专利名称：电动汽车自动变速箱换挡总成的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车技术领域，具体地说，尤其涉及电动汽车自动变速箱的换 挡总成。
背景技术：
目前，新能源汽车正在成为开发热点，特别是电动汽车的开发，已成为新 能源汽车开发的重点。对于电动汽车的变速箱，各汽车生产厂家的通用做法， 是将燃油汽车上的手动变速箱或自动离合变速箱进行适应性改进后，照搬到电 动汽车上，所存在的不足在于
1、 采用手动变速箱，通过离合踏板和变挡杆的配合来控制拉索机构，使拨 叉在导向杆上滑移，由拨叉推动同步器接合套改变啮合对象来实现变挡，不仅 控制环节多，操纵繁琐，变挡可靠性较差，而且手动变速箱的结构复杂、体积 庞大，会增加电动汽车的成本和重量。
2、 采用自动离合变速箱，虽然变挡操作简单，但是自动离合变速箱结构非 常复杂，控制难度较大，对变挡可靠性的影响大；尤为不足的是，自动离合变 速箱非常昂贵，会大大增加电动汽车的成本，不利于电动汽车的使用和推广。 发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种操纵简单、控制可靠的电动汽车 自动变速箱换挡总成。本发明的技术方案如下 一种电动汽车自动变速箱换挡总成，包括同步器 接合齿套、拨叉和导向杆，其中拨叉活套在导向杆上，拨叉下部的卡脚与同步 器接合齿套圆周上的环槽卡接配合，其关键在于
A、 在所述拨叉的上部对称设置有一对上卡脚，这两个上卡脚与凸轮卡接配 合，所述凸轮固套在连接轴上，该连接轴伸入壳体内，且伸入部分套装有蜗轮， 所述蜗轮与蜗杆啮合，该蜗杆与电动机的输出轴连接；
B、 所述壳体的敞口端由端盖密封，在所述端盖的内壁上设有圆环形第二电 极片，该第二电极片的圈外对称设置两块第一电极片，这两块第一电极片均为 圆弧形，并且两块第一电极片之间通过外连接片相连，在所述第二电极片的圈 内对称设置两块第三电极片，这两块第三电极片也为圆弧形，两块第三电极片 之间通过内连接片相连，所述第一电极片、第二电极片和第三电极片的圆心在 同一点上，并且第一电极片与第三电极片在周向上错位；
c、在所述蜗轮朝向端盖的盘面上设有吸电片，该吸电片上具有三个触片，
这三个触片分别与第一、第二、第三电极片相对应，并且在蜗轮转动时，三个
触片能分别与三个电极片接触；
D、所述第二电极片通过导线与电动机的一极连接，电动机的另一极与电源 负极相接，从电源正极接出的导线分为两路，其中一路与组合开关中第一开关 的一端连接，该第一开关的另一端通过导线分别与外连接片和内连接片相接， 所述从电源正极接出的另一路导线与组合开关中第二开关的一端连接，该第二 开关的另一端通过导线分别与外连接片和内连接片相接。
采用以上技术方案，电动机运转时，电动机的输出轴带动蜗杆转动，蜗杆 将动力传递给蜗轮，使蜗轮、连接轴和凸轮同步转动，凸轮推动拨叉在导向杆上左右移动，拨叉再拨动同步器接合齿套移动，即可实现变挡。
蜗轮上吸电片的三个触片与端盖上的三块电极片配合，起接通或者断开电 动机控制电路的作用。其中第一电极片和第三电极片的弧度为90度，两者在周 向上完全错位。随着蜗轮的转动，吸电片的第二触片始终与第二电极片接触； 当吸电片的第一触片与第一电极片接触时，吸电片的第三触片与第三电极片分 离；当吸电片的第一触片与第一电极片分离时，吸电片的第三触片与第三电极 片接触。
