用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月19日提交的韩国专利申请第10-2018-0142796号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

本发明涉及一种用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置。

背景技术：

本部分中的陈述用以仅提供与本发明相关的背景信息，而并不构成现有技术。

用于电动车辆的自动手动变速器(amt)、双离合器变速器(dct)或多挡变速器通常应用于将具有齿轮装置的自动换挡齿轮应用到传统手动变速器的齿轮装置。这种变速器通常设置有用于自动驻车的驻车致动器，以及用于自动换挡的换挡致动器。

电动车辆的多挡变速器通常采用线控换挡方案，其中基于驾驶员对换挡杆或换挡按钮的操作产生的驾驶员输入信号来实施电子控制换挡。由于电动车辆实际上可以通过控制驱动电机的输出功率来实现无级变速(continuouslyvariableshifting)，因此挡位设置通常不需要多于两个挡位。因此，安装在这种电动车辆中的换挡单元仅使用一个或两个换挡拨叉。

这种电动车辆的多挡变速器采用至少一个控制电机作为换挡致动器，以用于实现可用挡位之间的换挡。另外，另一个控制电机被单独用作驻车致动器，以控制用于接合和释放驻车齿轮的驻车止动杆。

申请人已经发现，单独的控制电机(即，用于换挡单元的一个控制电机用于换挡，并且用于驻车单元的另一个控制电机用于接合和释放驻车齿轮)可能导致多挡变速器的复杂结构，由于所需部件数量增加而导致生产成本增加，并且车辆重量增加。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明致力于提供一种用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置，其具有通过控制电机实现换挡功能和驻车功能两者的优点，其可以实现第一和第二挡位以及驻车挡位的控制，从而实现结构的简化，由于所需部件的数量减少而成本降低，并且减轻了重量。

一种用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置，其可以包括：换挡单元，其通过致动器的扭矩控制换挡；和驻车单元，其通过致动器的扭矩改变驻车状态。所述致动器可以包括控制电机，所述控制电机通过与从动齿轮外啮合的驱动齿轮将驱动扭矩传递到换挡单元和驻车单元的从动齿轮。所述从动齿轮包括第一从动齿轮和第二从动齿轮。所述换挡单元可以包括：换挡拨叉，其可滑动地安装在叉轨上并控制换挡同步器；轮廓滚筒，其连接到与驱动齿轮外啮合的第一从动齿轮，并具有沿轮廓滚筒的外周形成的轮廓凹槽；以及换挡导块，其与换挡拨叉整体地形成并与轮廓凹槽联接。

所述驻车单元可以包括：驻车齿轮；驻车止动杆，其具有面向驻车齿轮的啮合端部，并且构造成绕止动杆轴的轴线旋转，通过复位弹簧迫使驻车止动杆朝向驻车释放方向；驻车凸轮，其连接到与驱动齿轮外啮合的第二从动齿轮，并且在外周形成有凸轮表面；驻车操纵杆，其绕杆轴可旋转地设置，并且具有通过另一个复位弹簧保持与凸轮表面接触的端部；以及驻车实施杆，其连接到所述驻车操纵杆的底部，并且具有凸轮部分，该凸轮部分与驻车止动杆的远离止动杆轴的端部相互作用。

