手动自动中置式传动电驱动变速器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种手动自动中置式传动电驱动变速器，包括主驱动电机、变速箱体、变速主动轴、变速从动轴和换档鼓，还包括自适应传动装置、自动控制系统和手动换档系统，变速器采用中置结构；本实用新型专利技术在车辆正常行驶时，控制器根据行驶阻力和驾驶员的意图自动控制控制换档鼓驱动伺服电机自动加减档，使电流与档位达到最佳匹配；在阻力发生变化时，根据扭矩—转速变化决定换档动作和换档档位，使实际的扭矩—转速与电流大小和档位达到最佳匹配，从而使驱动电机始终保持良好、稳态和高效运行；本实用新型专利技术还可根据实际情况可将自动换档切换至手动换档系统，换档开关向控制器输入档位命令并控制驱动电机和换档鼓驱动伺服电机实现手动换档。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电动车动力及传动装置，特别涉及一种手动自动中置式传动 电驱动变速器。
技术介绍
电动车由于具有价格便宜、轻便灵活、节约能源、环保性好和行驶迅速的优点，在 城市和农村道路得到比较广泛的应用。现有技术中，电动自行车基本上都是通过调速手柄或加速踏板直接控制电流来控 制速度，手柄或加速踏板的操作完全取决于驾驶人员的操作，常常会造成操作与车行状况 不匹配，致使电机运行不稳定，出现堵转现象。电动车在由乘骑者在不知晓行驶阻力的情况下，仅根据经验操作控制的变速装 置，难免存在以下问题1.在启动、上坡和大负载时、由于行驶阻力增加，迫使电机转速下 降在低效率区工作，电机堵转、发热、甚至停止转动；2.由于没有机械变速器调整扭矩和速 度，只能在平原地区推广使用，不能满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，缩小了使用范围； 3.不具备自适应的功能，不能自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误；5.在车速变化突 然时，会使电机处于非稳态工况下运转，必然造成电机功率与行驶阻力难以匹配。以上问题使电动车适用范围受到限制，无法满足在山区、丘陵和重负荷条件下使 用，缩小了使用范围，使电动车轻便灵活的优势无法发挥。同时，手动或脚动控制，增加了车 辆操控的复杂性，并提高驾驶人员的劳动强度。因此，需要对电动车现有的动力及传动系统改进，部分排除驾驶人员的主观意识 对操作的影响，在复杂路段能够自动检测、修正和排除驾驶员的操作错误，能够自适应随行 驶阻力变化自动进行调整电流和车速，解决电动车通过扭矩一转速变化决定供电电流并满 足复杂条件下道路使用的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种手动自动中置式传动电驱动变速器，部分排除驾 驶人员的主观意识对操作的影响，在复杂路段能够自动检测、修正和排除驾驶员的操作错 误，能够自适应随行驶阻力变化自动进行调整电流和车速，解决电动车通过扭矩一转速变 化决定供电电流并满足复杂条件下道路使用的问题。本技术的手动自动中置式传动电驱动变速器，包括主驱动电机、变速箱体、变 速主动轴、变速从动轴和换档鼓，所述主驱动电机的变速从动轴与变速主动轴传动配合，变 速主动轴通过档位变速齿轮副将动力输出至变速从动轴，变速从动轴与车辆轮毂传动配 合，所述换档鼓通过换档拨叉控制换档，所述主驱动电机的外壳与变速箱体固定连接，所述 变速箱体设置在电动车中部位于车辆平叉头管上部；还包括自适应传动装置、自动控制系统和手动换档系统；所述电机动力输出轴通 过自适应传动装置与变速主动轴传动配合；4自适应传动装置包括设置有轴向凸轮I的凸轮套和弹性元件，所述电机动力输出 轴设置有轴向凸轮II，所述轴向凸轮I和轴向凸轮II相配合形成凸轮传动副；所述电机动 力输出轴外圆转动配合套有动力输出齿轮，所述凸轮套与动力输出齿轮以圆周方向固定轴 向可移动的方式配合，所述弹性元件沿与凸轮传动副形成的轴向分力相反的方向顶住凸轮 套；动力输出齿轮将动力输出至变速主动轴；所述变速从动轴在圆周方向固定配合设置链 轮，所述链轮通过链条与车辆轮毂传动配合；所述自动控制系统包括控制器、将信号输入控制器的位移传感器和电机转速传感 器，以及接收控制器命令信号的换档鼓驱动伺服电机；所述位移传感器用于检测凸轮套的 轴向位移，电机转速传感器用于检测电机的转速信号；换档鼓驱动伺服电机用于驱动换档 鼓完成换档动作；所述控制器输出命令至主驱动电机控制其运行状态；手动换档系统包括手动自动切换开关和手动换档档位开关，所述手动自动切换开 关将手动自动切换信号输入控制器，手动换档档位开关将档位信号输入至控制器。