集成有换挡和驻车功能的执行装置的制作方法

本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种集成有换挡和驻车功能的执行装置。

背景技术：

在机动车领域，例如纯电动车辆或混合动力车辆，其通常设有电驱动的变速器。为了实现变速器的换挡或驻车，例如可以为变速器设置执行装置。

图1示出了一种可能的用于变速器的执行装置，其包括拨叉轴1、驱动轴2和执行电机3。拨叉轴1和驱动轴2彼此嵌套并通过螺纹连接，驱动轴2受执行电机3的驱动。在执行电机3的转子转动的过程中，拨叉轴1能沿驱动轴2的轴向往复运动，以实现拨叉对变速器的换挡操作。

然而，上述执行装置只能对设置于拨叉的轴向两侧的两个齿轮对进行换挡操作。且需要拨叉轴1在轴向上具有较精确的运动位置，在不为拨叉轴1设置位置传感器的情况下，拨叉轴1的移动很容易超越换挡行程而产生零部件的碰撞，换挡质量难以保证。此外，螺纹传动的驱动方式传动效率较低。

欧洲专利公开ep2275719a1公开了一种变速器，其包括一种执行装置，该执行装置包括筒状的换挡鼓，换挡鼓上形成三个环形凹槽，驻车拨叉以及两个不同的换挡拨叉的端部分别伸入三个凹槽内。执行电机的输出动力经由平行齿轮对所形成的减速装置减速后，带动换挡鼓转动。执行电机的不同的转动角度导致拨叉运动至凹槽的不同位置，从而使拨叉产生在轴向上的运动，以实现换挡或驻车操作。

然而，该执行装置使用的平行齿轮减速器占用空间大、不紧凑。并且，换挡鼓上的一个周向凹槽只对应设置一个换挡拨叉或一个驻车拨叉，在执行装置具有多个拨叉的情况下，装置将在轴向上占用较大的空间。

德国专利公开de102012012673a1公开了一种变速器，其包括一种执行装置，与欧洲专利公开ep2275719a1相比，该执行装置在换挡鼓上形成两个环形凹槽，一个凹槽用于设置驻车拨叉，另一个凹槽用于设置换挡拨叉，同样通过控制执行电机的转动来控制拨叉的轴向位置。

上述执行装置同样存在一个凹槽对应一个拨叉而带来的轴向尺寸较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种集成有换挡和驻车功能的执行装置。

本发明提供一种集成有换挡和驻车功能的执行装置，其用于对变速器执行换挡和驻车操作，其中，

所述执行装置包括筒形的换挡鼓，所述换挡鼓的外周壁形成有供换挡轴和驻车轴的指部在所述换挡鼓的径向上部分地伸入的导槽，

所述导槽沿所述换挡鼓的周向延伸，并且在所述周向上的不同区域，所述导槽在所述换挡鼓的轴向上的位置不完全相同，使得在所述换挡鼓绕自身轴线转动的过程中，所述换挡轴和所述驻车轴能在所述轴向上往复运动，

