丝杠升降机构的制作方法

本发明涉及一种升降机构，特别是涉及一种应用在小型新能源汽车电池组上的丝杠升降机构。

背景技术：

目前，在小型新能源汽车上，电池组模块的充电方案主要分为充电方案与更换电池模块的方案。充电方案充电所需时间较长，对电池寿命有较大影响，因此多采用更换电池模块的方案。

采用更换电池模块的方案，可开设类似加油站的设施对电池组集中管理，电池组循环利用，同时电池更换时间远小于充电方案所需时间，还可以避免使用快充对电池寿命的影响。

这种更换电池模块的方案，是电池组位于车厢底盘下方，正常行驶时电池组通过一种升降机构上升并锁定在车厢底部，当更换电池组时，电池组通过升降机构下降至指定位置，取出并更换电池。由于车轮较小，底盘较低，电池组模块厚度较大，接近车辆地盘离地高度，同时车厢底盘下方空间有限，因此对于电池组升降机构的高度行程比有较高的要求。其次，电池包质量较大，需要升降机构在电池组上升过程中能够提供足够的升力。此外，为了保证电池组在车辆行驶过程中有颠簸等不确定因素时始终处于固定位置，需要在电池箱上升至收起状态时有一定的自锁能力。

现有技术公开了一种升降机构，该机构包括第一支撑杆、驱动组件、吸附组件、第二传动杆、连接杆、两个移动块和两个第一传动杆,当汽车的电池组出现故障需要维护的时候，通过驱动组件驱动两个移动块沿着第一支撑杆的方向相向或者相背移动，当两个移动块相向移动的时候，通过两个第一传动杆驱动第二传动杆下降，当两个移动块相背移动的时候，通过两个第一传动杆驱动第二传动杆上升，在第二传动杆升降的时候，通过连接杆驱动吸附组件升降，从而通过吸附组件将电池组吸住或者松开。但是这种机构需要较大功率的电机才能保证足够的升力，而且该机构为了保证足够的上升距离，本体结构过长，不利于在车厢底盘下的狭小空间安装。

因此，需要设计一种升降机构，在满足电池箱升降所需行程的情况下，尽可能降低升降机构收起状态时的高度。该升降机构还加入了可以提供向上推力的空气弹簧结构，在不改变电机输出功率的情况下提供更大的上升力。同时，在机构处于收起状态时具有自锁功能，可以使电池箱保持固定位置。

技术实现要素：

为了克服现有的升降机构在保证升降所需行程的情况下，自身机构高度过高，推力所需电机功率太大的问题，本发明提供一种丝杠升降机构，采用螺纹连接的三段式丝杠组件，将丝杠组件上端固定，下端与传动组件连接，所述传动组件与电机通过电机连接器连接，所述丝杠组件内部中空，设置有气弹簧组件。

为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：

一种丝杠升降机构，所述机构包括电机、外壳、电机连接器、气弹簧组件、丝杠组件和传动组件；所述丝杠组件由一级丝杠、二级丝杠和三级丝杠组成，所述三级丝杠的外螺纹和所述二级丝杠的内螺纹配合，所述三级丝杠上端固定，所述二级丝杠的外螺纹和所述一级丝杠的内螺纹配合。

进一步地，所述传动组件由主动轴和从动轴构成，所述主动轴为蜗杆，所述蜗杆和电机轴键连接；所述从动轴由套筒和位于所述套筒外侧的涡轮组成，且所述套筒和涡轮固定成型为一体式的结构部件，所述蜗杆和涡轮啮合。

进一步地，所述套筒为一级丝杠，所述套筒内螺纹和所述二级丝杠外螺纹配合。

进一步地，所述气弹簧组件位于丝杠组件内部，所述气弹簧组件由一级气弹簧、二级气弹簧和三级气弹簧组成，所述一级气弹簧为最内侧丝杠；所述二级气弹簧为空心轴壳结构且上端固定有活塞一，所述活塞一中间位置开有环向槽孔，所述槽孔上固定有胶圈一，所述活塞一和所述一级气弹簧配合，所述一级气弹簧底端圆形开孔和从其穿过的所述二级气弹簧密闭配合；所述三级气弹簧位于所述二级气弹簧内部，且所述三级气弹簧上端固定有活塞二，所述活塞二中间位置开有环向槽孔，所述槽孔上固定有胶圈二，所述活塞二和所述二级气弹簧配合，所述二级气弹簧底端圆形开孔和从其穿过的所述三级气弹簧密闭配合，所述三级气弹簧下端和所述从动轴底板中心位置处螺纹连接。

进一步地，所述主动轴横向固定在外壳内，所述从动轴竖直穿过外壳，所述从动轴底板固定在底盖上，所述底盖配合固定在所述外壳下端，所述从动轴和所述外壳上端配合处固定有胶圈。

进一步地，所述气弹簧组件连接有气罐，所述外壳侧面开有槽孔一，所述底盖底端开有槽孔二，所述气罐在气罐开口处连接有气罐导管，所述气罐导管另一端依次穿过所述槽孔一、槽孔二和所述三级气弹簧底端开口密闭连接。

