電動汽車變擋電機控制裝置的製作方法

2023-05-05 13:11:41 2

專利名稱：電動汽車變擋電機控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汽車技術領域，具體地說，尤其涉及電動汽車變擋電機的 控制裝置。
背景技術：
目前，新能源汽車正在成為開發熱點，特別是電動汽車的開發，已成為新 能源汽車開發的重點。對於電動汽車的變速器，各汽車生產廠家的通用做法， 是將燃油汽車上的手動變速器或自動離合變速器進行適應性改進後，照搬到電 動汽車上，所存在的不足在於-
1、 採用手動變速器，通過離合踏板和變擋杆的配合來控制拉索機構，使撥 叉在導向杆上滑移，由撥叉推動同步器接合套改變嚙合對象來實現變擋，不僅 控制環節多，操縱繁瑣，變擋可靠性較差，而且手動變速器的結構複雜、體積 龐大，會增加電動汽車的成本和重量。
2、 採用自動離合變速器，雖然變擋操作簡單，但是自動離合變速器結構非 常複雜，控制難度較大，對變擋可靠性的影響大；尤為不足的是，自動離合變 速器非常昂貴，會大大增加電動汽車的成本，不利於電動汽車的使用和推廣。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種電動汽車變擋電機控制裝 置，以便簡單、可靠地控制變速器變換擋位。本實用新型的技術方案如下 一種電動汽車變擋電機控制裝置，殼體的敞 口端由端蓋密封，在殼體上安裝電動機，其關鍵在於
A、 所述電動機的輸出軸與殼體內的蝸杆連接，該蝸杆與蝸輪相嚙合，所述 蝸輪固套於連接軸的內端，連接軸的外端伸出殼體外，且伸出部分固套有凸輪；
B、 在所述端蓋的內壁上設有圓環形第二電極片，該第二電極片的圈外對稱 設置兩塊第一電極片，這兩塊第一電極片均為圓弧形，並且兩塊第一電極片之 間通過外連接片相連，在所述第二電極片的圈內對稱設置兩塊第三電極片，這 兩塊第三電極片也為圓弧形，兩塊第三電極片之間通過內連接片相連，所述第 一電極片、第二電極片和第三電極片的圓心在同一點上，並且第一電極片與第 三電極片在周向上錯位；
C、 在所述蝸輪朝向端蓋的盤面上設有吸電片，該吸電片上具有三個觸片， 這三個觸片分別與第一、第二、第三電極片相對應，並且在蝸輪轉動時，三個 觸片能分別與三個電極片接觸；
D、 所述第二電極片通過導線與電動機的一極連接，電動機的另一極與電源 負極相接，從電源正極接出的導線分為兩路，其中一路與組合開關中第一開關 的一端連接，該第一開關的另一端通過導線分別與外連接片和內連接片相接， 所述從電源正極接出的另一路導線與組合開關中第二開關的一端連接，該第二 開關的另一端通過導線分別與外連接片和內連接片相接。
本實用新型中，凸輪與換擋撥叉的上卡腳相卡接配合，當電動機運轉時， 電動機的輸出軸帶動蝸杆轉動，蝸杆將動力傳遞給蝸輪，使蝸輪、連接軸和凸 輪同步轉動，凸輪推動換擋撥叉在導向杆上左右移動，換擋撥叉再撥動同步器 接合齒套移動，有選擇地與高速擋齒輪或低速擋齒輪嚙合，即可實現變擋。蝸輪上吸電片的三個觸片與端蓋上的三塊電極片配合，起接通或者斷開電 動機控制電路的作用。其中第一電極片和第三電極片的弧度為90度，兩者在周 向上完全錯位。隨著蝸輪的轉動，吸電片的第二觸片始終與第二電極片接觸；
當吸電片的第一觸片與第一電極片接觸時，吸電片的第三觸片與第三電極片分
離；當吸電片的第一觸片與第一電極片分離時，吸電片的第三觸片與第三電極 片接觸。