进一步，所述动力输出齿轮通过中间减速装置与变速器主动轴传动配合；变速器 主动轴在圆周方向固定配合设置变速器动力输入齿轮；中间减速装置包括中间轴，中间轴 上在圆周方向固定配合设置中间输入齿轮和中间输出齿轮，所述动力输出齿轮与中间输入 齿轮传动啮合，中间输出齿轮与变速器动力输入齿轮传动啮合；进一步，所述凸轮套套在电机动力输出轴外圆，一端部与动力输出齿轮以圆周方 向固定轴向可移动的方式配合，另一端部由套在电机动力输出轴外圆的弹性元件顶住；进一步，所述位移传感器包括霍尔元件I和与其沿轴向相对的磁钢I，所述磁钢I 固定设置在一位移磁钢座上，所述位移磁钢座以轴向可移动圆周方向固定的方式设置，所 述位移磁钢座在一回位弹性元件的作用下沿与凸轮传动副形成的轴向分力相反的方向紧 靠凸轮套；所述电机转速传感器包括霍尔元件II和与电机转子在圆周方向固定配合的电 机转速磁钢座，所述电机转速磁钢座上设置与霍尔元件II相对的磁钢II ；进一步，所述位移磁钢座外套于电机动力输出轴，所述弹性元件位于位移磁钢座 和电机动力输出轴之间形成的空腔内，位移磁钢座外圆沿轴向设置限位槽，一限位螺钉螺 纹配合穿过变速箱体壁并伸入限位槽；进一步，所述凸轮套与动力输出齿轮配合的端部在圆周方向均布设置至少两个沿 轴向的传动凸起，所述动力输出齿轮上与其对应设置沿轴向的传动孔，所述传动凸起一一 对应伸入传动孔使凸轮套与动力输出齿轮以圆周方向固定轴向可移动的方式配合；进一步，所述换档鼓驱动伺服电机外壳固定设置于变速箱体，转子轴与换档鼓在 圆周方向固定配合；所述弹性元件为至少一组蝶簧，所述凸轮套外圆设置环形凸台，位移磁 钢座端面与环形凸台端面之间通过平面滚动轴承配合；进一步，所述换档自动控制系统还包括由霍尔元件III和磁钢III构成的变速从 动轴转速传感器，所述磁钢III与霍尔元件III相对并设置在与变速从动轴在圆周方向固 定配合的从动轴转速磁钢座上；进一步，所述凸轮套的轴向凸轮I为内圆设置的内斜齿轮结构，电机动力输出轴 的轴向凸轮II为外圆设置的外斜齿轮结构，所述凸轮套套在电机动力输出轴外圆使内斜 齿轮结构与外斜齿轮结构相啮合形成凸轮传动副；进一步，还包括档位显示屏，所述档位显示屏接收控制器传入的档位信号。5本技术的有益效果本技术的手动自动中置式传动电驱动变速器，采用 现有技术的换挡变速器，控制器控制驱动电机的断电和通电而起到离合器的作用；正常行 驶时，控制器根据行驶阻力和驾驶员的意图自动控制驱动电机的电流，并控制换档鼓驱动 伺服电机自动加减档，使电流与档位达到最佳匹配；在阻力发生变化时，凸轮传动副在阻力 的作用下，产生分力，使凸轮套发生轴向位移，通过换算得出扭矩数值，并由转速传感器检 测到输出轴的转速数值，根据扭矩一转速变化决定换档动作和换档档位，使实际的扭矩一 转速与电流大小和档位达到最佳匹配，从而使驱动电机始终保持良好、稳态和高效运行；由 以上记载可以看出，本技术能部分排除驾驶人员的主观意识对操作的影响，在复杂路 段能够自动检测、修正甚至排除驾驶员的操作错误，能够自适应随行驶阻力变化自动进行 驱动电机电流和换档变速，解决驱动电机通过扭矩一转速变化和换档并满足复杂条件下道 路使用的问题，本技术还设置手动换档系统，根据实际情况可将自动换档切换至手动 换档系统，利用换档开关向控制器输入档位命令并控制驱动电机和换档鼓驱动伺服电机实 现手动换档；采用中置式结构，保证安装空间的同时，利于保持车辆行驶的平稳性。以下结合附图和实施例对本技术作进一步描述。