CN207975239U - 新型电驱换挡机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型电驱换挡机构，电机上设置有ECU和霍尔传感器，电机的输出轴上连接有少齿差行星减速器，丝杠与少齿差行星减速器传动连接且丝杠的两端通过滚动或滑动轴承定位于变速器壳体上，螺母与丝杠通过滑动螺旋传动，导向轴固定于变速器壳体上，拨叉与螺母固定连接或做成一体结构同时与导向轴配合使得拨叉沿导向轴直线移动，导向轴与丝杠相平行。使用少齿差行星减速器，一级减速即可达到较大速比，满足换挡力需求，传动效率高，体积小；丝杠螺母把旋转运动变为直线运动，运动转换精度高，且实现反向自锁，有效防止脱挡；电机与ECU集成一体，结构紧凑，带有霍尔传感器可同时反馈电机转子位置和拨叉位置，省去了传统的挡位传感器。

Description

新型电驱换挡机构

技术领域

本实用新型涉及汽车自动变速器技术领域，特别是涉及一种新型电驱换挡机构。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展与推广，两挡自动变速器应用越来越多，这类变速器只需要实现低挡、高挡、空挡的切换，要求换挡机构响应迅速，结构简单、工作可靠。传统的AMT、DCT变速器由于要变换较多的挡位，通常使用选换挡机构，这类机构比较复杂，不适用于两挡变速器。

目前的两挡自动变速器通常使用液压式和机电式换挡机构。液压式换挡机构通过液压缸推动拨叉实现换挡，但是液压***比较复杂且成本高。机电式换挡机构通常使用电机驱动、蜗轮蜗杆或多级齿轮减速、凸轮机构或拨指装置实现旋转运动到直线运动的转换，从而实现换挡功能，这类换挡机构零件数量多、结构复杂、装配困难。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型电驱换挡机构，具有执行精度高、结构紧凑、容易装配、响应灵敏、工作可靠的技术优势。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种新型电驱换挡机构，其特点在于，其包括一电机、一少齿差行星减速器、一螺母、一丝杠、一导向轴、一拨叉和一变速器壳体，该电机上设置有ECU和霍尔传感器，该电机的输出轴上连接有该少齿差行星减速器，该丝杠与该少齿差行星减速器传动连接且该丝杠的两端通过滚动或滑动轴承定位于该变速器壳体上，该螺母与该丝杠通过滑动螺旋传动，该导向轴固定于该变速器壳体上，该拨叉与该螺母固定连接或做成一体结构同时与该导向轴配合使得该拨叉沿该导向轴直线移动，该导向轴与该丝杠相平行。

较佳地，该少齿差行星减速器包括偏心轴、平衡块、行星轮、内齿圈、减速器壳体和输出装置，该偏心轴的一端与该电机的输出轴传动连接或做成一体，该平衡块固定于该偏心轴上，该行星轮通过轴承定位于该偏心轴的另一端上，该内齿圈固定在该减速器壳体上，该行星轮和该内齿圈相啮合，该输出装置与该行星轮配合传动并通过轴承定位于该减速器壳体上。

较佳地，该输出装置为销轴式输出机构，该销轴式输出机构包括在该行星轮上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d的销孔、输出轴圆盘、在该输出轴圆盘上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d’的销轴、以及每一销轴上套有外径为ds的销套，该些销孔和该些销轴一一对应，带着该销套的该销轴分别插在对应的销孔中。

较佳地，该输出装置为浮动盘输出机构，该浮动盘输出机构包括两个固定销、浮动盘和输出轴，该两个固定销安装在该行星轮上，该输出轴上也布置有两个圆柱销，该浮动盘上开有四个凹槽分别与该两个固定销和该输出轴上的两个圆柱销配合。

较佳地，该固定销与对应的凹槽之间设置销套，该圆柱销与对应的凹槽之间也设置销套。

较佳地，该输出装置为十字滑块式输出机构，该十字滑块式输出机构包括输入圆盘、浮动圆盘和输出圆盘，该浮动圆盘两侧各有一个矩形凸台，两侧的矩形凸台互相垂直，并通过该浮动圆盘的中心，该浮动圆盘上的两个矩形凸台分别嵌入该输入圆盘和该输出圆盘的凹槽中。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

(1)使用少齿差行星减速器，一级减速即可达到较大速比，满足换挡力需求，并且传动效率高、体积小。

(2)使用丝杠螺母把旋转运动转变为直线运动，运动转换精度高，并且通过螺旋角的设计实现反向自锁(螺母的直线运动无法转变为丝杠的旋转运动)，可有效防止脱挡，省去了传统的锁挡装置。

