棘爪固定架1a形成转动连接。棘爪4的上端为连接端，下端为工作端，其L形弯折的下端的端头上具有一朝下的弯头4a，弯头4a的尺寸规格能够恰好嵌入驻车齿轮3的轮齿中。

在安装板1上的电机2与棘爪4之间设置连接两者的控制机构，控制机构包括一驱动件和一传动组件，传动组件分别与棘爪4的连接端和驱动件相连接，电机2的转轴带动驱动件往复移动，并通过传动组件使所述的棘爪4的连接端往复移动。驱动件是由一圆筒状的滑套6和固连在滑套6外侧的一连接臂7所组成，滑套6螺纹套接在丝杆5上，连接臂7与传动组件相连接。传动组件包括一根连杆8和一滑块9，连杆8的一端由一固定销18穿设并转动连接在滑块9上，连杆8的另一端穿过棘爪4的连接端，且在其顶端径向贯穿一限位销11，限位销11的两端均突出于连杆8外壁，由此使连杆8与棘爪4形成防脱落卡接，滑块9的顶面与连接臂7固连。安装板1上位于滑块9的下方开设弧形滑槽1c，滑块9可沿滑槽1c做往复滑动平移，从而减少滑块9在往复运动中的摩擦力，提高了传动效率。连杆8上依次套设有管套16、弹簧10和挡圈17，弹簧10的两端分别顶压在管套16和挡圈17上，同时在连杆8上计算出的尺寸范围的两端分别挤压出2个限位点，将弹簧10压装在管套16和挡圈17之间，而管套16和挡圈17分别紧贴连杆8两端处的限位点。在驻车过程中，当棘爪4工作端上的弯头4a在下降后抵靠在驻车齿轮3的齿顶上，而没有恰好嵌入齿槽中形成啮合，故棘爪4无法下降到锁止位置，棘爪4上端沿连杆8套设后移，并抵压管套16迫使弹簧10被压缩，故弹簧10产生压缩弹力迫使棘爪4弯头4a具有下降趋势，在驻车齿轮3做转动时，棘爪4的弯头4a便自动落入相邻的齿槽内形成啮合锁止驻车；而当棘爪4的弯头4a恰好与齿槽相对时，棘爪4不对弹簧10产生移位顶压，且弯头4a顺利落入齿槽完成锁止驻车。

安装板1上还设有采用霍尔元件设计而成的位置感应器，位置感应器为两个行程开关12，两个行程开关12位于滑块9往复平移轨道的侧边，且其位置是根据实践计算得出的棘爪4实现驻车与退出驻车时滑块9所在的两个极限位置而确定，行程开关12通过感应滑块9所到达的极限位置，其自动控制进行自动断电，防止电机2过载。

电机2、控制机构和棘爪4等全部零件均可布置在一块安装板1上形成集成，这将大大减少变速器装配的工作量，从而提高生产率，而变速器维修时，可以采用分总成拆卸分解形式，维修方便。该安装板集成可采用两种方式进行布置：一、可以采用传统的布置方案，将整套驻车装置布置在变速器壳体内，通过螺栓连接方式，将安装板1装配在壳体内的凸台上；二、该安装板集成通过螺栓连接安装在变速器壳体外部并配有保护罩，其中只将驻车齿轮3装配在壳体内，这样将大大地减少对壳体内部空间的占用，从而极大地减小了变速器的体积。整套驻车装置的机械部分零件制造工艺上有着非常大的优势，无需复杂的工艺，综合整个驻车装置其零件制造只需要机加工与锻造，无需精冲、粉末冶金等，从而制造成本低。

