CN214189989U - 一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，包括动力机构、高速挡传动机构、低速挡传动机构、传动传感机构、主轴以及同步转动地套装在主轴上的动力输出套，传动传感机构位于动力输出套的一侧，动力机构、高速挡传动机构和低速挡传动机构位于动力输出套的另一侧。采用以上技术方案，不仅能够根据阻力情况，自适应匹配电动交通工具的实际行驶工况与电机工况，大大提高了电机在爬坡和重载情况下的效率，降低了电机能耗，能够在不切断驱动力的情况下就能够自适应随行驶阻力变化自动进行前进挡的高低速换挡变速；而且能够实时监测输出功率，进行主动换挡，挡位匹配性更好，挡位延迟更小。

Description

一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统

技术领域

本实用新型涉及交通工具电驱动系统技术领域，具体涉及一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统。

背景技术

随着环保法规的日益严苛，以纯电为动力的汽车、两轮车、三轮车为代表的新能源交通工具取代传统燃油交通工具已经是大势所趋。现有的两轮电动车普遍采用轮毂电机和电机侧挂式结构。

轮毂电机采用低速直流电机直接驱动，不仅效率相对较低，发热量大，还由于电机体积大、重量重，打破了车轮结构原有的平衡，对操控性能及安全性方面会有一定影响。

侧挂式结构将电机和变速系统(变速箱或减速器)置于驱动轮的同一侧，尽管可以采用高速电机以提高机械效率，但变速机构与电机的重量较重，导致车轮的平衡性不佳，尤其对于两轮车的影响更为明显。

因此，申请人曾设计了一种采用中置式结构的电驱动系统，兼具了轮毂电机和侧挂式结构的优势，弥补了轮毂电机和侧挂式结构的不足，不仅能够很好地保证转动输出部件的平衡性，而且具有极高的机械效率，较小的发热量，更佳的散热能力和更轻的重量。

但是，现有的中置式电驱动系统不能根据阻力情况而自动换挡，从而不能根据行驶阻力自适应匹配车速输出扭矩。为了保证普通路况的性能和能耗，导致电动两轮车不具备强大的爬坡和重载能力，使电动两轮车在爬坡和重载能力时，电机不处于高效平台上，从而电机不仅效率低下，而且能耗过高。解决以上问题成为当务之急。

实用新型内容

为解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统。

其技术方案如下：

一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，包括动力机构、高速挡传动机构、低速挡传动机构、传动传感机构、主轴以及同步转动地套装在主轴上的动力输出套，其要点在于：所述传动传感机构位于动力输出套的一侧，所述动力机构、高速挡传动机构和低速挡传动机构位于动力输出套的另一侧；

所述高速挡传动机构包括摩擦离合器和用于对摩擦离合器施加预紧力的弹性元件组，所述摩擦离合器包括外片花件套、内片螺旋滚道套以及交替设置在外片花件套和内片螺旋滚道套之间的外摩擦片和内摩擦片，各外摩擦片能够沿外片花件套轴向滑动，各内摩擦片能够沿内片螺旋滚道套轴向滑动，所述内片螺旋滚道套套装在主轴上，并与主轴之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套能够沿主轴轴向滑动，所述动力机构能够通过摩擦离合器将动力传递给主轴；

所述低速挡传动机构包括副轴传动组件和套装在主轴上的超越离合器，所述内片螺旋滚道套与超越离合器的内心轮相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合，所述动力机构能够通过外片花件套依次将动力传递给副轴传动组件、超越离合器、内片螺旋滚道套和主轴。

作为优选：所述外片花件套包括依次连接的动力输入部、压紧配合部和动力输出部，所述动力输入部和动力输出部均为圆环结构，且动力输入部的直径大于动力输出部的直径，所述压紧配合部为圆盘结构，各外摩擦片能够沿动力输入部的内壁轴向滑动；

所述内片螺旋滚道套包括呈圆环结构的内片滑动部和呈圆盘结构的摩擦片压紧部，所述内片滑动部与主轴之间形成螺旋传动副，各内摩擦片能够沿内片滑动部的外壁轴向滑动，各外摩擦片和内摩擦片位于压紧配合部和摩擦片压紧部之间，所述弹性元件组与摩擦片压紧部抵接。

