一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆

专利摘要:
本实用新型涉及一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆，所述制动器换挡装置包括助力电机、传动机构及换挡机构；所述传动机构包括丝杆、螺母、圆柱齿套及导向键；所述丝杆上设有外螺纹，所述螺母上设有与丝杆上外螺纹相适配的内螺纹，所述螺母螺纹连接于丝杆上，所述圆柱齿套套接设置在丝杆上，所述圆柱齿套的底部设有卡齿，所述螺母及圆柱齿套通过导向键连接，所述导向键用于带动圆柱齿套随着螺母在丝杆上往复直线运动；所述丝杆与助力电机传动连接；所述换挡机构包括扇形齿轮、凸轮轴及凸轮，所述扇形齿轮与圆柱齿套底部的卡齿相啮合，所述扇形齿轮的一端与凸轮轴通过花键连接，所述凸轮轴设置在凸轮上。具有良好的自锁性，工作寿命时间长。
公开号:CN214331286U
申请号:CN202023195242.0U
申请日:2020-12-25
公开日:2021-10-01
发明作者:应文豪；吴勇；林立
申请人:Fujian Wanrun New Energy Technology Co ltd；
IPC主号:F16D65-28

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及制动技术领域，特别涉及一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆。
[n0002] 现市场上车辆换挡执行机构的驱动方式主要有两种，一种是采用液压缸驱动，如公开号CN102606725A公开的一种用于手动变速器的自动换挡机构，另一种是采用气缸驱动，如公开号CN109826947A公开的变速装置、换挡控制方法、电动车驱动系以及电动车。采用液压缸驱动以及气缸驱动方式，结构比较简单，且能较好实现汽车的换挡功能，但是由于汽车行驶过程的环境比较恶劣以及连续工作一段时间之后，液压缸以及气缸也会出现一些难以避免的问题；比如：
[n0003] 液压缸在工作时间较长之后，易出现漏油现象，出现漏油的原因主要分为内漏和外漏两种：
[n0004] (1)内漏：
[n0005] ①活塞上的耐磨环严重磨损，导致活塞和缸套之间摩擦，拉伤活塞和密封；
[n0006] ②密封长期使用失效，活塞密封老化；
[n0007] ③杂质进入油缸，将密封磨损至坏；
[n0008] (2)外漏：
[n0009] ①油缸进出油管接头开裂；
[n0010] ②活塞杆伸出端与活塞杆配合的密封损坏；
[n0011] 出现漏油情况可能影响液压缸正常工作性能，且漏出的油不易处理，也会对环境造成影响；
[n0012] 当无气源的车辆使用气压驱动方式时，需要单独增加打气泵，因此会造成许多不便；且气压缸工作时由于空气具有压缩性，其动作易受负载的变化而变化，难以实现精密控制；工作时摩擦力占推力的比例较大，所以存在效率不高等问题。
[n0013] 为此，需要提供一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆，解决现有换挡机构采用液压缸驱动存在漏油及采用气缸驱动存在难以实现精密控制、需要单独增加气泵及效率不高等问题。
[n0014] 为实现上述目的，发明人提供了一种基于电机驱动的制动器换挡装置，包括助力电机、传动机构及换挡机构；
[n0015] 所述传动机构包括丝杆、螺母、圆柱齿套及导向键；
[n0016] 所述丝杆上设有外螺纹，所述螺母上设有与丝杆上外螺纹相适配的内螺纹，所述螺母螺纹连接于丝杆上，所述圆柱齿套套接设置在丝杆上，所述圆柱齿套的底部设有卡齿，所述螺母及圆柱齿套通过导向键连接，所述导向键用于带动圆柱齿套随着螺母在丝杆上往复直线运动；
[n0017] 所述丝杆与助力电机传动连接；
[n0018] 所述换挡机构包括扇形齿轮、凸轮轴及凸轮，所述扇形齿轮与圆柱齿套底部的卡齿相啮合，所述扇形齿轮的一端与凸轮轴通过花键连接，所述凸轮轴设置在凸轮上。
[n0019] 进一步优化，所述传动机构还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在螺母与圆柱齿套之间。