所述导槽为在所述周向上连续延伸的单个槽，或者所述导槽为在所述周向上分隔开的两个槽，该两个槽在所述轴向上至少部分地重合。

在至少一个实施方式中，所述换挡轴和所述驻车轴在所述换挡鼓的所述周向上间隔开地设置。

在至少一个实施方式中，所述导槽包括第一区段、第二区段、第三区段、第四区段和第五区段，

所述第一区段、所述第二区段和所述第三区段在所述轴向上具有不同的位置，所述第四区段和所述第五区段在所述轴向上具有不同的位置，

当所述换挡轴的指部分别运动至所述第一区段、所述第二区段和所述第三区段时，所述变速器分别处于第一挡位、空挡位和第二挡位，

当所述驻车轴的指部分别运动至所述第四区段和所述第五区段时，所述变速器分别处于驻车挡位和非驻车挡位，

当所述换挡轴的指部运动至所述第一区段或第三区段时，所述驻车轴的指部位于所述第五区段，

当所述驻车轴的指部运动至所述第四区段时，所述换挡轴的指部位于所述第二区段。

在至少一个实施方式中，所述执行装置还包括用于控制所述换挡鼓在所述周向上的转动角度的驱动轴，所述换挡鼓套设于所述驱动轴、且与所述驱动轴不能相对转动地连接。

在至少一个实施方式中，所述执行装置还包括套筒和轴承，所述套筒用于支承所述驱动轴，所述轴承设置于所述驱动轴和所述套筒之间，

所述轴承的内圈与所述驱动轴不能相对转动地连接，所述轴承的外圈与所述套筒不能相对转动地连接，

所述换挡鼓在所述轴向上的一端开放，从而将所述套筒部分地容纳在所述换挡鼓的内腔。

在至少一个实施方式中，所述换挡鼓在所述轴向上的另一端为连接端，所述连接端具有供所述驱动轴穿过的中孔，所述连接端在所述中孔处与所述驱动轴通过花键结构相连，

所述连接端与所述轴承之间设有在所述轴向上具有预紧力的预紧弹簧。

在至少一个实施方式中，所述执行装置还包括谐波减速器，所述谐波减速器的输入端连接电机，所述谐波减速器的输出端与所述驱动轴不能相对转动地连接。

在至少一个实施方式中，所述执行装置还包括谐波减速器，所述谐波减速器包括定齿圈、波发生器、柔性轮和动齿圈，

所述柔性轮套设于所述波发生器，所述定齿圈和所述动齿圈均套设于所述柔性轮并与所述柔性轮啮合，且所述定齿圈和所述动齿圈在所述轴向上并列设置，

所述定齿圈与所述套筒不能相对转动地连接，所述动齿圈与所述驱动轴不能相对转动地连接。

在至少一个实施方式中，所述动齿圈设置于所述驱动轴的端部，所述动齿圈和所述驱动轴的彼此相向的端面至少在偏离所述动齿圈的转动中心的区域彼此在所述轴向上以能够传递周向扭矩的方式嵌合。

在至少一个实施方式中，所述定齿圈在内周部分向所述动齿圈凸出地形成凸环，所述凸环嵌入所述套筒的内周并与所述套筒过盈配合地连接。

根据本发明的集成有换挡和驻车功能的执行装置结构紧凑且换挡操作准确灵敏。

附图说明

图1是一种可能的换挡执行装置的示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的集成有换挡和驻车功能的执行装置与换挡轴组件和驻车轴组件配合使用的示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的执行装置的分解图。

图4是根据本发明的一个实施方式的执行装置的谐波减速器的分解图。

图5是根据本发明的一个实施方式的执行装置的剖视图。

图6是根据本发明的一个实施方式的执行装置的换挡鼓的导槽沿周向展开的示意图。

图7是根据本发明的另一个实施方式的执行装置的换挡鼓的导槽沿周向展开的示意图。

图8是根据本发明的又一个实施方式的执行装置的换挡鼓的导槽沿周向展开的示意图。

附图标记说明：

1拨叉轴；2驱动轴；3执行电机；

s1换挡轴组件；s10换挡轴；s11换挡轴套；f拨叉；e电机；s2驻车轴组件；s20驻车轴；s21驻车轴套；

10盖；11盖凸起；

20谐波减速器；21定齿圈；211凸环；212凹部；22波发生器；23柔性轮；24动齿圈；241孔；242凸部；

30驱动轴；31法兰部；311凸柱；32轴部；33花键部；34螺纹部；35轴肩部；

40套筒；41大筒部；42小筒部；40a内凸部；

50换挡鼓；51导槽；52连接端；

60螺母；70预紧弹簧；80轴承；

a轴向；r径向；c周向。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。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发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

参照图2至图7介绍根据本发明的集成有换挡和驻车功能的执行装置。除非特别说明，图中，a表示执行装置的轴向，该轴向a与执行装置的换挡鼓的轴向一致；r表示执行装置的径向，该径向r与执行装置的换挡鼓的径向一致；c表示执行装置的周向，该周向c与执行装置的换挡鼓的周向一致。

图2示出了根据本发明的执行装置与换挡轴组件s1和驻车轴组件s2配合使用的示意图。

执行装置包括谐波减速器20和换挡鼓50。谐波减速器20的输入端与电机e的转子抗扭地(不能相对转动地)连接，谐波减速器20的输出端为换挡鼓50提供沿周向c转动的动力。

换挡鼓50的外周壁部分向径向内侧凹进地形成导槽51，导槽51在沿周向c延伸的同时，在轴向a上发生弯折。

换挡轴组件s1和驻车轴组件s2设置在执行装置的外周侧。

换挡轴组件s1包括沿换挡鼓50的轴向a延伸的换挡轴s10，换挡轴s10上固定地套设有拨叉f和换挡轴套s11。驻车轴组件s2包括沿换挡鼓50的轴向a延伸的驻车轴s20，驻车轴s20上固定地套设有驻车轴套s21。

