CN110043618B - 行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，采用行星减速输入，变速系统包括低速挡传动机构、倒挡传动机构和自适应变速组件；倒挡传动机构具有将倒挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅰ，低速挡传动机构具有将低速挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅱ，传动比Ⅰ大于等于传动比Ⅱ；本发明利用两个超越离合器的合理配合，使得整体结构简单紧凑，倒挡传动与低速挡、快挡传动共用传动路线，且不发生干涉，保证了本发明整体性能，适应能力较强，配合顺畅自然，降低制造成本，保证传动的稳定性，采用行星减速输入，可采用高速电机作为动力源，提高整体效率，不但适用于电动车领域，而且适用于其它变扭矩机械传动领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种机动车变速器，特别涉及一种行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统。
背景技术
机械传动系统一般使用工况复杂，需要分配扭矩实现不同负载和转速的传动，以电动车为例，行驶环境复杂多变。且现有的电动汽车普遍采用的电驱动方法是电机驱动定速比，高效率合理区间狭窄有限，造成恶性循环，由此产生下列问题：
1.只能满足在某一工况的转矩的范围内工作。
2.在定速比情况下为满足道路工况，只能提高电机的转速，增加电机制造成本。
3.电机发热，使用效率和寿命下降；
4.如要满足电动汽车复杂工况对转矩的要求，只能通过不断增大电机电流和转速，只能不顾及大电流放电对电池的危害，只能利用电机的峰值功率、峰值扭矩和峰值大电流来驱动电机，完全不遵循动力电池组的放电特性；
5.由于大电流放电持续时间长，动力电池组电容量急剧下降，峰值大电流放电使电池急剧升温、升温引起电芯内阻急剧增大，电池受到极大的冲击而又带来无法挽回的损害，蓄电容量和电芯寿命锐减，充电循环次数快速减少，会带来续航里程越来越短的问题；
6.能量回收效率低；
7.采用高速电机加减速机构本质是增功增矩，不能实现高效率转换，在低速重载工况下，会带来电机性能迅速恶化、阻转下效率低的问题；大电流供电和频繁大电流冲击，过载引起的电池、控制器、电器和线缆不挡损坏，尤其是大大电池缩短循环使命，经济性差；
但是，现有技术由以上利用定速比的驱动方法和技术路线存在致命缺陷而又无法克服。
现有的自动变速器为多属性控制，采用电磁阀和伺服电机,通过同步器、拨叉和齿环等机械零部件实现升挡和降挡。机抅组成零部件多，必须切断动力、这时电机速度瞬间升到最高，而汽车行驶动力突然消失，车速在行驶阻力作用下速降，算法复杂难以实现适时同步控制，且要求切断转换时间在短时间内，顿挫感强，可靠性差等；存在着安全性、舒适性、可靠性等问题。
为了解决以上问题，本申请发明人发明了一系列的凸轮自适应自动变速装置，能根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，使电机或发动机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制，凸轮自适应自动变速装置负荷随行驶力变化改变传动比，在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速，使电机或发动机始终在高效率区高速输出扭矩；可以满足山区、丘陵和重负荷条件下机动车辆运行平稳，提高安全性；采用摩擦盘形成分离结合的结构，具有反应灵敏的优点，且轴向尺寸较小，很好的解决了电动车存在的上述问题。虽然具有上述优点，凸轮自适应自动变速装置由于采用机械式自动变速结构上,适宜电动摩托车和电动自行车的单向传递动力，不适宜需要双向驱动的机动车和机械装置的变速器，若采用传统倒挡传动机构，不但会增加变速器整体的体积以及结构的复杂程度，而且与凸轮自适应自动变速装置不能很好地融合。
因此，需要一种对上述凸轮自适应自动变速装置进行改进，增加适应能力较强的倒挡传动机构，装置不但能够自适应随行驶阻力变化不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，而且能解决双向驱动工况下，均能满足复杂条件下高效率道路正向和反向行驶的问题，且设置简单紧凑、与凸轮自适应自动变速机构配合顺畅自然，降低制造成本，保证传动的稳定性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，增加适应能力较强的倒挡传动机构，装置不但能够自适应随行驶阻力变化不切断驱动力的情况下自动进行换挡变速，而且能解决双向驱动工况下，均能满足复杂条件下高效率道路正向和反向行驶的问题，且设置简单紧凑、与凸轮自适应自动变速机构配合顺畅自然，降低制造成本，保证传动的稳定性。
