本發(fā)明涉及電驅(qū)動系統(tǒng)，具體涉及一種四軸內(nèi)心傳動雙向錐度離合自適應(yīng)變速電驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電動車輛運(yùn)轉(zhuǎn)首先取決于電驅(qū)動系統(tǒng)，電驅(qū)動系統(tǒng)己實(shí)現(xiàn)了機(jī)械和電驅(qū)動功率部件的深度融合，是行駛的核心部件，是給電動車輛提供動力所需要的一切裝置。電驅(qū)動系統(tǒng)主要由四大部分組成：驅(qū)動電機(jī)、變速器、功率變換器和控制器。其性能和效率直接影響電動車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。驅(qū)動電機(jī)和變速器的尺寸、重量也會影響到電動車的整體效率。功率變換器和控制器則對電動汽車的安全可靠運(yùn)行有很大關(guān)系。

2、電驅(qū)動系統(tǒng)僅裝減速傳動雖然能使電動機(jī)產(chǎn)生的扭矩輸出直接順暢，卻無法同時兼顧純電動車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性，這是因?yàn)樾旭傔^程中驅(qū)動電機(jī)多數(shù)工作情況下無法處于高效率工作點(diǎn)，尤其是在最高或最低車速以及低負(fù)荷條件下，由于減速傳動比大，速度到達(dá)極限之后沒有提升空間，造成電動車輛巡航狀態(tài)也處于較高的轉(zhuǎn)速臨界點(diǎn)，速度受到制約，效率一般會降至60-70％以下，功率損耗較大，高速經(jīng)濟(jì)性不高，車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性與舒適性差，嚴(yán)重浪費(fèi)了車載電能，而減少續(xù)駛里程。另外，僅裝減速傳動結(jié)構(gòu)電驅(qū)動系統(tǒng)也不利于采用高效率、輕量化的驅(qū)動電機(jī)。

3、電驅(qū)動系統(tǒng)裝有變速箱與僅裝減速傳動箱相比較，裝有變速箱對動力輸出的損耗更小，既能在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)提供較高的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，又能在恒功率區(qū)提供較高的轉(zhuǎn)速，還能在低速重載工況下，實(shí)現(xiàn)大扭矩、高效率。更優(yōu)的是可選擇電動機(jī)動力爆發(fā)的時機(jī)，優(yōu)化提升驅(qū)動電機(jī)的動力輸出效率，增強(qiáng)持續(xù)加速性能，具有更加寬廣的高效率平臺，可以充分滿足車輛加速、爬坡與高速行駛的多種復(fù)雜工況的要求，大幅提升動力性、經(jīng)濟(jì)性與舒適性，有利于降低制造和使用成本，減少電池容量，輕量化以及減小體積，減少整車重量等諸多僅裝減速傳動箱難以企及的優(yōu)勢。

4、隨著產(chǎn)品向上升級換代，用戶對性能、效率和續(xù)航里程的追求以及對重量和成本的敏感度降低，匹配可變速的變速器應(yīng)該是電動摩托車傳動系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。

5、從2013-2019年期間具有多個專利文獻(xiàn)，比如，公開號為cn105151216a的中國專利，公開了采用智慧平衡自適應(yīng)自動變速控制系統(tǒng)，簡稱aat，aat變速器的核心工作原理在于：通過外部負(fù)載反向驅(qū)動端面凸輪副，使負(fù)責(zé)高速擋的傳動部件發(fā)生軸向移動，從而達(dá)到自適應(yīng)自動換擋的目的。

6、又比如中國專利(申請?zhí)枺篶n201310389721，名稱：多凸輪自適應(yīng)多檔自動變速器)公開的多種采用錐形摩擦副結(jié)合預(yù)緊力控制傳動的變速系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助電機(jī)輸出動力和行駛阻力屬性，通過摩擦傳動部件，通過端面凸輪離合機(jī)構(gòu)，通過超越離合器改變傳動路線，根據(jù)負(fù)載自適應(yīng)選擇高速或低速擋，進(jìn)行檔位切換。摩擦傳動部件外表面被設(shè)計(jì)成圓錐形型體，摩擦環(huán)內(nèi)圈被構(gòu)造成與錐形型面相匹配的錐形孔結(jié)構(gòu)，位于摩擦傳動部件右端的彈性元件推動摩擦傳動部件進(jìn)入錐形孔，即可實(shí)現(xiàn)動力結(jié)合，位于摩擦傳動部件左端的端面凸輪受負(fù)載推動摩擦傳動部件離開錐形孔，即可實(shí)現(xiàn)動力分離。在該文獻(xiàn)所記載的端面凸輪離合機(jī)構(gòu)中，負(fù)責(zé)執(zhí)行分離與結(jié)合的部分由摩擦傳動部件以及彈性元件構(gòu)成。