换挡轴s10和驻车轴s20能沿轴向a往复移动。换挡轴套s11和驻车轴套s21上均形成指部，换挡轴套s11和驻车轴套s21上的指部均部分地伸入导槽51内。在轴向a上，上述两个指部的宽度和导槽51的宽度大致相等。从而在换挡鼓50沿周向c转动的过程中，由于导槽51的导引，换挡轴s10和驻车轴s20将在轴向a上发生位移、以执行换挡和驻车动作。

接下来，结合图3至图5介绍根据本发明的执行装置的具体结构。

图3是执行装置的分解图，执行装置包括盖10、谐波减速器20、驱动轴30、套筒40、换挡鼓50、螺母60、预紧弹簧70和轴承80。

首先，结合图4和图5介绍谐波减速器20。

谐波减速器20用于将电机e的输出动力减速增扭后传递给驱动轴30。谐波减速器20包括定齿圈21、波发生器22、柔性轮23和动齿圈24。谐波减速器具有体积小、传动比大的特点，并且谐波减速器在正反转切换过程中不容易产生的空行程。

定齿圈21和动齿圈24在轴向a上并列地套设在柔性轮23的外周，定齿圈21和动齿圈24的内周侧的齿部均与柔性轮23啮合。柔性轮23套设在波发生器22外周。

波发生器22为谐波减速器20的输入端，用于接收电机e的输出扭矩。动齿圈24为谐波减速器20的输出端，其与驱动轴30抗扭地连接。

定齿圈21呈环状，其固定于盖10。例如，盖10的外周区域部分地向定齿圈21凸出地形成多个(本实施方式中为2个)盖凸起11，定齿圈21的朝向盖10的端面部分凹进地形成凹部212。盖凸起11嵌入凹部212，优选地，盖凸起11与定齿圈21在凹部212处的周壁过盈配合，从而使定齿圈21与盖10抗扭地连接。在本实施方式中，凹部212为在轴向a上贯穿定齿圈21的通孔。

定齿圈21还与套筒40抗扭连接。定齿圈21的内周区域朝向套筒40凸出地形成环形的凸环211，凸环211伸入套筒40内且与套筒40过盈配合。

动齿圈24呈盖状，其具有周壁和端壁，周壁的内周设有齿部，端壁上设有与驱动轴30抗扭连接的结构，在本实施方式中为贯穿端壁的孔241。

优选地，动齿圈24的朝向驱动轴30的面的中部向驱动轴30凸出地形成环形的凸部242。相应地，驱动轴30的朝向动齿圈24的端面的中部向内凹进地形成凹部，该凹部的内径与凸部242的外径大致相等，且该凹部与凸部242同轴设置，从而通过使凸部242嵌入位于驱动轴30的端面的凹部而实现动齿圈24和驱动轴30的对中。

同时参照图3和图5，套筒40为驱动轴30提供了支承，同时，套筒40还起到了收容谐波减速器20的作用。

套筒40呈阶梯筒状而具有大筒部41和小筒部42。大筒部41的内径大于小筒部42的内径。

大筒部41用于部分地容纳谐波减速器20。动齿圈24伸入大筒部41内，定齿圈21的凸环211伸入大筒部41内。大筒部41的朝向盖10的端部形成向径向外侧凸出的法兰部，法兰部的端面抵靠在谐波减速器20的定齿圈21的位于外周部分的端面上。

小筒部42用于部分地容纳驱动轴30。

驱动轴30在轴向a上包括法兰部31、轴部32、花键部33和螺纹部34。在轴向a上，法兰部31和轴部32位于小筒部42内，花键部33至少部分地伸出小筒部42，螺纹部34位于花键部33的远离轴部32的一端。

驱动轴30以法兰部31朝向谐波减速器20的方向设置。法兰部31的朝向谐波减速器20的端面部分凸出地形成凸柱311，凸柱311的外轮廓与位于动齿圈24的孔241的内轮廓大致相同，凸柱311伸入孔241内，从而实现动齿圈24与驱动轴30的抗扭连接。应当理解，除了凸柱311与孔241的配合外，动齿圈24和驱动轴30的彼此相向的端面还可以以其它至少在偏离动齿圈24的转动中心的区域彼此在轴向a上以能够传递周向扭矩的方式嵌合。

轴部32的外周套设有轴承80。优选地，轴承80有两个，两个轴承80分别设置在轴部32的两个轴向端部。优选地，轴承80为能够同时承受径向和轴向载荷的角接触球轴承。

轴承80的内圈与轴部32过盈配合地连接，轴承80的外圈与套筒40的内周壁过盈配合地连接。

优选地，小筒部42的内周壁在轴向中间区域部分地向径向内侧凸出地形成沿周向c延伸的内凸部40a。内凸部40a在轴向a上位于两个轴承80之间且与两个轴承80均抵接、以给两个轴承80提供轴向限位。