電動機控制電路中組合開關的接通或斷開由外部控制系統TCU按照車輛工 況進行控制。當第一開關接通、第二開關斷開時，電流通過第一開關導入第一 電極片，此時吸電片的第一觸片與第一電極片接觸，吸電片將電流從第一電極 片導入到第二電極片，使第一開關、吸電片、第一電極片、第二電極片和電動 機之間形成電流迴路，電動機轉動，帶動蝸輪及凸輪轉動，吸電片隨蝸輪一起 轉動，當蝸輪轉動90度後，吸電片的第一觸片與第一電極片分離，電流切斷， 電動機停止轉動；這時，吸電片的第三觸片與第三電極片接觸，只要外部控制 系統TCU使第二開關接通、第一開關斷開，那麼第二開關、吸電片、第三電極 片、第二電極片和電動機之間便形成電流迴路，使電動機轉動，同理，電動機 帶動蝸輪轉動90度後停止。由此可見，在組合開關的控制下，電動機每次帶動 蝸輪轉動90度後停止，這樣凸輪每次轉動90度，凸輪推動換擋撥叉撥動同步 器接合齒套移動相應的行程，以便更改嚙合對象。當電動機帶動蝸輪和凸輪轉 動完一周，換擋撥叉在空擋一低速擋一空擋一高速擋一空擋之間輪迴切換一次。
本實用新型採用手動變擋的原理，利用電動機自動控制，這樣不僅操縱簡 單，控制環節少，變擋可靠性好；而且可以取消傳統變速器中的離合器，使得 變速器結構更簡單，重量及體積更小，從而能有效降低電動汽車的生產成本。為了便於接線，在上述外連接片上接有第一接點，該第一接點通過導線分 別與第一開關和第二開關連接；在所述第二電極片上接有第二接點，該第二接 點通過導線與電動機連接；在所述內連接片上設有第三接點，該第三接點通過 導線分別與第一開關和第二開關連接。
在上述連接軸上沿徑向穿設有鋼絲，該鋼絲嵌入蝸輪盤面上的凹槽中。蝸 輪傳遞的扭矩通過鋼絲帶動連接軸轉動，由於鋼絲是有彈性的，可以改善換擋 時同步器接合套與齒輪之間的碰撞衝擊。
為了便於連接軸安裝、並保證連接軸運轉可靠，在上述殼體的外側設有保 持架，該保持架通過襯套與殼體連接，所述連接軸從襯套和保持架中穿過，並 與襯套及保持架間隙配合；所述連接軸上的凸輪位於保持架內，在保持架的底 部開有供凸輪旋轉通過的缺口。
有益效果本實用新型具有操縱簡單、控制環節少、變擋可靠性好等特點， 它大大簡化了變速器的結構、體積及重量，有效降低了電動汽車的生產成本， 有利於電動汽車的使用和推廣。

圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為圖1拆除端蓋的右視圖。
圖3為本實用新型中端蓋上電極片的分布示意圖。
圖4為本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
如圖1、圖2所示，本實用新型電動機1、殼體2、端蓋3、蝸杆4、蝸輪5、連接軸6、第一電極片7、第二電極片8、第三電極片9、外連接片10、內連接 片11、吸電片12、鋼絲13、保持架14、襯套15和凸輪16等部件構成。其中 殼體2為一端敞口另一端封閉的盒狀結構，該殼體2的敞口端由端蓋3密封。 在殼體'2上安裝電動機1，該電動機1的輸出端伸入殼體2內，且電動機l的輸 出軸與殼體2內的蝸杆4連接。所述蝸杆4與蝸輪5嚙合，該蝸輪5也位於殼 體2內，並套裝於連接軸6的內端，在連接軸6上沿徑向穿設有鋼絲13，該鋼 絲13嵌入蝸輪5盤面上的凹槽中，蝸輪5通過鋼絲13向連接軸6傳遞扭矩。
從圖l、圖2中可知，所述連接軸6的外端伸出殼體2的封閉端，再依次從 襯套15和保持架14中穿過，且連接軸6與殼體2、襯套15及保持架14間隙配 合，連接軸6能相對殼體2、襯套15及保持架14轉動。所述襯套15的一端與 殼體2的封閉端相連接，襯套15的另一端與保持架14焊接。在保持架14內設 置凸輪16，該凸輪16固套於連接軸6上，並能隨連接軸6—起轉動，在保持架 14的底部開有供凸輪16旋轉通過的缺口。
