用于纯电动车辆的多层式驻车系统的制作方法

本发明涉及车辆传动系统技术，特别是涉及一种用于纯电动车辆的多层式驻车系统。

背景技术：

在常规燃油车辆中，驻车系统通常集成在变速器内部，这是由于发动机效率较低，为了更好的发挥发动机的动力性和经济性，通常需要较多的挡位，从而使得变速器轴向长度较长，同时由于发动机轴向尺寸较长，为了将发动机和变速器构成的动力总成布置在发动机舱内部，对动力总成的轴向长度有着严格的限制，而对宽度和高度等径向尺寸的要求较低。

但在纯电动车辆中，由于电机长度和直径远远小于发动机，并且由于电机效率远高于发动机，因此对变速器的挡位要求较低，再要求不高的的情况下甚至可以采用仅有一个挡位的变速器代替变速器，因此由电机和变速器构成的电动力总成对轴向长度的要求较低。但是，由于电机控制器远远大于发动机控制器，并且在通常情况下电机控制器布置于电机上方，因此对电动力总成的径向尺寸要求较高。

由于纯电动车辆电动力总成和常规燃油汽车的动力总成结构上的差异，造成了动力总成对各个方向上尺寸的要求的差异，而常规燃油汽车中的驻车系统中驻车执行机构通常布置于棘轮侧面，从而使驻车系统具有较小的轴向长度和较大的径向尺寸，这显然已不符合纯电动车辆电动力总成的要求。

技术实现要素：

针对于目前的变速器驻车系统的结构均不适合纯电动车辆，本发明提供一种用于纯电动车辆的多层式驻车系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于纯电动车辆的多层式驻车系统，包括壳体、棘轮、棘爪、棘爪轴、扭簧、凸轮盘、驱动件和驱动轴；所述棘轮固定的安装在变速器中与车轮始终保持动力传递的旋转轴上；所述棘爪轴与所述驱动轴不同轴布置于所述壳体上；所述凸轮盘可转动的布置于所述驱动轴上；所述驱动件固定在所述驱动轴上；所述棘爪可转动的布置在所述棘爪轴上；所述驱动轴正反转动，可带动所述驱动件随所述驱动轴正反旋转，所述驱动件进而驱动所述凸轮盘绕所述驱动轴正反旋转，所述凸轮盘进而驱动所述棘爪绕所述棘爪轴反正旋转，使所述棘爪与所述棘轮啮合驻车或脱离解锁，所述扭簧预紧安装在所述棘爪轴上，提供一推动所述棘爪向解锁方向转动的弹力。

进一步的，所述棘轮周侧布置有若干齿槽，所述棘爪包括本体，所述本体上靠近其一端向一侧延伸形成有驻车摆臂，所述驻车摆臂末端形成有驻车凸台；所述本体上靠近其另一端与所述驻车摆臂同侧延伸形成有间隔叠置的驻车爪和解锁凸台，沿所述棘爪轴轴向，所述解锁凸台与所述驻车爪位于不同高度层，所述凸轮盘、所述驻车凸台、所述解锁凸台位于相同高度层，所述棘轮与所述驻车爪位于相同高度层；驻车时，所述凸轮盘正转驱动所述驻车凸台带动所述本体反转，使所述驻车爪卡入所述棘轮的齿槽；解锁时，所述凸轮盘反转驱动所述解锁凸台带动所述本体正转，使所述驻车爪脱离所述棘轮的齿槽。

进一步的，所述本体包括本体A、本体B和本体C，所述驻车爪与所述本体C一体成型，所述解锁凸台与所述本体A一体成型，所述驻车摆臂与所述本体B一体成型，所述本体A、所述本体B通过紧固件锁固到所述本体C上，所述本体B上形成有孔B，所述本体C上形成有孔A，所述孔A与所述孔B同心叠置构成所述孔。

