CN110939698B - 具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，包括包括电机总成、前进挡输入组件、前进挡变速系统、倒挡输入组件以及用于输出动力的传动桥。采用以上技术方案的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高，结构简单、稳定、可靠；并且，由于增设了专门的倒挡变速系统，不仅使电机无需进行正反转切换，而且能够在倒车时提供更大的速比，使输出扭矩更大，有助于克服更多的极端情况，同时倒挡速度低，提高了倒车的安全性。

Description

具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统。
背景技术
现有的电动交通工具由于其传动结构的限制，在行驶过程中，完全由驾驶员在不能准确知晓行驶阻力的情况下，依据经验进行操控，因此，常常不可避免地出现电机工作状态与交通工具实际行驶状况不匹配的情况，造成电机堵转。尤其是交通工具处于启动、爬坡、逆风等低速重载条件时，电机往往需要在低效率、低转速、高扭矩情况下工作，容易引起电机的意外损坏，增加维修和更换成本，同时也会直接影响到电池的续航里程。对于诸如电动物流车等对经济性要求较高的车型而言，传统的变速传动结构显然不能较好的满足其使用要求。
为了解决以上问题，本案发明人团队设计了一系列的凸轮自适应自动变速装置和变速桥，利用行驶阻力驱动凸轮，达到自动换挡和根据行驶阻力自适应匹配车速输出扭矩的目的，具有较好的应用效果。
但是，现有凸轮自适应自动变速装置均只适用于后置后驱或者前置后驱的传动方式，传动效率始终不够理想。因此，本案发明人团队希望采用前置前驱的传动方式，以提高传动效率。并且，现有的传动桥不仅结构复杂，而且根本不适用于前置前驱自适应自动变速电驱动系统。同时，现有电动交通的前进和倒退通过电机的正反转切换实现，导致倒挡速比较小，扭矩不足，不能适应于一些特殊状况。解决以上问题成为当务之急。
发明内容
为解决以上的技术问题，本发明提供了一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统。
其技术方案如下：
一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其要点在于，包括电机总成、前进挡输入组件、前进挡变速系统、倒挡输入组件以及用于输出动力的传动桥；
所述传动桥包括主轴以及同轴地设置在主轴两端的第一传动轴和第二传动轴，在所述主轴上可转动地套装有前进挡传动套，该主轴靠近第一传动轴的一端通过中间传动套带动第一传动轴同步转动，所述主轴靠近第二传动轴的一端通过差速器与第二传动轴连接，在所述差速器和前进挡传动套之间设置有能够相对前进挡传动套转动的动力传动套，该动力传动套能够通过差速器将动力传递给主轴和第二传动轴，在所述动力传动套上套装有能够相对其转动的倒挡传动齿轮和能够沿其轴向滑动的换挡拨叉套；
所述电机总成包括电机和能够在电机的电机轴带动下转动同步转动的动力轴，所述动力轴能够通过依次通过前进挡输入组件和前进挡变速系统将动力传递给前进挡传动套，该动力轴能够通过倒挡输入组件将动力传递给倒挡传动齿轮；
当换挡拨叉套连接前进挡传动套和动力传动套时，所述前进挡传动套将动力传递给动力传动套；当换挡拨叉套连接倒挡传动齿轮和动力传动套时，所述倒挡传动齿轮将动力传递给动力传动套。
采用以上结构，第一传动轴和第二传动轴能够直接带动车辆左右前轮转动，实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高，结构简单、稳定、可靠；并且，由于增设了专门的倒挡变速系统，不仅使电机无需进行正反转切换，而且能够在倒车时提供更大的速比，使输出扭矩更大，有助于克服更多的极端情况，同时倒挡速度低，提高了倒车的安全性。
