六轴惯性前后换挡离合片式自适应自动变速电驱动系统的制作方法

本发明涉及电驱动系统，具体涉及一种六轴惯性前后换挡离合片式自适应自动变速电驱动系统。

背景技术：

1、电驱动系统仅装减速传动虽然能使电动机产生的扭矩输出直接顺畅，却无法同时兼顾纯电动车辆的动力性和经济性，这是因为行驶过程中驱动电机多数工作情况下无法处于高效率工作点，尤其是在最高或最低车速以及低负荷条件下，由于减速传动比大，速度到达极限之后没有提升空间，造成电动车辆巡航状态也处于较高的转速临界点，速度受到制约，效率一般会降至60-70％以下，功率损耗较大，高速经济性不高，车辆的动力性、经济性与舒适性差，严重浪费了车载电能，而减少续驶里程。另外，仅装减速传动结构电驱动系统也不利于采用高效率、轻量化的驱动电机。

2、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。

3、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。

4、从2013年至今，本技术的发明人团队曾设计了一系列的用于匹配变速器的摩擦离合器。

5、比如，公开号为cn111075851b的中国授权发明专利，通过在内摩擦片安装筒上设置内片分动同步挡圈，能够主动地带动各内摩擦片与相邻的外摩擦片分离，相对于现有多片式摩擦离合器，不仅大幅提高了响应速度，缩短了相应时间，从而能够大幅增加摩擦片的数量，甚至无限增加摩擦片的数量，使本摩擦离合器能够应用于大扭矩场景。但是，发明人团队在测试和使用中发现，虽然在分离后期能够保证内摩擦片和外摩擦片的彻底分离，但是在刚开始时，仍然可能存在大量内摩擦片和外摩擦片因粘连而处于半摩擦的情况，不仅导致各内摩擦片和外摩擦片的磨损情况的一致性不佳，而且分离振动也比较大，平顺性不足。

6、又比如公开号为cn118328129a的中国发明专利申请，相邻主动摩擦片14(相当于本技术的外摩擦片)之间以及位于两端的主动摩擦片14同外圈和支撑部(相当于本技术的外离合片支架)之间均设有弹性垫13，当压力释放后，利用弹性垫13的弹性使得外摩擦片迅速回位，完成换挡操作，同时，避免部分摩擦片处于半摩擦状态影响效率。但是，发明人团队在测试和使用中发现，由于支撑部20与其相邻的主动摩擦片14之间设置有弹性垫13，当压力释放后，可能反而限制了所有主动摩擦片14的轴向移动，导致大量主动摩擦片14和从动摩擦片12(相当于本技术的内摩擦片)不能有效分离，即使弹性垫13不限制主动摩擦片14的轴向移动而留出大量主动摩擦片14和从动摩擦片12的分离空间，将相邻弹性垫13之间的一对主动摩擦片14和从动摩擦片12作为一个离合片组，只能确保所有离合片组之间的同步分离，而无法确保每一离合片组中的主动摩擦片14和从动摩擦片12之间的同步分离；而且，主动摩擦片14和弹性垫13在整个摩擦离合器的周向上密集排布，导致机油并不能从周向上进入摩擦离合器的内部，从而无法对主动摩擦片14和从动摩擦片12的接触位置起到有效的润滑，进而无法起到吸振的作用，必然导致分离振动较大和平顺性不佳的情况。