[n0020] 进一步优化，所述螺母上设有键槽，所述导向键的一端设有第一凸部，所述导向键的另一端设有第二凸部，所述第一凸部与第二凸部之间形成卡接槽，所述导向键的第一凸部镶嵌设置在螺母的键槽内，所述圆柱齿套设置在卡接槽内。
[n0021] 进一步优化，还包括角度传感器及拨叉片；所述拨叉片的一端固定连接于角度传感器；
[n0022] 所述导向键的顶部上设有滚针，所述滚针与拨叉片接触连接。
[n0023] 进一步优化，还包括减速器，所述丝杆通过减速器与助力电机传动连接。
[n0024] 进一步优化，所述减速器为二级齿轮减速器。
[n0025] 还提供了另一个技术方案：一种车辆，所述车辆上设有换挡装置，所述换挡装置为上述所述基于电机驱动的制动器换挡装置。
[n0026] 区别于现有技术，上述技术方案，当需要进行换挡操作时，通过助力电机将传动扭矩输入到丝杆，使得丝杆转动，进而带动螺母在丝杆上往复直线运动，通过导向键将螺母与圆柱齿套连接，通过导向键使得圆柱齿套随着螺母在丝杆上进行往复直线运动，而圆柱齿套上卡齿与扇形齿轮啮合，当圆柱齿轮进行往复直线运动时，同时带动扇形齿轮运动，而扇形齿轮与凸轮轴之间通过花键连接，进而带动凸轮轴及凸轮旋转，而凸轮旋转过程中，撑开制动蹄片与制动鼓结合，产生摩擦力矩，进而实现制动器换挡功能。实现在不影响其他工作状态下，缩小了其工作所需占用的空间，而且机械结构更加紧凑，同时具有良好的自锁性，较于液压缸及气缸驱动方式，拥有较好的稳定性，受工作环境的影响较小，从而实现平稳换挡，工作寿命时间长。
[n0027] 图1为具体实施方式所述基于电机驱动的制动器换挡装置的一种结构示意图；
[n0028] 图2为具体实施方式所述传动机的一种结构示意图。
[n0029] 附图标记说明：
[n0030] 110、助力电机，
[n0031] 121、丝杆，
[n0032] 122、螺母，
[n0033] 123、圆柱齿套，
[n0034] 124、导向键，
[n0035] 125、波形弹簧，
[n0036] 126、滚针，
[n0037] 131、扇形齿轮，
[n0038] 132、凸轮轴，
[n0039] 133、凸轮，
[n0040] 141、角度传感器，
[n0041] 142、拨叉片，
[n0042] 150、减速器，
[n0043] 210、导套，
[n0044] 220、圆柱套筒，
[n0045] 230、外壳。
[n0046] 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。
[n0047] 请参阅图1-2，本实施例提供了一种基于电机驱动的制动器换挡装置，包括助力电机110、传动机构及换挡机构；
[n0048] 所述传动机构包括丝杆121、螺母122、圆柱齿套123及导向键124；
[n0049] 所述丝杆121上设有外螺纹，所述螺母122上设有与丝杆121上外螺纹相适配的内螺纹，所述螺母122螺纹连接于丝杆121上，所述圆柱齿套123套接设置在丝杆121上，所述圆柱齿套123的底部设有卡齿，所述螺母122及圆柱齿套123通过导向键124连接，所述导向键124用于带动圆柱齿套123随着螺母122在丝杆121上往复直线运动；
[n0050] 所述丝杆121与助力电机110传动连接；
[n0051] 所述换挡机构包括扇形齿轮131、凸轮轴132及凸轮133，所述扇形齿轮131与圆柱齿套123底部的卡齿相啮合，所述扇形齿轮131的一端与凸轮轴132通过花键连接，所述凸轮轴132设置在凸轮133上。
[n0052] 当需要进行换挡操作时，通过助力电机110将传动扭矩输入到丝杆121，使得丝杆121转动，进而带动螺母122在丝杆121上往复直线运动，通过导向键124将螺母122与圆柱齿套123连接，通过导向键124使得圆柱齿套123随着螺母122在丝杆121上进行往复直线运动，而圆柱齿套123上卡齿与扇形齿轮131啮合，当圆柱齿轮进行往复直线运动时，同时带动扇形齿轮131运动，而扇形齿轮131与凸轮轴132之间通过花键连接，进而带动凸轮轴132及凸轮133旋转，而凸轮133旋转过程中，撑开制动蹄片与制动鼓结合，产生摩擦力矩，进而实现制动器换挡功能。实现在不影响其他工作状态下，缩小了其工作所需占用的空间，而且机械结构更加紧凑，同时具有良好的自锁性，较于液压缸及气缸驱动方式，拥有较好的稳定性，受工作环境的影响较小，从而实现平稳换挡，工作寿命时间长。