进一步的，所述凸轮盘包括枢接部和扇形的凸轮部，所述枢接部中部形成有用于转动套设于所述驱动轴上的轴孔，所述凸轮部的扇形内缘与所述枢接部连接，所述凸轮部的扇形外缘上依次形成有圆柱面A和圆柱面B，所述圆柱面A的径向高度小于所述圆柱面B的径向高度，所述圆柱面A与所述圆柱面B之间过渡连接有爬坡面，所述圆柱面B背向所述圆柱面A的一侧形成有倒角坡面；所述驱动件驱动所述凸轮部的两扇形侧缘，使所述凸轮盘绕所述驱动轴正反旋转，驻车时，所述爬坡面驱动所述驻车凸台带动所述本体反转，使所述驻车爪卡入所述棘轮的齿槽；解锁时，所述倒角坡面驱动所述解锁凸台带动所述本体正转，使所述驻车爪脱离所述棘轮的齿槽。

进一步的，与所述圆柱面B相对应的凸轮部可覆盖所述棘轮的齿槽。

进一步的，所述凸轮部靠近所述倒角坡面的扇形侧缘上形成有弹簧凸台；所述驱动件包括盘体、形成于所述盘体中部可套接在所述驱动轴上的销孔、形成于该盘体两侧的两延伸臂、形成于一延伸臂末端的凸台A和形成于另一延伸臂末端的凸台B，所述凸台B、所述凸台A与所述盘体位于不同高度层；所述凸台B与所述弹簧凸台之间连接有凸轮盘弹簧，所述凸台A可驱动靠近所述圆柱面A的扇形侧缘使所述凸轮盘反转。

进一步的，所述壳体上固接有防止所述凸轮盘超出完全驻车位置的限位块A和防止所述凸轮盘超出完全解锁位置的限位块B。

进一步的，所述壳体上固接有防止所述驱动件超出完全驻车位置的限位块C和防止所述驱动件超出完全解锁位置的限位块D。

进一步的，还包括用于检测所述驱动轴转动的角度位置的传感器。

进一步的，该多层式驻车系统布置于变速器的外侧。

本发明的有益效果是：本发明提供一种用于纯电动车辆的多层式驻车系统，由于棘爪的解锁凸台、驻车摆臂与驻车爪不在同一高度层，棘爪可以直立布置，使得棘爪在解锁状态下重力的作用方向靠近棘爪的转轴，减小重力力矩；且将棘爪中心的作用方向布置在棘爪转轴的右侧，使得棘爪重力力矩方向为驱动棘爪解锁方向，进一步降低棘爪在振动下向棘轮靠近的趋势。由于棘爪直立布置大幅降低了棘爪的重力力矩驱动棘爪向棘轮方向转动的趋势，避免棘爪在振动时向棘轮转动造成棘爪与棘轮非必要的接触而导致的早期磨损。由于驻车系统各机构采用多层布置，使得驻车系统的执行机构可以布置在棘轮的轴线方向上，而不是布置在棘轮的径向方向，大幅缩小了驻车系统的径向尺寸，并且由于驻车系统布置于变速器外侧，可便于驻车系统的装配和维修，并使得相同的驻车系统可以匹配到类似车辆上，从而提高用于纯电动车辆的多层式驻车系统的应用范围，提高纯电动车辆的安全性。