优选地，驱动轴30的在轴向a上位于法兰部31和轴部32之间的区域形成外径大于轴部32但小于法兰部31的轴肩部35。两个轴承80中的靠近法兰部31的轴承80(即图5中靠左侧的轴承)的一个端面抵靠在轴肩部35、另一个端面抵靠在内凸部40a而得到轴向定位。靠近花键部33的轴承80(即图5中靠右侧的轴承)的一个端面抵靠在内凸部40a、另一个端面抵靠于下文进一步介绍的预紧弹簧70而得到轴向定位。

花键部33设有沿轴向a延伸的外花键。相应地，换挡鼓50的与驱动轴30相连接的连接端52的内周壁形成有内花键。通过内、外花键的配合，实现了驱动轴30与换挡鼓50的抗扭连接。

连接端52和靠近花键部33的轴承80之间设有预紧弹簧70，预紧弹簧70例如为碟簧。预紧弹簧70被加载有预紧力而向与之接触的轴承80和连接端52施加轴向力。

螺纹部34设有能与螺母60的内螺纹相螺合的外螺纹。螺母60旋紧于螺纹部34、并将连接端52压靠到预紧弹簧70。

换挡鼓50呈筒形，其一端开放而能够使换挡鼓50部分地套设在套筒40外，以节约执行装置的轴向空间。换挡鼓50的另一端形成端壁部，由于该端壁部起到了与驱动轴30相连的作用，本文中也将该端壁部称为连接端52。

换挡鼓50的外周壁部分向径向内侧凹陷地形成导槽51。导槽51用于容纳上文介绍的换挡轴套s11和驻车轴套s21上的指部。应当理解，导槽51也可以不是形成为换挡鼓50的外周壁的凹部，而是例如为在换挡鼓50的外周壁上的两个凸起的导条之间的槽部。

在本实施方式中，导槽51形成为在换挡鼓50的周向上环绕的环形槽，并且，在周向c上的不同区域，导槽51在轴向a上的位置不完全相同，或者说，导槽51在沿周向c延伸的同时、在轴向a上延伸。

图6是将本实施方式中的导槽51在周向c上展开的示意图。

导槽51包括在轴向a上位于不同位置的彼此导通的第一区段511、第二区段512和第三区段513，第一区段511和第三区段513分别位于第二区段512的轴向两侧。在换挡鼓50绕自身轴线转动的过程中，换挡轴套s11的指部至少在第一区段511、第二区段512和第三区段513之间运动。

例如，当换挡轴套s11的指部运动至第一区段511时，变速器处于第一挡位；当换挡轴套s11的指部运动至第二区段512时，变速器处于空挡位；当换挡轴套s11的指部运动至第三区段513时，变速器处于第二挡位。

图6中的实线圆圈表示换挡轴套s11运动至不同区段，实线圆圈内的数字表示换挡轴套s11在该区段时所对应的变速器挡位，1表示第一挡位，2表示第二挡位，0表示空挡位。

导槽51还包括在轴向a上位于不同位置的彼此导通的第四区段514和第五区段515。在换挡鼓50绕自身轴线转动的过程中，驻车轴套s21的指部至少在第四区段514和第五区段515之间运动。

例如，当驻车轴套s21的指部运动至第四区段514时，变速器处于驻车挡位；当驻车轴套s21的指部运动至第五区段515时，变速器处于非驻车挡位。

图6中的虚线圆圈表示驻车轴套s21运动至不同区段，虚线圆圈内的数字表示驻车轴套s21在该区段时所对应的变速器挡位，p表示驻车挡位，n表示非驻车挡位。

本领域技术人员容易理解，变速器的速度挡位(例如第一挡位或第二挡位)和驻车挡位不应当同时被选择，并且，当变速器在第一挡位和第二挡位之间切换的过程中，驻车挡位不被选择。因此，上述不同区段还满足：当换挡轴套s11的指部运动至第一区段511或第三区段513时，驻车轴套s21的指部位于第五区段515；当驻车轴套s21的指部运动至第四区段514时，换挡轴套s11的指部运动至图6中位于最上方的第二区段512。

