【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电驱动系统，具体涉及一种五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统。
技术介绍
1、电驱动系统装有变速箱与仅装减速传动箱相比较，装有变速箱对动力输出的损耗更小，既能在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速，还能在低速重载工况下，实现大扭矩、高效率。更优的是可选择电动机动力爆发的时机，优化提升驱动电机的动力输出效率，增强持续加速性能，具有更加宽广的高效率平台，可以充分满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求，大幅提升动力性、经济性与舒适性，有利于降低制造和使用成本，减少电池容量，轻量化以及减小体积，减少整车重量等诸多仅装减速传动箱难以企及的优势。
2、随着产品向上升级换代，用户对性能、效率和续航里程的追求以及对重量和成本的敏感度降低，匹配可变速的变速器应该是电动摩托车传动系统未来的发展趋势。从2013年至今，本申请的专利技术人团队曾设计了一系列的用于匹配变速器的自适应摩擦离合器。
3、比如中国专利(申请号：cn201310389721，名称：多凸轮自适应多档自动变速器)公开的多种采用锥形摩擦副结合预紧力控制传动的变速系统，该系统借助电机输出动力和行驶阻力属性，通过摩擦传动部件，通过端面凸轮离合机构，通过超越离合器改变传动路线，根据负载自适应选择高速或低速挡，进行档位切换。摩擦传动部件外表面被设计成圆锥形型体，摩擦环内圈被构造成与锥形型面相匹配的锥形孔结构，位于摩擦传动部件右端的弹性元件推动摩擦传动部件进入锥形孔，即可实现动力结合，位于摩擦传动部件左端的端面凸轮受负载推动摩擦
4、但是，本申请的专利技术人团队设计的一系列锥度离合式电驱动系统都不具备主动快慢挡切换的功能，因此，无法根据扭矩和转速同功率目标的对比实现电控换挡的功能，即：现有的锥度离合式电驱动系统只能通过线下标定的方式调整快慢挡的换挡逻辑，而无法根据驾驶员驾驶模式取向的变化(例如：eco模式、运动模式和雪地模式等)灵活地在线调整换挡逻辑，驾驶员更不能够根据自身驾驶意图主动升降换挡。
5、解决以上问题成为当务之急。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统。
2、其技术方案如下：
3、本申请的第一方面涉及一种五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，包括动力输入机构、变速总成和两轴动力输出机构，所述动力输入机构包括动力电机以及与动力电机的电机轴同轴固连的动力输入轴，所述变速总成包括主轴、减速轴组件以及均设置在主轴上的锥度离合机构和弹性机构，所述动力输入轴、减速轴组件和两轴动力输出机构沿周向平行地布置在主轴的周围，所述主轴靠近锥度离合机构的一端安装有电控换挡机构，其特征在于：所述弹性机构包括沿轴向依次套装在主轴上的端部齿轮、动力输出齿轮套和端部托环，所述端部齿轮和端部托环均同步转动地套装在主轴上，所述动力输出齿轮套能够相对转动地套装在主轴上，所述减速轴组件能够在动力输出齿轮套和端部齿轮之间减速传动；
4、所述锥度离合机构包括同步转动地套装在端部托环上的内锥套以及摩擦配合地套装在内锥套周向外侧的外锥套，所述外锥套同步转动地设置有与动力输入轴的输入主动齿啮合的输入从动齿轮，所述动力输出齿轮套与外锥套同步转动，所述内锥套能够相对端部托环轴向移动，所述内锥套与外锥套之间设置有用于驱使内锥套朝远离电控换挡机构方向与外锥套分离的第一弹性元件组；
5、所述两轴动力输出机构包括均与主轴平行设置的输出轴减速组件和差速器，所述主轴上具有与其同步转动的主轴输出齿，所述输出轴减速组件在主轴输出齿和差速器之间减速传动；
6、所述电控换挡机构包括换挡电机、能够相对转动地套装在主轴上的空心丝杆、螺纹配合地套装在空心丝杆上的传动件、同步转动地套装在换挡电机的电机轴上的主动件以及安装在动力输入轴上的实时功率检测组件，所述空心丝杆的内端穿过外锥套后通过连接环与内锥套同轴连接，该空心丝杆既能够相对内锥套转动，又能够与内锥套同步轴向移动，所述空心丝杆与传动件构成丝杆螺母运动副；
7、所述主动件为蜗杆，所述传动件为蜗轮，所述蜗杆与蜗轮构成蜗轮蜗杆运动副；或者，所述主动件为主动齿轮，所述传动件为从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合。
8、采用以上五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，具有以下有益效果：
9、1、能够根据实时功率检测组件采集的扭矩信息和转速信息轻易地计算出电驱动系统的功率信息，并将功率信息与同功率目标进行对比得出是否需要主动换挡的判断结论，再利用换挡电机通过蜗轮蜗杆运动副(或者齿轮传动副)和丝杆螺母运动副带动各推拉杆同步轴向移动，从而不仅高效地实现主动换挡，而且电控算法极为简单；系统全自主在输出动力过程中，随负荷/阻力变化，适时同步自适应不终断动力地输出合理的扭矩和转速(功率目标)，系统完成动力给出、传递、分配和输出的任务，达到全过程高效节能的使用要求。
10、2、驾驶员能够根据自身驾驶意图主动升降换挡，提升了驾驶员的驾驶机动车的操控性和驾驶乐趣。
11、3、在主动换挡过程中，锥度离合机构能够作为极佳的吸振机构，有效吸收换挡冲击，使换挡过程极其平稳。
