电控P挡驻车装置及汽车的制作方法

电控p挡驻车装置及汽车
技术领域
1.本发明涉及自动变速器驻车技术领域，特别涉及一种电控p挡驻车装置。本发明还涉及一种包括上述电控p挡驻车装置的汽车。


背景技术：

2.传统的自动变速器的驻车有手动和自动两种方式，其中手动p挡驻车，需要驾驶员拨动换挡手柄，通过拉锁驱动驻车执行机构，实现驻车功能。电控p挡驻车装置多为手动p挡系统改进，设置电机驱动机构，代替换挡手柄和拉锁装置，实现驻车动作。传统电控p挡驻车装置通常包含电机、减速器、壳体、传感器、联轴器等零部件，其中减速器多采用蜗轮蜗杆、行星齿轮、多级齿轮等类型，结构复杂、重量大、成本高、体积大。
3.因此，如何减小电控p当驻车装置的体积，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种电控p挡驻车装置，该电控p挡驻车装置的体积减小。本发明的另一目的是提供一种包括上述电控p当驻车装置的汽车。
5.为实现上述目的，本发明提供一种电控p挡驻车装置，包括：
6.驻车棘爪，所述驻车棘爪上设有z型滑轨；
7.用于带动所述驻车棘爪进行驻车运动的滚子装置，所述滚子装置能够沿所述z型滑轨移动；
8.支架，所述滚子装置与所述支架滑动连接
9.驱动所述滚子装置线性运动的驻车凸轮；
10.及执行装置，所述执行装置包括电机、中间传动齿轮及控制所述电机正转和反转的p挡驻车控制器，所述电机输出轴的输出端为齿轮轴，所述齿轮轴与所述中间传动齿轮啮合，所述中间传动齿轮与所述凸轮同轴固定连接，所述中间传动齿轮转动半径大于所述齿轮轴转动半径。
11.优选地，
12.滚子装置包括保持架及一端与所述保持架连接的弹性复位件，所述保持架上设有第一接触位及沿所述z型滑轨运动，且用于控制所述驻车棘爪运动的第二接触位；
13.所述驻车凸轮的凸轮型面用于与所述第一接触位抵接，且所述弹性复位件提供所述保持架向靠近所述驻车凸轮方向运动的复位力。
14.优选地，所述保持架包括第一滚子、第二滚子、第三滚子及安装架，所述第一滚子、所述第二滚子和所述第三滚子可转动安装在所述安装架上，所述第一滚子的转动面作为第一接触位与所述驻车凸轮的凸轮型面抵接，所述第二滚子的转动面作为第二接触位与所述z型滑轨抵接，所述第三滚子的转动面与所述支架抵接。
15.优选地，所述保持架还包括导向杆、螺纹紧固件，所述弹性复位件套设在所述导向
杆上，所述螺纹紧固件固定连接在所述安装架上，所述导向杆与所述螺纹紧固件螺纹连接，所述支架上外凸设置有限位板，所述限位板上设有供所述导向杆通过的导向孔，所述弹性复位件与所述限位板抵接；
16.连接所述第二滚子的第一中间销体的两端延伸至所述第二滚子外侧，所述支架上设有供限位所述第一中间销体运动位置的销体限位孔，当所述电控p挡驻车装置位于p挡位置和非p挡位置时，所述第一中间销体分别位于所述销体限位孔的相对两端。
17.优选地，所述驻车凸轮包括中间转轴及安装在所述中间转轴上的凸轮，所述凸轮的所述凸轮型面包括第一圆弧面、第二圆弧面及连接所述第一圆弧面和所述第二圆弧面的弧形过渡面，所述第一滚子的转动轴线与所述凸轮转动轴线平行，且所述第一滚子的转动面为圆柱形面，所述第一圆弧面和所述第二圆弧面的圆心位于所述凸轮的转动轴线上，所述第一圆弧面的转动半径小于所述第二圆弧面的转动半径，当所述第一滚子与所述第一圆弧面抵接时，所述电控p挡驻车装置位于p挡位置，当所述第一滚子与所述第二圆弧面抵接时，所述电控p挡驻车装置为非p挡位置。