电动机控制电路中组合开关的接通或断开由外部控制系统TCU按照车辆工 况进行控制。当第一开关接通、第二开关断开时，电流通过第一开关导入第一 电极片，此时吸电片的第一触片与第一电极片接触，吸电片将电流从第一电极 片导入到第二电极片，使第一开关、吸电片、第一电极片、第二电极片和电动 机之间形成电流回路，电动机转动，带动蜗轮及凸轮转动，吸电片随蜗轮一起 转动，当蜗轮转动90度后，吸电片的第一触片与第一电极片分离，电流切断， 电动机停止转动；这时，吸电片的第三触片与第三电极片接触，只要外部控制 系统TCU使第二开关接通、第一开关断开，那么第二开关、吸电片、第三电极 片、第二电极片和电动机之间便形成电流回路，使电动机转动，同理，电动机 带动蜗轮转动90度后停止。由此可见，在组合开关的控制下，电动机每次带动 蜗轮转动90度后停止，这样凸轮每次转动90度，凸轮推动换挡拨叉拨动同步 器接合齿套移动相应的行程，以便更改啮合对象。当电动机带动蜗轮和凸轮转 动完一周，换挡拨叉在空挡—低速挡一空挡一高速挡一空挡之间轮回切换一次。
本发明采用手动变挡的原理，利用电动机自动控制，这样不仅操纵简单， 控制环节少，变挡可靠性好；而且自身结构紧凑，可以取代传统变速箱中的离合器，使得变速箱结构更简单，重量及体积更小，从而能有效降低电动汽车的 生产成本。
上述凸轮的凸缘端为第一圆弧段，基圆端为第二圆弧段，在凸轮的两侧边 设有对称的第三圆弧段，所述第一、第二、第三圆弧段的圆心在同一点上，并 且该点在连接轴的轴线上。凸轮的第三圆弧段与拨叉上卡脚配合时，对应变速 箱的空挡；当电动机带动凸轮转动90度后，凸轮推动拨叉上卡脚，使拨叉拨动 同步器接合套向右移动，与低速挡齿轮结合，对应变速箱的低速挡；凸轮继续 旋转90度后，凸轮推动拨叉回到中间位置，使同步器接合套与低速挡齿轮分离， 回到变速箱的空挡；凸轮再继续旋转90度后，凸轮推动拨叉上卡脚，使拨叉拨 动同步器接合套向左移动，与高速挡齿轮结合，对应变速箱的高速挡。以上结 构使得变挡操纵不仅控制容易，而且简单可靠。
上述凸轮上第一、第二、第三圆弧段的弧度相同，均为8 12度。凸轮形 线为等宽形线，以第一、第二、第三圆弧段的弧度为10度，蜗轮蜗杆机构的传 动比为62: l为例，凸轮升程10毫米后，有10度停歇期，在升程10亳米后， 停歇10度。凸轮停歇10度，也就是蜗轮转动IO度范围内，拨叉位置不会变化， 也就是说蜗杆转动620度，拨叉位置也不会变化，所以控制系统对蜗杆转动圈 数的控制不需要很精确，由此解决了一般控制系统精度高的难题。
为了准确、可靠地响应凸轮的动作，在上述拨叉两个上卡脚的相对面上设 有凸块，该凸块为圆弧形，凸块的弧顶朝向凸轮，并且凸块的弧度与凸轮第一 圆弧段的弧度相适应。
在上述连接轴上沿径向穿设有钢丝，该钢丝嵌入蜗轮盘面上的凹槽中。蜗 轮传递的扭矩通过钢丝带动连接轴转动，由于钢丝是有弹性的，可以改善换挡时同步器接合套与齿轮之间的碰撞冲击。
为了便于连接轴安装、并保证连接轴运转可靠，在上述壳体的外侧设有保 持架，该保持架通过衬套与壳体连接，所述连接轴从衬套和保持架中穿过，并 与衬套及保持架间隙配合；所述连接轴上的凸轮位于保持架内，在保持架的底
部开有供凸轮旋转通过的缺口 。
为了便于接线，在上述外连接片上接有第一接点，该第一接点通过导线分
别与第一开关和第二开关连接；在所述第二电极片上接有第二接点，该第二接 点通过导线与电动机连接；在所述内连接片上设有第三接点，该第三接点通过 导线分别与第一开关和第二开关连接。
有益效果本发明不仅操纵简单、控制环节少、变挡可靠性好，而且结构 简单紧凑、装配容易、重量轻、制造成本低，能有效降低电动汽车的生产成本， 有利于电动汽车的使用和推广。
图l为本发明的结构示意图。
图2为本发明拆除同步器接合齿套和拨叉的结构示意图。 图3为图2拆除端盖的右视图。 图4为本发明中端盖上电极片的分布示意图。 图5为本发明中拨叉和凸轮的配合示意图。 图6为本发明中凸轮的结构示意图。 图7为本发明中拨叉上卡脚的结构示意图。 图8为本发明的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图l、图2、图3、图4所示，本发明由同步器接合齿套l、拨叉2、导向