附图说明

图1为本发明多层式驻车系统实施例1结构分解示意图；

图2为本发明多层式驻车系统实施例1结构示意图；

图3a为本发多层式明驻车系统中凸轮盘一视角的结构示意图；

图3b为本发多层式明驻车系统中凸轮盘另一视角的结构示意图；

图4a为本发明多层式驻车系统中棘爪一实施例结构示意图；

图4b为本发明多层式驻车系统中棘爪另一实施例结构示意图；

图5为本发明多层式驻车系统中驱动件结构示意图；

图6为本发明多层式驻车系统实施例1驻车状态结构示意图；

图7为本发明多层式驻车系统实施例1解锁状态结构示意图；

图8为本发明多层式驻车系统实施例2结构示意图；

图9为本发明多层式驻车系统实施例3结构示意图；

结合附图，作如下说明：

1-壳体，101-限位块A，102-限位块B，2-棘轮，3-棘爪，301-本体，3011-本体A，3012-本体B，3013-本体C，3014孔B，3015-孔A，302-驻车摆臂，303-驻车凸台，304-驻车爪，305-解锁凸台，4-凸轮盘，401-枢接部，4011-轴孔，402-凸轮部，4021-圆柱面A，4022-圆柱面B，4023-爬坡面，4024-倒角坡面，4025-弹簧凸台，5-驱动件，501-盘体，502-销孔，503-延伸臂，504-凸台A，505-凸台B，6-驱动轴，7-棘爪轴，8-旋转轴，9-扭簧，10-凸轮盘弹簧，11-传感器，12-螺栓，13-销。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1和图2所示，一种用于纯电动车辆的多层式驻车系统，包括壳体1、棘轮2、棘爪3、棘爪轴7、扭簧9、凸轮盘4、驱动件5和驱动轴6；所述棘轮固定的安装在变速器中与车轮始终保持动力传递的旋转轴8上；棘轮2的旋转轴8可与驱动轴6同轴线布置，也可不同轴布置。本实施例中棘轮2的旋转轴8与驱动轴6同轴线布置。壳体1上布置有支撑棘爪轴7和驱动轴6的孔，所述棘爪轴与所述驱动轴不同轴布置于所述壳体上，棘爪轴一端固定于壳体1上，另一端可安装在变速器壳体上，所述棘爪可转动的布置在所述棘爪轴上；所述凸轮盘可转动的布置于所述驱动轴上，所述驱动件固定在所述驱动轴上；所述驱动轴正反转动(正转指顺时针转动，反转指逆时针转动)，可带动所述驱动件随所述驱动轴正反旋转，所述驱动件进而驱动所述凸轮盘绕所述驱动轴正反旋转，所述凸轮盘进而驱动所述棘爪绕所述棘爪轴反正旋转，使所述棘爪与所述棘轮啮合驻车或脱离解锁，即棘爪具有驻车和解锁两个位置，当棘爪3位于驻车位置时，棘爪3卡住棘轮2并阻止棘轮2转动，从而限制整车的移动；当棘爪3位于解锁位置时，棘爪3与棘轮2不接触，使得棘轮可以正常旋转；扭簧9预紧安装在所述棘爪轴上，提供一推动所述棘爪向解锁方向转动的弹力，即扭簧安装在棘爪轴上并与棘爪轴同轴，扭簧的一端可与变速器壳体或壳体连接，另一端与棘爪连接，扭簧预紧安装，使得扭簧始终具有推动棘爪向解锁方向转动的弹力。

优选的，所述棘轮周侧布置有若干齿槽，如图4a所示，所述棘爪包括本体301，所述本体上靠近其一端向一侧延伸形成有驻车摆臂302，所述驻车摆臂末端形成有驻车凸台303；所述本体上靠近其另一端与所述驻车摆臂同侧延伸形成有间隔叠置的驻车爪304和解锁凸台305，沿所述棘爪轴轴向，所述解锁凸台与所述驻车爪位于不同高度层，所述凸轮盘、所述驻车凸台、所述解锁凸台位于相同高度层，所述棘轮与所述驻车爪位于相同高度层；驻车时，所述凸轮盘正转驱动所述驻车凸台带动所述本体反转，使所述驻车爪卡入所述棘轮的齿槽；解锁时，所述凸轮盘反转驱动所述解锁凸台带动所述本体正转，使所述驻车爪脱离所述棘轮的齿槽。这里，由于解锁凸台、驻车摆臂与驻车爪不在同一高度层，因此棘爪本体可以直立布置，使得棘爪在解锁状态下重力的作用方向靠近棘爪的转轴，减小重力力矩；且将棘爪中心的作用方向布置在棘爪转轴的右侧，使得棘爪重力力矩方向为驱动棘爪解锁方向，进一步降低棘爪在振动下向棘轮靠近的趋势。