采用以上结构，不仅设计巧妙，易于装配，而且能够内片螺旋滚道套和外片花件套均能够实现多种功能，既减少了零部件数量，降低了生产成本，又提高了可靠性。

作为优选：所述动力输入部与各外摩擦片花键配合，所述内片滑动部与各内摩擦片花键配合。采用以上结构，简单可靠，易于加工。

作为优选：所述动力机构包括电机和减速组件，所述减速组件包括通过联轴套与电机的电机轴同轴转动的第一齿轮轴、与第一齿轮轴平行的第二齿轮轴以及同步转动地套装在第二齿轮轴上的减速一级从动齿轮，所述第一齿轮轴上具有与减速一级从动齿轮啮合的减速一级主动齿，所述第二齿轮轴上具有减速二级主动齿，所述动力输入部上具有与减速二级主动齿啮合的减速二级从动齿。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速传动。

作为优选：所述第一齿轮轴与电机轴均插入联轴套中，并均与联轴套花键配合。采用以上结构，简单可靠，耐久性好，易于加工。

作为优选：所述副轴传动组件包括与主轴平行的副轴以及同步转动地套装在副轴的低速一级从动齿轮，所述动力输出部上具有与低速一级从动齿轮啮合的低速一级主动齿，所述副轴上具有低速二级主动齿，所述超越离合器的外圈上具有与低速二级主动齿啮合的低速二级从动齿。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速传动。

作为优选：沿所述各内心轮外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体和细滚动体组成，在所述内心轮的外周面上设置有两个相对的保持架，在每个保持架的内壁上均开设有一圈环形槽，各个细滚动体的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽中。采用以上结构，使各个细滚动体能够随动，提高了整体的稳定性和可靠性，增加了使用寿命。

作为优选：所述传动传感机构包括可转动地套装在主轴上的传动传感安装套、套装在传动传感安装套上的传动传感凸轮套、用于驱使传动传感凸轮套靠近动力输出套的弹性复位元件以及用于检测实时功率的检测装置，所述传动传感凸轮套与传动传感安装套之间形成螺旋传动副，并能够沿传动传感安装套轴向滑动，所述动力输出套与传动传感凸轮套相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合。采用以上结构，能够准确监测实时功率，简单可靠。

作为优选：所述检测装置包括均设置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传动传感箱体上的转速检测霍尔元件和位移检测霍尔元件，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。采用以上结构，能够通过检测传动传感凸轮套的转速和位移获悉实时功率，抗干扰能力强，成本低廉，简单可靠。

作为优选：所述动力输出套与主轴花键配合，并与传动传感安装套之间设置有滚针轴承。采用以上结构，保证了动力输出套进行动力输出的稳定性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

采用以上技术方案的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，结构新颖，设计巧妙，易于实现，不仅能够根据阻力情况，自适应匹配电动交通工具的实际行驶工况与电机工况，使电动汽车具有强大的爬坡和重载能力的同时，使电机始终处于高效平台上，大大提高了电机在爬坡和重载情况下的效率，降低了电机能耗，能够在不切断驱动力的情况下就能够自适应随行驶阻力变化自动进行前进挡的高低速换挡变速；而且能够实时监测输出功率，进行主动换挡，挡位匹配性更好，挡位延迟更小，同时结构相对前代产品更为简单可靠，零部件更少，外形尺寸更小，更易于布置，能够大幅降低装配难度和生产制造成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为动力机构、高速挡传动机构、低速挡传动机构和主轴的配合关系示意图；

图3为传动传感机构、主轴和动力输出套的配合关系示意图；

图4为超越离合器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其主要包括动力机构、高速挡传动机构、低速挡传动机构、传动传感机构、主轴1以及同步转动地套装在主轴1上的动力输出套2，传动传感机构位于动力输出套2的一侧，动力机构、高速挡传动机构和低速挡传动机构位于动力输出套2的另一侧，构成中置式结构布置，兼具了轮毂电机和侧挂式结构的优势，弥补了轮毂电机和侧挂式结构的不足，不仅能够很好地保证转动输出部件的平衡性，而且具有极高的机械效率，较小的发热量，更佳的散热能力和更轻的重量。