作为优选：所述动力传动套包括通过非金属支承套可转动地套装在主轴上的传动套主体部以及均与传动套主体部同步转动的差速器安装盘和齿套部，所述传动套主体部为筒状结构，所述倒挡传动齿轮可转动地套装在传动套主体部上，所述差速器安装盘由传动套主体部靠近差速器一端沿径向向外延伸形成，并与差速器通过若干螺栓固定连接，所述齿套部套装在动力传动套靠近前进挡传动套的一端，并与动力传动套花键配合，所述换挡拨叉套可轴向滑动地套装在齿套部上，并与齿套部花键配合。采用以上结构，能够保证换挡拨叉套、倒挡传动齿轮的可靠安装，以及与差速器之间可靠的动力传递，同时利用非金属支承套安装和锁定动力传动套，既保证了可靠性，又满足轻量化设计的要求。
作为优选：所述前进挡传动套上具有前进挡输出齿部，所述倒挡传动齿轮上具有倒挡输出齿部，所述换挡拨叉套靠近前进挡传动套一侧具有能够与前进挡输出齿部啮合的前进挡结合齿，该换挡拨叉套靠近倒挡传动齿轮一侧具有能够与倒挡输出齿部啮合的倒挡结合齿。采用以上结构，能够稳定可靠地进行前后挡动力切换。
作为优选：所述前进挡变速系统包括前进挡动力输入组件、高速挡传动机构和低速挡传动机构；
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主动摩擦件和从动摩擦件，所述前进挡动力输入组件将动力传递给主动摩擦件，所述从动摩擦件套装在前进挡传动套上，并与前进挡传动套之间形成螺旋传动副，以使从动摩擦件能够沿前进挡传动套轴向滑动；
所述低速挡传动机构包括通过内心轮凸轮套套装在前进挡传动套上的超越离合器以及在主动摩擦件和超越离合器之间减速传动的副轴传动组件，所述内心轮凸轮套与从动摩擦件的对应端面通过端面凸轮副传动配合，以将动力传递到前进挡传动套上。
采用以上结构，在摩擦离合器和超越离合器的共同配合下，当主传动套承受的载荷不大时，动力输入机构依次经主动摩擦件和从动摩擦件，将动力传递到前进挡传动套上，自适应自动变速系统能够高效地传递动力，电机处于高转速、高效率的工作状态，能耗低；当纯电动交通工具处于启动、爬坡、逆风等低速重载条件时，前进挡传动套的转速小于从动摩擦件的转速，从动摩擦件沿主传动套发生轴向位移，使从动摩擦件与主动摩擦件分离，因而摩擦离合器断开，进入低速挡，动力输入机构依次经主动摩擦件、副轴传动组件、超越离合器、内心轮凸轮套和从动摩擦件，将动力传递到前进挡传动套上，此时，自适应自动变速系统能够自适应匹配纯电动交通工具的实际行驶工况与电机工况，不仅使其具有强大的爬坡和重载能力，而且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。
作为优选：所述内心轮凸轮套包括同轴设置的动力输出子套和离合安装子套组成，所述动力输出子套可转动地套装在前进挡传动套上，且动力输出子套远离离合安装子套的一端端面与内片螺旋滚道套的对应端面通过端面凸轮副传动配合，所述超越离合器套装在离合安装子套上，所述离合安装子套的一端与动力输出子套固定连接，另一端通过内心轮安装套可转动地套装在前进挡传动套上。采用以上结构，既能够可靠地安装超越离合器，又能够稳定可靠地将超越离合器的动力传递给从动摩擦件，同时便于进行轻量化设计。
作为优选：所述从动摩擦件包括摩擦内锥套和固定在摩擦内锥套靠近内心轮凸轮套一端的摩擦件凸轮套，所述主动摩擦件包括套在摩擦内锥套外的摩擦外锥套以及套在摩擦件凸轮套外的动力输出套，所述摩擦外锥套的内锥面与摩擦内锥套的外锥面摩擦配合，所述动力传递组件能够将动力传递给摩擦外锥套，所述摩擦件凸轮套与内心轮凸轮套相互靠近的一端凸轮型面配合，形成端面凸轮副传动副，所述摩擦内锥套的内孔壁与前进挡传动套的外周面形成螺旋传动副，所述弹性元件组对摩擦内锥套远离摩擦件凸轮套的一端施加预紧力。采用以上结构，处于低速挡传动时，利用内心轮凸轮套与摩擦件凸轮套的端面凸轮副传动副，能够压缩弹性元件组，使摩擦离合器处于分离状态，从而进入慢挡传动，并且，端面凸轮副传动配合稳定可靠，易于加工制造。