(3)使用电机与控制器集成一体，结构紧凑、通用性强，并且带有霍尔传感器可以同时反馈电机转子位置和拨叉位置，省去了传统的挡位传感器。

(4)使用电机与少齿差行星减速器高度集成，省去了电机端盖和减速器壳体端盖，有效缩短轴向长度，实现结构紧凑、空间小、功率密度高的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的新型电驱换挡机构的结构示意图。

图2为本实用新型较佳实施例的新型电驱换挡机构的控制原理图。

图3为本实用新型较佳实施例的销轴式输出机构的结构示意图。

图4为本实用新型较佳实施例的浮动盘输出机构的结构示意图。

图5为本实用新型较佳实施例的十字滑块式输出机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种新型电驱换挡机构，其包括一电机2、一少齿差行星减速器、一螺母6、一丝杠7、一导向轴8、一拨叉9和一变速器壳体10，该电机2的输出轴上连接有该少齿差行星减速器，该丝杠7与该少齿差行星减速器传动连接且该丝杠7的两端通过滚动或滑动轴承定位于该变速器壳体10上，该螺母6与该丝杠7通过滑动螺旋传动，该导向轴8固定于该变速器壳体10上，该拨叉9与该螺母6固定连接或做成一体结构同时与该导向轴8配合使得该拨叉9沿该导向轴8直线移动，该导向轴8与该丝杠7相平行。

如图1所示，该少齿差行星减速器包括偏心轴13、平衡块12、行星轮11、内齿圈4、减速器壳体3和输出装置5，该偏心轴13的一端与该电机2的输出轴传动连接或做成一体，该平衡块12固定于该偏心轴13上，该行星轮11通过轴承定位于该偏心轴13的另一端上，该内齿圈4固定在该减速器壳体3上，该行星轮11和该内齿圈4相啮合，该输出装置5与该行星轮11配合传动并通过轴承定位于该减速器壳体3上。实际上，通过几何设计实现滑动或滚动配合，从而将行星轮的转动传递到输出装置上；行星轮的转动是偏心的，输出装置的目的是将偏心距消除，从而实现定轴输出。

其中，输出装置5可以是销轴式输出机构、浮动盘输出机构、十字滑块式输出机构。该少齿差减速器结构紧凑、传动效率高，并且一级减速即可达到较大速比，完成降速增扭作用。

如图1所示，电机2上设置有ECU(换挡电机控制器)1和霍尔传感器14；ECU 1可以驱动电机正转、反转、停止转动，并接受上位控制器的换挡请求、反馈监测的挡位到上位控制器；霍尔传感器14可以实时监测电机2的输出轴位置，并通过换算得到拨叉的位置。

如图1所示，拨叉9与螺母6固定连接或做成一体结构，同时与导向轴8配合，从而限制了螺母6的圆周方向自由度；丝杠7两端通过滚动或滑动轴承定位于变速器壳体10上，并限制了丝杠的轴向自由度。

如图1所示，丝杠7和螺母6的螺旋传动，把旋转运动精确的转换成了直线运动，并且丝杠7转动的角度与螺母6直线移动距离线性相关，有益于换挡的平顺性；通过螺旋角的调整，可以实现反向自锁，即丝杠7转动可以带动螺母6直线移动，而螺母6的直线移动不能转换成丝杠7的旋转运动，这一自锁功能可以有效防止脱档。

如图2所示，上位控制器向换挡电机控制器1发送换挡指令，换挡电机控制器1驱动电机2动作，少齿差减速器器完成降速增扭作用，丝杠7螺母6把旋转运动转换为螺母6的直线移动，由于拨叉9与螺母6固定连接，所以拨叉9跟随螺母6同步移动。霍尔传感器14可以实时监测电机2转子的转速，并记录转过的角度，从而可以计算出少齿差输出轴的转速和转过的角度、螺母6和拨叉9移动的速度和距离。霍尔传感器14把这些信息反馈给换挡电机控制器1，从而实现闭环控制，达到较高的控制精度。

如图3所示，所述销轴式输出机构，在行星轮11上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d的销孔，在输出轴圆盘15上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d’的销轴16，销轴上套有外径为ds的销套17，带着销套17的销轴16分别插在行星轮的N个销孔中。少齿差减速器的偏心轴的偏心距为a，当d＝ds+2a时，可以保证销套17与销孔保持接触从而传递动力。