当控制电机的扭矩从驱动齿轮传递到第一从动齿轮和第二从动齿轮时，可以实现减速。

所述驱动齿轮与所述第二从动齿轮之间的减速比可以小于所述驱动齿轮与所述第一从动齿轮之间的减速比。

所述驻车操纵杆可以在所述杆轴的轴线处旋转，从而水平地操作所述驻车实施杆。

所述驻车实施杆的凸轮部分可以按压所述驻车止动杆的端部，以迫使止动杆的所述啮合端部与所述驻车齿轮啮合。

所述驻车单元可以包括：驻车齿轮；驻车止动杆，其具有面向驻车齿轮的啮合端部，并且构造成绕止动杆轴的轴线旋转，复位弹簧朝向驻车释放方向在驻车止动杆上施加弹力；指状滚筒，其连接到与驱动齿轮外啮合的第二从动齿轮，并且在外周具有指状端部；驻车导块，其能够绕居中定位的杆轴旋转，并且包括彼此具有不同长度的两个导块端部，两个导块端部构造成与指状端部相互作用以沿指状滚筒的旋转方向支撑或释放指状端部；以及驻车实施杆，其连接到所述驻车导块的底部，并且具有凸轮部分，该凸轮部分与驻车止动杆的远离止动杆轴的端部相互作用。

驻车导块可以包括形成在杆轴上的止动单元，以便在驻车操作和驻车释放操作期间提供止动感(detentfeeling)。

所述止动单元可以包括止动板和止动销，止动板固定至杆轴，并且在止动板的端部具有凹槽，止动销将球头支撑至所述凹槽。

本发明的示例性形式的电动车辆的多挡变速器通过控制电机控制换挡单元实现换挡功能和停车功能，同时保持控制可靠性，从而实现结构的简化，由于所需部件的数量减少而降低成本，并且减轻了重量。

根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将以示例的方式说明其各种形式，参照所附附图，其中：

图1为示出了根据本发明的第一示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的驻车状态的示意性立体图；

图2和图3为分别示出了根据本发明的第一示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的第一挡位和第二挡位的示意性立体图；

图4为示出了根据本发明的第一示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的驻车状态的示意性立体图；

这里描述的附图仅用于说明目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、申请或使用。应该理解的是，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。

附图中示出的每个部件的尺寸和厚度在附图中任意示出，以便更好地理解和便于描述，但是本发明不限于该图示。在附图中，为了清楚起见，放大了各个部分和区域的厚度。

附图和描述本质上被认为是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。

在下面的描述中，将部件的名称区分为第一、第二等是为了区分名称，因为部件的名称彼此相同，而其顺序没有特别限制。

为了便于描述本发明的示例性形式，仅通过参考图1将方向描述为左和右，但应理解，这种方向是实际装置本身固有的。

图1为示出了根据本发明的第一示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的驻车状态的示意性立体图；

将参考电动车辆的两级变速器的示例来描述根据第一示例性形式的换挡装置。

应当注意，根据第一示例性形式的换挡装置可以应用于除两级变速器之外的变速器。在这种情况下，可以采用附加的换挡单元和/或附加的控制电机用于更多数量的挡位。

参照图1，换挡装置包括：致动器；换挡单元su，其从致动器接收扭矩并通过安装在叉轨1上的换挡拨叉3来控制换挡；以及驻车单元pu，其从致动器接收扭矩并通过驻车止动杆31控制驻车齿轮33的啮合和脱离。

致动器包括控制电机m，其驱动与换挡单元su的从动齿轮pg1和pg2外啮合的驱动齿轮dg并且驱动驻车单元pu。

换挡单元su和驻车单元pu将控制电机m的扭矩转换为水平力，以操作换挡拨叉3和驻车止动杆31。

驱动齿轮dg安装在控制电机m的旋转轴s上。

另外，换挡单元su包括换挡拨叉3、轮廓滚筒51和换挡导块11。

换挡拨叉3可滑动地安装在叉轨1上，并且能够使同步器操作。换挡拨叉3可以连接到同步器(未示出)的套筒(未示出)，以换挡到第一挡位和第二挡位。

通过连接到第一连接轴s1(其固定到与驱动齿轮dg外啮合的第一从动齿轮pg1)，由控制电机m的扭矩旋转轮廓滚筒51，并且轮廓凹槽53形成在轮廓滚筒51的外周上。

沿轮廓滚筒51的外周，轮廓凹槽53在轴向方向上形成有不同的相位，其包括用于空挡挡位的空挡相位53a、用于第一挡位的第一级相位53b和用于第二挡位的第二级相位53c，如图2所示。