18.优选地，还包括凸轮圆周限位装置，所述凸轮圆周限位装置包括设置在变速器壳体上的第一限位块及在所述中间传动齿轮侧壁或所述凸轮侧壁的第二限位块，当所述第二限位块与所述第一限位块的第一侧面抵接时，所述电控p挡驻车装置位于p挡位置，当所述第二限位块与所述第一限位块的第二侧面抵接时，所述电控p挡驻车装置位于非p挡位置，所述第一侧面和所述第二侧面为所述第一限位块背向设置的两个侧面。
19.优选地，还包括固定连接在所述中间传动齿轮侧壁上的磁钢及用于感应所述磁钢磁场变化的位置传感器，所述位置传感器与所述p挡驻车控制器连接，以监测所述驻车凸轮的转动位置。
20.优选地，所述电机为直流无刷电机。
21.优选地，所述电机的尾部设置接线桥，且伸出引脚与所述p挡驻车控制器的控制板连接，所述电机壳体及所述p挡驻车控制器壳体整体安装于变速器壳体上。
22.一种汽车，包括电控p挡驻车装置，所述电控p挡驻车装置为上述任一项所述的电控p挡驻车装置。
23.在上述技术方案中，本发明提供的电控p挡驻车装置，包括驻车棘爪、滚子装置、支架、驻车凸轮及执行装置，驻车棘爪上设有z型滑轨；滚子装置用于带动驻车棘爪驻车运动，滚子装置能够沿z型滑轨移动；滚子装置与支架滑动连接。驻车凸轮驱动滚子装置线性运动；执行装置包括电机、中间传动齿轮及控制电机正转和反转的p挡驻车控制器，电机输出轴的输出端为齿轮轴，齿轮轴与中间传动齿轮啮合，中间传动齿轮与凸轮同轴固定连接，中间传动齿轮转动半径大于齿轮轴转动半径。当需要进行p挡驻车操作时，电机的正转和反转，进而通过中间传动齿轮进行减速后带动驻车凸轮转动，驻车凸轮带动滚子装置移动，滚子机构在驻车棘爪上相对运动实现p挡位置与非p挡位置之间切换。
24.通过上述描述可知，在本技术提供的电控p挡驻车装置中，电机的输出轴端部加工为齿轮轴，通过中间传动齿轮进行减速后带动驻车凸轮转动，中间传递过程简单，相对于传统需要蜗轮蜗杆、行星齿轮等进行减速的情况，本技术提供的电控p挡驻车装置的整体体积减小。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例所提供的电控p挡驻车装置的结构示意图；
27.图2为本发明实施例所提供的滚子装置的结构示意图；
28.图3为本发明实施例所提供的电控p挡驻车装置的处于p挡时的结构示意图；
29.图4为本发明实施例所提供的电控p挡驻车装置的处于非p挡时的结构示意图；
30.图5为本发明实施例所提供的第一圆弧面与第一滚子接触形成自锁的结构示意图；
31.图6为本发明实施例所提供的第二圆弧面与第一滚子接触形成自锁的结构示意图；
32.图7为本发明实施例所提供的凸轮型线展开的结构示意图；
33.图8为本发明实施例所提供的第二限位块与第一限位块的第一侧面抵接时的结构示意图；
34.图9为本发明实施例所提供的第二限位块与第一限位块的第二侧面抵接时的结构示意图。
35.其中图1-6、8和9中：1、p挡驻车控制器；2、电机；3、位置传感器；4、磁钢；5、中间传动齿轮；6、驻车凸轮；6-1、第一圆弧面；6-2、弧形过渡面；6-3、第二圆弧面；7、支架；8、保持架；9、弹性复位件；10、驻车棘爪；11、棘爪轴；12、扭簧；13、驻车齿轮；14、第三滚子；15、安装架；16、螺纹紧固件；17、导向杆；18、第二中间销体；19、第一中间销体；20、第一限位块；21、第二限位块；22、第一滚子；23、第二滚子。