请参见图1和图2，高速挡传动机构包括摩擦离合器5和用于对摩擦离合器5施加预紧力的弹性元件组3，摩擦离合器5包括外片花件套5a、内片螺旋滚道套5b以及交替设置在外片花件套5a和内片螺旋滚道套5b之间的外摩擦片5c和内摩擦片5d，各外摩擦片5c能够沿外片花件套5a轴向滑动，各内摩擦片5d能够沿内片螺旋滚道套5b轴向滑动，内片螺旋滚道套5b套装在主轴1上，并与主轴1之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套5b能够沿主轴1轴向滑动，动力机构能够通过摩擦离合器5将动力传递给主轴1，最终由动力输出套2输出。相对于传统盘式摩擦离合器，本实例中的摩擦离合器5，长期使用，各内摩擦片5d和外摩擦片5c的磨损情况基本一致，降低了滑摩损耗，提高了摩擦离合器5的耐磨性、稳定性和可靠性，延长摩擦离合器5的使用寿命。

外片花件套5a包括依次连接的动力输入部5a1、压紧配合部5a2和动力输出部5a3，动力输入部5a1和动力输出部5a3均为圆环结构，且动力输入部5a1的直径大于动力输出部5a3的直径，压紧配合部5a2为圆盘结构，各外摩擦片5c能够沿动力输入部5a1的内壁轴向滑动。

内片螺旋滚道套5b包括呈圆环结构的内片滑动部5b1和呈圆盘结构的摩擦片压紧部5b2，内片滑动部5b1与主轴1之间形成螺旋传动副，各内摩擦片5d能够沿内片滑动部5b1的外壁轴向滑动，各外摩擦片5c和内摩擦片5d位于压紧配合部5a2和摩擦片压紧部5b2之间，弹性元件组3与摩擦片压紧部5b2抵接。

并且，动力输入部5a1与各外摩擦片5c花键配合，内片滑动部5b1与各内摩擦片5d花键配合。

主轴1的外壁上具有外螺旋滚道，在外螺旋滚道中设置有若干滚珠，内片螺旋滚道套5b的内壁上具有与外螺旋滚道相适应的内螺旋滚道，各滚珠能够在外螺旋滚道和内螺旋滚道中滚动，以保证轴向滑动的稳定性。

请参见图1-图4，低速挡传动机构包括副轴传动组件和套装在主轴1上的超越离合器9，内片螺旋滚道套5b与超越离合器9的内心轮9c相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合，动力机构能够通过外片花件套5a依次将动力传递给副轴传动组件、超越离合器9、内片螺旋滚道套5b和主轴1，最终由动力输出套2输出。

副轴传动组件包括与主轴1平行的副轴4以及同步转动地套装在副轴4的低速一级从动齿轮6，动力输出部5a3上具有与低速一级从动齿轮6啮合的低速一级主动齿5a4，副轴4上具有低速二级主动齿4a，超越离合器9的外圈9a上具有与低速二级主动齿4a啮合的低速二级从动齿9b。

沿各内心轮9c外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体9d和细滚动体9e组成，在内心轮9c的外周面上设置有两个相对的保持架9f，在每个保持架9f的内壁上均开设有一圈环形槽9f1，各个细滚动体9e的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽9f1中。

内心轮9c的外周上设置有与粗滚动体9d相适应的外齿9c1，内心轮9c的内花键齿数为外齿9c1齿数的两倍。便于安装和调试，以解决各个内圈不同步的问题。

外齿9c1包括顶弧段9c12以及分别位于顶弧段9c12两侧的短边段9c11和长边段9c13，短边段9c11为向内凹陷的弧形结构，长边段9c13为向外凸出的弧形结构，短边段9c11的曲率小于长边段9c13的曲率。采用以上结构，能够保证单向传动功能的稳定性和可靠性。

请参见图1和图2，动力机构包括电机7和减速组件，减速组件包括通过联轴套8与电机7的电机轴7a同轴转动的第一齿轮轴10、与第一齿轮轴10平行的第二齿轮轴11以及同步转动地套装在第二齿轮轴11上的减速一级从动齿轮12，第一齿轮轴10上具有与减速一级从动齿轮12啮合的减速一级主动齿10a，第二齿轮轴11上具有减速二级主动齿11a，动力输入部5a1上具有与减速二级主动齿11a啮合的减速二级从动齿5a5。其中，第一齿轮轴10与电机轴7a均插入联轴套8中，并均与联轴套8花键配合。