7、请参见公开号为cn118462800a的中国发明专利申请，本技术的发明人团队曾设计了一种双超越五轴锥度离合式自适应变速系统，不仅实现倒挡功能，而且换挡响应快，同时利用五轴平行布置的方式，减少了系统轴向上的长度，满足于特定空间要求的应用场景。具有自适应机械变速的优点，采用牵引力以及行驶阻力共同作用实现低速和高速挡的切换以及维持，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,还能实现低速大扭矩、高效率满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求。更优的是可选择优化电动机动力最佳工作时机，提升驱动电机的动力输出效率，大幅提升经济性，增强持续加速性能。但是，申请人在测试过程中发现，由于进退换挡机构集成了前后换挡和两级减速两个功能，受限于电驱动系统的径向尺寸限制，动力输出机构只能仅设置与进退换挡机构传动的差速器，没有空间再设置一个基于轴传动的二级减速机构，导致输出扭矩偏低，动力偏弱。并且，由于内离合片支架的内周面与双端面凸轮套的外周面花键配合，导致双端面凸轮套既要与内离合片支架进行动力的传递，又要与小托环进行阻力矩的传递，既影响了传动效率，又影响了换挡响应速度。同时，对于五轴平行布置的方式，倒挡的传动路线虽然非常短，但是由于减速比不足，不仅倒挡速度过高，倒挡扭矩较小，而且由于倒挡时转速过高，工作时整体的振动较大，导致整个电驱动的可靠性不理想，影响了使用寿命，与此同时，工作噪音也比较大，影响了使用感受。并且，其通过拨叉等结构主动控制实现倒挡功能，不能通过电机正反转自动实现。

8、解决以上问题成为当务之急。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种六轴惯性前后换挡离合片式自适应自动变速电驱动系统。

2、其技术方案如下：

3、本技术的第一方面涉及一种六轴惯性前后换挡离合片式自适应自动变速电驱动系统，包括电驱动机构、变速总成和两轴动力输出机构，所述变速总成包括支撑心轴、均设置在支撑心轴上的框架离合片机构和自适应传动传感机构以及均与支撑心轴平行设置的惯性倒车轴组件和减速轴组件，所述电驱动机构包括与支撑心轴平行设置的动力输入轴以及用于带动动力输入轴转动的电机，所述两轴动力输出机构包括动力输出均与支撑心轴平行设置的动力输出轴组件和差速器，其特征在于：所述自适应传动传感机构包括能够相对转动地沿轴向依次套装在支撑心轴上的端面凸轮套、两个双端面凸轮套、一个小托环和一个大托环，所述端面凸轮套、两个双端面凸轮套、小托环和大托环的相邻端面之间均构成第一端面凸轮副，所述小托环具有径向延伸的第一支撑盘，所述大托环具有径向延伸的第二支撑盘；

4、所述框架离合片机构包括同步转动地套装在小托环上的内离合片支架以及环绕在小托环周向外侧的外离合片支架，所述内离合片支架能够沿小托环轴向滑动，所述外离合片支架上能够轴向滑动地安装有多片沿径向向内延伸的外摩擦片，所述内离合片支架上能够轴向滑动地安装有多片沿径向向外延伸的内摩擦片，各内摩擦片和各外摩擦片交替设置在外离合片支架的固定压紧盘和内离合片支架的活动压紧盘之间，所述内离合片支架上固定安装有分别与各内摩擦片一一对应的分动同步挡圈，各分动同步挡圈分别位于对应内摩擦片远离活动压紧盘的一侧，相邻两个分动同步挡圈之间的外摩擦片和内摩擦片构成一个离合单元，所述外离合片支架上能够轴向滑动地安装有分别与各外摩擦片一一对应的外弹性圈，各外弹性圈分别位于对应外摩擦片靠近固定压紧盘的一侧，并分别位于对应内摩擦片的周向外侧，距离固定压紧盘最远的外摩擦片与外离合片支架之间留有滑动间隙，相邻内摩擦片之间均设有能够沿内离合片支架轴向滑动的内弹性圈，各内弹性圈分别位于对应外摩擦片的周向内侧；

5、所述第一支撑盘的两侧分别与内离合片支架和第二支撑盘之间弹性地支承有用于驱使活动压紧盘靠近固定压紧盘的第一弹性元件组和第二弹性元件组，所述端面凸轮套上能够相对转动地套装有二级从动齿轮，该二级从动齿轮与内离合片支架之间设置有能够相对转动地套装在两个双端面凸轮套上的中间传动套，所述中间传动套的两端端面分别与二级从动齿轮和内离合片支架的相邻端面之间均构成第二端面凸轮副，所述中间传动套上能够相对转动地套装有与外离合片支架同步转动的动力输入套，该动力输入套上具有动力输入齿和一级主动齿，所述电机通过动力输入轴将动力传递给动力输入齿，所述减速轴组件能够在一级主动齿和二级从动齿轮之间减速传动，所述端面凸轮套上具有动力输出齿，该动力输出齿通过动力输出轴组件将动力传递给差速器；

