本实用新型涉及电动汽车变速器领域，特别是涉及一种单作动器互锁式换档执行机构以及设置有该单作动器互锁式换档执行机构的变速器。
背景技术：
变速器是用于调整汽车动力机构与驱动轮之间传动比的机构。在电动汽车领域中，在驱动电机与驱动轮之间也设置有变速器用于调整驱动电机与驱动轮之间的传动比。传统的电动汽车变速器多采用行星轮系和若干个可控制工作状态的换挡执行元件(如离合器、单向离合器或制动器)来实现换档变速功能。而换挡执行元件状态的改变需要依靠外作动器(出力装置)的作用力实现。其中，多片离合器和多片制动器工作原理相近，均有结合或分离2种工作状态。现有的多片离合器或多片制动器在回位弹簧作用下处于某一种工作状态(结合/分离)；而液压式作动器的作用力来克服压力弹簧则处于相反另一种工作状态(分离/结合)。当活塞左腔有油压时，活塞克服回位弹簧的弹簧力右移，将摩擦片和钢片压紧，离合器结合，动力从输入轴传递到输出轴；当活塞左腔卸压时，活塞在弹簧力作用下左移，摩擦片和钢片之间无压紧力，离合器分离，动力无法从输入轴传递到输出轴。
当变速器中行星轮系需要用到更多离合器或制动器时，为了使变速器更紧凑，大众公司提出了双离合器模块等设计。2个离合器在各自的压力弹簧力和压控活塞推力(液压式制动器)的作用下处于结合或分离状态。这种常规的设计上，双离合器总成需要用到2套压控活塞和弹簧回位装置来实现换挡工作。为了进一步简化机构，在专利号为CN201420528597.2，名称为一种湿式双离合器的专利中，公开在机构上共用同一个压紧盘，达到两个离合器可靠互补工作的目的。在专利号为CN201680041789.2名称为一种多挡位变速器的专利中，公开了采用了结合套和2个多片离合器结构实现输入轴动力传递到第一太阳轮、第一行星架或第二太阳轮，即动力传动的切换需要同时控制1个结合套和2个离合器的工作状态。
然而上述现有技术(如大众公司)在结构设计上，配备2个作动器的变速器需要用到2套的油道、压控活塞以及弹簧回位装置实现换挡。从而对加工装配工艺要求高、制造成本高，并且升降档时需要精确地时间差控制2个外控活塞，否则将导致换挡执行机构冲击、损坏等。
在专利号为CN201420528597.2，名称为一种湿式双离合器的专利中，结构上共用了压盘，但双油道的设计有可能因压盘左右2端均受到外力而处于相对平衡位置。这个平衡位置有可能使2个离合器无法有效挂挡或某个离合器处于半滑摩状态而提早失效。另外，用到了2套油道组件和活塞，成本较高。
在专利号为CN201680041789.2，名称为一种多挡位变速器的专利中，多片离合器设置在变速齿轮组件的内部，需要采用流体通过中心轴作动活塞，流体组件需要设置相应的旋转密封零件。为此，增加了成本、也有密封失效的风险。另外，需要同时控制3个换挡元件才能实现动力挡位切换，控制系统复杂、成本高。
技术实现要素：
为此，需要对现有的电动汽车用变速器进行改进并提出新的实现方案，用于解决现有电动汽车用变速器装配工艺要求高、制造成本高以及换档控制精确要求高的技术问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种电动汽车变速器用单作动器换档执行机构，所述换档执行机构用于执行变速器的档位切换；
所述单作动器换档执行机构包括：第一执行元件、第二执行元件、连接件和作动器；所述第一执行元件和第二执行元件为制动器、离合器中的一种，包括结合或分离两种状态；
所述连接件键连接于动力输入轴，变速器内的第一旋转元件通过所述第一执行元件与所述连接件连接，变速器内的第二旋转元件通过所述第二执行元件与所述连接件连接；
所述作动器通过所述连接件分别与所述第一执行元件和第二执行元件连接，用于互锁控制所述第一旋转元件与所述连接件结合，所述第二旋转元件与所述连接件分离，或互锁控制所述第一旋转元件与所述连接件分离，所述第二旋转元件与所述连接件结合。