12、4、变速器可以调整电机的转速和扭矩，使其在不同的车速和负载条件下工作在最佳效率区域，提高电机的性能和效率；通过合理的变速比选择，变速器可以使电机在高速行驶时保持较低的转速，降低能量消耗，从而延长电动汽车的续航里程；变速器可以提供不同的档位选择，使电动汽车在加速和爬坡时能够获得更大的扭矩输出，提升动力性能；驾驶员可以根据不同的路况和驾驶风格选择合适的档位，实现更加灵活的驾驶体验；采用变速器可以降低对电机的功率和扭矩要求，从而减小电机的尺寸和成本；变速器的存在可以使电机和其他部件更好地匹配，提高整个电驱动系统的效率，减少能量损失；一些电动汽车可能需要在不同的工况下运行，如城市道路、高速公路、山区等，变速器可以帮助车辆更好地适应这些不同的工况。
13、5、整体结构简单可靠，结构的扩展性极佳，能够根据实际需求灵活地扩展出多种功能模块，满足平台化和模块化的设计需求。
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1.一种五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，包括动力输入机构、变速总成和两轴动力输出机构，所述动力输入机构包括动力电机以及与动力电机的电机轴同轴固连的动力输入轴，所述变速总成包括主轴、减速轴组件以及均设置在主轴上的锥度离合机构和弹性机构，所述动力输入轴、减速轴组件和两轴动力输出机构沿周向平行地布置在主轴的周围，所述主轴靠近锥度离合机构的一端安装有电控换挡机构，其特征在于：所述弹性机构包括沿轴向依次套装在主轴上的端部齿轮、动力输出齿轮套和端部托环，所述端部齿轮和端部托环均同步转动地套装在主轴上，所述动力输出齿轮套能够相对转动地套装在主轴上，所述减速轴组件能够在动力输出齿轮套和端部齿轮之间减速传动；
2.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述实时功率检测组件包括同步转动地套装在动力输入轴上的传动传感凸轮套、均安装在传动传感凸轮套上的转速检测永磁体和位移检测永磁体以及均设置在五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统的壳体上的转速检测霍尔元件和位移检测霍尔元件，所述传动传感凸轮套能够沿动力输入轴轴向移动，所述动力输入轴上一体成型有沿径向向外凸
3.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述空心丝杆的内端穿过外锥套后沿径向向外凸出形成有限位支撑环，该限位支撑环靠近端部托环的一侧与连接环之间设置有第一平面轴承，所述内锥套的周向内壁上具有与连接环固定连接的锥套连接座，所述限位支撑环远离端部托环的一侧支承在锥套连接座上，所述第一弹性元件组的一端支承在外锥套上，另一端与锥套连接座之间支承有第二端面轴承。
4.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述减速轴组件包括与主轴平行的第一减速轴、成型在第一减速轴上的第一二级主动齿以及套装在第一减速轴上的第一超越离合器，所述第一二级主动齿与端部齿轮啮合，所述第一超越离合器的外圈具有与动力输出齿轮套啮合的第一一级从动齿。
5.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述输出轴减速组件包括与主轴平行的输出轴以及均一体成型在输出轴上的输出一级从动齿轮和输出二级主动齿，所述主轴输出齿与输出一级从动齿轮啮合，所述输出二级主动齿与差速器的差速器输入齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：还包括末端惯性倒车机构，该末端惯性倒车机构包括同步转动地套装在输出轴上的末端倒挡结合套以及均能够相对转动地套装在输出轴上的末端惯性离心外端盖和末端惯性离心结合盘，所述末端惯性离心结合盘能够轴向移动地设置在末端惯性离心外端盖和末端倒挡结合套之间，所述末端倒挡结合套与末端惯性离心结合盘之间弹性地支承有至少一圈用于驱使末端惯性离心结合盘向靠近末端惯性离心外端盖方向移动的压簧环形阵列，各圈压簧环形阵列均与输出轴同轴设置，所述末端惯性离心外端盖上具有倒挡从动齿，所述外锥套同步转动地设置有与倒挡从动齿啮合的倒挡主动齿轮，所述末端惯性离心外端盖靠近末端惯性离心结合盘的一侧凹陷形成有多条沿周向均匀分布的第五滚道，各第五滚道均为同向设置的渐开线结构或阿基米德螺旋线结构，所述末端惯性离心结合盘靠近末端惯性离心外端盖的一侧凹陷形成有多条沿周向均匀分布的第六滚道，各第六滚道均为同向设置的渐开线结构或同为阿基米德螺旋线结构，各第五滚道分别于对应的第六滚道构成末端渐开线滚道，且各末端渐开线滚道的深度均内端向外端逐渐减小，各末端渐开线滚道中均设置有末端滚珠；
7.根据权利要求6所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述第五滚道和第六滚道的延伸方向相反，各独立滚珠分别位于对应第五滚道和第六滚道的内端或外端时，各第五滚道分别与对应第六滚道均构成桃心形结构；
8.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：还包括中置惯性倒车机构，该中置惯性倒车机构包括均同步转动地套装在主轴上的中置倒挡结合套和中置惯性离心外端盖以及能够相对转动地套装在主轴上的中置惯性离心结合盘，所述中置惯性离心结合盘能够轴向滑动地设置在中置倒挡结合套和中置惯性离心外端盖之间，所述动力输入轴上同步转动地套装有中置倒挡主动齿轮，所述中置倒挡结合套上一体成型有与中...