由于棘爪直立布置大幅降低了棘爪的重力力矩驱动棘爪向棘轮方向转动的趋势，避免棘爪在振动时向棘轮转动造成棘爪与棘轮非必要的接触而导致的早期磨损。

由于驻车爪和解锁凸台在不同高度层，使得驻车系统的执行机构可以布置在棘轮的轴线方向上，而不是布置在棘轮的径向方向，减小了驻车系统的径向尺寸。

优选的，所述驻车爪、所述解锁凸台垂直或接近垂直所述本体，所述驻车摆臂与所述本体呈钝角。这样，便于驻车爪卡入棘轮的齿槽内，进行驻车，也便于凸轮盘驱动驻车凸台。

优选的，依次排布的所述解锁凸台、所述本体、所述驻车摆臂、所述驻车凸台构成一弧口。这里，解锁凸台、所述本体、所述驻车摆臂、所述驻车凸台依次排布构成了一弧口，便于凸轮盘滑入滑出，在其他实施例中，也可根据实际需要进行调整。

优选的，所述本体、解锁凸台、所述驻车爪、所述解锁凸台、所述驻车摆臂、所述驻车凸台一体成型。

优选的，如图4b所示，所述本体包括本体A3011、本体B3012和本体C3013，所述驻车爪与所述本体C一体成型，所述解锁凸台与所述本体A一体成型，所述驻车摆臂与所述本体B一体成型，所述本体A、所述本体B通过紧固件锁固到所述本体C上，所述本体B上形成有孔B3014，所述本体C上形成有孔A3015，所述孔A与所述孔B同心叠置构成所述孔。

优选的，所述本体A、所述本体B与所述本体C采用不同的材料制成。这样，可以根据需要选择不同的材料，提高棘爪的可靠性。

优选的，所述本体A通过螺栓12和销13固定在本体C上，所述本体B通过销13固定在本体C上。更佳的，本体B与销之间存在微小间隙，本体B与棘爪的旋转轴存在微小间隙，使本体B可以沿棘爪的旋转轴轴向方向移动，便于本体B的装配。在其他实施例中，本体A通过还可通过两个螺栓或其它现有技术固定在本体C上。

优选的，如图3a和图3b所示，所述凸轮盘包括枢接部401和扇形的凸轮部402，所述枢接部中部形成有用于转动套设于所述驱动轴上的轴孔4011，所述凸轮部的扇形内缘与所述枢接部连接，所述凸轮部的扇形外缘上依次形成有圆柱面A4021和圆柱面B4022，所述圆柱面A的径向高度小于所述圆柱面B的径向高度，所述圆柱面A与所述圆柱面B之间过渡连接有爬坡面4023，所述圆柱面B背向所述圆柱面A的一侧形成有倒角坡面4024；所述凸轮部靠近所述倒角坡面的扇形侧缘上形成有弹簧凸台4025；所述驱动件驱动所述凸轮部的两扇形侧缘，使所述凸轮盘绕所述驱动轴正反旋转，驻车时，所述爬坡面驱动所述驻车凸台带动所述本体反转，使所述驻车爪卡入所述棘轮的齿槽；解锁时，所述倒角坡面驱动所述解锁凸台带动所述本体正转，使所述驻车爪脱离所述棘轮的齿槽。

