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1-2，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；

所述传动机构包括丝杆121、螺母122、圆柱齿套123及导向键124；

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；

所述丝杆121与助力电机110传动连接；

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。

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。

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。

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。

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；

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。

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。

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。

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。

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。

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；

所述传动机构包括丝杆121、螺母122、圆柱齿套123及导向键124；

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；

所述丝杆121与助力电机110传动连接；

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。

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。

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，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明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，均包括在本发明的专利保护范围之内。