作为优选：所述超越离合器包括外圈以及设置在内心轮凸轮套和外圈之间的内心轮，该外圈与内心轮之间设置有滚动体，沿内心轮外周分布的所述滚动体由交替设置的粗滚动体和细滚动体组成，在各个所述内心轮的外周面上均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，粗滚动体起到啮合作用，细滚动体起到排序作用，使各个细滚动体能够实现随动，提高了超越离合器的可靠性，增加了使用寿命；同时，各个内心轮周围的粗滚动体和细滚动体相互独立，各自随动，互不干涉，各自自适应，进一步提高了整体的可靠性。
作为优选：所述副轴传动组件包括与前进挡传动套平行设置的副轴，在该副轴上套装有能够带动副轴转动的一级减速从动齿轮和受副轴带动的二级主动齿轮，在所述主动摩擦件上套装有受其带动的一级减速主动齿轮，该一级减速主动齿轮与一级减速从动齿轮啮合，所述外圈的外壁上具有沿周向设置的输入从动齿，该输入从动齿与二级主动齿轮啮合，所述一级减速从动齿轮上具有前进挡结合齿，在所述副轴上套装有能够沿其轴向滑动的前进挡结合套，该前进挡结合套能够与前进挡结合齿啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行动力的减速传递，传动效率高，通过前进挡结合套设计，能够断开动力，切换为倒挡动力输出。
作为优选：所述前进挡动力输入组件包括动力输入齿套和动力传递套，所述动力传递套与动力输入齿套花键配合，并与主动摩擦件通过焊接工艺固定连接；
所述动力轴上具有前进挡一级主动齿，所述前进挡输入组件包括均与动力轴平行的前进挡一级齿轮轴和前进挡二级齿轮轴，所述前进挡一级齿轮轴包括一级齿轮轴轴部和前进挡二级主动齿，在所述一级齿轮轴轴部上套装有与其同步转动的前进挡一级从动齿轮，该前进挡一级从动齿轮与前进挡一级主动齿啮合，所述前进挡二级齿轮轴包括二级齿轮轴轴部和与前进挡二级主动齿啮合的前进挡二级从动齿，在所述二级齿轮轴轴部上套装有与其同步转动的前进挡三级主动齿轮，该前进挡三级主动齿轮与动力输入齿套啮合。
采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速增扭动力传递。
作为优选：所述动力轴上具有倒挡一级主动齿，所述倒挡输入组件包括均与动力轴平行的倒挡一级齿轮轴和倒挡二级齿轮轴，所述倒挡一级齿轮轴包括倒挡一级轴部和倒挡二级主动齿，在所述倒挡一级轴部上套装有与其同步转动的倒挡一级从动齿轮，该倒挡一级从动齿轮与倒挡一级主动齿啮合，所述倒挡二级齿轮轴包括倒挡二级轴部和倒挡三级主动齿，在所述倒挡二级轴部上套装有与其同步转动的倒挡二级从动齿轮，该倒挡二级从动齿轮与倒挡二级主动齿啮合，所述倒挡三级主动齿与倒挡传动齿轮啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行减速增扭动力传递。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
采用以上技术方案的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高，结构简单、稳定、可靠；并且，由于增设了专门的倒挡变速系统，不仅使电机无需进行正反转切换，而且能够在倒车时提供更大的速比，使输出扭矩更大，有助于克服更多的极端情况，同时倒挡速度低，提高了倒车的安全性。
附图说明
图1为本发明前进挡传动路线的示意图；
图2为本发明倒挡传动路线的示意图；
图3为前进挡变速系统的结构示意图；
图4为低速挡传动机构的结构示意图；
图5为传动桥前进挡传动路线的示意图；
图6为传动桥倒挡传动路线的示意图；
图7为摩擦离合器的结构示意图；
图8为超越离合器的剖视图；
图9为保持架的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其主要包括电机总成、前进挡输入组件、前进挡变速系统、倒挡输入组件以及用于输出动力的传动桥1。