6、所述惯性倒车轴组件包括与支撑心轴平行的倒挡轴、均能够相对转动地套装在倒挡轴上的惯性离心固定套和惯性离心活动套以及同步转动地套装在倒挡轴上的倒挡结合套，所述倒挡轴上一体成型有与动力输入齿啮合的倒挡一级从动齿，所述惯性离心固定套上具有与二级从动齿轮啮合的倒挡二级主动齿，所述倒挡结合套具有从动结合齿，所述惯性离心活动套能够轴向移动地位于惯性离心固定套和倒挡结合套之间，并具有与从动结合齿相适配的主动结合齿，所述惯性离心活动套和倒挡结合套之间弹性地支承有多根用于驱使惯性离心活动套向靠近惯性离心固定套方向移动的复位压簧，所述惯性离心固定套靠近惯性离心活动套的一侧凹陷形成有多条沿周向均匀分布的第一滚道，各第一滚道均为同向设置的渐开线结构或阿基米德螺旋线结构，所述惯性离心活动套靠近惯性离心固定套的一侧凹陷形成有与各第一滚道一一对应的第二滚道，各第二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，且第一滚道和第二滚道的深度均内端向外端逐渐减小，各第一滚道分别与对应的第二滚道之间均设置有滚珠；

7、当电机正转时，各滚珠分别位于对应第一滚道和第二滚道的内端，复位压簧迫使惯性离心活动套远离倒挡结合套，以使主动结合齿与从动结合齿分离；当电机轴反转时，各滚珠分别位于对应第一滚道和第二滚道的外端，并迫使惯性离心活动套靠近倒挡结合套，以使主动结合齿与从动结合齿结合。

8、采用以上六轴惯性前后换挡离合片式自适应自动变速电驱动系统，具有以下有益效果：

9、1、能够在信息不充分/无信息的情况下，无需人的干预，无需另外机构，不依赖任何外部控制，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，具有自适应机械变速的优点。

10、2、能够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，还能实现低速大扭矩、高效率满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求。更优的是，可选择优化电动机动力最佳工作时机，提升驱动电机的动力输出效率，大幅提升经济性，增强持续加速性能，简单的动力传递路线而不需附加其他系统部件有利于轻量化以及减小体积，可以降低制造和使用成本，减少电池容量，从而减少整车重量。

11、3、实现了机械和电驱动功率部件的深度融合，可以保证行驶过程中驱动电机基本上在高效率范围区工作，功耗小，速度不受到制约，高速经济性高，车辆的经济性与舒适性好，有利于采用高效率、轻量化的驱动电机。

12、4、弹性元件安装在离合器内部预设的装配空间内，降低了整根支撑心轴的设计长度，从而优化了电驱总成的结构臃肿度，使得产品结构更加紧凑。

13、5、内摩擦片和外摩擦片交替设置在固定压紧盘和活动压紧盘之间，同时相邻内摩擦片之间弹性支撑有内弹性圈、相邻外摩擦片之间弹性支撑有外弹性圈，并将分动同步挡圈等距地安装在各内摩擦片的内侧，每一等距离空间在外弹性圈和内弹性圈的弹性作用下，始终保持均压排序，从而能够在活动压紧盘释放压力时，各分动同步挡圈第一时间同步推动内摩擦片，各内弹性圈和各外弹性挡圈同步发生弹性释放，使所有的外摩擦片和内摩擦片之间均同步出现间隙，不会有任何的相邻外摩擦片和内摩擦片之间存在因粘连而处于半摩擦的情况，大幅提高了摩擦离合器的耐磨性、稳定性和可靠性，有效减小了离合器的振动，提高了离合器的平顺性。

