一种电动汽车变速驱动机构的制作方法

所属技术领域

本发明属于电动汽车驱动技术领域，尤其涉及一种电动汽车变速驱动机构。

背景技术：

目前电动三轮车、电动四轮车等电动车辆使用单纯的电机与车轴传动，然后驱动车轮旋转，通过控制电瓶输入电流电压来调节电动机的输出功率，从而控制车辆运行。虽然方法成熟，结构简单，但是电动机的输出功率和扭矩无法充分利用，而且车辆在上坡等复杂路面上行驶时需要的电机输出功率和扭矩在很大范围内变化，这对电机的技术要求较高，电机的技术将会直接决定电动车辆的行驶能力，而目前的电动机技术的发展无法满足目前的电动车辆行驶需求，因此开发能够利用现有电动机来完成复杂路面的行驶要求的技术，将会是非常必要的。

本发明设计一种电动汽车变速驱动机构解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种电动汽车变速驱动机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种电动汽车变速驱动机构，其特征在于：它包括底盘支架、支撑板簧、车轮、多档驱动机构、车轮转轴第三齿轮、车轮转轴、车轮转轴第一齿轮、车轮转轴第二齿轮、车轮转轴第四齿轮、车轮转轴轴承，其中车轮安装在车轮转轴上，车轮转轴两侧通过车轮转轴轴承安装在两条支撑板簧底端，支撑板簧安装在底盘支架下侧，多档驱动机构安装在底盘支架后端的横梁上，车轮转轴第一齿轮、车轮转轴第二齿轮、车轮转轴第三齿轮、车轮转轴第四齿轮依次安装在车轮转轴上，且直径依次增大。

上述多档驱动机构包括换档驱动电机、换档驱动电机支撑、齿条、滑动环支撑、齿条支撑、换档驱动电机齿轮、第一支撑板、第二支撑板、齿轮驱动电机、齿轮驱动电机滑动环、齿轮驱动机构、齿轮驱动电机卡轴、导电块、齿轮驱动电机转轴，其中第一支撑板安装在底盘支架后端的横梁上，第二支撑板安装在第一支撑板上端，换档驱动电机安装在换档驱动电机支撑上，换档驱动电机支撑安装在第二支撑板下侧，换档驱动电机齿轮安装在换档驱动电机转轴上；齿条通过齿条支撑安装在齿轮驱动电机外侧圆柱面上，齿轮驱动电机滑动环通过滑动环支撑安装在第二支撑板下侧，齿轮驱动电机安装在齿轮驱动电机滑动环内，齿轮驱动电机转轴为圆柱体，齿轮驱动电机卡轴为非圆柱体，一段齿轮驱动电机转轴与两段齿轮驱动电机卡轴组成电机轴；四个齿轮驱动机构安装在第二支撑板下侧，且两两分布于齿轮驱动电机两侧；两段齿轮驱动电机卡轴分别安装有导电块；齿条与换档驱动电机齿轮啮合。

调节换档电机，通过换档电机齿轮与齿轮驱动电机上的齿条传动，调节齿轮驱动电机在齿轮驱动电机滑动环中滑动，促使齿轮驱动电机卡轴横向移动，从而选择驱动不同的齿轮驱动机构进行传动。

上述四个齿轮驱动机构除各自的驱动齿轮大小不同以外，其他各个结构完全相同；对于其中一个齿轮驱动机构，它包括电磁铁、第一驱动齿轮、驱动齿轮中心孔、驱动齿轮空心转轴、电磁铁卡孔、电磁铁空心转轴、电磁铁支撑、电磁铁转轴套、驱动齿轮转轴套、驱动齿轮支撑、导电线圈、电磁铁导电片，其中电磁铁中心开有电磁铁卡孔，电磁铁空心转轴安装在电磁铁一侧中心，电磁铁空心转轴安装在电磁铁转轴套内，电磁铁转轴套安装在电磁铁支撑上，电磁铁支撑安装在第二支撑板上；第一驱动齿轮中心开有驱动齿轮中心孔，驱动齿轮空心转轴安装在第一驱动齿轮一侧中心，驱动齿轮空心转轴安装在驱动齿轮转轴套内，驱动齿轮转轴套安装在驱动齿轮支撑上，驱动齿轮支撑安装在第二支撑板上；导电线圈缠绕在电磁铁上，电磁铁导电片安装在电磁铁卡孔内表面，并且与导电块配合；电磁铁卡孔横截面与齿轮驱动电机卡轴横截面相同，第一驱动齿轮中心孔大于齿轮驱动电机卡轴最大外缘尺寸。对于其他三个齿轮驱动机构，分别使用第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、第四驱动齿轮代替第一驱动齿轮；第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、第四驱动齿轮直径依次减小。

