一种小型发动机的电动换挡系统的制作方法

本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种小型发动机的电动换挡系统，适用于序列式变速箱的小型发动机。

背景技术：

对于大多数以小型发动机提供动力的赛车或卡丁车而言,其序列式变速箱的换档方式一般是手动机械换挡：先拉离合把手,断开发动机的动力传输,再操纵换挡杆,最后缓慢释放离合，完成一个换挡过程。整个换挡过程繁琐且费时费力,易分散驾驶员的注意力。这不仅降低了跑动效率，还留下较大的安全隐患。而在竞速赛事中，大多数车队采用气动换挡系统，却有设备多，重量大，气瓶要频繁充气，系统稳定性低等缺点。其次，气动换挡难以调整每个档位切换之间的花键扭转角度，导致无法切换为空挡，需要增加额外的人工工作量。相比于前两者，该电动换挡系统结构精简轻便，稳定性高，不仅能提升赛车性能，还可以增加驾驶舒适性。这项技术可以广泛运用于以序列式变速的小型发动机为动力的竞速方程式赛车或休息娱乐的卡丁车等。

技术实现要素：

为了解决在当今赛车竞速中手动换挡或气动换挡存在的问题，本实用新型专利提供一种机构精简、响应快速，减轻驾驶员负担的小型发动机的电动换挡系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：

一种小型发动机的电动换挡系统，包括控制装置、驱动电机、联轴器、曲柄、连杆、花键杆、电机支撑架、电机支座，所述驱动电机通过电机支撑架与焊接在车上的电机支座连接固定于车架上；所述联轴器用螺栓压紧在电机的D型轴上；所述曲柄、连杆和花键杆均通过螺栓相连接，且通过曲柄与联轴器相连接传递扭矩，形成执行机构；所述控制装置包括与驱动电机电路连接的电机控制模块和主控制信号输出电路板，所述电机控制模块用于采集减速器输出轴的转动角度并转化为信号反馈，形成用于控制驱动电机的脉冲宽度调制信号，并经主控制信号输出电路板输送至驱动电机。

进一步地，所述的控制器为STM32C8T6F103单片机，用于产生控制驱动电机的脉冲宽度调制信号。

进一步地，所述驱动电机采用的额定驱动电压为直流12V，转速达240rpm,电机输出端的输出扭矩可达7N·m。

进一步地，所述联轴器为铝制的刚性联轴器，用于传递扭矩，具有在振动较大的工况下承受载荷的能力。

进一步地，所述连杆由一根螺纹管和两个鱼眼轴承杆螺纹连接而成，其长度可根据实际需要调整。

进一步地，所述曲柄和花键杆上有多个螺栓安装孔，可根据实际布置位置和所需力矩调整与连杆的螺栓连接位置。

进一步地，所述花键杆由铣削加工而成的铝杆和铝制的摩托车换挡杆花键头铝焊连接而成。

本实用新型相比于现有技术， 其优点有：结构轻便，性能稳定，换挡成功率高，响应迅速，适用于小型序列式变速箱发动机，满足汽车的轻量化要求，大幅减轻驾驶员负担，实现赛车的自动化控制。

附图说明

图1是本实用新型实施例的一种小型发动机的电动换挡系统装配示意图。

图2是本实用新型实施例的一种小型发动机的电动换挡系统爆炸示意图。

图中：1-驱动电机；2-联轴器；3-曲柄；4-连杆；5-花键杆；6-电机支撑架；7-电机支座。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种小型发动机的电动换挡系统，包括控制装置、驱动电机1、联轴器2、曲柄3、连杆4、花键杆5、电机支撑架6、电机支座7，所述驱动电机1通过电机支撑架6与焊接在车上的电机支座7连接固定于车架上；所述联轴器2用螺栓压紧在电机的D型轴上；所述曲柄3、连杆4和花键杆5均通过螺栓依次连接，且通过曲柄3与联轴器2相连接传递扭矩，形成执行机构；所述联轴器2为铝制的刚性联轴器，用于传递扭矩，具有在振动较大的工况下承受载荷的能力。所述连杆4由一根螺纹管和两个鱼眼轴承杆连接而成，其长度可根据实际需要调整。所述曲柄3和花键杆5上有多个螺栓安装孔，可根据实际布置位置和所需力矩调整与连杆的螺栓连接位置；所述花键杆5由铣削加工而成的铝杆和铝制的摩托车换挡杆花键头铝焊连接而成。

所述联轴器2轴线中心有一个M6的D型孔，其中一端的D型孔与电机1的动力输出轴配合，并通过一颗螺栓拧入联轴器2侧面的螺纹孔压紧,从而实现联轴器2和主轴的固定。同时，通过一根螺栓插入联轴器2两侧的螺纹孔和曲柄环上的通孔实现联轴器2与曲柄3的连接，从而实现驱动装置和执行机构之间的传动。

所述控制装置包括与驱动电机电路连接的电机控制模块和主控制信号输出电路板，所述电机控制模块用于采集减速器输出轴的转动角度并转化为信号反馈，形成用于控制驱动电机1的脉冲宽度调制信号，并经主控制信号输出电路板输送至驱动电机1，实现电机对曲柄转动角度的精确控制。

在本实施例中，所述的控制器为STM32C8T6F103单片机,用于产生控制驱动电机1的脉冲宽度调制信号。

在本实施例中，所述驱动电机1采用的额定驱动电压为直流12V,转速达240rpm,电机输出端的输出扭矩可达7N·m。

主控制信号输出电路板可结合序列式发动机使用的工况，对其换挡花键处的换挡所需角度进行标定,并通过脉冲调制信号对驱动电机1转动角度进行精确控制。在实验中发现，序列式变速箱发动机的换挡所需角度与切入空挡时的对应的角度有所差异,在不同档位间变换同样存在细微的角度差异,所以这些差异可以通过电机控制模块来进行精确的调试,从而提高换挡成功率和该装置的稳定性。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。