请参见图5和图6，所述传动桥1包括主轴1a以及同轴地设置在主轴1a两端的第一传动轴1c和第二传动轴1d，在所述主轴1a上可转动地套装有前进挡传动套1b，该主轴1a靠近第一传动轴1c的一端通过中间传动套1f带动第一传动轴1c同步转动，所述主轴1a靠近第二传动轴1d的一端通过差速器1e与第二传动轴1d连接，在所述差速器1e和前进挡传动套1b之间设置有能够相对前进挡传动套1b转动的动力传动套1g，该动力传动套1g能够通过差速器1e将动力传递给主轴1a和第二传动轴1d，在所述动力传动套1g上套装有能够相对其转动的倒挡传动齿轮1h和能够沿其轴向滑动的换挡拨叉套1i，该换挡拨叉套1i能够连接前进挡传动套1b和动力传动套1g或者连接倒挡传动齿轮1h和动力传动套1g，以进行动力切换。
所述动力传动套1g包括通过非金属支承套1j可转动地套装在主轴1a上的传动套主体部1g1以及均与传动套主体部1g1同步转动的差速器安装盘1g2和齿套部1g3，所述传动套主体部1g1为筒状结构，所述倒挡传动齿轮1h可转动地套装在传动套主体部1g1上，所述差速器安装盘1g2由传动套主体部1g1靠近差速器1e一端沿径向向外延伸形成，并与差速器1e通过若干螺栓固定连接，所述齿套部1g3套装在动力传动套1g靠近前进挡传动套1b的一端，并与动力传动套1g花键配合，所述换挡拨叉套1i可轴向滑动地套装在齿套部1g3上，并与齿套部1g3花键配合。其中，所述非金属支承套1j采用尼龙材质制成，具有自润滑的作用，耐磨性好，成本低廉重量轻，满足轻量化设计要求。
所述前进挡传动套1b靠近动力传动套1g一端的端部具有沿轴向向外延伸的传动套支撑环1b2，该传动套支撑环1b2插入传动套主体部1g1中，并与传动套主体部1g1之间设置有第一滚针轴承1k，保证了相邻部件之间的稳定性和可靠性。
所述前进挡传动套1b上具有前进挡输出齿部1b1，所述倒挡传动齿轮1h上具有倒挡输出齿部1h1，所述换挡拨叉套1i靠近前进挡传动套1b一侧具有能够与前进挡输出齿部1b1啮合的前进挡结合齿1i1，该换挡拨叉套1i靠近倒挡传动齿轮1h一侧具有能够与倒挡输出齿部1h1啮合的倒挡结合齿1i2，能够稳定可靠地进行前后挡动力切换。
所述中间传动套1f与主轴1a和第一传动轴1c均花键配合，该中间传动套1f与前进挡传动套1b相互靠近一端的端部之间设置有第一端面轴承1l，既保证了主轴1a和第一传动轴1c之间可靠的动力传力，又通过第一端面轴承1l保证了中间传动套1f和前进挡传动套1b之间的互不干涉。
进一步地，为保证倒挡传动齿轮1h的可靠安装，所述倒挡传动齿轮1h与传动套主体部1g1之间设置有第二滚针轴承1m。
请参见图1，所述前进挡动力输入组件包括动力输入齿套8和动力传递套9，所述动力传递套9与动力输入齿套8花键配合，并与主动摩擦件2a通过焊接工艺固定连接。所述动力轴18上具有前进挡一级主动齿18a，所述前进挡输入组件包括均与动力轴18平行的前进挡一级齿轮轴19和前进挡二级齿轮轴20，所述前进挡一级齿轮轴19包括一级齿轮轴轴部19a和前进挡二级主动齿19b，在所述一级齿轮轴轴部19a上套装有与其同步转动的前进挡一级从动齿轮22，该前进挡一级从动齿轮22与前进挡一级主动齿18a啮合，所述前进挡二级齿轮轴20包括二级齿轮轴轴部20a和与前进挡二级主动齿19b啮合的前进挡二级从动齿20b，在所述二级齿轮轴轴部20a上套装有与其同步转动的前进挡三级主动齿轮23，该前进挡三级主动齿轮23与动力输入齿套8啮合。
请参见图2，所述动力轴18上具有倒挡一级主动齿18b，所述倒挡输入组件包括均与动力轴18平行的倒挡一级齿轮轴24和倒挡二级齿轮轴25，所述倒挡一级齿轮轴24包括倒挡一级轴部24a和倒挡二级主动齿24b，在所述倒挡一级轴部24a上套装有与其同步转动的倒挡一级从动齿轮26，该倒挡一级从动齿轮26与倒挡一级主动齿18b啮合，所述倒挡二级齿轮轴25包括倒挡二级轴部25a和倒挡三级主动齿25b，在所述倒挡二级轴部25a上套装有与其同步转动的倒挡二级从动齿轮27，该倒挡二级从动齿轮27与倒挡二级主动齿24b啮合，所述倒挡三级主动齿25b与倒挡传动齿轮1h啮合。