本发明的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，包括箱体、驱动电机和变速器，所述变速器包括主轴和主轴上的变速系统，所述变速系统包括行星轮系、低速挡传动机构、倒挡传动机构和自适应变速组件；
自适应变速组件包括从动摩擦件、主动摩擦件和变速弹性元件；
主动摩擦件和从动摩擦件以摩擦面相互配合的方式形成摩擦传动副，所述从动摩擦件以可轴向滑动圆周方向传动的方式设置于主轴，变速弹性元件施加使从动摩擦件与主动摩擦件贴合传动的预紧力，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出，所述轴向凸轮副将动力输出时，对从动摩擦件施加与变速弹性元件预紧力相反的轴向分力；驱动动力通过行星轮系输入至一第一超越离合器从而将动力输入至所述主动摩擦件；
还包括副轴，所述驱动动力还通过行星轮系输入副轴；
所述低速挡传动机构包括第二超越离合器，所述副轴通过第二超越离合器将低速挡动力传递至主轴；
所述倒挡传动机构以可将倒挡动力传递至主轴或者断开倒挡动力；
所述倒挡传动机构具有将倒挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅰ，所述低速挡传动机构具有将低速挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅱ，传动比Ⅰ大于等于传动比Ⅱ；
还包括动力输出组件，所述动力输出组件包括差速器，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出至差速器；
所述行星轮系包括外齿圈、行星齿轮、行星架和太阳轮，所述外齿圈固定于箱体。
进一步，所述驱动电机包括定子和空心转子，包括定子和转子，所述转子为空心转子结构，所述从动摩擦件、主动摩擦件和变速弹性元件位于空心转子结构内；所述空心转子结构设有前支撑部和后支撑部，所述前支撑部传动配合连接支撑于第一超越离合器外圈，后支撑部转动配合支撑于箱体，所述空心转子结构的空心中部转动配合支撑于变速器主轴。
进一步，所述驱动动力由太阳轮输入并由行星架输出；
所述轴向凸轮副由带有端面凸轮的凸轮轴套和从动摩擦件带有的端面凸轮配合形成，所述凸轮轴套转动配合外套于主轴，所述从动摩擦传动配合且轴向可滑动的外套于主轴，凸轮轴套传动配合设有将动力输出的动力输出件；
所述第一超越离合器内圈转动配合外套于凸轮轴套并端部延伸形成延伸段与主动摩擦件传动配合，所述太阳轮转动配合外套于第一超越离合器内圈的所述延伸段；所述行星架与第一超越离合器外圈传动配合并同时将动力输入至副轴。
进一步，所述低速挡传动机构还包括低速挡从动齿轮和与低速挡从动齿轮啮合的低速挡主动齿轮，所述第二超越离合器的内圈传动配合设置于主轴，外圈传动配合设置或者直接形成低速挡从动齿轮，所述副轴上传动配合设置低速挡主动齿轮；所述倒挡传动机构包括倒挡主动齿轮和与倒挡主动齿轮啮合的倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮可接合或分离的方式设置于副轴，倒挡从动齿轮传动配合设置于主轴；所述传动比Ⅰ大于传动比Ⅱ。
进一步，所述倒挡主动齿轮通过电磁换挡机构可接合或分离的方式设置于副轴，所述电磁换挡机构同时用于切换动力正反转输入；所述电磁换挡机构包括电磁换挡器、主动摆臂、换挡转轴和换挡拨叉，所述电磁换挡器为两个分列于主动摆臂两侧用于驱动主动摆臂绕换挡转轴的轴线摆动且带动换挡转轴绕所述轴线转动，所述换挡转轴带动换挡拨叉绕所述轴线摆动并完成换挡；所述电磁换挡机构还设有定位机构，所述定位机构包括设置于主动摆臂动力端的具有预紧力的定位弹子和设置于箱体的定位基座，所述定位基座上设置与定位弹子对应配合的定位凹坑；所述电磁换挡机构还设有用于检测挡位换挡是否到位的位置传感组件。
进一步，所述变速弹性元件为变速碟簧，所述变速碟簧外套于主轴并且一端通过平面轴承抵住从动摩擦件，另一端抵住预紧力调节组件，所述平面轴承为沿径向双排小滚珠的平面滚动轴承，所述预紧力调节组件包括调节环和调节螺母，所述调节螺母螺纹配合设置于主轴，调节环轴向可滑动的外套于主轴且两端分别抵住调节螺母和变速碟簧，所述调节螺母还设有将其轴向锁紧的锁紧组件。
进一步，所述凸轮轴套通过转动配合于主轴的第二凸轮轴套将动力输出至动力输出件，所述凸轮轴套与第二凸轮轴套通过第二轴向凸轮副传动配合；
与所述第一超越离合器外圈传动配合且转动配合外套于凸轮轴套或第二凸轮轴套设有中间主动齿轮，所述副轴传动配合设置有与中间主动齿轮传动配合的中间从动齿轮。