设计齿轮驱动机构目的在于：将齿轮驱动电机卡轴扭矩传动到齿轮上，通过齿轮传动，将电机卡轴扭矩传导到车轮转轴的齿轮进而驱动车轮转动。本发明意在设计一款在电机输出的扭矩和车轮转轴上所需扭矩之间能够改变传动比的驱动机构；齿轮驱动电机转轴为卡轴，为非圆柱形，电磁铁的卡孔截面与卡轴相似，卡孔套在卡轴上，卡轴能够带动具有卡孔的电磁铁转动；齿轮的中心孔远大于卡轴，所以卡轴转动不带动齿轮转动，并且所设计的没有通电的电磁铁转动时是无法带动齿轮转动的，当电机转轴横向移动并且停留在一定位置上时，卡轴上的导电块与四个齿轮驱动机构中的一个驱动机构内的电磁铁接触，导致该电磁铁通电产生磁性，吸住该齿轮驱动机构的驱动齿轮表面，进而带动该驱动齿轮运动，进而带动车轮转轴齿轮运动，使车辆获得动力行驶。

上述第一驱动齿轮、第二驱动齿轮、第三驱动齿轮、第四驱动齿轮分别与车轮转轴第一齿轮、车轮转轴第二齿轮、车轮转轴第三齿轮、车轮转轴第四齿轮啮合，这将在电动机和车轮转轴之间产生四种不同的传动比。

作为本技术的进一步改进，上述导电块包括第一导电块和第二导电块，上述电磁铁导电片包括第一电磁铁导电片和第二电磁铁导电片，上述齿轮驱动电机包括第一电刷、第二电刷、第一导电环和第二导电环，其中第一导电环和第二导电环安装在齿轮驱动电机转轴上，第一电刷和第二电刷一端分别接通电源正负极，另一端分别与第一导电环和第二导电环摩擦接触，齿轮驱动电机转轴内部安装有导线；电源正极通过第一电刷、第一导电环、导线与第一导电块连接，电源负极通过第二电刷、第二导电环、导线与第二导电块连接，第一导电块、第二导电块分别与第一电磁铁导电片和第二电磁铁导电片配合。

电源、电刷、导电环、导电块、电磁铁导电片、线圈组成电流闭合回路。

作为本技术的进一步改进，上述底盘支架可以为三轮车也可以为四轮车底盘支架，上述多档驱动机构安装在后轮转轴处。

作为本技术的进一步改进，上述齿轮驱动电机卡轴和转轴表面不导电，设计中只有卡轴上的导电块与电磁铁的导电片接触时才会使电磁铁具有磁性进而带动齿轮，所以驱动电机转轴必须为不带电的表面。

作为本技术的进一步改进，上述驱动齿轮自身转动阻力大于没有通电的电磁铁与齿轮的摩擦力，驱动齿轮自身转动阻力小于通电的电磁铁与齿轮的摩擦力。保证只有电磁铁通电才能驱动齿轮，也就是保证同一时间有且仅有一个驱动齿轮被驱动。

作为本技术的进一步改进，上述齿轮驱动电机外侧安装有齿轮驱动电机导块，齿轮驱动电机滑动环内侧开有滑动环导槽，齿轮驱动电机导块安装在滑动环导槽内，导块和导槽的配合能够保证齿轮驱动电机在齿轮驱动电机滑动环中横向滑动时，不会发生圆周方向的滑动。