请参见图3和图7，所述高速挡传动机构包括摩擦离合器2和用于对摩擦离合器2施加预紧力的弹性元件组3，所述摩擦离合器2包括主动摩擦件2a和从动摩擦件2b，所述前进挡动力输入组件将动力传递给主动摩擦件2a，所述从动摩擦件2b套装在前进挡传动套1b上，并与前进挡传动套1b之间形成螺旋传动副，以使从动摩擦件2b能够沿前进挡传动套1b轴向滑动。
所述从动摩擦件2b包括摩擦内锥套2b1和固定在摩擦内锥套2b1靠近内心轮凸轮套7一端的摩擦件凸轮套2b2。所述摩擦内锥套2b1为锥筒结构，所述摩擦件凸轮套2b2为圆筒形结构。所述主动摩擦件2a包括套在摩擦内锥套2b1外的摩擦外锥套2a1以及套在摩擦件凸轮套2b2外的动力输出套2a2，所述动力输出套2a2为圆筒形结构，所述摩擦外锥套2a1为锥筒结构。所述摩擦外锥套2a1的内锥面与摩擦内锥套2b1的外锥面摩擦配合，所述动力传递套9与摩擦外锥套2a1焊接，从而能够将动力传递给摩擦外锥套2a1。
请参见图3，所述摩擦件凸轮套2b2与内心轮凸轮套7相互靠近的一端均加工有凸轮型面结构，相互之间形成端面凸轮副传动副。进一步地，在所述内心轮凸轮套7和摩擦件凸轮套2b2之间设置有双凸轮传动套15，该双凸轮传动套15的两端端面分别加工有与内心轮凸轮套7和摩擦件凸轮套2b2端面上凸轮型面结构相适应的凸轮型面结构，从而使双凸轮传动套15分别与内心轮凸轮套7和摩擦件凸轮套2b2的对应端面通过端面凸轮副传动配合。通过增设双凸轮传动套15，更利于脱开、换挡。
请参见图3，所述摩擦内锥套2b1的内孔壁与前进挡传动套1b的外周面形成螺旋传动副。具体地说，所述螺旋传动副包括沿周向分布在摩擦内锥套2b1内壁上的内螺旋滚道2b12以及沿周向分布在前进挡传动套1b外壁上的外螺旋滚道1b3，在每个外螺旋滚道1b3中均嵌设有若干向外凸出的滚珠，各个滚珠分别能够在对应的内螺旋滚道2b12和外螺旋滚道1b3中滚动。当摩擦内锥套2b1相对前进挡传动套1b转动时，能够相对前进挡传动套1b进行轴向移动，从而使从动摩擦件2b与主动摩擦件2a结合或分离状态，即摩擦离合器2处于结合或分离状态。
所述弹性元件组3对摩擦内锥套2b1远离摩擦件凸轮套2b2的一端施加预紧力。具体地说，所述摩擦内锥套2b1靠近弹性元件组3一端端面上分布有若干同心的环形滚道2b11，在所述摩擦内锥套2b1和弹性元件组3之间设置有端面轴承21，该端面轴承21包括轴承支撑盘21b以及若干支撑在轴承支撑盘21b和摩擦内锥套2b1之间的轴承滚珠21a，各轴承滚珠21a分别能够沿对应的环形滚道2b11滚动。通过以上结构，摩擦内锥套2b1的端面能够作为一侧的轴承支撑盘，从而既节约了制造成本，又节约了装配空间。
所述弹性元件组3能够对从动摩擦件2b施加预紧力，以使主动摩擦件2a和从动摩擦件2b保持结合状态，即摩擦离合器2保持结合状态。本实施例中，所述弹性元件组3优选采用碟簧，稳定可靠，成本低廉，能够对端面轴承21持续地施加一个轴向上的推力。
请参见图3和图4，所述低速挡传动机构包括通过内心轮凸轮套7套装在前进挡传动套1b上的超越离合器6以及在主动摩擦件2a和超越离合器6之间减速传动的副轴传动组件，所述内心轮凸轮套7与从动摩擦件2b的对应端面通过端面凸轮副传动配合，以将动力传递到前进挡传动套1b上。
所述超越离合器6包括外圈6a以及设置在内心轮凸轮套7和外圈6a之间的内心轮6c，该外圈6a与内心轮6c之间设置有滚动体。
所述内心轮凸轮套7包括同轴设置的动力输出子套7a和离合安装子套7b组成，所述动力输出子套7a可转动地套装在前进挡传动套1b上，且动力输出子套7a远离离合安装子套7b的一端端面与内片螺旋滚道套5的对应端面通过端面凸轮副传动配合，所述多排式超越离合器6套装在离合安装子套7b上，所述离合安装子套7b的一端与动力输出子套7a固定连接，另一端通过内心轮安装套30可转动地套装在前进挡传动套1b上。