【技术特征摘要】
1.一种五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，包括动力输入机构、变速总成和两轴动力输出机构，所述动力输入机构包括动力电机以及与动力电机的电机轴同轴固连的动力输入轴，所述变速总成包括主轴、减速轴组件以及均设置在主轴上的锥度离合机构和弹性机构，所述动力输入轴、减速轴组件和两轴动力输出机构沿周向平行地布置在主轴的周围，所述主轴靠近锥度离合机构的一端安装有电控换挡机构，其特征在于：所述弹性机构包括沿轴向依次套装在主轴上的端部齿轮、动力输出齿轮套和端部托环，所述端部齿轮和端部托环均同步转动地套装在主轴上，所述动力输出齿轮套能够相对转动地套装在主轴上，所述减速轴组件能够在动力输出齿轮套和端部齿轮之间减速传动；
2.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述实时功率检测组件包括同步转动地套装在动力输入轴上的传动传感凸轮套、均安装在传动传感凸轮套上的转速检测永磁体和位移检测永磁体以及均设置在五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统的壳体上的转速检测霍尔元件和位移检测霍尔元件，所述传动传感凸轮套能够沿动力输入轴轴向移动，所述动力输入轴上一体成型有沿径向向外凸出的配合凸轮凸台，所述传动传感凸轮套远离输入主动齿的一端端面与配合凸轮凸台的相邻端面之间构成端面凸轮副，所述动力输入轴上固定套装有位于传动传感凸轮套和输入主动齿之间的弹性元件支撑环，所述动力输入轴上套装有弹性地支承在传动传感凸轮套和弹性元件支撑环之间的弹性元件，所述转速检测霍尔元件与转速检测永磁体相适配，所述位移检测霍尔元件与位移检测永磁体相适配。
3.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述空心丝杆的内端穿过外锥套后沿径向向外凸出形成有限位支撑环，该限位支撑环靠近端部托环的一侧与连接环之间设置有第一平面轴承，所述内锥套的周向内壁上具有与连接环固定连接的锥套连接座，所述限位支撑环远离端部托环的一侧支承在锥套连接座上，所述第一弹性元件组的一端支承在外锥套上，另一端与锥套连接座之间支承有第二端面轴承。
4.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述减速轴组件包括与主轴平行的第一减速轴、成型在第一减速轴上的第一二级主动齿以及套装在第一减速轴上的第一超越离合器，所述第一二级主动齿与端部齿轮啮合，所述第一超越离合器的外圈具有与动力输出齿轮套啮合的第一一级从动齿。
5.根据权利要求1所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：所述输出轴减速组件包括与主轴平行的输出轴以及均一体成型在输出轴上的输出一级从动齿轮和输出二级主动齿，所述主轴输出齿与输出一级从动齿轮啮合，所述输出二级主动齿与差速器的差速器输入齿轮啮合。
6.根据权利要求5所述的五轴简式电控变速锥度离合式电驱动系统，其特征在于：还包括末端惯性倒车机构，该末端惯性倒车机构包括同步转动地套装在输出轴上的末端倒挡结合套以及均能够相对转动地套装在输出轴上的末端惯性离心外端盖和末端惯性离心结合盘，所述末端惯性离心结合盘能够轴向移动地设置在末端惯性离心外端盖和末端倒挡结合套之间，所述末端倒挡结合套与末端惯性离心结合盘之间弹性地支承有至少一圈用于驱使末端惯性离心结合盘向靠近末端惯性离心外端盖方向移动的压簧环形阵列，各圈压簧环形阵列均与输出轴同轴设置，所述末端惯性离心外端盖上具有倒挡从动齿，所述外锥套同步转动地设置有与倒挡从动齿啮合的倒挡主动齿轮，所述末端惯性离心外端盖靠近末端惯性离心结合盘的一侧凹陷形成有多条沿周...
【专利技术属性】
技术研发人员：薛荣生，邓鑫涛，邓天仪，邓云帆，梁稚子，薛菲，
申请(专利权)人：重庆智主传动产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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