7、該結(jié)構(gòu)的變速系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)的電動車傳動變速結(jié)構(gòu)，但依然存在較多的技術(shù)問題：

8、1.自適應(yīng)凸輪離合機(jī)構(gòu)中摩擦副傳動設(shè)置傳遞的載荷等于和小于傳遞扭矩時，摩擦副傳動機(jī)構(gòu)部件分離后，牽引力和行駛阻力由相對、相互作用，經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)為同方向軸向合成壓力，壓向彈性元件碟簧，彈性元件碟簧被軸向被壓縮后，彈性元件特性會反向彈性彈力增加的同時頂回摩擦副傳動機(jī)構(gòu)中移動構(gòu)件，摩擦副會出現(xiàn)短時間粘連，使摩擦副傳動機(jī)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)快速分離和結(jié)合，會加快摩擦副磨損，導(dǎo)致?lián)Q擋不平順，影響摩擦副傳動機(jī)構(gòu)使用壽命，尤其在摩擦傳動部件在牽引力和行駛阻力相對作用遞增到等于和大于傳遞扭矩限值時，反向彈性頂回更為突出。存在著如何減少彈性元件被壓縮后彈力增加帶來的反向彈回的工程原理和結(jié)構(gòu)問題；

9、2.摩擦副傳動機(jī)構(gòu)與彈性元件分布順序布局，存在著占據(jù)空間位置大，傳遞動力小，以及效率不高的結(jié)構(gòu)問題；

10、3.機(jī)構(gòu)由于沒有設(shè)置分動機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在著不利于輕量化和集成化的問題；

11、4.標(biāo)定摩擦副傳動機(jī)構(gòu)離合傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速和電機(jī)高效功率目標(biāo)的撒卸過程復(fù)雜和時間過長；

12、5.摩擦傳動部件沒有適應(yīng)顛頗、搓衣板路的瞬間反復(fù)鎖定機(jī)構(gòu)；

13、6.機(jī)構(gòu)存在著控制器適時同步控制等等工程問題；

14、7.沒有倒擋功能，或者實(shí)現(xiàn)倒擋功能需要撥叉等結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動控制，不能通過電機(jī)正反轉(zhuǎn)自動實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種四軸內(nèi)心傳動雙向錐度離合自適應(yīng)變速電驅(qū)動系統(tǒng)。

2、其技術(shù)方案如下：

3、本技術(shù)的第一方面涉及一種四軸內(nèi)心傳動雙向錐度離合自適應(yīng)變速電驅(qū)動系統(tǒng)，包括電機(jī)和變速總成，所述變速總成包括主軸、自適應(yīng)凸輪離合機(jī)構(gòu)、倒擋自動切換機(jī)構(gòu)和減速機(jī)構(gòu)，所述自適應(yīng)凸輪離合機(jī)構(gòu)包括均能夠相對轉(zhuǎn)動地沿軸向依次套裝在主軸上的雙端面凸輪套、內(nèi)錐套小托環(huán)和內(nèi)錐套大托環(huán)、能夠相對轉(zhuǎn)動地套裝在雙端面凸輪套上的內(nèi)錐套以及摩擦配合地套裝在內(nèi)錐套外的外錐套，所述主軸上延徑向凸出形成有一圈位于雙端面凸輪套遠(yuǎn)離內(nèi)錐套小托環(huán)一端的端面凸輪凸臺，所述雙端面凸輪套的兩端端面分別與端面凸輪凸臺和內(nèi)錐套小托環(huán)的相鄰端面之間均構(gòu)成第一端面凸輪副，所述端面凸輪凸臺上套裝有與其同步轉(zhuǎn)動的二級從動齒輪以及能夠相對其轉(zhuǎn)動的中間傳動套，所述中間傳動套的兩端端面分別與二級從動齒輪和內(nèi)錐套的相鄰端面之間均構(gòu)成第二端面凸輪副，所述中間傳動套、內(nèi)錐套、雙端面凸輪套和內(nèi)錐套小托環(huán)均能夠沿主軸軸向移動，所述內(nèi)錐套小托環(huán)具有徑向延伸的第一支撐盤，所述內(nèi)錐套大托環(huán)具有徑向延伸的第二支撐盤，所述內(nèi)錐套環(huán)繞在第一支撐盤和第二支撐盤外，所述第一支撐盤的外周面與內(nèi)錐套的內(nèi)周面花鍵配合，所述內(nèi)錐套和第一支撐盤之間彈性地支承有第一彈性元件組，所述第一支撐盤和第二支撐盤之間彈性地支承有第二彈性元件組，所述中間傳動套上能夠相對轉(zhuǎn)動地套裝有與外錐套同步轉(zhuǎn)動的動力輸入套，該動力輸入套上具有一級主動齒，所述主軸上同步轉(zhuǎn)動地套裝有動力輸出齒輪，所述電機(jī)的電機(jī)軸上同步轉(zhuǎn)動地套裝端蓋，該端蓋同軸固連地蓋合在外錐套遠(yuǎn)離中間傳動套的一端；

