CN202345388U - 一种电机多级传动同步控制装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种电机多级传动同步控制装置，包括控制模块(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、变速箱总成(3)、连接轴同步器(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、结合套拨叉机构(7)、拨叉驱动电机(8)，拨叉位置传感器(9)，本实用新型在电动汽车动力传动系统中，驱动电机输出轴与变速箱输入轴之间用连接轴同步器替代传统的离合器总成及用于安装离合器及传递动力的飞轮部件，同时通过控制模块对驱动电机及变速箱输入轴转速同步控制，实现车辆行驶换挡功能，一)有利于驱动电机与变速箱一体化设计，结构紧凑，同时降低车辆重量及零部件成本，二)保证动力连续平稳传递，提高车辆乘坐舒适性，三)取消离合器降低车辆使用成本。

Description

一种电机多级传动同步控制装置
技术领域
本实用新型涉及新能源电动汽车领域，尤其是关于一种电机多级传动同步控制装置。 
背景技术
在现有电动汽车中，为了车辆适应经常变化的行驶条件，并使驱动电机在有利的工况下工作，与传统燃油汽车相同，变速箱依然是动力传动系统的重要部件，车辆行驶时需进行挡位切换，为满足车辆变速箱换挡时工作平顺的需要，其动力传动系统中装配了离合器，而离合器可靠传递较大转矩是离合器摩擦片通过弹簧压紧力产生的摩擦力矩实现的，其需要较大的离合器压盘、摩擦片及飞轮，这导致离合器壳外形尺寸较大，既占据了车辆安装空间，就增加车辆的重量及零部件的成本，同时离合器是易损件，也提高了车辆的使用成本。 
发明内容
本实用新型提供了一种在电机多级传动系统中，通过一控制模块、变速箱输入轴转速传感器、连接轴同步器、结合套拨叉、拨叉位置传感器、拨叉驱动电机，控制电机转速与变速箱输入轴转速同步或相近时，通过连接轴同步器的同步功能实现驱动电机输出轴及变速箱输入轴的分离及结合，形成一种电机多级传动同步控制装置。 
为实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案： 
一种电机多级传动同步控制装置，包括控制模块(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、变速箱总成(3)、连接轴同步器(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、结合套拨叉机构(7)、拨叉驱动电机(8)，拨叉位置传感器(9)；控制模块(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、拨叉驱动电机(8)、拨叉位置传感器(9)连接，变速箱输入轴转速传感器(2)与变速箱总成(3)连接，连接轴同步器(4)与变速箱总成(3)及驱动电机总成(5)连接，结合套拨叉机构(7)与连接轴同步器(4)、拨叉驱动电机(8)及拨叉位置传感器(9)连接。所述变速箱总成为两挡或三挡式变速箱，即包括两个前进挡或三个前进挡，变速箱输入轴转速传感器为霍尔式齿轮转速传感器，信号波形为方波，型号为SNDH-T4P-G02，所述连接轴同步器为锁环式惯性同步器或锁销式惯性同步器，所述拨叉位置传感器为电阻式传感器，IMAT0280122-019，阻值：2000欧姆。 
车辆在行驶过程中需变换挡位时，控制模块对驱动电机控制器无油门踏板响应信号输出，拨叉驱动电机驱动结合套拨叉机构，连接轴同步器使变速箱输入轴与驱动电机输出轴断开，驱动电机动力传动被切断，变速箱换挡机构实现变速箱挡位的切换，此时控制模块根据驱动电机控制器反馈的电机转速信息及变速箱输入轴转速传感器收集的变速箱输入轴转速信号，0.2-0.4S内实现两者转速差为0～200转/分钟范围时，拨叉驱动电机反向驱动结合套拨叉机构，通过连接轴同步器的同步功能，实现驱动电机输出轴与变速箱输入轴的结合，油门踏板响应恢复，此时完成了车辆行驶换挡，实现了电机多级传动同步控制。 
有益效果 
本实用新型优点是，在电机多级动力传动系统中，驱动电机输出轴与变速箱输入轴之间设置一连接轴同步器，用连接轴同步器替代离合器总成及用于安装离合器及传递动力的飞轮部件，同时通过控制模块对驱动电机及变速箱输入轴转速同步控制，实现车辆行驶换挡功能，一)减少了车辆安装所需空间，有利于驱动电机与变速箱一体化设计时，结构紧凑，同时降低了车辆的重量及零部件的成本，二)保证了动力的连续平稳传递，减少了换档时动力切断/结合带来的车辆行驶时的冲击，极大提高了车辆乘坐舒适性，三)离合器是易损件，取消离合器降低了车辆的使用成本。 
附图说明
下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。 
图1为本实用新型的一种结构示意图。 
图2为本实用新型动力传动结构示意图。 
具体实施方式
在图1中，(1)为包括控制模块、(2)为变速箱输入轴转速传感器、(3)为变速箱总成、(4)为连接轴同步器、(5)为驱动电机总成、(6)为驱动电机控制器、(7)为结合套拨叉机构、(8)为拨叉驱动电机，(9)为拨叉位置传感器；控制模块(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、拨叉位置传感器(9)连接，变速箱输入轴转速传感器(2)与变速箱总成(3)连接，连接轴同步器(4)与变速箱总成(3)及驱动电机总成(5)连接，结合套拨叉机构(7)与连接轴同步器(4)及拨叉驱动电机(8)连接。 
电动汽车正常行驶时，驱动电机总成(5)动力输出通过连接轴同步器(4)传送到变速箱总成(3)，当车辆需进行挡位切换时，控制模块(1)控制拨叉驱动电机(8)驱动结合套拨叉机构(7)，同时对驱动电机控制器(6)无油门踏板响应信号输出，当控制模块(1)接收到拨叉位置传感器(9)输出电压数值Umin＞4.5V时，连接轴同步器(4)完全断开了变速箱总成(3)与驱动电机总成(5)输出轴的连接，变速箱总成(3)动力输入被切断，变速箱换挡机构实现变速箱挡位的切换，控制模块(1)根据驱动电机控制器(6)反馈的电机转速信息及变速箱输入轴转速传感器(2)收集的变速箱总成(3)输入轴转速信号，0.2-0.4S内实现两者转速差为0～200转/分钟范围时，拨叉驱动电机(8)反向驱动结合套拨叉机构(7)，控制模块(1)接收到拨叉位置传感器(8)输出电压数值Umax＝0.9±0.15V时，拨叉电机停止工作，通过连接轴同步器(4)的同步功能，实现了驱动电机输出轴与变速箱输入轴的结合，对驱动电机控制器(6)油门踏板响应恢复，此时完成了车辆行驶换挡。 
在图2中，(10)驱动电机动力输出轴，(11)为动力输出轴结合齿圈，(12)为同步环，(13)为花键毂，(14)为结合套，(15)为变速箱输入轴，(16)为直接挡同步器，(17)为一、二挡同步器，(18)为变速箱输出轴，(19)为变速箱中间轴，(20)为常啮合齿轮副，(2)为变速箱输入轴转速传感器，(21)为一挡齿轮副，(22)为二挡齿轮副。 
连接轴同步器主要包括动力输出轴结合齿圈(11)、同步环(12)、花键毂(13)，结合套(14)，包括动力输出轴结合齿圈(11)与驱动电机输出轴(10)刚性连接或两者制成一体， 花键毂(13)内孔及外圆柱面上都加工有花键，其内花键与变速箱输入轴(15)连接，可用垫圈及卡环做轴向定位，其外花键与结合套(14)作滑动连接，结合套(14)外圆柱表面加工有与结合套拨叉配合的环槽等连接结构，驱动电机动力传递路线为：驱动电机动力输出轴(10)至动力输出轴结合齿圈(11)，通过花键连接至结合套(14)，通过花键连接至花键毂(13)，通过花键连接至变速箱输入轴(15)，三档变速箱总成由变速箱输入轴(15)、常啮合齿轮副(20)、变速箱中间轴(19)、一挡齿轮副(21)或二挡齿轮副(22)、直接挡同步器(16)或一、二挡同步器(17)及变速箱输出轴(18)实现动力传递，由于变速箱输入轴(15)周围空间的限制(前端装有连接轴同步器)，我们利用变速箱输入轴(15)与变速箱中间轴(19)转速比为常啮合齿轮副(20)对应齿数比的倒数固定值，将变速箱输入轴转速传感器固定在中间轴齿轮端面上方，变速箱输入轴转速传感器(2)感应端面与中间轴齿轮端面间隙为0.1～1.5mm，其转速脉冲信号输入到控制模块中，控制模块算出对应变速箱输入轴转速；当车辆行驶过程中，变速箱挡位需从原用挡位切换至新挡位时，结合套拨叉推动结合套(14)向右移动，使动力输出轴结合齿圈(11)与、花键毂(13)分离，驱动电机扭矩输出被切断，一、二挡同步器(17)从一原用挡位齿轮副中退出啮合，与新挡位齿轮副啮合后，控制模块(1)根据驱动电机控制器(6)反馈的电机转速信息及变速箱输入轴转速传感器(2)收集的变速箱总成(3)输入轴转速信号，实现两者转速差为0～200转/分钟范围时，结合套拨叉推动结合套(14)向左移动，使动力输出轴结合齿圈(11)与花键毂(13)结合，驱动电机扭矩输出通过结合套(14)将驱动电机扭矩传给变速箱输入轴(15)，依次通过常啮合齿轮副(20)、变速箱中间轴(19)、挡位齿轮(一挡齿轮副(21)或二挡齿轮副(22))、直接挡同步器(16)或一、二挡同步器(17))到变速箱输出轴(18)，实现电机多级传动同步控制。 
所述控制模块芯片为STM32，所述拨叉驱动电机型号为10700239。 