杆3、凸轮4、连接轴5、壳体6、蜗轮7、蜗杆8、电动机9、钢丝10、保持架 11、衬套12、端盖13、第一电极片14、第二电极片15、第三电极片16、外连 接片17、内连接片18和吸电片19等部件构成。其中壳体6为一端敞口另一端 封闭的盒状结构，该壳体6的敞口端由端盖13密封。在壳体6上安装电动机9， 该电动机9的输出端伸入壳体6内，且电动机9的输出轴与壳体6内的蜗杆8 连接。所述蜗杆8与蜗轮7啮合，该蜗轮7也位于壳体6内，并套装于连接轴5 的内端，在连接轴5上沿径向穿设有钢丝10，该钢丝10嵌入蜗轮7盘面上的凹 槽中，蜗轮7通过钢丝10向连接轴5传递扭矩。所述连接轴5的外端伸出壳体 6的封闭端，再依次从衬套12和保持架11中穿过，且连接轴5与壳体6、衬套 12及保持架11间隙配合，连接轴5能相对壳体6、衬套12及保持架11转动。
从图1、图2、图3中可知，所述衬套12的一端与壳体6的封闭端相连接， 衬套12的另一端与保持架11焊接。在保持架11内设置凸轮4，该凸轮4固套 于连接轴5上，并能随连接轴5—起转动，在保持架11的底部开有供凸轮4旋 转通过的缺口。所述凸轮4与拨叉2上部两个对称的上卡脚2a卡接配合，拨叉 2活套在导向杆3上，导向杆3支撑在变速箱壳体(图中未画出)上。所述拨叉 2下部的卡脚与同步器接合齿套1圆周上的环槽卡接配合，同步器接合齿套1位 于变速箱壳体内的高速挡齿轮与低速挡齿轮之间。
从图5、图6和图7中进一步可知，所述凸轮4的形线为等宽形线，凸轮4 的凸缘端为第一圆弧段4a，基圆端为第二圆弧段4b，在凸轮4的两侧边设有对 称的第三圆弧段4c，所述第一圆弧段4a与第三圆弧段4c之间、以及第二圆弧段4b与第三圆弧段4c之间均通过圆滑过渡。所述第一、第二、第三圆弧段4a、 4b、 4c的圆心在同一点上，并且该点在连接轴5的轴线上。所述第一、第二、 第三圆弧段4a、 4b、 4c的弧度相同，均为8 12度。在所述拨叉两个上卡脚2a 的相对面上一体形成有两个对称的凸块2b，该凸块2b为圆弧形，凸块2b的弧 顶朝向凸轮4，并且凸块2b的弧度与凸轮第一圆弧段4a的弧度相适应。
如图4所示，在端盖13的内壁上固定有第一电极片14、第二电极片15、 第三电极片16、外连接片17和内连接片18，其中第二电极片15为圆环形，该 第二电极片15上接有第二接点B。在第二电极片15的圈外对称设置两块第一电 极片14，这两块第一电极片14均为圆弧形，弧度为90度，并且两块第一电极 片14之间通过外连接片17相连，在外连接片17上接有第一接点A。所述第二 电极片15的圈内对称设置两块第三电极片16，这两块第三电极片16也为圆弧 形，弧度为90度，两块第三电极片16之间通过内连接片18相连，在内连接片 18上设有第三接点C。所述第一电极片14、第二电极片15和第三电极片16的 圆心在同一点上，并且第一电极片14与第三电极片16在周向上完全错开。
从图3、图4中可知，在蜗轮7朝向端盖13的盘面上固定吸电片19,该吸 电片19上具有三个触片19a、 19b、 19c，这三个触片19a、 19b、 19c分别与第 一、第二、第三电极片14、 15、 16相对应，并且在蜗轮7转动时，三个触片19a、 19b、 19c能分别与三个电极片14、 15、 16接触，具体表现为吸电片19的第 二触片19b始终与第二电极片15接触；当吸电片19的第一触片19a与第一电 极片14接触时，吸电片19的第三触片19c与第三电极片16分离；当吸电片19 的第一触片19a与第一电极片14分离时，吸电片19的第三触片19c与第三电 极片16接触。从图4、图8中可知，第二电极片15接出的第二接点B通过导线与电动机 9的一极连接，电动机9的另一极与电源负极相接，从电源正极接出的导线分为 两路，其中一路与组合开关中第一开关Kl的一端连接，该第一开关Kl的另一 端通过导线分别与第一接点A和第三接点C相接，所述从电源正极接出的另一 路导线与组合开关中第二开关K2的一端连接，该第二开关K2的另一端通过导 线分别与第一接点A和第三接点C相接。