具体实施方式
36.本发明的核心是提供一种电控p挡驻车装置，该电控p挡驻车装置的体积减小。本发明的另一核心是提供一种包括上述电控p当驻车装置的汽车。
37.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1至图9。
39.在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的电控p挡驻车装置包括驻车棘爪10、滚子装置、支架7、驻车凸轮6、驻车齿轮13及执行装置，驻车棘爪10上设有z型滑轨；滚子装置用于带动驻车棘爪10驻车运动，滚子装置能够沿z型滑轨移动；滚子装置与支架7滑动连接。驻车凸轮6驱动滚子装置线性运动。具体的，支架7通过螺栓固定在变速器壳体上，具体的，支架7可以为向下开口的u型结构，滚子装置的一端安装在u型结构的槽体内。
40.具体的，驻车凸轮6包括中间转轴及安装在中间转轴上的凸轮。
41.执行装置包括电机2、中间传动齿轮5及控制电机2正转和反转的p挡驻车控制器1，电机2的输出轴的输出端为齿轮轴，齿轮轴与中间传动齿轮5啮合，中间传动齿轮5与凸轮同轴固定连接，中间传动齿轮5转动半径大于齿轮轴转动半径，即齿轮轴轮齿转动半径小于中
间传动齿轮5轮齿转动半径。通过将电机2的输出轴的输出端做成主动齿轮，与中间传动齿轮5实现降速增扭。具体的中间传动齿轮5与驻车凸轮6的中间转轴通过过盈压装、键槽或焊接等形式固定连接。驻车凸轮6的中间转轴两端通过变速器壳体定位支撑。
42.驻车齿轮13安装变速器的齿轴上，该轴系与差速器之间不能有动力脱开装置。
43.驻车棘爪10由棘爪轴11径向支撑，可以绕棘爪轴11旋转。棘爪轴11两端固定变速器壳体上。扭簧12套设在棘爪轴11上，一端支撑在变速器壳体上，另一端压紧在驻车棘爪10上，扭簧12力使驻车棘爪10压向滚子装置。驻车棘爪10上设置的z型滑轨，当滚子装置直线移动时，驻车棘爪10可以绕棘爪轴11对应旋转。当驻车棘爪10旋转进入驻车齿轮13的齿槽时，驻车齿轮13无法旋转、差速器无法旋转，整车无法移动，从而实现p挡驻车功能。
44.在一种具体实施方式中，滚子装置包括保持架8及一端与保持架8连接的弹性复位件9，保持架8上设有第一接触位及沿z型滑轨运动，且用于控制驻车棘爪10运动的第二接触位。具体的，弹性复位件9优选为弹簧。
45.驻车凸轮6的凸轮型面用于与第一接触位抵接，且弹性复位件9提供保持架8向靠近驻车凸轮6方向运动的复位力。
46.具体的，保持架8包括第一滚子22、第二滚子23、第三滚子14及安装架15，第一滚子22、第二滚子23和第三滚子14可转动安装在安装架15上，第一滚子22的转动面作为第一接触位与驻车凸轮6的凸轮型面抵接，第二滚子23的转动面作为第二接触位与z型滑轨抵接。第三滚子14的转动面与支架7抵接，其中支架7上设有用于供第三滚子14转动的滑轨，使得保持架8相对于支架7线性运动，通过第三滚子14滚动，进而减少保持架8相对于支架7滑动时的摩擦力，同时减小磨损。
47.在具体工作过程中，驻车凸轮6与滚子装置的第一滚子22接触，驻车凸轮6与第一滚子22相对转动，,进而减少两者之间摩擦。驻车凸轮6的接触半径按设计规律变化，从而推动滚子装置直线移动。