优选的，所述枢接部为圆形。但不限于此，其他诸如椭圆形、弧形、扇形等可根据实际需要设置。

优选的，所述凸轮盘上布置有若干用于减轻重量的孔或槽26。较佳的，采用圆形通孔，减轻凸轮盘的重量的同时，便于实施。

优选的，所述枢接部与所述凸轮部一体成型，整体为平板状。平板式结构，结构简单，性能可靠，可以大幅降低驻车系统的成本。

优选的，与所述圆柱面B相对应的凸轮部可覆盖所述棘轮的齿槽。这样，解锁时，凸轮盘对应圆柱面B的凸轮部覆盖棘轮的齿槽，可防止棘爪在非驻车状态下受外力作用进入棘轮的齿槽中。更佳的，圆柱面B与棘轮的齿柱的外侧面平齐，即圆柱面B与棘轮齿柱的外侧面重叠。

这样，凸轮盘枢接部的轴孔可转动布置在驱动轴上并绕驱动轴转动，凸轮部一侧的扇形侧缘上的弹簧凸台用于安装凸轮盘弹簧，凸轮盘弹簧另一端与由驱动轴带动旋转的驱动件连接，这样，驱动件经凸轮盘弹簧可驱动凸轮部一侧的扇形侧缘，且该驱动件还可驱动凸轮部另一侧的扇形侧缘，使凸轮盘正反转动。由圆柱面A、爬坡面、圆柱面B、倒角坡面构成的凸轮面与驻车系统的棘爪的驻车摆臂或解锁凸台直接接触。这样，凸轮盘正反转动可驱动棘爪实现驻车和解锁。

如图5所示，所述驱动件包括盘体501、形成于所述盘体中部可套接在所述驱动轴上的销孔502、形成于该盘体两侧的两延伸臂503、形成于一延伸臂末端的凸台A504和形成于另一延伸臂末端的凸台B505，所述凸台B、所述凸台A与所述盘体位于不同高度层；所述凸台B与所述弹簧凸台之间连接有凸轮盘弹簧10，即凸轮盘弹簧布置于驱动件与凸轮盘之间，凸轮盘弹簧一端安装在驱动件上，另一端安装在凸轮盘上，这样，驱动件经凸轮盘弹簧可驱动凸轮盘一侧的扇形侧缘使凸轮盘正转；所述凸台A可驱动靠近所述圆柱面A的扇形侧缘使所述凸轮盘反转，从而实现驱动件进而驱动所述凸轮盘绕所述驱动轴正反旋转的功能。

综上所述，如图2所示，本发明驻车系统各部件采用多层式布置，棘轮2、棘爪3的驻车爪布置在同一层，该层主要最终实现驻车和解锁；棘爪3的解锁凸台和驻车凸台、凸轮盘、凸轮盘弹簧10、驱动件5的凸台A和凸台B布置在同一层，该层主要实现驱动棘爪工作；驱动件5布置在一层，该层主要实现驻车系统的动作控制；壳体布置在一层，该层主要实现驻车系统各部件的支撑；扭簧布置在一层，该层主要辅助棘爪动作；由于驻车系统采用多层式布置，可以使得驻车系统各个部件尽可能沿轴向布置，从而缩小驻车系统径向尺寸。

更佳的，驻车系统分为更多层布置，从而缩小驻车系统的径向尺寸。

作为一种优选实施例，本发明用于纯电动车辆的多层式驻车系统的工作原理如下：

如图6所示，当驱动轴6顺时针旋转(正转)时，带动驱动件5顺时针旋转，凸轮盘弹簧10在驱动件5的驱动下推动凸轮盘4顺时针旋转，由于圆柱面A与圆柱面B径向高度不同，因此，圆柱面A经爬坡面到圆柱面B顺时针旋转过程中，凸轮盘的凸轮面推动棘爪的驻车摆臂，使得棘爪逆时针转动，从而使得棘爪3上的驻车爪卡入棘轮2上的齿槽中。当棘爪3上的驻车爪卡入棘轮2上的齿槽后，驱动轴6继续顺时针旋转，驱动驱动件5、凸轮盘弹簧10、凸轮盘4继续顺时针旋转，当棘爪3的驻车凸台越过凸轮盘4的爬坡面，与凸轮面中的圆柱面B接触时，驱动轴6达到完全驻车位置，驱动轴6停止转动，此时驱动件5、凸轮盘4、棘爪3均处于完全驻车位置。由于棘爪3的驻车凸台与凸轮面中的圆柱面B接触，因此，棘爪3无法顺时针旋转，棘爪3被锁止在完全驻车位置。