进一步，所述动力输出件为与第二凸轮轴套一体成形的动力输出齿轮，所述第二凸轮轴套外圆靠近动力输出齿轮设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第一径向轴承；所述中间主动齿轮第一端与第一超越离合器外圈传动配合，第二端形成左轴颈且该左轴颈外圆设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第二径向轴承；所述第二超越离合器内圈分别向左、右延伸形成外延伸轴段和内延伸轴段，外延伸轴段外圆和内延伸轴段外圆分别对应设有用于转动支撑于变速器箱体的第三径向轴承和第四径向轴承；所述倒挡从动齿轮传动配合外套于第二超越离合器内圈向内端延伸延伸的轴段外圆，且所述第四径向轴承位于倒挡从动齿轮右侧；所述主轴外圆设有用于转动配合支撑于空心转子结构内圆的第五径向轴承；空心转子结构的后支撑部通过第六径向轴承转动配合支撑于箱体；所述动力输出组件还包括动力输出减速组件，所述动力输出减速组件包括与动力输出齿轮啮合的第一减速齿轮、与第一减速齿轮传动配合的减速轴和与减速轴传动配合的第二减速齿轮，所述第二减速齿轮与差速器的动力输入纸轮啮合传动。
进一步，所述中间主动齿轮右侧与第一超越离合器内圈之间通过第一平面轴承转动配合，所述第二径向轴承设置于中间主动齿轮左侧形成的轴颈，中间主动齿轮左侧与第一径向轴承之间通过第二平面轴承转动配合；动力输出齿轮左侧与第二超越离合器内圈的内延伸轴段设置第三平面轴承。
进一步，所述驱动动力由一驱动过渡套输入，所述驱动过渡套传动连接第一超越离合器的外圈，所述第一超越离合器的内圈与主动摩擦件传动连接；所述驱动过渡套还将动力通过第一超越离合器外圈输入副轴；与所述第一超越离合器外圈固定连接一传动套，所述传动套紧配合外套于中间主动齿轮第一端形成的右轴颈并形成传动配合。
本发明的有益效果是：本发明的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，具有现有凸轮自适应自动变速装置的全部优点，如能根据行驶阻力检测驱动扭矩—转速以及行驶阻力—车速信号，使电机输出功率与车辆行驶状况始终处于最佳匹配状态，实现车辆驱动力矩与综合行驶阻力的平衡控制，在不切断驱动力的情况下自适应随行驶阻力变化自动进行换挡变速；可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机负荷变化平缓，机动车辆运行平稳，提高安全性；
利用两个超越离合器的合理配合，将倒挡结构与低速挡机构合理设置传动比，使得整体结构简单紧凑，倒挡传动与低速挡、快挡传动共用传动路线，且不发生干涉，保证了本发明的机械式自适应自动变速器的整体性能，适应能力较强，与自适应自动变速机构配合顺畅自然，降低制造成本，保证传动的稳定性，采用行星减速输入，可采用高速电机作为动力源，提高整体效率，不但适用于电动车领域，而且适用于其它变扭矩机械传动领域。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的轴向剖面结构示意图；
图2为驱动电机横向剖面图；
图3为电磁换挡结构示意图；
图4位电磁换挡结构剖视图；
图5为本发明采用离合片结构剖视图；
图6为离合片结构放大图。
具体实施方式
图1为本发明的轴向剖面结构示意图，图2为驱动电机横向剖面图，图3为电磁换挡结构示意图，图4位电磁换挡结构剖视图，如图所示：本发明的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，包括箱体、驱动电机和变速器，所述变速器包括主轴1和主轴1上的变速系统，所述变速系统包括行星轮系、低速挡传动机构、倒挡传动机构和自适应变速组件；
自适应变速组件包括从动摩擦件2、主动摩擦件18和变速弹性元件19；
主动摩擦件18和从动摩擦件2以摩擦面相互配合的方式形成摩擦传动副，所述从动摩擦件以可轴向滑动圆周方向传动的方式设置于主轴，如图所示，主动摩擦件18和从动摩擦件2分别为圆环体轴向内锥套和圆环体轴向外锥套，圆环体轴向内锥套设有轴向内锥面且外套于圆环体轴向外锥套，圆环体轴向外锥套设有与圆环体轴向内锥套的轴向内锥面相配合的轴向外锥面，通过相互配合的锥面形成摩擦接合传动或者分离，在此不再赘述；圆环体轴向外锥套外套于主轴且与主轴均设有轴向滑槽，滑槽内嵌有减小摩擦力的滚珠，圆环体轴向外锥套与主轴之间通过滑槽以及滚珠形成轴向可滑动的圆周方向传动配合；滑槽也可以是螺旋槽(形成轴向凸轮槽)，嵌入滚珠后还可形成轴向凸轮副，还具有在大扭矩传递动力时对变速弹性元件19的压缩，保证传动的平稳；当然，也可以直接形成花键或者螺纹副配合(不用滚珠)，也能实现目的；