进一步的，还包括第一传动件和第二传动件；
所述第一传动件一端连接于所述第一执行元件，另一端连接于所述第一旋转元件；
所述第二传动件一端连接于所述第二执行元件，另一端连接于所述第二旋转元件。
进一步的，所述作动器为气动作动器、液压作动器、电磁作动器或机电传动作动器中的一种。
进一步的，所述连接件包括推力轴承和传动轴；
所述传动轴的一端通过所述推力轴承与所述作动器连接，传动轴的另一端至少设置有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与第一执行元件连接，所述第二连接部与所述第二执行元件连接；
所述作动器通过所述推力轴承和传动轴互锁所述第一执行元件和第二执行元件。
进一步的，所述传动轴为中空结构，传动轴套设于变速器的动力输入轴上，并与动力输入轴固定连接；
所述第一连接部和第二连接部为置于传动轴端面不同直径的同心环；
所述第一执行元件的主动片的端部连接于第一连接部的环形内侧面，第一执行元件的从动片的端部连接于所述第一传动件；
所述第二执行元件的主动片的端部连接于第二连接部的环形内侧面，第二执行元件的从动片的端部连接于所述第二传动件。
进一步的，所述第一执行元件和所述第二执行元件为离合器，包括多个相对设置的摩擦片和对偶钢片；
所述第一执行元件的摩擦片通过内齿嵌设于第一传动件上，第一执行元件的对偶钢片通过外齿嵌设于所述传动轴的第一连接部的环形内侧面；
所述第二执行元件的摩擦片通过内齿嵌入第二传动件上，第二执行元件的对偶钢片通过外齿嵌设于所述传动轴的第二连接部的环形内侧面；
所述第一执行元件还包括压力弹簧和压盘，所述压力弹簧一端固定，另一端通过所述压盘与第一执行元件的对偶钢片传动连接，用于推动对偶钢片压紧摩擦片。
进一步的，所述压力弹簧的固定端固定设置于压力弹簧支撑板上，压力弹簧的另一端连接于所述压盘，压盘固定连接于所述第二连接部的前端。
为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种电动汽车用单作动器互锁变速器，所述单作动器互锁变速器包括：壳体、传动机构和换档执行机构；
所述传动机构包括设置于所述壳体内的第一旋转元件和第二旋转元件，所述换档执行机构为上述技术方案任一所述的单作动器互锁式换档执行机构，所述换档执行机构的第一执行元件与所述第一旋转元件连接，所述第二执行元件与所述第二旋转元件连接；
所述换档执行机构的作动器通过所述第一执行单元和第二执行单元联动控制所述第一旋转元件和第二旋转元件状态切换，进行档位切换。
进一步的，所述传动机构包括动力输入轴、动力输出轴、第一行星轮系和第二行星轮系；
所述第一行星轮系与第二行星轮系前后同轴设置，第一行星轮系的行星架连接于第二行星轮系的齿圈，第一行星轮系的齿圈连接于第二行星轮系的行星架，所述动力输入轴连接于所述第一行星轮系的太阳轮，动力输出轴连接于所述第二行星轮系的行星架；
所述换档执行机构的所述第一执行元件通过第一传动件连接于第一行星轮系的太阳轮，所述第二执行元件通过第二传动件连接于第一行星轮系的行星架以及第二行星轮系的齿圈。
进一步的，所述动力输入轴通过支承轴承连接于所述壳体，所述支承轴承的前端设置有端盖油封组件。
区别于现有技术，上述技术方案通过单个作动器即可联动控制两个换档的执行元件，使第一旋转元件与第二旋转元件的状态互锁切换，实现档位切换，使用单作用器相对于现有技术至少省去了一个作动器，从而使变速器的整体结构简化、紧凑，降低了成本；并且两个执行元件的状态切换不存在时间差(或可设置成固定的时间差)，从而更易于控制两个执行元件的换挡时间，提高了升档位切换的稳定性，能有效避免多执行机构误动作控制下导致的换挡执行机构冲击、损坏。