Claims (4)

1.一种电机多级传动同步控制装置，其特征在于包括控制模块(1)、变速箱输入轴转速传感器(2)、变速箱总成(3)、连接轴同步器(4)、驱动电机总成(5)、驱动电机控制器(6)、结合套拨叉机构(7)、拨叉驱动电机(8)，拨叉位置传感器(9)；控制模块(1)与变速箱输入轴转速传感器(2)、驱动电机控制器(6)、拨叉驱动电机(8)、拨叉位置传感器(9)连接，变速箱输入轴转速传感器(2)与变速箱总成(3)连接，连接轴同步器(4)与变速箱总成(3)及驱动电机总成(5)连接，结合套拨叉机构(7)与连接轴同步器(4)、拨叉驱动电机(8)及拨叉位置传感器(9)连接。
2.根据权利要求1所述的电机多级传动同步控制装置，其特征在于，所述连接轴同步器为锁环式惯性同步器或锁销式惯性同步器。
3.根据权利要求1所述的电机多级传动同步控制装置，其特征在于，所述变速箱输入轴转速传感器为霍尔式齿轮转速传感器，信号波形为方波，型号为SNDH-T4P-G02。
4.根据权利要求1所述的电机多级传动同步控制装置，其特征在于，所述拨叉位置传感器为电阻式传感器，型号为IMAT0280122-019，阻值为2000欧姆。 
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