也就是说，轮廓凹槽53的空挡相位53a是通过启动换挡拨叉3来控制同步器(未示出)以启用空挡挡位的部分。轮廓凹槽53的第一级相位53b是通过启动换挡拨叉3以控制同步器(未示出)来启用第一挡位的部分。轮廓凹槽53的第二级相位53c是通过启动换挡拨叉3以控制同步器(未示出)来启用第二挡位的部分。

轮廓凹槽53的第一级相位53b和第二级相位53c在轴向方向上形成在轮廓凹槽53的空挡相位53a的左侧和右侧。

驱动齿轮dg和第一从动齿轮pg1形成减速齿轮比，使得当控制电机m的扭矩传递到轮廓滚筒51时实现减速。

换挡导块11的底端与换挡拨叉3整体地形成，并且换挡导块11的上端插入到轮廓凹槽53中。

根据轮廓滚筒51的旋转，换挡导块11在插入到轮廓凹槽53中的同时，跟随轮廓滚筒53而改变该换挡导块11在轴向方向上的位置，从而换挡拨叉3往复移动到图中的左侧和右侧，以实现空挡挡位以及第一挡位和第二挡位。

驻车单元pu包括安装在输出轴或变速器中的中间轴上的驻车齿轮33、驻车止动杆31、驻车凸轮35、驻车操纵杆37和驻车实施杆39。

驻车止动杆31包括从驻车止动杆31突出并与驻车齿轮33的齿啮合的啮合端部31a，并且设置成使得啮合端部31a可面向驻车齿轮33。驻车止动杆31固定在止动杆轴41上。

绕止动杆轴41安装的复位弹簧rs始终沿驻车释放方向向驻车止动杆31施加弹力。

通过连接到第二连接轴s2(其固定到与驱动齿轮dg外啮合的第二从动齿轮pg2)，由控制电机m的扭矩旋转驻车凸轮35，并且凸轮表面35a形成在驻车凸轮35的外周上。

凸轮表面35a从驻车凸轮35的外周突出，并且驻车齿轮33可以通过突出的凸轮表面35a操作到驻车状态。

也就是说，凸轮表面35a用于驻车挡位，并且除了凸轮表面35a之外的驻车凸轮35的外周用于驻车释放。

驱动齿轮dg与第二从动齿轮pg2形成减速齿轮比，使得当控制电机m的扭矩传递到驻车凸轮35时实现减速。

设定驱动齿轮dg与第一和第二从动齿轮pg1和pg2的齿轮比，使得驱动齿轮dg与第一从动齿轮pg1之间的减速比小于驱动齿轮dg与第二从动齿轮pg2之间的减速比。

驻车操纵杆37可旋转地安装在固定到变速器壳体(未示出)的杆轴43上，并通过绕杆轴43安装的复位弹簧rx而保持与凸轮表面35a或驻车凸轮35的其他的外周接触。

凸轮部分39a形成在驻车实施杆39上与驻车止动杆31的前端相对应的位置处，并且驻车实施杆39的后端连接到驻车操纵杆37的底端。

当驻车操纵杆37绕杆轴43的轴线旋转时，驻车实施杆39水平地被操作。在这种情况下，驻车实施杆39的凸轮部分39a按压可绕止动杆轴41的轴线旋转的驻车止动杆31的端部，使得啮合端部31a与驻车齿轮33啮合。凸轮部分39a设置有锥形侧表面，从而能够在驻车实施杆往复运动时使驻车止动杆31平顺地旋转。

图2和图3为根据本发明的第一示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的第一和第二挡位的示意性立体图；