附图说明
图1为具体实施方式所述电动汽车变速器用单作动器换档执行机构的结构示意图；
图2为图1所述换档执行机构在CR-CR行星轮系上的实施例结构示意图；
图3为具体实施方式所述单作动器换档执行机构的外控推力来源示意图；
图4为具体实施方式中包括离合器和制动器的单作动器换档执行机构结构示意图；
图5为具体实施方式中无推力轴承的单作动器换档执行机构结构示意图；
图6为具体实施方式中所述传动轴的结构示意图；
附图标记说明：
100、单作动器换档执行机构；
1、壳体； 101、端盖油封组件； 110、第一执行元件；
120、第二执行元件； 130、作动器； 140、第一传动件；
150、第二传动件； 160、动力输入轴； 1220、压力弹簧；
1230、弹簧支撑板； 110-1、第一离合器C1的多个对偶钢片；
120-1、第二离合器C2的多个对偶钢片；
1301、管路； 1310、推力轴承； 1320、传动轴；
1320-1、传动轴前部； 1320-2、第一连接部； 320-3、第二连接部；
200、CR-CR行星轮系；
210、第一行星轮系； 220、第二行星轮系； 2101、第一太阳轮；
2102、第一行星轮； 2103、第一齿圈； 2201、第一太阳轮；
2202、第二行星轮； 2203、第二齿圈；
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
请参阅图1至图5，本实施例提供了一种电动汽车变速器用单作动器换档执行机构,所述换档执行机构用于执行变速器的档位切换动作。
如图1所示，所述单作动器换档执行机构包括：第一执行元件110、第二执行元件120、传动件和作动器130。所述第一执行元件110和第二执行元件120为制动器、离合器中的一种，并且包括结合或分离两种状态。其中，所述第一执行元件110用于控制所述变速器内的第一旋转元件的状态切换，所述第二执行元件120用于控制所述变速器内第二旋转元件的状态切换。具体的，所述第一执行元件110和第二执行元件120可以都是离合器；或者所述第一执行元件和第二执行元件可以都是制动器；再或者所述第一执行元件和第二执行元件其中之一为离合器，另一个为制动器。在图1所示的换档执行机构中，所述第一执行元件110和第二执行元件120为离合器(即双离合器结构)，如图4和图5所示的换档执行机构中，所述第一执行元件110为制动器，所述第二执行元件120为离合器。
所述第一旋转元件和第二旋转元件可以为设置于变速器内的动力输入轴、动力输出轴、齿轮、齿圈、行星架等元件，并具有可自由旋转状态或锁止状态(即不可旋转状态)。所述第一旋转元件通过所述第一执行元件110与所述连接件连接，所述第二旋转元件通过所述第二执行元件120与所述连接件连接；所述连接件键还连接于变速器的动力输入轴，动力输入轴带动所述连接件同速旋转。具体的，如图1所示，所述连接件包括了推力轴承1310和传动轴1320。所述传动轴1320的一端通过所述推力轴承1310与所述作动器130连接，所述第一执行元件110和第二执行元件120设置于传动轴1320的另一端。传动轴1320为中空结构，其内圈设置有花键，通过所述花键与动力输入轴160连接，可与动力输入轴同速旋转，并可在作动器130的作用下沿动力输入轴轴向滑动。
当第一执行元件110结合时，可控制第一旋转元件与所述传动轴1320结合，使第一旋转元件与传动轴1320同速旋转；反之，当第一执行元件110分离时，可使第一旋转元件与所述传动轴分离，处于自由旋转状态。当第二执行元件120结合时，可控制第二旋转元件与所述传动轴1320结合，使第二旋转元件与传动轴1320同速旋转；反之，当第二执行元件120分离时，可使第二旋转元件与所述传动轴1320分离，处于自由旋转状态。