[n0053] 制动器换挡装置的传动方式为齿轮传动及丝杆121传动，均为机械传动，因此整个系统的刚性较强，承受冲击的能力较弱，而且，当圆柱齿套123运动到工作位置后，因车辆振动以及圆柱齿套123与扇形齿轮131之间存在间隙等原因，圆柱齿套123会出现回退现象，而由于整个系统刚性较强，虽只回退非常小的一段距离，却较大程度地影响传动系统的输出扭矩，降低其工作性能，为了解决该问题，所述传动机构还包括波形弹簧125，所述波形弹簧125设置在螺母122与圆柱齿套123之间。通过在螺母122及圆柱齿套123之间增加波形弹簧125，在系统上增加柔性环节，使得整个系统的工作性能得到了较好的改善。
[n0054] 在本实施例中，为了便于螺母122带动圆柱齿套123在丝杆121上往复直线运动，所述螺母122上设有键槽，所述导向键124的一端设有第一凸部，所述导向键124的另一端设有第二凸部，所述第一凸部与第二凸部之间形成卡接槽，所述导向键124的第一凸部镶嵌设置在螺母122的键槽内，所述圆柱齿套123设置在卡接槽内。通过将导向键124的一端的第一凸部嵌入在螺母122的键槽上，当丝杆121转动时，由于螺母122上的键槽与导向键124的配合，使得螺母122在丝杆121上往复直线运动，而由于圆柱齿套123设置在卡接槽内，当螺母122在丝杆121上往复直线运动时，通过导向键124带动圆柱齿套123进行往复直线运动。而在其他实施例中，可以在螺母122上设有凸块，在导向键124上设有卡槽，螺母122上的凸块嵌入设置在导向键124的卡槽内，进而使得螺母122在丝杆121上实现往复直线运动；也可以在圆柱齿套123上设置卡槽，导向键124的第二凸部嵌入设置在圆柱齿套123的卡槽上，进而实现在导向键124带动圆柱齿套123随着螺母122在丝杆121上进行往复直线运动。
[n0055] 在本实施例中，为了便于控制系统对换挡操作进行控制，还包括角度传感器141及拨叉片142；所述拨叉片142的一端固定连接于角度传感器141；
[n0056] 所述导向键124的顶部上设有滚针126，所述滚针126与拨叉片142接触连接。
[n0057] 通过在导向键124上插设有滚针126，滚针126随着导向键124做直线运动，而滚针126在直线运动的过程中，会带动与角度传感器141相连的拨叉片142旋转，而角度传感器141可以记录拨叉片142的角度变化，通过拨叉片142的角度变化可以反应换挡过程的操作，以便控制系统对换挡操作进行精准控制。
[n0058] 在本实施例中，为了便于助力电机110的扭矩输入到丝杆121，还包括减速器150，所述丝杆121通过减速器150与助力电机110传动连接。通过在助力电机110及丝杆121之间设置减速器150，通过助力电机110带动减速器150，然后将扭矩输入到丝杆121中，使得可以输出适合丝杆121工作的扭矩。其中，所述减速器150为二级齿轮减速器。在其他实施例中，减速器150也可以采用蜗杆减速器或者行星齿轮减速器。
[n0059] 本实施例中，传动机构还包括导套210、圆柱套筒220及外壳230，所述丝杆121、螺母122、圆柱齿套123及导向键124设置在圆柱套筒220内，所述导套210设置在圆柱套筒220的一端，外壳230设置在圆柱套筒220的另一端，所述丝杆121的一端通过轴承活动连接于导套210，所述丝杆121的另一端通过轴承活动连接于外壳230；通过导通进行限制圆柱套筒220的活动范围，圆柱套筒220的顶部设有上开口，所述上开口用于限制导向键124的移动方向，并使使得导向键124上的滚针126可以穿过上开口与拨叉片142接触；圆柱套筒220的底部设有下开口，下开口用于扇形齿轮131可以圆柱齿套123啮合；从而实现换挡功能，同时导通还具有存储润滑脂的功能；外壳230的主要作用是对丝杆121进行固定及支撑，并可以与其他外壳230相连。
[n0060] 在另一个实施例中，一种车辆，所述车辆上设有换挡装置，所述换挡装置为上述实施例所述基于电机驱动的制动器换挡装置。
[n0061] 基于电机驱动的制动器换挡装置，包括助力电机110、传动机构及换挡机构；
[n0062] 所述传动机构包括丝杆121、螺母122、圆柱齿套123及导向键124；