從圖3中可知，在端蓋3的內壁上固定有第一電極片7、第二電極片8、第 三電極片9、外連接片10和內連接片11，其中第二電極片8為圓環形，該第二 電極片8上接有第二接點B。在第二電極片8的圈外對稱設置兩塊第一電極片7， 這兩塊第一電極片7均為圓弧形，弧度為90度，並且兩塊第一電極片7之間通 過外連接片10相連，在外連接片10上接有第一接點A。所述第二電極片8的圈 內對稱設置兩塊第三電極片9，這兩塊第三電極片9也為圓弧形，弧度為90度， 兩塊第三電極片9之間通過內連接片11相連，在內連接片11上設有第三接點C。 所述第一電極片7、第二電極片8和第三電極片9的圓心在同一點上，並且第一 電極片7與第三電極片9在周向上完全錯開。從圖2、圖3中可知，在蝸輪5朝向端蓋3的盤面上固定吸電片12，該吸 電片12上具有三個觸片12a、 12b、 12c，這三個觸片12a、 12b、 12c分別與第 一、第二、第三電極片7、 8、 9相對應，並且在蝸輪5轉動時，三個觸片12a、 12b、 12c能分別與三個電極片7、 8、 9接觸，具體表現為吸電片12的第二觸 片12b始終與第二電極片8接觸；當吸電片12的第一觸片12a與第一電極片7 接觸時，吸電片12的第三觸片12c與第三電極片9分離；當吸電片12的第一 觸片12a與第一電極片7分離時，吸電片12的第三觸片12c與第三電極片9接 觸。從圖3、圖4中可知，第二電極片8接出的第二接點B通過導線與電動機1 的一極連接，電動機1的另一極與電源負極相接，從電源正極接出的導線分為 兩路，其中一路與組合開關中第一開關Kl的一端連接，該第一開關Kl的另一 端通過導線分別與第一接點A和第三接點C相接，所述從電源正極接出的另一 路導線與組合開關中第二開關K2的一端連接，該第二開關K2的另一端通過導 線分別與第一接點A和第三接點C相接。本實用新型的工作原理如下本實用新型中，凸輪16與變速器中換擋撥叉的上卡腳相卡接配合，換擋撥 叉的下卡腳與同步器接合齒套卡接，而同步器接合套位於低速擋齒輪與高速擋 齒輪之間。當電動機1運轉時，電動機1的輸出軸帶動蝸杆4轉動，蝸杆4將 動力傳遞給蝸5輪，使蝸輪5、連接軸6和凸輪16同步轉動，凸輪16推動換擋 撥叉在導向杆上左右移動，換擋撥叉再撥動同步器接合齒套移動，有選擇地與 高速擋齒輪或低速擋齒輪嚙合，即可實現變擋。電動機控制電路中組合開關的接通或斷開由外部控制系統TCU按照車輛工況進行控制。當第一開關K1接通、第二開關K2斷開時，電流通過第一開關K1導入第一電極片7，此時吸電片12的第一觸片12a與第一電極片7接觸，吸電片12將電流從第一電極片7導入到第二電極片8，使第一開關K1、吸電片12、第一電極片7、第二電極片8和電動機1之間形成電流迴路，電動機1轉動，帶動蝸輪5及凸輪16轉動，吸電片12隨蝸輪5 —起轉動，當蝸輪5轉動90度後，吸電片12的第一觸片12a與第一電極片7分離，電流切斷，電動機1停止轉動；這時，吸電片12的第三觸片12c與第三電極片9接觸，只要外部控制系統TCU使第二開關K2接通、第一開關K1斷開，那麼第二開關K2、吸電片12、第三電極片9、第二電極片8和電動機1之間便形成電流迴路，使電動機1轉動，同理，電動機1帶動蝸輪5轉動90度後停止。由此可見，在組合開關的控制下，電動機1每次帶動蝸輪5轉動90度後停止，這樣凸輪16每次轉動90度，凸輪16推動換擋撥叉撥動同步器接合齒套移動相應的行程，以便更改嚙合對象。
換擋撥叉、同步器接合齒套、低速擋齒輪和高速擋齒輪為變速器中的通用技術，其結構及連接關係在此不做贅述。電動機1帶動蝸輪5和凸輪16轉動完一周，換擋撥叉在空擋一低速擋一空擋一高速擋一空擋之間輪迴切換一次。當電動機1帶動凸輪16轉動90度後，凸輪16推動換擋撥叉，使換擋撥叉撥動同步器接合套向右移動，與低速擋齒輪結合，對應變速器的低速擋；電動機1帶動凸輪16繼續旋轉90度後，凸輪16推動換擋撥叉回到中間位置，使同步器接合套與低速擋齒輪分離，回到變速器的空擋；電動機1帶動凸輪16再繼續旋轉90度後，凸輪16推動換擋撥叉，使換擋撥叉撥動同步器接合套向左移動，與高速擋齒輪結合，對應變速器的高速擋。