所述作动器130是所述第一执行元件110和第二执行元件120的驱动机构，为所述第一执行元件110和第二执行元件120提供状态切换的驱动力。具体的，作动器通过所述推力轴承1310和传动轴1320与所述第一执行元件110和第二执行元件120，用于联动控制第一执行元件110和第二执行元件120结合或分离，从而使第一旋转元件与第二旋转元件始终呈现互锁状态(即当第一旋转元件与所述传动轴1320结合时，所述第二旋转元件与传动轴分离，反之，当第一旋转元件与所述传动轴1320分离时，所述第二旋转元件与传动轴结合)，从而实现变速器档位切换。
其中，所述第一旋转元件和第二旋转元件为变速器进行档位切换时，变速器内需要控制状态改变的对象。在不同的实施例中，所述第一旋转元件与第二旋转元件为变速器内不同的部件。例如在有些实施例中，所述第一旋转元件为行星轮系中的太阳轮或动力输入轴，第二旋转元件为动力输出轴、或行星轮系中的行星架或齿圈。
如图1所示单作动器换档执行机构，为第一执行元件110和第二执行元件120均为离合器的单作动器换档执行机构的结构示意图，以下以该双离合器式换档执行机构为例对其换档过程和原理进行具体说明。
所述单作动器换档执行机构包括了第一离合器C1(即第一执行元件120)、第二离合器C2(即第二执行元件110)、压控活塞(即作动器130)、推力轴承1310、传动轴1320(推力轴承与传动轴为传动件)、第一连接件140、动力输入轴160、压力弹簧1220和第二连接件150。其中，所述动力输入轴160通过支承轴承连接于所述壳体1，所述支承轴承的前端设置有端盖油封组件101。
第一离合器C1和第二离合器C2分别设置有摩擦片和对偶钢片；所述传动轴1320上设置有3个花键，第一个花键设置于传动轴前部1320-1，用于与动力输入轴160配合的花键鼓，第二个花键和第三花键设置于传动轴尾部，第二个花键用于与第一离合器C1钢片配合的花键鼓，第三个花键用于与第二离合器C2钢片配合的花键鼓。传动轴1320一端通过所述推力轴承与所述作动器130连接，并且通过所述第一个花键与动力输入轴160套接，使其可在活塞的作用下沿动力输入轴轴向滑动，传动轴1320的另一端设置有第一连接部1320-2和第二连接部1320-3，所述第二个花键设置于第一连接部1320-2上，所述第三个花键设置于所述第二连接部1320-3上。所述压力弹簧1220的固定端固定设置于压力弹簧支撑板1230上，压力弹簧的另一端连接于所述压盘，压盘固定连接于所述第二连接部的前端。
如图6所示，所述第一离合器C1的多个对偶钢片110-1通过外齿嵌入传动轴1320第一连接部1320-2上而与传动轴1320同转速，多个摩擦片通过内齿嵌入第一连接件而与第一连接元件同转速；所述第二离合器C2的多个对偶钢片120-1通过外齿嵌入传动轴的第二连接部而与传动轴同转速，多个摩擦片通过内齿嵌入第二连接件而与第二连接件10同转速。第二连接件与第二离合器C2的压盘120固定相连。压力弹簧组件包括压力弹簧和压盘，所述压力弹簧一端固定，另一端通过所述压盘与第一执行元件的对偶钢片传动连接，用于推动第一离合器C1的对偶钢片压紧摩擦片，使其结合。
图1所示的单作动器换档执行机构具有2种工作状态：
(1)第一离合器C1结合，第二离合器C2分离：当作动器的管路1301(流体通道)排出高压流体时，压力弹簧1220使传动轴1320左移，从而使第二离合器C2中的摩擦片和对偶钢片之间无压紧力，动力无法从动力输入轴160经传动轴传递到连接件140，即第二离合器C2处于分离状态；同时，传动轴1320左移使第一离合器C1压盘左移，从而使第一离合器C1的摩擦片和对偶钢片组件结合，这样，第一离合器C1中的摩擦片和对偶钢片之间压紧力使动力从动力输入轴160传递到连接件150，即第一离合器C1结合。。