48.在一种具体实施方式中，保持架8还包括导向杆17、螺纹紧固件16，弹性复位件9套设在导向杆17上，螺纹紧固件16固定连接在安装架15上，导向杆17与螺纹紧固件16螺纹连接，支架7上外凸设置有限位板，限位板上设有供导向杆17通过的导向孔，弹性复位件9与限位板抵接，其弹性复位件9的弹性力使滚子装置压向驻车凸轮6。
49.连接第二滚子23的第一中间销体19的两端延伸至第二滚子23外侧，支架7上设有供限位第一中间销体19运动位置的销体限位孔。具体的，第一滚子22和第三滚子14分别绕各自的第二中间销体18旋转，具体的，第一中间销体19和第二中间销体18固定在安装架15上。当电控p挡驻车装置位于p挡位置和非p挡位置时，第一中间销体19分别位于销体限位孔的相对两端
50.凸轮的凸轮型面包括第一圆弧面6-1、第二圆弧面6-3及连接第一圆弧面6-1和第二圆弧面6-3的弧形过渡面6-2，第一滚子22的转动轴线与凸轮转动轴线平行，且第一滚子22的转动面为圆柱形面，第一圆弧面6-1和第二圆弧面6-3的圆心位于凸轮的转动轴线上，第一圆弧面6-1的转动半径小于第二圆弧面6-3的转动半径，当第一滚子22与第一圆弧面6-1抵接时，电控p挡驻车装置位于p挡位置，当第一滚子22与第二圆弧面6-3抵接时，电控p挡驻车装置为非p挡位置。即凸轮型线的两端设置与驻车凸轮6同心的圆弧，可以与滚子装置组成180
°
自锁角，从而防止脱档，提高可靠性。
51.将第一圆弧面6-1和第二圆弧面6-3分别对应p挡和非p挡，控制目标区间大，降低控制精度要求，降低传感器精度要求。
52.如图7所示，驻车凸轮6的弧形过渡面6-3在45
°
到315
°
之间，为阿基米德螺旋，弧形过渡面6-3半径的变化量与转过的角度呈正比。驻车凸轮6在25
°
到45
°
以及315
°
到335
°
之间为同心圆弧，驻车凸轮6旋转时与第一滚子22的接触点半径保持不变。作为优化，驻车凸轮6的弧形过渡面6-3不局限于阿基米德螺线设计，也可以根据负载特性优化，在负载大的行程减小斜率以加大推力，在负载小的行程加大斜率以提高响应速度。
53.如图8和图9所示，电控p挡驻车装置还包括凸轮圆周限位装置，凸轮圆周限位装置包括设置在变速器壳体上的第一限位块20及在中间传动齿轮5侧壁或凸轮侧壁的第二限位块21，当第二限位块21与第一限位块20的第一侧面抵接时，电控p挡驻车装置位于p挡位置，当第二限位块21与第一限位块20的第二侧面抵接时，电控p挡驻车装置位于非p挡位置，第一侧面和第二侧面为第一限位块20背向设置的两个侧面。当动齿轮顺时针和逆时针转动的极限受到第二限位块21与第一限位块20相对位置限制。通过设置凸轮圆周限位装置可以防止控制出错造成凸轮转动过多超出挡位目标。
54.在一种具体实施方式中，该电控p挡驻车装置还包括固定连接在中间传动齿轮5侧壁上的磁钢4及用于感应磁钢4磁场变化的位置传感器3，位置传感器3与p挡驻车控制器1连接，以监测驻车凸轮6转动位置。具体的，位置传感器3感应磁钢4绕中间传动齿轮5轴周向运动不同位置磁场不同，从而监控驻车凸轮6的圆周位置。同时凸轮圆周限位装置可以做为自学习特征，p挡驻车控制器1记录第二限位块21与第一限位块20抵接时，获取位置传感器3所得的磁场强度进而作为判断p挡和非p挡的指示标志。