值得说明的是，图6中的导槽51在周向c上的比例并不代表实际比例。根据导槽51在周向c上的不同尺寸，可以调整换挡轴套s11和驻车轴套s21的运动范围。

例如，参照图7，在另一种可能的实施方式中，在轴向a上，第一区段511与第四区段514具有同样的位置，第二区段512与第五区段515具有同样的位置。在这种情况下，当导槽51在周向c上的尺寸较小时，换挡轴套s11和驻车轴套s21的运动范围可以有部分重合的区段。例如，当驻车轴套s21位于图7中从下往上数的第一个第四区段514时，变速器处于驻车挡位，此时换挡轴套s11位于图中从上往下数的第一个第二区段512；例如随着换挡鼓50沿图中的空心箭头所指的方向转动，换挡轴套s11依次运动至选择第一挡位、空挡位和第二挡位，驻车轴套s21均选择非驻车挡位，且当换挡轴套s11选择第二挡位时，驻车轴套s21位于图中从上往下数的第一个第二区段512(该区段也被称为第五区段515)；之后换挡鼓50沿图中的空心箭头所指的方向转动，驻车轴套s21运动至第一区段511(该区段也被称为第四区段514)，对应驻车挡位，此时换挡轴套s11运动至图中从上往下数的第三个第二区段512。优选地，每个单独的第一区段511、第二区段512、第三区段513、第四区段514和第五区段515在周向c上的长度大于换挡轴套s11的指部或驻车轴套s21的指部在周向c上的尺寸，这使得即使在电机e的转动角度有轻微偏差(特别是轻微偏大)的情况下，也不容易对变速器的挡位选择产生不良影响。

图6和图7中的导槽51能满足两个速度挡位的切换，当需要变速器具有例如三个速度挡位时，可以在上述实施方式的基础上做如下改进。

例如在驻车轴s20上加设拨叉，使驻车轴s20同时具有选择速度挡位的功能。

此时，参照图8，驻车轴套s21的指部的运动区域例如还包括第六区段516。当驻车轴套s21的指部运动至第四区段514时，变速器处于驻车挡位；当驻车轴套s21的指部运动至第五区段515时，变速器在第一挡位和第二挡位之间切换(对应换挡轴套s11的指部在第一区段511和第三区段513之间切换)；当驻车轴套s21的指部运动至第六区段516时，变速器处于第三挡位，此时换挡轴套s11的指部运动至图中从上向下数的第三个第二区段512。

此外，在换挡鼓50的径向尺寸足够大，或者说导槽51在周向上的尺寸足够大的情况下，也可以为导槽51设置更多的在轴向a上具有不同位置的区段，并同时为执行装置设置更多的设有拨叉的换挡轴，从而提供三个以上的速度挡位。

应当理解，在图6所示的实施方式中，用于限定空挡位的第二区段512和用于限定非驻车挡位的第五区段515在轴向a上具有同样的位置，然而这并不是必须的，即它们也可以在轴向a上错开。当然，为了减小换挡鼓50在轴向a上的尺寸，导槽51的用于使换挡轴套s11的指部运动的区域和用于使驻车轴套s21的指部运动的区域可以在轴向a上至少部分地重合。

应当理解，虽然在上述实施方式中，导槽51在周向c上展开的路径是直线段而非曲线段，但这并不是必须的，例如第一区段511、第二区段512、第三区段513、第四区段514和第五区段515之间的过渡区段在周向c上展开的路径可以是曲线路径，甚至第一区段511、第二区段512、第三区段513、第四区段514和第五区段515在周向c上展开的路径也可以是曲线路径。

应当理解，虽然在上述实施方式中，导槽51在换挡鼓50的周壁上形成完整的环形，然而在导槽51能够为换挡轴套s11的指部和驻车轴套s21的指部提供足够的轴向定位空间的情况下，导槽51也可以不形成完整的环形，例如只形成c形或半环形。

应当理解，导槽51的用于为换挡轴套s11的指部提供导引的区段和用于为驻车轴套s21的指部提供导引的区段也可以不相通。这种情况下，导槽51表现为在换挡鼓50的周向c上分隔开的两个槽，值得注意的是，这两个槽在轴向a上优选具有至少部分重合的区域。

本发明至少具有以下优点中的一个优点：

(i)根据本发明的执行装置结构紧凑，尤其在轴向a上具有较小的尺寸。

(ii)执行装置可以仅依靠一个电机驱动而实现多个速度挡位的切换。

(iii)执行装置对电机的运动精度要求低，即使在换挡过程中电机转过的角度略大，也不容易造成换挡轴或驻车轴选择挡位的偏差，在换挡过程中不容易发生冲击。

(iv)由于使用谐波减速器，在电机正反转切换的过程中，减速器不容易产生空行程，换挡动作准确、灵敏。

(v)谐波减速器在保证足够的减速比的情况下体积较小，使得执行装置结构紧凑。

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

例如：根据本发明的执行装置也可以其它减速器代替谐波减速器。