相对于传统的电动汽车驱动技术，本发明中车轮安装在车轮转轴上，车轮转轴两侧通过车轮转轴轴承安装在两条支撑板簧底端，支撑板簧安装在底盘支架下侧，多档驱动机构安装在底盘支架后端的横梁上，在改变发动机功率输出同时通过调节多档驱动机构改变电机与车轮转轴的传动比，从而使电动机充分驱动车轮；本发明利用了多档驱动机构来改变电机与车轮转轴的传动比，充分高效地利用了电动机的功率，具有较强的实用性。

附图说明

图1是整体机构分布示意图。

图2是车轮转轴齿轮安装示意图。

图3是多档驱动机构安装示意图。

图4是多档驱动机构与车轮转轴齿轮啮合示意图。

图5是多档驱动机构结构示意图。

图6是多档驱动机构与车轮转轴齿轮啮合正视图。

图7是支撑板安装示意图。

图8是第一驱动齿轮中心孔示意图。

图9是驱动齿轮空心转轴安装示意图。

图10是电磁铁卡孔示意图。

图11是电磁铁空心转轴安装示意图。

图12是电磁铁转轴套及支撑安装示意图。

图13是驱动齿轮转轴套及支撑安装示意图。

图14是齿轮驱动机构剖面图。

图15是驱动电机转轴与卡轴示意图。

图16是齿轮驱动机构工作示意图。

图17是齿轮驱动电机转轴相关结构示意图。

图18是电刷和导电环安装及配合示意图。

图19是电磁铁线圈安装示意图。

图20是电磁铁导电片与线圈连接示意图。

图21是齿轮驱动机构与卡轴传动配合示意图。

图22齿轮驱动电机滑动环安装示意图。

图23是齿条安装示意图。

图24是换档驱动电机安装示意图。

图中标号名称：4、第一支撑板，10、第二支撑板，11、电磁铁，12、第一驱动齿轮，14、齿轮驱动电机，15、齿轮驱动电机滑动环，20、驱动齿轮中心孔，21、驱动齿轮空心转轴，22、电磁铁卡孔，23、电磁铁空心转轴，24、电磁铁支撑，25、电磁铁转轴套，26、驱动齿轮转轴套，27、驱动齿轮支撑，28、齿轮驱动电机卡轴，29、导电块，29-1、第一导电块，29-2、第二导电块，30、齿轮驱动机构，31、齿轮驱动电机转轴，32、第一电刷，33、第二电刷，34、第一导电环，35、第二导电环，36、导电线圈，37、电磁铁导电片，37-1、第一电磁铁导电片，37-2、第二电磁铁导电片，41、底盘支架，42、支撑板簧，43、车轮，44、多档驱动机构，45、车轮转轴第三齿轮，46、车轮转轴，47、车轮转轴第一齿轮，48、车轮转轴第二齿轮，49、车轮转轴第四齿轮，50、车轮转轴轴承，51、换档驱动电机，52、换档驱动电机支撑，53、齿条，54、滑动环支撑，55、齿条支撑，56、换档驱动电机齿轮，57、第二驱动齿轮，58、第三驱动齿轮，59、第四驱动齿轮，60、齿轮驱动电机导块，61、滑动环导槽。

具体实施方式

如图1所示，它包括底盘支架41、支撑板簧42、车轮43、多档驱动机构44、车轮转轴第三齿轮45、车轮转轴46、车轮转轴第一齿轮47、车轮转轴第二齿轮48、车轮转轴第四齿轮49、车轮转轴轴承50，其中如图1所示，车轮43安装在车轮转轴46上，车轮转轴46两侧通过车轮转轴轴承50安装在两条支撑板簧42底端，支撑板簧42安装在底盘支架41下侧，如图3所示，多档驱动机构44安装在底盘支架41后端的横梁上，如图2所示，车轮转轴第一齿轮47、车轮转轴第二齿轮48、车轮转轴第三齿轮45、车轮转轴第四齿轮49依次安装在车轮转轴46上，且直径依次增大；