4、所述減速機(jī)構(gòu)包括與主軸平行的副軸、成型在副軸上的二級主動齒以及套裝在副軸上的超越離合器，所述二級主動齒與二級從動齒輪嚙合，所述超越離合器的外圈具有與一級主動齒嚙合的一級從動齒；

5、所述倒擋自動切換機(jī)構(gòu)包括與主軸平行的倒擋軸、套裝在倒擋軸上的倒擋超越離合器、同步轉(zhuǎn)動地套裝在倒擋軸上的前進(jìn)擋結(jié)合套以及均能夠相對轉(zhuǎn)動地套裝在倒擋軸上的慣性離心內(nèi)漸開線齒輪和慣性離心外漸開線結(jié)合套，所述倒擋軸上具有動力齒，所述倒擋超越離合器的外圈上具有與一級主動齒嚙合的倒擋從動齒，所述前進(jìn)擋結(jié)合套上具有從動結(jié)合齒，所述慣性離心內(nèi)漸開線齒輪與動力輸出齒輪嚙合，所述慣性離心外漸開線結(jié)合套能夠軸向移動地位于前進(jìn)擋結(jié)合套和慣性離心內(nèi)漸開線齒輪之間，并具有與從動結(jié)合齒相適配的主動結(jié)合齒，所述倒擋軸上同步轉(zhuǎn)動地套裝有壓簧安裝座，該壓簧安裝座與慣性離心外漸開線結(jié)合套之間彈性地支承有用于驅(qū)使慣性離心外漸開線結(jié)合套向靠近慣性離心內(nèi)漸開線齒輪方向移動的復(fù)位壓簧，所述慣性離心內(nèi)漸開線齒輪與慣性離心外漸開線結(jié)合套之間形成有多條沿周向均勻分布的漸開線滾道，各漸開線滾道均為同向延伸的漸開線結(jié)構(gòu)，所述漸開線滾道中均設(shè)置有滾珠，且各漸開線滾道沿倒擋軸軸向的寬度均自內(nèi)端向外端逐漸增大，從而當(dāng)電機(jī)軸正轉(zhuǎn)時，各滾珠分別位于對應(yīng)漸開線滾道的外端，并迫使慣性離心外漸開線結(jié)合套靠近前進(jìn)擋結(jié)合套，以使主動結(jié)合齒與從動結(jié)合齒結(jié)合，當(dāng)電機(jī)軸反轉(zhuǎn)時，各滾珠分別位于對應(yīng)漸開線滾道的內(nèi)端，復(fù)位壓簧迫使慣性離心外漸開線結(jié)合套遠(yuǎn)離前進(jìn)擋結(jié)合套，以使主動結(jié)合齒與從動結(jié)合齒分離。

6、采用以上四軸內(nèi)心傳動雙向錐度離合自適應(yīng)變速電驅(qū)動系統(tǒng)，具有以下

7、有益效果：

8、1、能夠在信息不充分/無信息的情況下，無需人的干預(yù)，無需另外機(jī)構(gòu)，不依賴任何外部控制，系統(tǒng)全自主在輸出動力過程中，隨負(fù)荷/阻力變化，適時同步自適應(yīng)不終斷動力地輸出合理的扭矩和轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)完成動力給出、傳遞、分配和輸出的任務(wù)，達(dá)到全過程高效節(jié)能的使用要求，具有自適應(yīng)機(jī)械變速的優(yōu)點(diǎn)。

9、2、能夠在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)提供較高的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，又能在恒功率區(qū)提供較高的轉(zhuǎn)速，還能實(shí)現(xiàn)低速大扭矩、高效率滿足車輛加速、爬坡與高速行駛的多種復(fù)雜工況的要求。更優(yōu)的是，可選擇優(yōu)化電動機(jī)動力最佳工作時機(jī)，提升驅(qū)動電機(jī)的動力輸出效率，大幅提升經(jīng)濟(jì)性，增強(qiáng)持續(xù)加速性能，簡單的動力傳遞路線而不需附加其他系統(tǒng)部件有利于輕量化以及減小體積，可以降低制造和使用成本，減少電池容量，從而減少整車重量。