如图4所示，所述浮动盘式输出机构，包括固定销18、浮动盘19、输出轴20；两个固定销18安装在行星齿轮11上，输出轴20上也布置有两个圆柱销21，浮动盘上开有四个凹槽分别与固定销18和输出轴20上的圆周销21配合。当输出机构运转时，四个销子在浮动盘19的凹槽中滑动；作为优化，可以在销子与凹槽之间设置销套22，把滑动摩擦改变为滚动摩擦，减小摩擦损失。

如图5所示，所述十字滑块式输出机构，包括输入圆盘23、浮动圆盘24、输出圆盘25；浮动圆盘24两侧各有一个矩形凸台，两侧的凸台互相垂直，并通过浮动圆盘24的中心；浮动圆盘24上的两个凸台分别嵌入输入圆盘23和输出圆盘25的凹槽中；当输出机构运转时，浮动圆盘24在输入圆盘23和输出圆盘25的凹槽中滑动。

所述换挡机构的工作过程为：当ECU 1接到上位控制器的换挡指令时，驱动电机2正转或反转，偏心轴13与电机2的输出轴同步转动；少齿差减速器完成降速增扭作用，并通过输出装置5带动丝杠7转动；螺母6由于拨叉9的限制无法转动，从而沿丝杠7直线移动；拨叉7在螺母6的推动下，沿导向轴8直线移动，从而实现换挡动作。

在换挡过程中，霍尔传感器14实时监测电机2的输出轴转动位置，通过换算得到拨叉的位置，当拨叉移动到指定的挡位时，控制器1控制电机2停止转动。由于丝杠螺母的反向自锁作用，电机2停止转动后，拨叉会稳固的停留在指定位置并且不受冲击影响。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型电驱换挡机构，其特征在于，其包括一电机、一少齿差行星减速器、一减速器壳体、一螺母、一丝杠、一导向轴、一拨叉和一变速器壳体，该电机上设置有ECU和霍尔传感器，该电机的输出轴上连接有该少齿差行星减速器，该丝杠与该少齿差行星减速器传动连接且该丝杠的两端通过滚动或滑动轴承定位于该变速器壳体上，该螺母与该丝杠通过滑动螺旋传动，该导向轴固定于该变速器壳体上，该拨叉与该螺母固定连接或做成一体结构同时与该导向轴配合使得该拨叉沿该导向轴直线移动，该导向轴与该丝杠相平行。

2.如权利要求1所述的新型电驱换挡机构，其特征在于，该少齿差行星减速器包括偏心轴、平衡块、行星轮、内齿圈、减速器壳体和输出装置，该偏心轴的一端与该电机的输出轴传动连接或做成一体，该平衡块固定于该偏心轴上，该行星轮通过轴承定位于该偏心轴的另一端上，该内齿圈固定在该减速器壳体上，该行星轮和该内齿圈相啮合，该输出装置与该行星轮配合传动并通过轴承定位于该减速器壳体上。

3.如权利要求2所述的新型电驱换挡机构，其特征在于，该输出装置为销轴式输出机构，该销轴式输出机构包括在该行星轮上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d的销孔、输出轴圆盘、在该输出轴圆盘上沿直径D的圆周上均布有N个直径为d’的销轴、以及每一销轴上套有外径为ds的销套，该些销孔和该些销轴一一对应，带着该销套的该销轴分别插在对应的销孔中。

4.如权利要求2所述的新型电驱换挡机构，其特征在于，该输出装置为浮动盘输出机构，该浮动盘输出机构包括两个固定销、浮动盘和输出轴，该两个固定销安装在该行星轮上，该输出轴上也布置有两个圆柱销，该浮动盘上开有四个凹槽分别与该两个固定销和该输出轴上的两个圆柱销配合。

5.如权利要求4所述的新型电驱换挡机构，其特征在于，该固定销与对应的凹槽之间设置销套，该圆柱销与对应的凹槽之间也设置销套。

6.如权利要求2所述的新型电驱换挡机构，其特征在于，该输出装置为十字滑块式输出机构，该十字滑块式输出机构包括输入圆盘、浮动圆盘和输出圆盘，该浮动圆盘两侧各有一个矩形凸台，两侧的矩形凸台互相垂直，并通过该浮动圆盘的中心，该浮动圆盘上的两个矩形凸台分别嵌入该输入圆盘和该输出圆盘的凹槽中。