当然，摩擦传动副也可以采用如图5、图6所示的摩擦片结构，如图5所示，主动摩擦件18’与第一超越离合器内圈一体成型或传动配合，且主动摩擦件18’上设有主动摩擦片组18a’，从动摩擦件上设有与主动摩擦片18a’相配合的从动摩擦片组，配合结构与现有的摩擦片式离合器相类似，但本结构摩擦片可拆卸式设置，可根据整体结构需要拆装，以保证轴向尺寸；
变速弹性元件19施加使从动摩擦件与主动摩擦件贴合传动的预紧力，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出，所述轴向凸轮副将动力输出时，对从动摩擦件施加与变速弹性元件预紧力相反的轴向分力；轴向凸轮副即为相互配合的轴向凸轮(包括端面凸轮或者螺旋凸轮)，从动摩擦件转动时，轴向凸轮副产生轴向和圆周方向两个分力，其中圆周方向分力输出动力，轴向分力作用于从动摩擦件并施加于变速弹性元件，也就是说，轴向凸轮副的旋向与动力输出转动方向有关，本领域技术人员根据上述记载，在得知动力输出方向的前提下，能够得知轴向凸轮副何种旋向能够施加何种方向的轴向分力，在此不再赘述；
驱动动力通过行星轮系输入至一第一超越离合器4从而将动力输入至所述主动摩擦件18，通过合理的机械布局即可实现，在此不再赘述。
还包括副轴12，所述驱动动力还通过行星轮系输入副轴12；
所述低速挡传动机构包括第二超越离合器6，所述副轴12通过第二超越离合器6将低速挡动力传递至主轴1，主轴1与圆环体轴向外锥套传动配合；
所述倒挡传动机构以可将倒挡动力传递至主轴或者断开倒挡动力；一般采用挂挡结构进行设置，可以断开倒挡传动机构与主轴的传动也可以断开与副轴12的传动，均能实现发明目的；
所述倒挡传动机构具有将倒挡动力从副轴12传递至主轴1的传动比Ⅰ，所述低速挡传动机构具有将低速挡动力从副轴12传递至主轴1的传动比Ⅱ，传动比Ⅰ大于等于传动比Ⅱ；则在倒挡传动时，第二超越离合器超越内圈(转动方向与倒挡相同)转速慢于外圈(低速挡与倒挡均由副轴输入动力)，形成超越，倒挡传动机构顺利传动，否则会锁死；
还包括动力输出组件，所述动力输出组件包括差速器，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出至差速器；输出至差速器的方式可采用一般的机械传动结构，可通过一系列机械传动副远距离传输动力，形成前置后驱等结构，也可直接传输用于前驱或者后驱，在此不再赘述；
所述行星轮系包括外齿圈37、行星齿轮38、行星架39和太阳轮36；所述外齿圈固定于箱体，行星轮系的装配以及传动结构属于现有技术，在此不再赘述。
由于低速挡传动机构和倒挡传动机构传动方向不同，因此，轴向凸轮副优选为双向输出的凸轮结构。
本实施例中，所述驱动电机包括定子32和转子33，所述转子为空心转子结构，所述从动摩擦件2、主动摩擦件18和变速弹性元件19位于空心转子结构内；所述空心转子结构设有前支撑部和后支撑部，所述前支撑部传动配合连接支撑于第一超越离合器外圈，后支撑部通过第六径向轴承40转动配合支撑于箱体，所述空心转子结构的空心中部转动配合支撑于变速器主轴；电机的转子设置成空心结构，且用于安装变速器的部分部件，使得电机与变速器的结构进行深度优化，形成部分或者全部的包容及高度的集成，配合顺畅自然，且不发生运行干涉，保证了电机在全工况和综合路况下高效率工作；同时，采用转子负载整体由变速器箱体以及主轴支撑的结构，将扭矩所产生的附加弯矩传递给箱体，能够传递较大的扭矩且不会发生弯曲变形，可大大减小相同承载能力条件下的构件尺寸，适应了电机转子的空心结构；实现了大扭矩、高转速和轻量化指标，还使得变速器在高速状态下具有较好的平稳性以及低噪声；该结构保证了变速器本身的整体结构的紧凑性，利于实现变速器整体的轻量化布置，为高速电机的使用创造了条件；如图所示，本实施例中，所述转子空心结构为轴向贯通的空心结构。
本实施例中，所述驱动动力由一驱动过渡套3输入，所述驱动过渡套3传动连接第一超越离合器4的外圈4b，所述第一超越离合器4的内圈4a与主动摩擦件传动连接；所述驱动过渡套还将动力通过第一超越离合器外圈输入副轴。
本实施例中，所述驱动动力由太阳轮36输入并由行星架39输出；所述轴向凸轮副由带有端面凸轮的凸轮轴套22和从动摩擦件2带有的端面凸轮配合形成，所述凸轮轴套22转动配合外套于主轴，所述从动摩擦件2传动配合且轴向可滑动的外套于主轴1，如图所示，所述第一超越离合器4的内圈4a转动配合外套于凸轮轴套22，凸轮轴套22传动配合设有将动力输出的动力输出件11，同时，凸轮轴套还将动力输出至副轴，形成低速挡(倒挡)的动力传输，本实施例动力输出的动力输出件11为动力输出齿轮，动力输出齿轮通过减速组件输出至差速器31，减速组件包括与动力输出齿轮减速啮合的第一减速齿轮34、与第一减速齿轮传动配合的减速轴和传动配合设置于减速轴的第二减速齿轮35，所述第二减速齿轮与差速器31的动力输入齿轮传动啮合，减速轴转动配合支撑于箱体，在此不再赘述；