当棘爪3的驻车爪与棘轮的齿顶接触时，棘爪3无法到达完全驻车位置，此时驱动轴6、驱动件5依然可以到达完全驻车位置，凸轮盘弹簧10处于压缩状态，凸轮盘4在凸轮盘弹簧10的弹力的作用下，始终保持对棘爪的推动力，直至棘轮2旋转使得棘爪3的驻车爪31进入棘轮2的齿槽中。

如图7所示，当驱动轴6逆时针旋转(反转)时，带动驱动件5逆时针旋转，驱动件5的凸台A与凸轮盘4直接接触，使得驱动件5直接推动凸轮盘4逆时针旋转，凸轮盘凸轮面中的倒角坡面24与棘爪的解锁凸台接触，从而将棘爪的驻车爪从驻车位置推开，棘爪在凸轮盘驱动下顺时针转动，从而使得棘爪3上的驻车爪脱离棘轮2上的齿槽，当棘爪3上的驻车爪完全脱离棘轮2上的齿槽后，棘爪3在扭簧9的带动下转动到完全解锁位置，此时棘爪3上的驻车凸台与凸轮盘4的圆柱面A接触。

当棘爪3上的驻车爪完全脱离棘轮2上的齿槽后，驱动轴6继续逆时针旋转，驱动驱动件5、凸轮盘弹簧10、凸轮盘4继续逆时针旋转，当凸轮盘4转动到凸轮盘4的凸轮面中的圆柱面B与棘爪的解锁凸台对应时，驱动轴6达到完全解锁位置，驱动轴6停止转动，此时驱动件5、凸轮盘4、棘爪3均处于完全解锁位置。

当棘爪3处于完全解锁位置时，扭簧9依然保持驱动棘爪3顺时针旋转的弹力，使得棘爪3不会在变速器振动时顺时针旋转。同时，由于凸轮盘4的凸轮面中的圆柱面B与棘爪的解锁凸台32对应，即使棘爪3在振动下克服扭簧9的弹力顺时针旋转，棘爪3的驻车爪31也无法与棘轮2的齿槽接触。

实施例2

如图8所示，与实施例1相比，实施例2所示的用于纯电动车辆的多层式驻车系统的区别在于，所述壳体上固接有防止所述凸轮盘超出完全驻车位置的限位块A101和防止所述凸轮盘超出完全解锁位置的限位块B102。即限位块A和限位块B固定在壳体1上，分别对应完全驻车位置和完全解锁位置，限制凸轮盘的极限转动位置，防止凸轮盘超出完全驻车位置或完全解锁位置。

优选的，所述壳体上固接有防止所述驱动件超出完全驻车位置的限位块C和防止所述驱动件超出完全解锁位置的限位块D。即限位块C和限位块D固定在壳体1上，分别对应完全驻车位置和完全解锁位置，限制驱动件的极限转动位置，防止驱动件超出完全驻车位置或完全解锁位置。

实施例3

如图9所示，与实施例1相比，实施例3所示的用于纯电动车辆的多层式驻车系统还包括传感器11，传感器11检测驱动轴转动的角度位置，从而实时检测用于纯电动车辆的多层式驻车系统的工作状态，实现对驻车系统的闭环控制。

本发明多层式驻车系统布置于变速器外侧，有利于驻车系统的安装和维修，并使得相同的驻车系统可以匹配到类似车辆上，从而提高用于纯电动车辆的多层式驻车系统的应用范围，提高纯电动车辆的安全性。由于驻车系统各机构采用多层布置，可大幅缩小驻车系统的径向尺寸。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。