在下文中，将参考图1至图4来描述根据本发明的第一示例性形式的换挡装置的操作。

根据依据本发明的示例性形式的换挡装置，控制电机m控制换挡单元su和驻车单元pu两者。

控制电机m通过驱动齿轮dg以减速比驱动第一从动齿轮pg1和第二从动齿轮pg2。因此，通过换挡轨道1上的换挡拨叉3控制换挡，同时还控制驻车齿轮33与驻车止动杆31的接合和分离。

参照图1、图2和图3，结合驻车挡位、第一挡位和第二挡位来描述这种形式的操作。

[驻车挡位]

参照图1，在处于驻车挡位时，驻车操纵杆37的顶端通过复位弹簧rx的弹力接触由控制电机m驱动的驻车凸轮35的凸轮表面35a。

在这种情况下，驻车实施杆39位于驻车止动杆31的前方位置。在这种情况下，驻车实施杆39的凸轮部分39a按压驻车止动杆31的端部，驻车止动杆31的啮合端部31a与驻车齿轮33啮合。因此，驻车齿轮33在旋转方向上被固定，实现驻车挡位状态。

另外，换挡导块11与轮廓滚筒51的轮廓凹槽53的空挡相位53a联接，换挡拨叉3定位在空挡位置上，从而实现空挡挡位。

[第一挡位]

参照图2，在第一挡位中，由控制电机m旋转驻车凸轮35。由此，驻车操纵杆37的顶端从凸轮表面35a脱离，并通过复位弹簧rx的弹力移动到驻车凸轮35的外周，同时绕杆轴43的轴线旋转。

在这种情况下，驻车实施杆39通过驻车操纵杆37的旋转从驻车止动杆31向后移动。因此，驻车实施杆39的凸轮部分39a从驻车止动杆31脱离，从而释放驻车齿轮33与驻车止动杆31的接合。因此，驻车齿轮33可以自由地旋转，从而释放驻车挡位。

同时，由控制电机m还使得轮廓滚筒51旋转，并且换挡导块11定位到轮廓滚筒51的轮廓凹槽53的第一级相位53b。由此，换挡拨叉3沿轴向方向从空挡位置移动到第一挡位位置，从而实现第一挡位。

[第二挡位]

参照图3，在第二挡位中，轮廓滚筒51通过控制电机m从第一挡位的状态进一步旋转，并且换挡导块11定位到轮廓滚筒51的轮廓凹槽53的第二级相位53c。由此，换挡拨叉3沿轴向方向从第一挡位位置移动到第二挡位位置，从而实现第二挡位。

当驻车凸轮35通过控制电机m进一步旋转时，驻车操纵杆37通过复位弹簧rx的弹力保持与驻车凸轮35的外周的接触，因此，保持释放状态。

图4为在驻车状态的根据本发明的第二示例性形式的用于电动车辆的多挡变速器的换挡装置的示意性立体图；

在下文中，参照图4来详细描述根据本发明的第二示例性形式的换挡装置。

参考与第一示例性形式的相同的两级变速器的示例来描述根据本发明的第二示例性形式的换挡装置。

与第一示例性形式相同，根据本发明的第二示例性形式的换挡装置包括致动器、换挡单元su和驻车单元pu，所述换挡单元su通过安装在叉轨1上的换挡拨叉3由致动器的扭矩控制换挡，所述驻车单元pu接收来自致动器的扭矩并通过驻车止动杆31来控制驻车齿轮33的接合和脱离。

致动器与第一示例性形式中的致动器相同，其中控制电机m驱动与换挡单元su的从动齿轮pg1和pg2外啮合的驱动齿轮dg和驻车单元pu，并且换挡单元su和驻车单元pu将控制电机m的扭矩转换为水平力，以操作换挡拨叉3和驻车止动杆31，这与第一示例性形式相同。