14、6、当轴套输入的行驶阻力小于第一弹性元件组和第二弹性元件组时，动力从外离合片支架通过各内摩擦片和各外摩擦片传递给内离合片支架，内离合片支架再依次通过中间托环和端面凸轮套将动力传递给轴套输出；当行驶阻力加大到一定时，阻力导致第一端面凸轮副的轴向力克服第二弹性元件组，使中间托环的第一支撑盘轴向移动压缩第二弹性元件组，从而释放第一弹性元件组，从而使摩擦式离合器能够“非常轻松”地分离，此时，第一端面凸轮副所产生的轴向力继续作用于第二弹性元件组，同时轴向力作用于内离合片支架，且作用力的方向与第一弹性元件组的轴向预紧力相反，即在此动力传递过程中，通过低速挡牵引力和行驶阻力共同作用，防止低速挡传动过程中出现两组碟簧的反复压缩，从而在慢挡传递动力过程中防止离合器反复接合；机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使第一端面凸轮副产生轴向位移，通过第一端面凸轮副压缩第二弹性元件组，释放第一弹性元件组后离合器分离；自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间，减少了起动力；与此同时，第二弹性元件组吸收运动阻力矩能量，为恢复快挡挡位传递动力蓄备势能；启动成功后，行驶阻力减少，当轴向分力减少到小于第二弹性元件组所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生第二弹性元件组压力释放推动下，第一弹性元件组压缩，推动内离合片支架，使各内摩擦片和各外摩擦片结合，完成离合器恢复紧密贴合状态；行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要切断驱动力的情况下实现变挡，使整个机车运行平稳，安全低耗，而且传递路线简单化，提高传动效率；即：各个离合单元在牵引力和行驶阻力共同作用力下，在框架离合片机构中做弹性均压排序的轴向往返移动，完成传递动力、非传递动力、改变传动方向和动力分配等工作任务。

15、7、当活动压紧盘朝靠近固定压紧盘方向压紧各外摩擦片和各内摩擦片时，各内摩擦片分别与对应的内弹性圈抵接，通过这样的设计，当活动压紧盘远离固定压紧盘的第一时间，各内摩擦片就能够同时带动对应的内弹性圈推动各内摩擦片，使各内摩擦片同时启动，再配合外弹性圈和内弹性圈的作用，实现各内摩擦片和各外摩擦片同步分离。

16、8、由于距离固定压紧盘最远的一个外摩擦片与外离合片支架之间留有滑动间隙，不仅为外摩擦片和内摩擦片的分离留出充足的空间，而且滑动间隙能够使机油顺利地流入，持续地润滑外摩擦片和内摩擦片的摩擦材料层，从而在结合和分离时能够起到优秀的吸振作用，减小分离和结合时的振动，提高分离和结合过程的平顺性。

17、9、不仅能够实现倒挡功能，并且结构极为精简，而且基于渐开线或阿基米德螺旋线，通过电机轴的正反转就能够实现前进挡和倒挡的切换，驾驶操作简单，无需主动干预和机构参与，结构简单可靠，同时倒挡状态下的动力传递路径较为简洁，动力传递损较少，传动效率较高，并且，整个系统只使用了一个超越离合器，稳定性高。

18、10、由于支撑心轴无论在何种工况下都不转动，不仅工作时整体的振动较小，提高了整个电驱动的可靠性，延长了使用寿命，而且工作噪音也比较小，优化了使用感受。

19、11、利用六轴平行布置的方式，电驱动系统不仅在轴向上的长度非常短，满足于特定空间要求的应用场景，而且传动路线更多和分明，并且惯性倒车轴组件和电驱动机构在有限的径向空间上各自能够实现一次二级减速，相对于公开号为cn118462800a的中国发明专利申请，大幅提高了输出扭矩、输出动力和效率。同时，虽然倒挡的传动路线有所加长，但仍然非常间距，倒挡时由于减速比足够大，不仅降低了倒挡速度，提高了倒车安全性，提高了倒车扭矩，提高了倒车动力，而且由于倒挡时转速变低，工作时整体的振动减小，导致整个电驱动的可靠性更好，延长了使用寿命，与此同时，工作噪音也大幅减小，提升了使用感受。

20、12、相对于公开号为cn118462800a的中国发明专利申请，本发明由于第一支撑盘的外周面与内离合片支架的内周面花键配合，双端面凸轮套与小托环进行完全的动力传递和阻力矩的传递，既提高了传动效率，又提高了换挡响应速度。