本发明的工作原理如下电动机9运转时，电动机9的输出轴带动蜗杆8 转动，蜗杆8将动力传递给蜗轮7，使蜗轮7、连接轴5和凸轮4同步转动，凸 轮4推动拨叉2在导向杆3上左右移动，拨叉2再拨动同步器接合齿套1移动， 即可实现变挡。
电动机控制电路中组合开关的接通或断开由外部控制系统TCU按照车辆工 况进行控制。当第一开关K1接通、第二开关K2断开时，电流通过第一开关K1 导入第一电极片14，此时吸电片19的第一触片19a与第一电极片14接触，吸 电片19将电流从第一电极片14导入到第二电极片15，使第一开关K1、吸电片 19、第一电极片14、第二电极片15和电动机9之间形成电流回路，电动机9转 动，带动蜗轮7及凸轮4转动，吸电片19随蜗轮7—起转动，当蜗轮7转动90 度后，吸电片19的第一触片19a与第一电极片14分离，电流切断，电动机9 停止转动；这时，吸电片19的第三触片19c与第三电极片16接触，只要外部 控制系统TCU使第二开关K2接通、第一开关K1断开，那么第二开关K2、吸电 片19、第三电极片16、第二电极片15和电动机9之间便形成电流回路，使电 动机9转动，同理，电动机9带动蜗轮7转动90度后停止。由此可见，在组合 开关的控制下，电动机9每次带动蜗轮7转动90度后停止，这样凸轮4每次转动90度。
当凸轮4的凸缘端朝上，凸轮的第三圆弧段4c与拨叉上卡脚2a配合时， 对应变速箱的空挡(见图5);当电动机带动凸轮4顺时针转动90度后，凸轮4 推动拨叉上卡脚2a，使拨叉2拨动同步器接合套1向右移动，与低速挡齿轮结 合，对应变速箱的低速挡；凸轮继续顺时针旋转90度后，凸轮4的凸缘端朝下， 凸轮推动拨叉2回到中间位置，使同步器接合套1与低速挡齿轮分离，回到变 速箱的空挡；凸轮4再继续顺时针旋转90度后，凸轮4推动拨叉上卡脚2a，使 拨叉2拨动同步器接合套1向左移动，与高速挡齿轮结合，对应变速箱的高速 挡。
权利要求1、一种电动汽车自动变速箱换挡总成，包括同步器接合齿套(1)、拨叉(2)和导向杆(3)，其中拨叉(2)活套在导向杆(3)上，拨叉(2)下部的卡脚与同步器接合齿套(1)圆周上的环槽卡接配合，其特征在于A、在所述拨叉(2)的上部对称设置有一对上卡脚(2a)，这两个上卡脚(2a)与凸轮(4)卡接配合，所述凸轮(4)固套在连接轴(5)上，该连接轴(5)伸入壳体(6)内，且伸入部分套装有蜗轮(7)，所述蜗轮(7)与蜗杆(8)啮合，该蜗杆(8)与电动机(9)的输出轴连接；B、所述壳体(6)的敞口端由端盖(13)密封，在所述端盖(13)的内壁上设有圆环形第二电极片(15)，该第二电极片(15)的圈外对称设置两块第一电极片(14)，这两块第一电极片(14)均为圆弧形，并且两块第一电极片(14)之间通过外连接片(17)相连，在所述第二电极片(15)的圈内对称设置两块第三电极片(16)，这两块第三电极片(16)也为圆弧形，两块第三电极片(16)之间通过内连接片(18)相连，所述第一电极片(14)、第二电极片(15)和第三电极片(16)的圆心在同一点上，并且第一电极片(14)与第三电极片(16)在周向上错位；C、在所述蜗轮(7)朝向端盖(13)的盘面上设有吸电片(19)，该吸电片(19)上具有三个触片(19a、19b、19c)，这三个触片(19a、19b、19c)分别与第一、第二、第三电极片(14、15、16)相对应，并且在蜗轮(7)转动时，三个触片(19a、19b、19c)能分别与三个电极片(14、15、16)接触；D、所述第二电极片(15)通过导线与电动机(9)的一极连接，电动机(9)的另一极与电源负极相接，从电源正极接出的导线分为两路，其中一路与组合开关中第一开关(K1)的一端连接，该第一开关(K1)的另一端通过导线分别与外连接片(17)和内连接片(18)相接，所述从电源正极接出的另一路导线与组合开关中第二开关(K2)的一端连接，该第二开关(K2)的另一端通过导线分别与外连接片(17)和内连接片(18)相接。