所述第一超越离合器4内圈4a转动配合外套于凸轮轴套22并端部延伸形成延伸段与主动摩擦件18传动配合，所述太阳轮36转动配合外套于第一超越离合器4内圈4a的所述延伸段；所述行星架39与第一超越离合器4外圈4b传动配合并同时将动力输入至副轴12，整个行星结构设置于本发明结构紧凑。
本实施例中，所述低速挡传动机构还包括低速挡从动齿轮和与低速挡从动齿轮啮合的低速挡主动齿轮7，所述第二超越离合器6的内圈6a传动配合设置于主轴1，外圈6b传动配合设置或者直接形成低速挡从动齿轮，本实施例未直接形成；所述副轴12上传动配合设置低速挡主动齿轮7；所述倒挡传动机构包括倒挡主动齿轮9和与倒挡主动齿轮9啮合的倒挡从动齿轮8，所述倒挡主动齿轮可接合或分离的方式设置于副轴，倒挡从动齿轮传动配合设置于主轴；所述传动比Ⅰ大于传动比Ⅱ。
本实施例中，所述倒挡主动齿轮9通过电磁换挡机构10可接合或分离的方式设置于副轴12，所述电磁换挡机构同时用于切换动力正反转输入，在电磁换挡机构切换换成倒挡过程中，将信号直接发送至电机控制系统，控制电机反转，实现倒挡；采用一般的信号采集机构或者开关即可实现。
所述电磁换挡机构包括电磁换挡器102、主动摆臂101、换挡转轴105和换挡拨叉106，所述电磁换挡器为两个分列于主动摆臂101两侧用于驱动主动摆臂101绕换挡转轴105的轴线摆动且带动换挡转轴105绕所述轴线转动，所述换挡转轴105带动换挡拨叉106绕所述轴线摆动并驱动接合器(同步器)完成换挡，接合器(同步器)换挡属于现有技术，在此不再赘述；电磁换挡器为具有往复推杆的结构，通电时往复推杆推出并推动主动摆臂摆动后立即回位，回位一般采用回位弹簧结构，在此不再赘述。
本实施例中，所述电磁换挡机构还设有定位机构103，所述定位机构103包括设置于主动摆臂101动力端的具有预紧力的定位弹子103b和设置于箱体的定位基座103c，主动摆臂101动力端指的是电磁换挡器作用使其摆动的一端；如图所示，主动摆臂动力端设有一弹子座103a，弹子座内安装一柱状弹簧103d，柱状弹簧作用于定位弹子使其具有向外的预紧力；所述定位基座上设置与定位弹子对应配合的定位凹坑，在摆动过程中定位弹子在定位基座表面滑动，当滑动至定位凹坑处时定位弹子在预紧力作用下进入凹坑形成定位，当然，凹坑为平滑结构，在一定的推力下定位弹子会移除凹坑，完成后续换挡程序；所述电磁换挡机构还设有用于检测挡位换挡是否到位的位置传感组件，传感组件一般采用霍尔元件以及与霍尔元件对应的磁钢。
本实施例中，所述变速弹性元件19为变速碟簧，所述变速碟簧外套于主轴并且一端抵住从动摩擦件，另一端抵住预紧力调节组件，如图所示，所述变速碟簧19外套于主轴1并且一端通过平面轴承28抵住从动摩擦件2，所述平面轴承28为沿径向双排小滚珠的平面滚动轴承，小滚珠指的使用较现有技术中承载能力相同的滚珠小；采用双排滚珠，在平面轴承承载相同载荷的条件下，可减小滚珠的参数，具有转动平稳、相同载荷转速高、承载能力强的特点，并且可减小轴向安装尺寸；所述预紧力调节组件包括调节环20和调节螺母17，所述调节螺母17螺纹配合设置于主轴1，调节环20轴向可滑动的外套于主轴1且两端分别抵住调节螺母17和变速碟簧，所述调节螺母还设有将其轴向锁紧的锁紧组件21。
本实施例中，所述凸轮轴套通过转动配合于主轴的第二凸轮轴套30将动力输出至动力输出件11，所述凸轮轴套22与第二凸轮轴套30通过第二轴向凸轮副传动配合；形成双凸轮传动结构，利于平稳传动且在低速挡传动时利于锁紧变速碟簧，避免发生顿挫；
与所述第一超越离合器外圈传动配合且转动配合外套于第二凸轮轴套设有中间主动齿轮，与所述第一超越离合器外圈固定连接一传动套5，所述传动套5紧配合(一般采用过盈或者过渡配合)外套于中间主动齿轮第一端形成的右轴颈并形成传动配合，如图所示，传动套5一端(右侧)固定连接于超越离合器外圈，另一端(左侧)通过内花键与中间主动齿轮第一端形成的右轴颈的外花键形成传动配合，同时还支撑于该轴颈外圆，形成互相的支撑，保证传动结构的稳定性；所述副轴12传动配合设置有与中间主动齿轮15传动配合的中间从动齿轮14。