如图4、5所示，多档驱动机构44包括换档驱动电机51、换档驱动电机支撑52、齿条53、滑动环支撑54、齿条支撑55、换档驱动电机齿轮56、第一支撑板4、第二支撑板10、齿轮驱动电机14、齿轮驱动电机滑动环15、齿轮驱动机构30、齿轮驱动电机卡轴28、导电块29、齿轮驱动电机转轴31，其中第一支撑板4安装在底盘支架41后端的横梁上，如图7所示，第二支撑板10安装在第一支撑板4上端，如图24所示，换档驱动电机51安装在换档驱动电机支撑52上，换档驱动电机支撑52安装在第二支撑板10下侧，换档驱动电机齿轮56安装在换档驱动电机转轴上；如图23所示，齿条53通过齿条支撑55安装在齿轮驱动电机14外侧圆柱面上，如图22所示，齿轮驱动电机滑动环15通过滑动环支撑54安装在第二支撑板10下侧，齿轮驱动电机14安装在齿轮驱动电机滑动环内，齿轮驱动电机转轴31为圆柱体，齿轮驱动电机卡轴28为非圆柱体，一段齿轮驱动电机转轴31与两段齿轮驱动电机卡轴28组成电机轴；如图6所示，图中四个虚线框为四个齿轮驱动机构30，四个齿轮驱动机构30安装在第二支撑板10下侧，且两两分布于齿轮驱动电机14两侧；如图15所示，两段齿轮驱动电机卡轴28分别安装有导电块29；齿条53与换档驱动电机齿轮56啮合；

调节换档电机，通过换档电机齿轮与齿轮驱动电机14上的齿条53传动，调节齿轮驱动电机14在齿轮驱动电机滑动环中滑动，促使齿轮驱动电机卡轴28横向移动，从而选择驱动不同的齿轮驱动机构30进行传动。

如图14所示，上述四个齿轮驱动机构30除各自的驱动齿轮大小不同以外，其他各个结构完全相同；对于其中一个齿轮驱动机构30，它包括电磁铁11、第一驱动齿轮12、驱动齿轮中心孔20、驱动齿轮空心转轴21、电磁铁卡孔22、电磁铁空心转轴23、电磁铁支撑24、电磁铁转轴套25、驱动齿轮转轴套26、驱动齿轮支撑27、导电线圈36、电磁铁导电片37，其中如图10、11、12所示，电磁铁11中心开有电磁铁卡孔22，电磁铁空心转轴23安装在电磁铁11一侧中心，电磁铁空心转轴23安装在电磁铁转轴套25内，电磁铁转轴套25安装在电磁铁支撑24上，电磁铁支撑24安装在第二支撑板10上；如图8、9、13所示，第一驱动齿轮12中心开有驱动齿轮中心孔20，驱动齿轮空心转轴21安装在第一驱动齿轮12一侧中心，驱动齿轮空心转轴21安装在驱动齿轮转轴套26内，驱动齿轮转轴套26安装在驱动齿轮支撑27上，驱动齿轮支撑27安装在第二支撑板10上；如图19所示，导电线圈36缠绕在电磁铁11上，如图20所示，电磁铁导电片37安装在电磁铁卡孔22内表面，并且与导电块29配合；电磁铁卡孔22横截面与齿轮驱动电机卡轴28横截面相同，第一驱动齿轮12中心孔大于齿轮驱动电机卡轴28最大外缘尺寸。对于其他三个齿轮驱动机构30，分别使用第二驱动齿轮57、第三驱动齿轮58、第四驱动齿轮59代替第一驱动齿轮12；第一驱动齿轮12、第二驱动齿轮57、第三驱动齿轮58、第四驱动齿轮59直径依次减小。

设计齿轮驱动机构30目的在于：将齿轮驱动电机卡轴28扭矩传动到齿轮上，通过齿轮传动，将电机卡轴扭矩传导到车轮转轴46的齿轮进而驱动车轮43转动。本发明意在设计一款在电机输出的扭矩和车轮转轴46上所需扭矩之间能够改变传动比的驱动机构；齿轮驱动电机转轴31为卡轴，为非圆柱形，电磁铁11的卡孔截面与卡轴相似，卡孔套在卡轴上，卡轴能够带动具有卡孔的电磁铁11转动；齿轮的中心孔远大于卡轴，所以卡轴转动不带动齿轮转动，并且所设计的没有通电的电磁铁11转动时是无法带动齿轮转动的，当电机转轴横向移动并且停留在一定位置上时，卡轴上的导电块29与四个齿轮驱动机构30中的一个驱动机构内的电磁铁11接触，导致该电磁铁11通电产生磁性，吸住该齿轮驱动机构30的驱动齿轮表面，进而带动该驱动齿轮运动，进而带动车轮转轴齿轮运动，使车辆获得动力行驶。