10、3、實(shí)現(xiàn)了機(jī)械和電驅(qū)動功率部件的深度融合，可以保證行駛過程中驅(qū)動電機(jī)基本上在高效率范圍區(qū)工作，功耗小，速度不受到制約，高速經(jīng)濟(jì)性高，車輛的經(jīng)濟(jì)性與舒適性好，有利于采用高效率、輕量化的驅(qū)動電機(jī)。

11、4、彈性元件安裝在離合器內(nèi)部預(yù)設(shè)的裝配空間內(nèi)，降低了整根輸出軸的設(shè)計(jì)長度，從而優(yōu)化了電驅(qū)總成的結(jié)構(gòu)臃腫度，使得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加緊湊。

12、5、采用兩組彈性元件，利用行駛阻力作用于端面凸輪副，推動內(nèi)錐套與第一組彈性元件直接通過內(nèi)錐套小托環(huán)壓迫第二彈性元件組，使內(nèi)錐套與外錐套分離，實(shí)現(xiàn)階梯遞進(jìn)式的彈性預(yù)緊力，不僅緩沖了不平路面中行駛阻力不穩(wěn)定導(dǎo)致的彈性件反復(fù)壓縮，從而減少離合器反復(fù)接合分離的可能性，尤其適用于顛簸路段，不會因行駛阻力短時間地快速變化給頻繁換擋，降低了系統(tǒng)因換擋而引起的損耗，大幅提高了系統(tǒng)的使用壽命，而且在真正需要換擋時，能夠利用第一彈性元件組對第二彈性元件組預(yù)先產(chǎn)生的推力，配合行駛阻力對第二彈性元件組一起進(jìn)行壓縮，使內(nèi)錐套和外錐套的斷開實(shí)現(xiàn)“輕輕松開”的效果，大幅減少了換擋沖擊，換擋時電機(jī)的電流不會出現(xiàn)陡增的情況；因此，充分利用了電機(jī)輸出牽引力和行駛阻力兩屬性作用，采用摩擦副傳動機(jī)構(gòu)標(biāo)定調(diào)整傳遞載荷限值方案，在拋棄了緒多耗能機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和復(fù)雜算法下，實(shí)現(xiàn)了傳動機(jī)構(gòu)平順柔和分離和結(jié)合，傳遞兩種不同動力輸出，滿足車輛加速、爬坡與高速行駛的多種復(fù)雜工況的要求。

13、6、相較于申請?zhí)枮閏n202410653953.1的中國發(fā)明專利申請，端面凸輪凸臺(相當(dāng)于申請?zhí)枮閏n202410653953.1中的端面凸輪套)一體成型在主軸上，不僅結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，可靠性好，而且提高了裝配的便利性。

14、7、相較于申請?zhí)枮閏n202410653953.1的中國發(fā)明專利申請，本發(fā)明由于第一支撐盤的外周面與內(nèi)錐套的內(nèi)周面花鍵配合，不僅使阻力矩的傳遞更為簡潔，由軸套通過端面凸輪套直接傳遞給內(nèi)錐套小托環(huán)，提高了換擋的響應(yīng)速度，使動力匹配更合理，提高了駕乘感受，而且使動力的傳遞也更為簡潔，由內(nèi)錐套直接傳遞給內(nèi)錐套小托環(huán)，再由內(nèi)錐套小托環(huán)通過端面凸輪套傳遞給軸套，提高了動力的響應(yīng)速度，減少了動力傳遞的損傷。

15、8、相較于申請?zhí)枮閏n202410653953.1的中國發(fā)明專利申請，本發(fā)明不僅同樣能夠?qū)崿F(xiàn)倒擋功能，同樣結(jié)構(gòu)極為精簡，幾乎不影響整個電驅(qū)動系統(tǒng)的體積，而且無需撥叉等主動結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制切換，僅通過電機(jī)軸的正反轉(zhuǎn)控制，基于倒擋自動切換機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)自動配合，就能夠自動實(shí)現(xiàn)前進(jìn)擋和倒擋的動力切換，進(jìn)一步提升了前進(jìn)擋和倒擋切換的動力響應(yīng)速度，同時倒擋狀態(tài)下的動力傳遞路徑極為簡潔，動力傳遞損失少，傳動效率極高。