本实施例中，所述动力输出件11为与第二凸轮轴套30一体成形的动力输出齿轮(或者形成轴颈后与第二凸轮轴套30传动配合)，所述第二凸轮轴套30外圆靠近动力输出齿轮设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第一径向轴承23；所述中间主动齿轮15第一端与第一超越离合器4外圈4b传动配合，第二端形成左轴颈且该左轴颈外圆设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第二径向轴承13；所述第二超越离合器6内圈6a分别向左、右延伸形成外延伸轴段和内延伸轴段，外延伸轴段外圆和内延伸轴段外圆分别对应设有用于转动支撑于变速器箱体的第三径向轴承29和第四径向轴承28；所述倒挡从动齿轮8传动配合外套于第二超越离合器6内圈6a向内端延伸延伸的轴段外圆，且所述第四径向轴承位于倒挡从动齿轮右侧；所述主轴外圆设有用于转动配合支撑于电机转子内圆的第五径向轴承25，如图所示，第五径向轴承25的内圈通过所述调节环20套在主轴，外圈支撑于电机转子内圆；空心转子结构后支撑部通过第六径向轴承24转动配合支撑于箱体；所述动力输出组件还包括动力输出减速组件，所述动力输出减速组件包括与动力输出齿轮啮合的第一减速齿轮、与第一减速齿轮传动配合的减速轴和与减速轴传动配合的第二减速齿轮，所述第二减速齿轮与差速器的动力输入齿轮啮合传动。
如图所示，所述转子空心的内壁沿径向向内突出的轴承座33a，该轴承座通过第五径向轴承25支撑于主轴，所述轴承座33a由转子空心内壁沿圆周方向并列布置的向内凸出的板状凸起形成，板状凸起对轴承形成支撑的同时，还具有散热片的效果，可有效将电机转子所产生的热量散发到空腔内，同时还利于增加空心转子的整体强度。
本实施例中，所述转子包括空心的铝合金转子支撑体33d和外套于铝合金转子支撑体的转子主体33e，所述铝合金转子支撑体的外圆径向截面为多角星结构，转子主体的内圆为与铝合金转子支撑体外圆相配合的多角星结构；采用铝合金支撑体且采用多角星结构配合，增加了铝合金在转子中所占的体积，从而减轻电机整体重量，实现了电机的轻量化结构布置，同时降低了结构成本；多角星结构还保证了支撑体与主体之间的圆周方向的配合强度，并可大大提高在大扭矩下的转速(相同构件尺寸)，实现了大扭矩、高转速和轻量化指标，相对于现有技术，在达到转速≥15000转/分的条件下更节能，用于高效轻量化轮毂电动轮等变速机构对于节能环保具有较大的优势，更能适应于以节能环保为主要目标的纯电动车使用。
本实施例中，所述转子主体33e内布置有电机的磁钢33c，所述磁钢33c的布置方式与所述多角星结构相适应；亦可以理解为转子支撑件与转子主体的配合方式(多角星)适应了磁钢的布置方式，该配合结构尽可能的适应了磁钢的磁力线环境，为电能的节约创造了结构上的条件，利于节能降耗。
本实施例中，所述转子的空腔内壁沿圆周方向并列形成沿纵向的加劲肋33b，加劲肋能够有效增加转子的本体强度，进一步适应于空心转子的轻量化结构；本实施例中，加劲肋33b设置于铝合金转子支撑体33d，符合铝合金材料对结构的要求，保证了支撑本身的强度，并保证了轻量化结构具有足够的支撑和传动强度。
该结构中，凸轮轴套和第二凸轮轴套外套于主轴，形成传动且互相支撑的结构，能够传递较大的扭矩且不会发生弯曲变形，可大大减小相同承载能力条件下的构件尺寸；针对各个传动承载(动力交接输入和输出)部件，分别设置相应的径向轴承，且径向轴承均支撑于箱体，使得主轴和传动的轴套能够较长的设置，并且由于具有支撑而将扭矩所产生的附加弯矩传递给箱体，使得自身传递较大扭矩，并可大大提高在大扭矩下的转速(相同构件尺寸)，实现了大扭矩、高转速和轻量化指标，相对于现有技术，用于驱动电机及高速减速器的最高转速≥15000转/分，用于高效轻量化轮毂电动轮等变速机构对于节能环保具有较大的优势，更能适应于以节能环保为主要目标的纯电动车使用。
本实施例中，所述中间主动齿轮15右侧与第一超越离合器4内圈4a之间通过第一平面轴承16转动配合，所述第二径向轴承13设置于中间主动齿轮15左侧形成的轴颈，中间主动齿轮15左侧与第一径向轴承23之间通过第二平面轴承26转动配合；动力输出齿轮左侧与第二超越离合器6内圈6a的内延伸轴段设置第三平面轴承27；该结构中，根据动力的输入输出节点分段承载设置径向轴承的基础上在各个分段之间设置相对转动的平面轴承，使得各个分段之间无干扰衔接，整个主轴和轴套在全长输入输出扭矩附加力矩直接传递至箱体，在径向上具有超强的承载能力，为变速器的轻量化和高速化提供了结构上的保障。
上述的左右方位指的是与附图相对应，与实际使用状态无关，对比时需将实物与附图摆放方位一致；本发明的副轴和减速轴均通过各自的轴承支撑在箱体上，在此不再赘述。
以上实施例只是本发明的最佳结构，并不是对本发明保护范围的限定；在连接方式上有所调整的方案，而不影响本发发明目的的实现。
本实施例的快挡动力传递路线：
动力→主动摩擦件18→从动摩擦件2→轴向凸轮副→凸轮轴套22(第二轴向凸轮副凸轮副和第二周向凸轮套)→传动轴动力输出件11输出动力；
此时第二超越离合器超越，且阻力传递路线：动力输出件11→凸轮轴套22→轴向凸轮副→从动摩擦件2→变速碟簧；动力输出件11通过轴向凸轮副对从动摩擦件2施加轴向力并压缩变速碟簧，当行驶阻力加大到一定时，该轴向力克服变速碟簧，使主动摩擦件18和从动摩擦件2分离，动力通过下述路线传递，即低速挡动力传递路线：