进一步地，所述二级气弹簧上在靠近所述活塞一的下方位置处设置有通气孔一，所述三级气弹簧在靠近所述活塞二的下方位置处设置有通气孔二。

进一步地，所述电机和所述传动组件用电机连接器连接，所述电机连接器另一侧固定在所述外壳上。

进一步地，所述蜗杆两端固定有轴承，所述轴承外侧均设有油封。

进一步地，所述丝杠升降机构上端固定在车体底盘下侧，下端固定在电池组托板上，所述丝杠升降机构分别位于电池组托板的四角位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种丝杠升降机构在二级丝杠升降机构的基础上再增加一级丝杠升降机构，在保证行程高度一定的条件下，三级丝杠升降机构相较于二级丝杠升降机构，在机构处于收起状态时，丝杠机构的结构高度可缩减一半。

2、本发明的一种丝杠升降机构在内部加入了气弹簧组件，所述气弹簧组件以最内侧丝杠为一级气弹簧结构，所述气弹簧组件对整体结构提供向上拉力，在电池组下降时通过气弹簧的拉力抵消部分重力影响，避免电池组下降过快；在电池组上升时提供向上拉力，减少电池包上升时所需的电机提供的拉力，降低电机所需功率。

3、本发明的一种丝杠升降机构设置有和气弹簧组件连接的气罐，在气弹簧组件的二级气弹簧和三级气弹簧上均设置有通气孔，将气弹簧组件内腔和气罐连通，可以平衡气压，柔化气弹簧组件在不同压缩状态时各个结构的受力，避免气弹簧组件在处于各种压缩状态下的内部气压过大。

4、本发明的一种丝杠升降机构采用蜗轮蜗杆作为传动组件，具有一定的自锁能力，同时丝杠机构本身就具有很强的自锁能力，因此所述丝杠升降机构可以对电池组上升至收起状态时，提供很大的自锁力，保证电池组在汽车行驶时不会因颠簸等复杂情况而错位移动。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明的正视剖面图；

图3是本发明的左视剖面图；

图4是本发明气弹簧组件剖视图；

图5是本发明上升前丝杆机构剖视图；

图6是本发明上升至第一阶段完成时丝杆机构剖视图；

图7是本发明上升完成后丝杆机构剖视图；

图8是本发明上升前和车体相对位置示意图；

图9是本发明上升至第一阶段完成时和车体相对位置示意图；

图10是本发明上升完成后和车体相对位置示意图；

图11是本发明在车内的局部剖视图；

附图中各部件的标记如下：1、底盘；2、电池组；3、托板；4、丝杠组件；5、电机组件；6、车轮；7、外壳；8、电机；9、电机连接器；10、三级丝杠；11、二级丝杠；12、套筒；13、蜗杆；14、涡轮；15、活塞一；16、胶圈一；17、气体压缩室；18、二级气弹簧；181、通气孔一；19、三级气弹簧；191、通气孔二；20、胶圈；21、活塞二；22、胶圈二；23、底盖；24、气罐；25、气罐导管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

实施例

请参阅图1至图3，本发明的一种丝杠升降机构包括电机8、外壳7、电机连接器9、气弹簧组件、丝杠组件4和传动组件；所述丝杠组4件由一级丝杠、二级丝杠11和三级丝杠10螺纹连接组成，所述三级丝杠10的外螺纹和所述二级丝杠11的内螺纹配合，所述二级丝杠11的外螺纹和所述一级丝杠的内螺纹配合，将所述丝杠组件4的三级丝杠10上端固定在车厢底盘1的下部，保证三级丝杠10不做任何运动，所述丝杠组件4的一级丝杆与传动组件连接，由传动组件带动一级丝杠转动，所述一级丝杠在转动的过程中在螺纹的作用下进而带动二级丝杠11运动，所述传动组件由电机8驱动，所述传动组件和所述电机8通过电机连接器9固定；所述气弹簧组件固定在丝杠组件4内部，协助丝杠组件4进行升降运动。

如图2至图3所示，所述传动组件由主动轴和从动轴构成，所述主动轴为蜗杆13，所述蜗杆13的螺旋齿在其中间位置，所述蜗杆13固定在外壳7内部，所述蜗杆13一端和电机8键连接；所述从动轴由套筒12和位于所述套筒外侧的涡轮14组成，且所述套筒12和涡轮14固定成型为一体式的结构部件，所述蜗杆13和涡轮14啮合，由电机8主动轴带动蜗杆13转动，所述蜗杆13随之带动与其啮合的涡轮14转动，由于所述涡轮14和套筒12为固定一体式结构，所述套筒12在涡轮14的作用下同步转动。