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为图IA处放大图；图3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种手动自动中置式传动电驱动变速器，包括主驱动电机、变速箱体、变速主动轴、变速从动轴和换档鼓，所述主驱动电机的变速从动轴与变速主动轴传动配合，变速主动轴通过档位变速齿轮副将动力输出至变速从动轴，变速从动轴与车辆轮毂传动配合，所述换档鼓通过换档拨叉控制换档，其特征在于：所述主驱动电机的外壳与变速箱体固定连接，所述变速箱体设置在电动车中部位于车辆平叉头管上部；还包括自适应传动装置、自动控制系统和手动换档系统；所述电机动力输出轴通过自适应传动装置与变速主动轴传动配合；自适应传动装置包括设置有轴向凸轮Ⅰ的凸轮套和弹性元件，所述电机动力输出轴设置有轴向凸轮Ⅱ，所述轴向凸轮Ⅰ和轴向凸轮Ⅱ相配合形成凸轮传动副；所述电机动力输出轴外圆转动配合套有动力输出齿轮，所述凸轮套与动力输出齿轮以圆周方向固定轴向可移动的方式配合，所述弹性元件沿与凸轮传动副形成的轴向分力相反的方向顶住凸轮套；动力输出齿轮将动力输出至变速主动轴；所述变速从动轴在圆周方向固定配合设置链轮，所述链轮通过链条与车辆轮毂传动配合；所述自动控制系统包括控制器、将信号输入控制器的位移传感器和电机转速传感器，以及接收控制器命令信号的换档鼓驱动伺服电机；所述位移传感器用于检测凸轮套的轴向位移，电机转速传感器用于检测电机的转速信号；换档鼓驱动伺服电机用于驱动换档鼓完成换档动作；所述控制器输出命令至主驱动电机控制其运行状态；手动换档系统包括手动自动切换开关和手动换档档位开关，所述手动自动切换开关将手动自动切换信号输入控制器，手动换档档位开关将档位信号输入至控制器。...

【技术特征摘要】
一种手动自动中置式传动电驱动变速器，包括主驱动电机、变速箱体、变速主动轴、变速从动轴和换档鼓，所述主驱动电机的变速从动轴与变速主动轴传动配合，变速主动轴通过档位变速齿轮副将动力输出至变速从动轴，变速从动轴与车辆轮毂传动配合，所述换档鼓通过换档拨叉控制换档，其特征在于所述主驱动电机的外壳与变速箱体固定连接，所述变速箱体设置在电动车中部位于车辆平叉头管上部；还包括自适应传动装置、自动控制系统和手动换档系统；所述电机动力输出轴通过自适应传动装置与变速主动轴传动配合；自适应传动装置包括设置有轴向凸轮I的凸轮套和弹性元件，所述电机动力输出轴设置有轴向凸轮II，所述轴向凸轮I和轴向凸轮II相配合形成凸轮传动副；所述电机动力输出轴外圆转动配合套有动力输出齿轮，所述凸轮套与动力输出齿轮以圆周方向固定轴向可移动的方式配合，所述弹性元件沿与凸轮传动副形成的轴向分力相反的方向顶住凸轮套；动力输出齿轮将动力输出至变速主动轴；所述变速从动轴在圆周方向固定配合设置链轮，所述链轮通过链条与车辆轮毂传动配合；所述自动控制系统包括控制器、将信号输入控制器的位移传感器和电机转速传感器，以及接收控制器命令信号的换档鼓驱动伺服电机；所述位移传感器用于检测凸轮套的轴向位移，电机转速传感器用于检测电机的转速信号；换档鼓驱动伺服电机用于驱动换档鼓完成换档动作；所述控制器输出命令至主驱动电机控制其运行状态；手动换档系统包括手动自动切换开关和手动换档档位开关，所述手动自动切换开关将手动自动切换信号输入控制器，手动换档档位开关将档位信号输入至控制器。2.根据权利要求1所述的手动自动中置式传动电驱动变速器，其特征在于所述动力 输出齿轮通过中间减速装置与变速器主动轴传动配合；变速器主动轴在圆周方向固定配合 设置变速器动力输入齿轮；中间减速装置包括中间轴，中间轴上在圆周方向固定配合设置 中间输入齿轮和中间输出齿轮，所述动力输出齿轮与中间输入齿轮传动啮合，中间输出齿 轮与变速器动力输入齿轮传动啮合。3.根据权利要求2所述的手动自动中置式传动电驱动变速器，其特征在于所述凸轮 套套在电机动力输出轴外圆，一端部与动力输出齿轮以圆周方向固定轴向可移动的方式配 合，另一端部由套在电机动力输出轴外圆的弹性元...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛荣生，林毓培，周黔，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：实用新型
国别省市：85[中国|重庆]