动力→主动摩擦件18→副轴12→低速挡主动齿轮→第二超越离合器的外圈6b→第二超越离合器的内圈6a→主轴1→从动摩擦件2→轴向凸轮副→凸轮轴套22→传动轴动力输出件11输出动力。
低速挡动力传递路线同时还经过下列路线：轴向凸轮副→从动摩擦件2→压缩变速碟簧，防止低速挡传动过程中出现压缩变速碟簧往复压缩，从而防止低速挡传动时主动摩擦件18和从动摩擦件2贴合。
有上述传递路线可以看出，本发明在运行时，主动摩擦件18与从动摩擦件8在变速碟簧作用下紧密贴合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，并且可以通过增加变速轴套的轴向厚度来调整离合器啮合所需压力，达到传动目的，此时，动力带动主动摩擦件18、从动摩擦件2、凸轮轴套22，使凸轮轴套22输出动力；此时第二超越离合器处于超越状态。
机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使凸轮轴套向相反方向转动一定角度，在轴向凸轮副的作用下，从动摩擦件2压缩变速碟簧；从动摩擦件2和主动摩擦件18分离，同步，第二超越离合器啮合，输出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，减少了起动力。与此同时，变速碟簧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，当分力减少到小于变速碟簧所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生变速碟簧压力迅速释放推动下，完成从动摩擦件2和主动摩擦件18恢复紧密贴合状态，低速挡超越离合器处于超越状态。
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。
倒挡传动路线：
动力→主动摩擦件18→副轴12→倒挡主动齿轮→倒挡从动齿轮→主轴1→从动摩擦件2→轴向凸轮副→凸轮轴套22→传动轴动力输出件11输出倒挡动力。
此时，由于倒挡的传动比大于低速挡传动比，则第二超越离合器超越，且由于转动反向，第一超越离合器超越，实现倒挡传动。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：包括箱体、驱动电机和变速器，所述变速器包括主轴和主轴上的变速系统，所述变速系统包括行星轮系、低速挡传动机构、倒挡传动机构和自适应变速组件；
自适应变速组件包括从动摩擦件、主动摩擦件和变速弹性元件；
主动摩擦件和从动摩擦件以摩擦面相互配合的方式形成摩擦传动副，所述从动摩擦件以可轴向滑动圆周方向传动的方式设置于主轴，变速弹性元件施加使从动摩擦件与主动摩擦件贴合传动的预紧力，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出，所述轴向凸轮副将动力输出时，对从动摩擦件施加与变速弹性元件预紧力相反的轴向分力；所述驱动电机的驱动动力通过行星轮系输入至一第一超越离合器从而将动力输入至所述主动摩擦件；
还包括副轴，所述驱动电机将驱动动力还通过行星轮系输入副轴；
所述低速挡传动机构包括第二超越离合器，所述副轴通过第二超越离合器将低速挡动力传递至主轴；
所述倒挡传动机构以可将倒挡动力传递至主轴或者断开倒挡动力；
所述倒挡传动机构具有将倒挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅰ，所述低速挡传动机构具有将低速挡动力从副轴传递至主轴的传动比Ⅱ，传动比Ⅰ大于等于传动比Ⅱ；
还包括动力输出组件，所述动力输出组件包括差速器，所述从动摩擦件通过轴向凸轮副将动力输出至差速器；
所述行星轮系包括外齿圈、行星齿轮、行星架和太阳轮，所述外齿圈固定于箱体。
2.根据权利要求1所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述驱动电机包括定子和转子，所述转子为空心转子结构，所述从动摩擦件、主动摩擦件和变速弹性元件位于空心转子结构内；所述空心转子结构设有前支撑部和后支撑部，所述前支撑部传动配合连接支撑于第一超越离合器外圈，后支撑部转动配合支撑于箱体，所述空心转子结构的空心中部转动配合支撑于变速器主轴。
3.根据权利要求1所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述驱动动力由太阳轮输入并由行星架输出；所述轴向凸轮副由带有端面凸轮的凸轮轴套和从动摩擦件带有的端面凸轮配合形成，所述凸轮轴套转动配合外套于主轴，所述从动摩擦传动配合且轴向可滑动的外套于主轴，凸轮轴套传动配合设有将动力输出的动力输出件；