当电动汽车上的车速传感器采集的车速在0Km/h或车速不大于5Km/h时，MCU控制电机2电路接通，在车内按下驻车按钮，电机2开始正向转动，通过转轴带动丝杆5正向转动，与丝杆5螺纹配合的滑套6将丝杆5的转动螺纹转化为自身的平移，且其此时向前方移动，并通过连接臂7同步带动滑块9向前滑动，连杆8将滑块9的推动力传动至棘爪4的连接端，棘爪4上端在推动下前倾，由于棘爪4下端呈铰接，故下端的L形工作端向下方摆动，直至弯头4a与驻车齿轮3的齿槽嵌入啮合实现卡接锁止，此时滑块9在滑槽1c中滑行至前部的极限位置，行程开关12采集信号感应到滑块9的同步位置，即时通过MCU将电机2自动断电；当车内拔出驻车按钮，电机2开始反向转动，通过转轴带动丝杆5反向转动，与丝杆5螺纹配合的滑套6将丝杆5的转动螺纹转化为自身的平移，且其此时向后方移动，并通过连接臂7同步带动滑块9向后滑动，连杆8将滑块9的拉力传动至棘爪4的连接端，棘爪4上端在拉动下后倾，由于棘爪4下端呈铰接，故下端的L形工作端向上方摆动，带动弯头4a抬升并完全脱离驻车齿轮3实现释放卡接，此时滑块9在滑槽1c中滑行至后部的极限位置，行程开关12采集信号感应到滑块9的同步位置，即时通过MCU将电机2自动断电，由此脱离驻车档。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了安装板1；棘爪固定架1a；通口1b；滑槽1c；电机2；驻车齿轮3；棘爪4；弯头4a；丝杆5；滑套6；连接臂7；连杆8；滑块9；弹簧10；限位销11；行程开关12；支架一13；支架二14；螺栓15；管套16；挡圈17；固定销18等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种电动汽车驻车装置，包括安装板(1)和设于安装板(1)上的电机(2)，其特征在于，所述的汽车的车轮轴上周向固定有驻车齿轮(3)，在所述的安装板(1)上设有与上述驻车齿轮(3)相配合的棘爪(4)，所述的电机(2)与所述的棘爪(4)之间设有控制机构，所述的电机(2)通过该控制机构带动所述的棘爪(4)摆动来实现所述的棘爪(4)的工作端嵌入和脱离所述的驻车齿轮(3)轮齿的两种方式之间的变换。

2.根据权利要求1所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的安装板(1)上固定有棘爪固定架(1a)，所述的棘爪(4)铰接于上述的棘爪固定架(1a)上，且棘爪(4)呈L形，其一端为工作端，另一端为连接端，所述的棘爪(4)贯穿上述的安装板(1)，所述的棘爪(4)的工作端处于安装板(1)的下方，所述的棘爪(4)的连接端处于安装板(1)的上方。

3.根据权利要求2所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述棘爪(4)的工作端上具有一弯头(4a)，所述的弯头(4a)用于嵌入所述的驻车齿轮(3)轮齿中。

4.根据权利要求2所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的控制机构包括一驱动件和一传动组件，所述的传动组件分别与所述的棘爪(4)的连接端和所述的驱动件相连接，所述的电机(2)的转轴带动所述的驱动件往复移动，并通过所述的传动组件使所述的棘爪(4)的连接端往复移动。

5.根据权利要求4所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的电机(2)转轴与一根丝杆(5)连接，所述的驱动件是由一圆筒状的滑套(6)和固连在滑套(6)外侧的一连接臂(7)所组成，所述的滑套(6)螺纹连接在所述的丝杆(5)上，上述的连接臂(7)与上述的传动组件相连接。

6.根据权利要求5所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的传动组件包括一根连杆(8)和一滑块(9)，所述的连杆(8)的一端与所述的滑块(9)相铰接，另一端与所述的棘爪(4)的连接端相连，所述的连杆(8)上套接有弹簧(10)，弹簧(10)的两端分别顶压在上述的滑块(9)和棘爪(4)的连接端上，所述的连接臂(7)与所述的滑块(9)相固连。

7.根据权利要求6所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的连杆(8)的另一端是穿过所述的棘爪(4)的连接端的，且在其顶端设有防止连杆(8)脱离棘爪(4)的限位销(11)。

8.根据权利要求6或7所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的滑块(9)设于所述的安装板(1)上，且在所述的安装板(1)上滑块(9)的侧部还设有位置感应器。

9.根据权利要求8所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的位置感应器为两个行程开关(12)，并且分别固定于当所述的棘爪(4)处于与驻车齿轮(3)啮合和完全分离两种状态时所述的滑块(9)所对应的位置侧部。

10.根据权利要求1至5中任意一项所述的电动汽车驻车装置，其特征在于，所述的安装板(1)上还固定有两块与安装板(1)垂直设置且相互平行的支架一(13)和支架二(14)，所述的丝杆(5)设于上述的支架一(13)和支架二(14)上。

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