55.在另一种方式中，电机2为直流无刷电机。使用其自身的转子位置传感器3记录电机2转子转过的角度，配合凸轮圆周限位装置通过自学习找到起始点，从而通过计算获知驻车凸轮6的位置，具体的，当第一侧面和第二侧面与第二限位块21抵接时，使得电机2无法继续转动，进而电机将转子转过的角度记录一者作为p挡位置角度，另一者作为非p挡位置角度。这样可以取消磁钢4和位置传感器3，进一步节省空间降低成本。
56.在上述各方案的基础上，具体的，电机2的尾部设置接线桥，且伸出引脚与p挡驻车控制器1的控制板连接，电机2的壳体及p挡驻车控制器1的壳体整体安装于变速器壳体上。具体的，p挡驻车控制器11的控制板对应设置用于安装引脚的孔位，两者焊接一体。整体集成度加高，无需单独设置支撑架体等结构。
57.当需要进行p挡驻车操作时，电机2的正转和反转，进而通过中间传动齿轮5进行减速后带动凸轮转动，凸轮带动滚子装置移动，滚子机构在驻车棘爪10上相对运动实现p挡与非p挡之间切换。
58.如图4和图5所示，电控p挡驻车装置需要工作时，上位控制器发出入p挡指令后，p挡驻车控制器1输出电压和电流驻车电机2逆时针转动，中间传动齿轮5带动驻车凸轮6顺时针转动，驻车凸轮6上与滚子装置接触位置的旋转半径变小，滚子装置在弹性复位件9的推动下向左侧移动，并通过第二滚子23在驻车棘爪10上的z形滑轨上滚动，从而下压驻车棘爪10动进入棘轮槽，达到如图3所示的p挡状态。位置传感器3实时监控凸轮轴总成的圆周位置，通过凸轮所在角度判断达到p挡后，p挡驻车控制器1控制电机2停止转动、并向上位控制器反馈动作完成指令。在p挡状态，如图5所示，第二滚子23与凸轮形成180
°
自锁角，作用力
与反作用力大小相等方向相反，从而保持稳定状态防止脱挡。
59.相反的，上位控制器发出出p挡指令后，p挡驻车控制器1输出电压和电流驱动电机2逆时针转动，中间传动齿轮5带动凸轮轴总成逆时针转动，驻车凸轮6上与滚子装置接触位置的旋转半径变大，滚子装置向右移动压缩弹性复位件9，滚子在棘爪上的z形滑轨上滚动，棘爪在扭簧12作用下向上回弹，达到如图4所示的非p挡状态，位置传感器3实时监控凸轮轴总成的圆周位置，通过凸轮所在角度判断达到非p挡后，p挡驻车控制器1控制电机2停止转动、并向上位控制器反馈动作完成指令。在非p挡状态，如图6所示，第二滚子23与凸轮形成180
°
自锁角，作用力与反作用力大小相等方向相反，从而保持稳定状态防止脱挡。
60.通过上述描述可知，在本技术提供的电控p挡驻车装置中，电机2的输出轴端部加工为齿轮轴，通过中间传动齿轮5进行减速后带动驻车凸轮6转动，使用凸轮滚子机构实现驻车动作，可以把较小的扭矩转化成较大的推力，从而降低减速器速比需求，大幅度简化减速器结构。
61.同时本技术采用深度集成设计，减少零部件、缩小体积、减轻重量，降低制造成本。中间传递过程简单，相对于传统需要蜗轮蜗杆、行星齿轮等进行减速的情况，本技术提供的电控p挡驻车装置的整体体积减小。
62.本技术提供的一种汽车，包括电控p挡驻车装置，其中电控p挡驻车装置为上述任一种电控p挡驻车装置。前文叙述了关于电控p挡驻车装置的具体结构，本技术包括上述电控p挡驻车装置，同样具有上述技术效果。
63.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
64.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。