[n0063] 所述丝杆121上设有外螺纹，所述螺母122上设有与丝杆121上外螺纹相适配的内螺纹，所述螺母122螺纹连接于丝杆121上，所述圆柱齿套123套接设置在丝杆121上，所述圆柱齿套123的底部设有卡齿，所述螺母122及圆柱齿套123通过导向键124连接，所述导向键124用于带动圆柱齿套123随着螺母122在丝杆121上往复直线运动；
[n0064] 所述丝杆121与助力电机110传动连接；
[n0065] 所述换挡机构包括扇形齿轮131、凸轮轴132及凸轮133，所述扇形齿轮131与圆柱齿套123底部的卡齿相啮合，所述扇形齿轮131的一端与凸轮轴132通过花键连接，所述凸轮轴132设置在凸轮133上。
[n0066] 当需要进行换挡操作时，通过助力电机110将传动扭矩输入到丝杆121，使得丝杆121转动，进而带动螺母122在丝杆121上往复直线运动，通过导向键124将螺母122与圆柱齿套123连接，通过导向键124使得圆柱齿套123随着螺母122在丝杆121上进行往复直线运动，而圆柱齿套123上卡齿与扇形齿轮131啮合，当圆柱齿轮进行往复直线运动时，同时带动扇形齿轮131运动，而扇形齿轮131与凸轮轴132之间通过花键连接，进而带动凸轮轴132及凸轮133旋转，而凸轮133旋转过程中，撑开制动蹄片与制动鼓结合，产生摩擦力矩，进而实现制动器换挡功能。实现在不影响其他工作状态下，缩小了其工作所需占用的空间，而且机械结构更加紧凑，同时具有良好的自锁性，较于液压缸及气缸驱动方式，拥有较好的稳定性，受工作环境的影响较小，从而实现平稳换挡，工作寿命时间长。
[n0067] 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。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，包括助力电机、传动机构及换挡机构；
所述传动机构包括丝杆、螺母、圆柱齿套及导向键；
所述丝杆上设有外螺纹，所述螺母上设有与丝杆上外螺纹相适配的内螺纹，所述螺母螺纹连接于丝杆上，所述圆柱齿套套接设置在丝杆上，所述圆柱齿套的底部设有卡齿，所述螺母及圆柱齿套通过导向键连接，所述导向键用于带动圆柱齿套随着螺母在丝杆上往复直线运动；
所述丝杆与助力电机传动连接；
所述换挡机构包括扇形齿轮、凸轮轴及凸轮，所述扇形齿轮与圆柱齿套底部的卡齿相啮合，所述扇形齿轮的一端与凸轮轴通过花键连接，所述凸轮轴设置在凸轮上。
[0002] 2.根据权利要求1所述基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，所述传动机构还包括波形弹簧，所述波形弹簧设置在螺母与圆柱齿套之间。
[0003] 3.根据权利要求1所述基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，所述螺母上设有键槽，所述导向键的一端设有第一凸部，所述导向键的另一端设有第二凸部，所述第一凸部与第二凸部之间形成卡接槽，所述导向键的第一凸部镶嵌设置在螺母的键槽内，所述圆柱齿套设置在卡接槽内。
[0004] 4.根据权利要求1所述基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，还包括角度传感器及拨叉片；所述拨叉片的一端固定连接于角度传感器；
所述导向键的顶部上设有滚针，所述滚针与拨叉片接触连接。
[0005] 5.根据权利要求1所述基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，还包括减速器，所述丝杆通过减速器与助力电机传动连接。
[0006] 6.根据权利要求5所述基于电机驱动的制动器换挡装置，其特征在于，所述减速器为二级齿轮减速器。
[0007] 7.一种车辆，所述车辆上设有换挡装置，其特征在于，所述换挡装置为权利要求1-6任意一项所述基于电机驱动的制动器换挡装置。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202023195242.0U|CN214331286U|2020-12-25|2020-12-25|一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆|CN202023195242.0U| CN214331286U|2020-12-25|2020-12-25|一种基于电机驱动的制动器换挡装置及车辆|