如图6所示，上述第一驱动齿轮12、第二驱动齿轮57、第三驱动齿轮58、第四驱动齿轮59分别与车轮转轴第一齿轮47、车轮转轴第二齿轮48、车轮转轴第三齿轮45、车轮转轴第四齿轮49啮合。

如图17、18所示，上述导电块29包括第一导电块29-1和第二导电块29-2，上述电磁铁导电片37包括第一电磁铁导电片37-1和第二电磁铁导电片37-2，上述齿轮驱动电机14包括第一电刷32、第二电刷33、第一导电环34和第二导电环35，其中第一导电环34和第二导电环35安装在齿轮驱动电机转轴31上，第一电刷32和第二电刷33一端分别接通电源正负极，另一端分别与第一导电环34和第二导电环35摩擦接触，齿轮驱动电机转轴31内部安装有导线；电源正极通过第一电刷32、第一导电环34、导线与第一导电块29-1连接，电源负极通过第二电刷33、第二导电环35、导线与第二导电块29-2连接，第一导电块29-1、第二导电块29-2分别与第一电磁铁导电片37-1和第二电磁铁导电片37-2配合。电源、电刷、导电环、导电块29、电磁铁导电片37、线圈组成电流闭合回路。

上述底盘支架41可以为三轮车也可以为四轮车底盘支架41，上述多档驱动机构44安装在后轮转轴处。

上述齿轮驱动电机卡轴28和转轴表面不导电，设计中只有卡轴上的导电块29与电磁铁11的导电片接触时才会使电磁铁11具有磁性进而带动齿轮，所以驱动电机转轴必须为不带电的表面。

上述第一驱动齿轮12自身转动阻力大于没有通电的电磁铁11与齿轮的摩擦力，第一驱动齿轮12自身转动阻力小于通电的电磁铁11与齿轮的摩擦力。保证只有电磁铁11通电才能驱动齿轮，也就是保证同一时间有且仅有一个车轮转轴齿轮被驱动。

如图22、15所示，上述齿轮驱动电机14外侧安装有齿轮驱动电机导块60，齿轮驱动电机滑动环15内侧开有滑动环导槽61，齿轮驱动电机导块60安装在滑动环导槽61内，导块和导槽的配合能够保证齿轮驱动电机14在齿轮驱动电机滑动环中横向滑动时，不会发生圆周方向的滑动。

如图16所示，为齿轮驱动机构30工作原理示意图，如图a所示，卡轴带动没有通电的电磁铁11转动，齿轮因为中心孔大于卡轴，以及没有通电的电磁铁11是无法带动齿轮转动的，所以齿轮没有转动；如图b所示，当卡轴随着齿轮驱动电机14在摇杆5带动下，卡轴上的导电块29与电磁铁导电片37接触，电磁铁11产生磁性，吸住齿轮，带动齿轮转动。

如图21所示，齿轮驱动机构30数目为四个，编号为a/b/c/d，两两分布于齿轮驱动电机14两侧。当齿轮驱动电机转轴31横向移动并且停留在四个位置1/2/3/4上时，分别对齿轮驱动机构30a/c/b/d进行驱动，因为四个齿轮驱动机构30的驱动齿轮直径不同，进而改变了驱动的传动比。

综上所述，本发明中车轮43安装在车轮转轴46上，车轮转轴46两侧通过车轮转轴轴承50安装在两条支撑板簧42底端，支撑板簧42安装在底盘支架41下侧，多档驱动机构44安装在底盘支架41后端的横梁上，在改变发动机功率输出同时通过调节多档驱动机构44改变电机与车轮转轴46的传动比，从而使电动机充分驱动车轮43；本发明利用了多档驱动机构44来改变电机与车轮转轴46的传动比，充分高效地利用了电动机的功率，具有较强的实用性。