所述第一超越离合器内圈转动配合外套于凸轮轴套并端部延伸形成延伸段与主动摩擦件传动配合，所述太阳轮转动配合外套于第一超越离合器内圈的所述延伸段；所述行星架与第一超越离合器外圈传动配合并同时将动力输入至副轴。
4.根据权利要求3所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述低速挡传动机构还包括低速挡从动齿轮和与低速挡从动齿轮啮合的低速挡主动齿轮，所述第二超越离合器的内圈传动配合设置于主轴，外圈传动配合设置或者直接形成低速挡从动齿轮，所述副轴上传动配合设置低速挡主动齿轮；所述倒挡传动机构包括倒挡主动齿轮和与倒挡主动齿轮啮合的倒挡从动齿轮，所述倒挡主动齿轮可接合或分离的方式设置于副轴，倒挡从动齿轮传动配合设置于主轴；所述传动比Ⅰ大于传动比Ⅱ。
5.根据权利要求4所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述倒挡主动齿轮通过电磁换挡机构可接合或分离的方式设置于副轴，所述电磁换挡机构同时用于切换动力正反转输入；所述电磁换挡机构包括电磁换挡器、主动摆臂、换挡转轴和换挡拨叉，所述电磁换挡器为两个分列于主动摆臂两侧用于驱动主动摆臂绕换挡转轴的轴线摆动且带动换挡转轴绕所述轴线转动，所述换挡转轴带动换挡拨叉绕所述轴线摆动并完成换挡；所述电磁换挡机构还设有定位机构，所述定位机构包括设置于主动摆臂动力端的具有预紧力的定位弹子和设置于箱体的定位基座，所述定位基座上设置与定位弹子对应配合的定位凹坑；所述电磁换挡机构还设有用于检测挡位换挡是否到位的位置传感组件。
6.根据权利要求1所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述变速弹性元件为变速碟簧，所述变速碟簧外套于主轴并且一端通过平面轴承抵住从动摩擦件，另一端抵住预紧力调节组件，所述平面轴承为沿径向双排小滚珠的平面滚动轴承，所述预紧力调节组件包括调节环和调节螺母，所述调节螺母螺纹配合设置于主轴，调节环轴向可滑动的外套于主轴且两端分别抵住调节螺母和变速碟簧，所述调节螺母还设有将其轴向锁紧的锁紧组件。
7.根据权利要求3所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述凸轮轴套通过转动配合于主轴的第二凸轮轴套将动力输出至动力输出件，所述凸轮轴套与第二凸轮轴套通过第二轴向凸轮副传动配合；
与所述第一超越离合器外圈传动配合且转动配合外套于凸轮轴套或第二凸轮轴套设有中间主动齿轮，所述副轴传动配合设置有与中间主动齿轮传动配合的中间从动齿轮。
8.根据权利要求7所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述动力输出件为与第二凸轮轴套一体成形的动力输出齿轮，所述第二凸轮轴套外圆靠近动力输出齿轮设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第一径向轴承；所述中间主动齿轮第一端与第一超越离合器外圈传动配合，第二端形成左轴颈且该左轴颈外圆设有用于转动配合支撑于变速器箱体的第二径向轴承；所述第二超越离合器内圈分别向左、右延伸形成外延伸轴段和内延伸轴段，外延伸轴段外圆和内延伸轴段外圆分别对应设有用于转动支撑于变速器箱体的第三径向轴承和第四径向轴承；所述倒挡从动齿轮传动配合外套于第二超越离合器内圈向内端延伸延伸的轴段外圆，且所述第四径向轴承位于倒挡从动齿轮右侧；所述主轴外圆设有用于转动配合支撑于空心转子结构内圆的第五径向轴承；空心转子结构的后支撑部通过第六径向轴承转动配合支撑于箱体；所述动力输出组件还包括动力输出减速组件，所述动力输出减速组件包括与动力输出齿轮啮合的第一减速齿轮、与第一减速齿轮传动配合的减速轴和与减速轴传动配合的第二减速齿轮，所述第二减速齿轮与差速器的动力输入纸轮啮合传动。
9.根据权利要求8所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述中间主动齿轮右侧与第一超越离合器内圈之间通过第一平面轴承转动配合，所述第二径向轴承设置于中间主动齿轮左侧形成的轴颈，中间主动齿轮左侧与第一径向轴承之间通过第二平面轴承转动配合；动力输出齿轮左侧与第二超越离合器内圈的内延伸轴段设置第三平面轴承。
10.根据权利要求9所述的行星轮系输入的双超越离合轴套输出自动变速电驱动系统，其特征在于：所述驱动动力由一驱动过渡套输入，所述驱动过渡套传动连接第一超越离合器的外圈，所述第一超越离合器的内圈与主动摩擦件传动连接；所述驱动过渡套还将动力通过第一超越离合器外圈输入副轴；与所述第一超越离合器外圈固定连接一传动套，所述传动套紧配合外套于中间主动齿轮第一端形成的右轴颈并形成传动配合。
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