權利要求1、一種電動汽車變擋電機控制裝置，殼體(2)的敞口端由端蓋(3)密封，在殼體(2)上安裝電動機(1)，其特徵在於A、所述電動機(1)的輸出軸與殼體(2)內的蝸杆(4)連接，該蝸杆(4)與蝸輪(5)相嚙合，所述蝸輪(5)固套於連接軸(6)的內端，連接軸(6)的外端伸出殼體(2)外，且伸出部分固套有凸輪(16)；B、在所述端蓋(3)的內壁上設有圓環形第二電極片(8)，該第二電極片(8)的圈外對稱設置兩塊第一電極片(7)，這兩塊第一電極片(7)均為圓弧形，並且兩塊第一電極片(7)之間通過外連接片(10)相連，在所述第二電極片(8)的圈內對稱設置兩塊第三電極片(9)，這兩塊第三電極片(9)也為圓弧形，兩塊第三電極片(9)之間通過內連接片(11)相連，所述第一電極片(7)、第二電極片(8)和第三電極片(9)的圓心在同一點上，並且第一電極片(7)與第三電極片(9)在周向上錯位；C、在所述蝸輪(5)朝向端蓋(3)的盤面上設有吸電片(12)，該吸電片(12)上具有三個觸片(12a、12b、12c)，這三個觸片(12a、12b、12c)分別與第一、第二、第三電極片(7、8、9)相對應，並且在蝸輪(5)轉動時，三個觸片(12a、12b、12c)能分別與三個電極片(7、8、9)接觸；D、所述第二電極片(8)通過導線與電動機(1)的一極連接，電動機(1)的另一極與電源負極相接，從電源正極接出的導線分為兩路，其中一路與組合開關中第一開關(K1)的一端連接，該第一開關(K1)的另一端通過導線分別與外連接片(10)和內連接片(11)相接，所述從電源正極接出的另一路導線與組合開關中第二開關(K2)的一端連接，該第二開關(K2)的另一端通過導線分別與外連接片(10)和內連接片(11)相接。
2、 根據權利要求l所述的電動汽車變擋電機控制裝置，其特徵在於在所 述外連接片(10)上接有第一接點(A)，該第一接點(A)通過導線分別與第一 開關(Kl)和第二開關(K2)連接；在所述第二電極片(8)上接有第二接點(B)， 該第二接點(B)通過導線與電動機(1)連接；在所述內連接片(11)上設有 第三接點(C)，該第三接點(C)通過導線分別與第一開關(Kl)和第二開關(K2) 連接。
3、 根據權利要求l所述的電動汽車變擋電機控制裝置，其特徵在於在所 述連接軸(6)上沿徑向穿設有鋼絲(13)，該鋼絲(13)嵌入蝸輪(5)盤面上 的m槽中。
4、 根據權利要求l所述的電動汽車變擋電機控制裝置，其特徵在於在所 述殼體(2)的外側設有保持架(14)，該保持架(14)通過襯套(15)與殼體(2)連接，所述連接軸(6)從襯套(15)和保持架(14)中穿過，並與襯套 (15)及保持架(14)間隙配合；所述連接軸(6)上的凸輪(16)位於保持架 (14)內，在保持架(14)的底部開有供凸輪(16)旋轉通過的缺口。
專利摘要一種電動汽車變擋電機控制裝置，殼體的敞口端由端蓋密封，電動機的輸出軸與殼體內的蝸杆連接，蝸杆與蝸輪嚙合，蝸輪固套於連接軸的內端，連接軸的外端伸出殼體外，伸出部分套裝凸輪；在端蓋的內壁上固定第一、第二、第三電極片，外連接片和內連接片，蝸輪朝向端蓋的盤面上固定吸電片，該吸電片上具有三個觸片，這三個觸片分別與三塊電極片相對應。第二電極片通過導線與電動機的一極連接，電動機的另一極與電源負極相接，從電源正極接出的導線通過組合開關分別與外連接片和內連接片相接。本實用新型具有操縱簡單、控制環節少、變擋可靠性好等特點，它大大簡化了變速器的結構、體積及重量，有效降低了電動汽車的生產成本，有利於電動汽車的使用和推廣。
文檔編號F16H61/32GK201386783SQ20092012656
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者夏先明, 許南紹 申請人:力帆實業(集團)股份有限公司