请参见图1和图3，传动传感机构包括可转动地套装在主轴1上的传动传感安装套13、套装在传动传感安装套13上的传动传感凸轮套14、用于驱使传动传感凸轮套14靠近动力输出套2的弹性复位元件18以及用于检测实时功率的检测装置，传动传感凸轮套14与传动传感安装套13之间形成螺旋传动副，并能够沿传动传感安装套13轴向滑动，动力输出套2与传动传感凸轮套14相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合。传动传感安装套13的外壁上具有外螺旋滚道，在外螺旋滚道中设置有若干滚珠，传动传感凸轮套14的内壁上具有与外螺旋滚道相适应的内螺旋滚道，各滚珠能够在外螺旋滚道和内螺旋滚道中滚动，以保证轴向滑动的稳定性。

检测装置包括均设置在传动传感凸轮套14上的转速检测永磁体15和位移检测永磁体16以及均设置在传动传感箱体上的转速检测霍尔元件和位移检测霍尔元件，转速检测霍尔元件与转速检测永磁体15相适配，位移检测霍尔元件与位移检测永磁体16相适配。通过采集到的转速和位移数据，能够计算得到实时功率。

并且，为了保证动力输出套2进行动力输出的稳定性，动力输出套2与主轴1花键配合，并与传动传感安装套13之间设置有滚针轴承17。

弹性元件组3对内片螺旋滚道套5b施加压力，压紧摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d，此时摩擦离合器5在弹性元件组3的压力下处于结合状态，动力处于高速挡动力传递路线：

电机7→联轴套8→第一齿轮轴10→减速一级从动齿轮12→第二齿轮轴11→外片花件套5a→各外摩擦片5c和内摩擦片5d→内片螺旋滚道套5b→主轴1→动力输出套2输出动力。

此时，弹性元件组3未被压缩。当主轴1传递给摩擦离合器5的阻力矩大于等于摩擦离合器5的预设载荷极限时，内片螺旋滚道套5b压缩弹性元件组3，摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d之间出现间隙，即分离，动力改为通过下述路线传递，即低速挡动力传递路线：

电机7→联轴套8→第一齿轮轴10→减速一级从动齿轮12→第二齿轮轴11→外片花件套5a→低速一级从动齿轮6→副轴4→超越离合器9→内片螺旋滚道套5b→主轴1→动力输出套2输出动力。

此时，弹性元件组3被压缩。从上述传递路线可以看出，本实用新型在运行时，形成一个保持一定压力的自动变速机构。

本实施例以电动汽车为例，整车在启动时阻力大于驱动力，阻力迫使主轴1相对内片螺旋滚道套5b转动一定角度，在螺旋传动副的作用下，内片螺旋滚道套5b通压缩弹性元件组3，外摩擦片5c和内摩擦片5d分离，即摩擦离合器5处于断开状态，动力以低速挡速度转动；因此，自动实现了低速挡起动，缩短了起动时间。与此同时，弹性元件组3吸收运动阻力矩能量，为恢复高速挡挡位传递动力储备势能。

启动成功后，行驶阻力减少，当分力减少到小于弹性元件组3所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生弹性元件组3压力迅速释放的推动下，摩擦离合器5的各外摩擦片5c和内摩擦片5d恢复紧密贴合状态，动力以高速挡速度转动。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，包括动力机构、高速挡传动机构、低速挡传动机构、传动传感机构、主轴(1)以及同步转动地套装在主轴(1)上的动力输出套(2)，其特征在于：所述传动传感机构位于动力输出套(2)的一侧，所述动力机构、高速挡传动机构和低速挡传动机构位于动力输出套(2)的另一侧；

所述高速挡传动机构包括摩擦离合器(5)和用于对摩擦离合器(5)施加预紧力的弹性元件组(3)，所述摩擦离合器(5)包括外片花件套(5a)、内片螺旋滚道套(5b)以及交替设置在外片花件套(5a)和内片螺旋滚道套(5b)之间的外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)，各外摩擦片(5c)能够沿外片花件套(5a)轴向滑动，各内摩擦片(5d)能够沿内片螺旋滚道套(5b)轴向滑动，所述内片螺旋滚道套(5b)套装在主轴(1)上，并与主轴(1)之间形成螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套(5b)能够沿主轴(1)轴向滑动，所述动力机构能够通过摩擦离合器(5)将动力传递给主轴(1)；