(2)第一离合器C1分离，第二离合器C2结合：当作动器的管路1301(流体通道)流入高压流体时，压控活塞左侧受到外压力而右移，并通过推力轴承1310带动传动轴1320右移。这样，传动轴1320右移先压紧压力弹簧1220推盘压缩压力弹簧组件右移，从而使第一离合器C1的摩擦片和对偶钢片组件分离而彼此之间无压紧力，动力无法从动力输入轴160经传动轴传递到第一连接件140，即第一离合器C1处于分离状态。同时，活塞右移将使第二离合器C2中的摩擦片和对偶钢片压紧，动力可从输入轴160经传动轴传递到第二传动件150，即第一离合器C2处于结合状态。
将所述第一传动件140和第二传动件150与变速器内相应的旋转元件连接，即可控制变速器档位切换。
如图2所示，提供了电动汽车用单作动器互锁变速器，该变速器采用上述换档执行机构，其中变速器内双排行星轮采用CR-CR连接。变速器包括上述单作动器换档执行机构100以及内的CR-CR行星轮系200，双排行星轮包括第一行星轮系210(即第一行星轮)和第二行星轮系220(即第二行星轮系)。所述CR-CR连接即第一行星架连于第二齿圈、前排齿圈连于后排行星架并输出。第一行星轮系包括：第一太阳轮2101；第一行星轮2102、第一齿圈2103；第二行星轮系包括第二太阳轮2201、第二行星轮2202、和第二齿圈。各齿轮部件的齿数可以为：前排太阳轮ZS1＝26；前排内齿圈ZR1＝62；后排太阳轮ZS2＝42；后排内齿圈ZR3＝73。
图2中的第一传动件140连于第一太阳轮2101，第二传动件150连接于第一行星架与第二齿圈2203。当第二太阳轮2201固定时，利用单作动器进排气或进排压力油等，即可实现2个挡位。比如:
(1)1挡:当作动器130管路1301处于排出高压流体状态下，图2中的双离合器联动地处于C1结合、C2分离状态。这样，第一太阳轮为动力输入，第一齿圈/后排行星架为动力输出，第二太阳轮固定，即，则传动比为：
(2)2挡：当通道处于高压流体状态下，图3中的双离合器联动地处于C1分离、C2结合状态。第一齿圈/后排行星架为动力输出，第二太阳轮固定，即nS2＝0，则传动比为：
除了以上还个档位，电动汽车用单作动器互锁变速器还具有倒档模式，即：第一离合器C1结合，第二离合器C2分离，驱动电机反转，使变速器输入轴反方向旋转，驱动汽车倒退。
以下表1为2挡变速器的常规控制策略方案和本实用新型的对比；
表1
本实施例通过单个作动器即可联动控制两个换档执行元件进行换档动作，从而使变速器的整体结构简化、紧凑，且易于控制两个执行元件的换挡时间，不仅降低成本，而且升降档时由机械保证换挡时间差的稳定，能有效避免多执行机构误动作控制下导致的换挡执行机构冲击、损坏。
在不同实施例中，所述作动器可以有不同的实现方式，可以为气动作动器、液压作动器、电磁作动器或机电传动作动器中的一种。例如，如图3所示，所述单作动器换档执行机构的作动器为机械传动式作动器，其由外控推力直接控制推动其左右移动；如图1和图4所示，所述作动器为油压作动器，其由外部的高压油驱动活塞左右伸缩。并且所述作动器130除了通过推力轴承1310与传动轴1320连接，在如图5所示的实施例中，所述作动器130还可无需推力轴承直接连接于所述传动轴1320。其中，机电传动作动器包括有电机和传动结构，传动结构用于将电机转轴的周向旋转转变为轴向伸缩运动，从而驱动第一执行元件和第二执行元件结合或分离，所述传动结构可以为螺杆组件。
所述换档执行机构的所述第一执行元件通过第一传动件连接于第一行星轮系的太阳轮，所述第二执行元件通过第二传动件连接于第一行星轮系的行星架以及第二行星轮系的齿圈。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。