2、 根据权利要求l所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于所 述凸轮(4)的凸缘端为第一圆弧段(4a)，基圆端为第二圆弧段(4b)，在凸轮(4)的两侧边设有对称的第三圆弧段(4c)，所述第一、第二、第三圆弧段(4a、 4b、 4c)的圆心在同一点上，并且该点在连接轴(5)的轴线上。
3、 根据权利要求2所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于所 述凸轮(4)上第一、第二、第三圆弧段(4a、 4b、 4c)的弧度相同，均为8 12度。.
4、 根据权利要求2或3所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于 在所述拨叉两个上卡脚(2a)的相对面上设有凸块(2b)，该凸块(2b)为圆弧 形，凸块(2b)的弧顶朝向凸轮(4)，并且凸块(2b)的弧度与凸轮第一圆弧 段(4a)的弧度相适应。
5、 根据权利要求l所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于在 所述连接轴(5)上沿径向穿设有钢丝(10),该钢丝(10)嵌入蜗轮(7)盘面 上的凹槽中。
6、 根据权利要求l所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于在 所述壳体(6)的外侧设有保持架(11)，该保持架(11)通过衬套(12)与壳 体(6)连接，所述连接轴(5)从衬套(12)和保持架(11)中穿过，并与衬套(12)及保持架(11)间隙配合；所述连接轴(5)上的凸轮(4)位于保持 架(11)内，在保持架(11)的底部开有供凸轮(4)旋转通过的缺口。
7、根据权利要求l所述的电动汽车自动变速箱换挡总成，其特征在于在所述外连接片(17)上接有第一接点(A)，该第一接点(A)通过导线分别与第 一开关(Kl)和第二开关(K2)连接；在所述第二电极片(15)上接有第二接 点(B)，该第二接点(B)通过导线与电动机(9)连接；在所述内连接片(18) 上设有第三接点(C)，该第三接点(C)通过导线分别与第一开关(Kl)和第二 开关(K2)连接。
专利摘要一种电动汽车自动变速箱换挡总成，壳体的敞口端由端盖密封，电动机的输出轴与壳体内的蜗杆连接，蜗杆与蜗轮啮合，蜗轮固套于连接轴的内端，连接轴的外端伸出壳体外，伸出部分套装凸轮；在端盖的内壁上固定第一、第二、第三电极片，外连接片和内连接片，蜗轮朝向端盖的盘面上固定吸电片，该吸电片上具有三个触片，这三个触片分别与三块电极片相对应。第二电极片通过导线与电动机的一极连接，电动机的另一极与电源负极相接，从电源正极接出的导线通过组合开关分别与外连接片和内连接片相接。本实用新型不仅操纵简单、控制环节少、变挡可靠性好，而且结构简单紧凑、装配容易、重量轻、制造成本低，能有效降低电动汽车的生产成本，有利于电动汽车的使用和推广。
文档编号F16H61/32GK201386782SQ20092012656
公开日2010年1月20日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者夏先明, 许南绍 申请人:力帆实业(集团)股份有限公司