所述低速挡传动机构包括副轴传动组件和套装在主轴(1)上的超越离合器(9)，所述内片螺旋滚道套(5b)与超越离合器(9)的内心轮(9c)相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合，所述动力机构能够通过外片花件套(5a)依次将动力传递给副轴传动组件、超越离合器(9)、内片螺旋滚道套(5b)和主轴(1)。

2.根据权利要求1所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述外片花件套(5a)包括依次连接的动力输入部(5a1)、压紧配合部(5a2)和动力输出部(5a3)，所述动力输入部(5a1)和动力输出部(5a3)均为圆环结构，且动力输入部(5a1)的直径大于动力输出部(5a3)的直径，所述压紧配合部(5a2)为圆盘结构，各外摩擦片(5c)能够沿动力输入部(5a1)的内壁轴向滑动；

所述内片螺旋滚道套(5b)包括呈圆环结构的内片滑动部(5b1)和呈圆盘结构的摩擦片压紧部(5b2)，所述内片滑动部(5b1)与主轴(1)之间形成螺旋传动副，各内摩擦片(5d)能够沿内片滑动部(5b1)的外壁轴向滑动，各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)位于压紧配合部(5a2)和摩擦片压紧部(5b2)之间，所述弹性元件组(3)与摩擦片压紧部(5b2)抵接。

3.根据权利要求2所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述动力输入部(5a1)与各外摩擦片(5c)花键配合，所述内片滑动部(5b1)与各内摩擦片(5d)花键配合。

4.根据权利要求2所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述动力机构包括电机(7)和减速组件，所述减速组件包括通过联轴套(8)与电机(7)的电机轴(7a)同轴转动的第一齿轮轴(10)、与第一齿轮轴(10)平行的第二齿轮轴(11)以及同步转动地套装在第二齿轮轴(11)上的减速一级从动齿轮(12)，所述第一齿轮轴(10)上具有与减速一级从动齿轮(12)啮合的减速一级主动齿(10a)，所述第二齿轮轴(11)上具有减速二级主动齿(11a)，所述动力输入部(5a1)上具有与减速二级主动齿(11a)啮合的减速二级从动齿(5a5)。

5.根据权利要求4所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述第一齿轮轴(10)与电机轴(7a)均插入联轴套(8)中，并均与联轴套(8)花键配合。

6.根据权利要求2所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述副轴传动组件包括与主轴(1)平行的副轴(4)以及同步转动地套装在副轴(4)的低速一级从动齿轮(6)，所述动力输出部(5a3)上具有与低速一级从动齿轮(6)啮合的低速一级主动齿(5a4)，所述副轴(4)上具有低速二级主动齿(4a)，所述超越离合器(9)的外圈(9a)上具有与低速二级主动齿(4a)啮合的低速二级从动齿(9b)。

7.根据权利要求6所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：沿所述各内心轮(9c)外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体(9d)和细滚动体(9e)组成，在所述内心轮(9c)的外周面上设置有两个相对的保持架(9f)，在每个保持架(9f)的内壁上均开设有一圈环形槽(9f1)，各个细滚动体(9e)的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽(9f1)中。

8.根据权利要求1所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述传动传感机构包括可转动地套装在主轴(1)上的传动传感安装套(13)、套装在传动传感安装套(13)上的传动传感凸轮套(14)、用于驱使传动传感凸轮套(14)靠近动力输出套(2)的弹性复位元件(18)以及用于检测实时功率的检测装置，所述传动传感凸轮套(14)与传动传感安装套(13)之间形成螺旋传动副，并能够沿传动传感安装套(13)轴向滑动，所述动力输出套(2)与传动传感凸轮套(14)相互靠近的一端端面均为凸轮型面，以共同构成端面凸轮配合。

9.根据权利要求8所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述检测装置包括均设置在传动传感凸轮套(14)上的转速检测永磁体(15)和位移检测永磁体(16)以及均设置在传动传感箱体上的转速检测霍尔元件和位移检测霍尔元件，所述转速检测霍尔元件与转速检测永磁体(15)相适配，所述位移检测霍尔元件与位移检测永磁体(16)相适配。

10.根据权利要求8所述的一种中置式传动传感多片离合自适应电驱动系统，其特征在于：所述动力输出套(2)与主轴(1)花键配合，并与传动传感安装套(13)之间设置有滚针轴承(17)。

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