其中，所述套筒12为一级丝杠，所述套筒12内螺纹和所述二级丝杠11外螺纹配合，实现所述套筒12和所述二级丝杠11的相对运动。

如图4至8所示，所述气弹簧组件位于丝杠组件4内部，所述气弹簧组件由一级气弹簧、二级气弹簧18和三级气弹簧19组成，所述一级气弹簧为最内侧丝杠；所述二级气弹簧18为空心轴壳结构且上端固定有活塞一15，所述活塞一15中间位置开有环向槽孔，所述槽孔上固定有胶圈一16，所述活塞一15和所述一级气弹簧配合，所述一级气弹簧底端圆形开孔和从其穿过的所述二级气弹簧18密闭配合；所述三级气弹簧19位于所述二级气弹簧18内部，且所述三级气弹簧19上端固定有活塞二21，所述活塞二21中间位置开有环向槽孔，所述槽孔上固定有胶圈二22，所述活塞二21和所述二级气弹簧18配合，所述二级气弹簧18底端圆形开孔和从其穿过的所述三级气弹簧19密闭配合，所述三级气弹簧19下端和所述从动轴底板中心位置处螺纹连接。

其中，所述二级气弹簧18和所述一级气弹簧内部空间形成气体压缩室17，所述三级气弹簧19和所述二级气弹簧18内部空间形成气体压缩室17。所述气体压缩室17内部气体在气弹簧各级结构运动时进行压缩或释放，产生相应的拉力。

其中，设置在所述二级气弹簧18顶端的活塞一15和所述三级气弹簧19顶端的活塞二21，可以便于各级气弹簧构件上下运动，减小摩擦阻力，所述胶圈一16和胶圈二22，固定在相应气弹簧活塞的环向槽孔处，起密封作用，保证气体压缩室17的密封性。

如图1至图4所示，所述传动组件的主动轴横向固定在外壳7内，所述从动轴竖直穿过外壳7，所述从动轴下方设置有底板，所述从动轴从外壳7下方穿过后，将所述外壳7下方用销钉配合固定一底盖23，所述底板固定在所述底盖23上，所述从动轴和所述外壳7上端接合处固定有胶圈20，减小从动轴转动时的摩擦力，保证从动轴转动的稳定性。

在本实施例中，所述气弹簧组件连接有气罐24，所述外壳7侧面开有槽孔一，所述底盖23底端开有槽孔二，所述气罐24在气罐开口处连接有气罐导管25，所述气罐导管25另一端依次穿过所述槽孔一、槽孔二和所述三级气弹簧19底端开口密闭连接。

其中，所述二级气弹簧18上在靠近所述活塞一15的下方位置处设置有通气孔一181，所述三级气弹簧19在靠近所述活塞二21的下方位置处设置有通气孔二191，使得气弹簧组件的内腔和所述气罐24连通，可以平衡气压，柔化气弹簧组件在不同压缩状态时各个结构的受力。

在本实施例中，所述电机8和所述传动组件用电机连接器9连接，所述电机连接器9为法兰状结构，便于二者固定，所述电机8的电机轴和所述传动组件的主动轴通过键连接，所述电机连接器9另一侧固定在所述外壳7上。

其中，所述主动轴蜗杆13两端固定有滚动轴承，所述滚动轴承对所述蜗杆13有支撑作用，同时尽可能减少传动过程中的摩擦损失，所述滚动轴承外侧均设有油封，保证其密封性，防止润滑油渗漏。

在本实施例中，所述丝杠升降机构上端固定在车体底盘1下侧，下端固定在电池组托板3上，所述丝杠升降机构分别位于电池组托板3的四角位置。

通过上述方式，本发明提供的一种丝杠升降机构，可以将整个丝杠升降机构上升过程分为两个阶段：

阶段一、当四个电机同时转动时，电机轴带动主动轴转动，所属主动轴带动与之啮合的从动轴转动，所述从动轴与所述二级丝杠为螺纹连接，当所述从动轴转动时，所述从动轴其内螺纹转动，所述内螺纹与所述二级丝杠外螺纹配合为丝杠升降机构提供升力。当丝杠升降机构上升后，所述二级丝杠的底部会逐渐接近所述从动轴底板，直到二者接触后，从动轴与二级丝杠之间不再发生相对位移和相对转动。

阶段二、当所述阶段一完成后，电机仍继续转动，所述从动轴与所述二级丝杠按照所述阶段一的方式继续转动，所述二级丝杠的内螺纹会与所述三级丝杠的外螺纹配合继续为整个丝杠升降机构提供升力，所述丝杠升降机构在上升至预定位置时，电机同时停止运转，整个举升过程结束。由于所述丝杠升降机构固定在电池组托板上，在所述丝杠升降机构上升时会带动所述托板上升，实现电池组的上升过程。

当需要更换电池组时，所述电机反转运行，即可带动丝杠升降机构下降，实现电池组的下降过程。

其中，丝杠升降机构里面加入了气弹簧组件，所述气弹簧组件以最内侧丝杠为一级气弹簧结构，所述气弹簧组件对整体结构提供向上拉力，在电池组下降时通过气弹簧的拉力抵消部分重力影响，避免电池组下降过快；在电池组上升时提供向上拉力，减少电池包上升时所需的电机提供的拉力，降低电机所需功率。

以上所述仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；凡是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，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。