根据本发明的第二示例性形式的换挡装置与第一示例性形式的不同之处仅在于驻车单元pu的设置，而致动器和换挡单元su与第一示例性形式中的相同。

根据本发明的第二示例性形式的驻车单元pu包括安装在输出轴或变速器中的中间轴上的驻车齿轮33、驻车止动杆31、指状滚筒61、驻车导块65和驻车实施杆39。

驻车止动杆31包括从驻车止动杆31突出并与驻车齿轮33的齿啮合的啮合端部31a，并且啮合端部31a可面向驻车齿轮33。驻车止动杆31固定在止动杆轴41上。

绕止动杆轴41安装的复位弹簧rs始终沿驻车释放方向在驻车止动杆31上施加弹力。

通过连接到第二连接轴s2(其固定到与驱动齿轮dg外啮合的第二从动齿轮pg2)，由控制电机m的扭矩来旋转指状滚筒61，并且指状端部63整体地形成在指状滚筒61的外周上。

驱动齿轮dg和第二从动齿轮pg2形成减速齿轮比，使得当控制电机m的扭矩传递到指状滚筒61时实现减速。

设定驱动齿轮dg与第一从动齿轮pg1和第二从动齿轮pg2的齿轮比，使得驱动齿轮dg与第一从动齿轮pg1之间的减速比小于驱动齿轮dg与第二从动齿轮pg2之间的减速比。

驻车导块65包括杆轴43，其居中定位并由变速器壳体(未示出)可旋转地支撑，并且还包括具有不同长度的导块端部67以彼此配合，从而根据指状滚筒61的旋转方向支撑或释放指状端部63。

驻车导块65可以包括形成在杆轴43上的止动单元71，以便在驻车操作和驻车释放操作期间提供止动感。

关于止动单元71，止动板73固定到杆轴43，并且沿止动板73的端部形成凹槽g。另外，具有衬垫的球头与凹槽g接触，并且固定到变速器壳体(未示出)的止动销75支撑球头。

凸轮部分39a形成在驻车实施杆39上与驻车止动杆31的前端相对应的位置处，并且驻车实施杆39的后端连接到驻车导块65的底端。

当驻车导块65绕杆轴43的轴线旋转时，驻车实施杆39被水平地操作。在这种情况下，驻车实施杆39的凸轮部分39a按压可绕止动杆轴41的轴线旋转的驻车止动杆31的端部，使得啮合端部31a与驻车齿轮33啮合。凸轮部分39a设置有锥形侧表面，以在驻车实施杆往复运动时能够使驻车止动杆31平顺地旋转。

当指状滚筒61的指状端部63推动驻车导块65的两个导块端部67中的较长的导块端部67时，形成驻车状态。当指状滚筒61的指状端部63脱离驻车导块65的两个导块端部67中的较短的导块端部67时，形成驻车释放状态。

如上所述，根据本发明的第二示例性形式的换挡装置与第一示例性形式的不同之处仅在于采用指状滚筒61和驻车导块65代替驻车凸轮35和驻车操纵杆37，以操作驻车单元pu的驻车实施杆39。换挡单元su和驻车单元pu由控制电机m控制，以在驻车挡位与第一挡位和第二挡位之间形成换挡操作，这与第一示例性形式相同。

根据依据本发明的第一、第二示例性形式的换挡装置，在电动车辆的多挡变速器中，换挡单元su和驻车单元pu的致动器被简化为控制电机m，同时可以实现第一挡位和第二挡位以及驻车挡位的控制，从而实现简化的结构，由于所需部件数量减少而成本降低，并且重量减轻。

虽然已经结合目前被认为是实际示例性形式的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的形式。相反，旨在覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。

附图标记说明

m：控制电机su：换挡单元

pu：驻车单元1：叉轨

3：换挡拨叉11：换挡导块

31：驻车止动杆31a：啮合端部

33：驻车齿轮35：驻车凸轮

37：驻车操纵杆39：驻车实施杆

39a：凸轮部分41：止动杆轴

43：杆轴51：轮廓滚筒

53：轮廓凹槽61：指状滚筒

63：指状端部65：驻车导块

67：导块端部71：止动单元

73：止动板75：止动销。