所述内心轮安装套30与中间传动套1f之间设置有第三滚针轴承31，所述前进挡传动套1b与内心轮安装套30之间设置有第一端面轴承1l，所述动力输出子套7a与前进挡传动套1b之间设置有第四滚针轴承33，所述动力输出子套7a靠近离合安装子套7b的一端设置有第二端面轴承34，在所述前进挡传动套1b上设置有用于定位第二端面轴承34的端面轴承安装组件35，所述第二端面轴承34和端面轴承安装组件35位于离合安装子套7b和前进挡传动套1b之间的间隙中。
所述内心轮凸轮套7采用高强度抗扭材料制成，所述内心轮6c采用抗压耐磨材料制成，具体地说，所述内心轮凸轮套7的材质为合金钢，所述内心轮6c的材质为轴承钢或合金钢或硬质合金。本实施例中，所述内心轮凸轮套7的材质优选采用20CrMnTi，抗扭能力强，成本较低，性价比高，所述内心轮6c的材质优选采用GCr15，耐磨抗压性能好，成本较低，性价比高。内心轮凸轮套7抗扭抗压能力高，能够保证传动的可靠性和稳定性，内心轮6c耐磨抗压能力强，从而通过将内心轮凸轮套7和内心轮6c采用两种不同的材料进行制造，不但有效节约了生产成本，而且大幅延长了重载超越离合器的使用寿命。
请参见图8和图9，沿内心轮6c外周分布的所述滚动体由交替设置的粗滚动体6d和细滚动体6e组成，在所述内心轮6c的外周面上均设置有两个相对的保持架6f，在每个保持架6f的内壁上均开设有一圈环形槽6f1，各个细滚动体6e的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽6f1中。采用以上结构，使各个细滚动体6e能够随动，提高了整体的稳定性和可靠性，增加了使用寿命。
所述外圈6a的外壁上具有沿周向设置的输入从动齿6a1。所述内心轮凸轮套7的外壁与内心轮6c的内壁花键配合。通过上述结构，能够可靠地进行动力传递。
所述内心轮6c的内花键齿数为外齿6c1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。
所述外齿6c1包括顶弧段6c12以及分别位于顶弧段6c12两侧的短边段6c11和长边段6c13，所述短边段6c11为向内凹陷的弧形结构，所述长边段6c13为向外凸出的弧形结构，所述短边段6c11的曲率小于长边段6c13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-图3，所述副轴传动组件包括与前进挡传动套1b平行设置的副轴12，在该副轴12上套装有能够带动副轴12转动的一级减速从动齿轮13和受副轴12带动的二级主动齿轮14，在所述主动摩擦件2a上套装有受其带动的一级减速主动齿轮16，该一级减速主动齿轮16与一级减速从动齿轮13啮合，所述外圈6a的外壁上具有沿周向设置的输入从动齿6a1，该输入从动齿6a1与二级主动齿轮14啮合，所述一级减速从动齿轮13上具有前进挡结合齿13a，在所述副轴12上套装有能够沿其轴向滑动的前进挡结合套5，该前进挡结合套5能够与前进挡结合齿13a啮合。具体地说，前进挡时，前进挡结合套5与前进挡结合齿13a啮合；倒挡时，前进挡结合套5与前进挡结合齿13a分离。
一、前进挡(电机正转)：前进挡结合套5与前进挡结合齿13a啮合；前进挡输出齿部1b1与前进挡结合齿1i1啮合。
本实施例中，弹性元件组3通过各端面轴承21施加压力，使摩擦离合器2的从动摩擦件2b与主动摩擦件2a结合，此时摩擦离合器2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17→动力轴18→前进挡一级从动齿轮22→前进挡一级齿轮轴19→前进挡二级齿轮轴20→前进挡三级主动齿轮23→动力输入齿套8→动力传递套9→主动摩擦件2a→从动摩擦件2b→前进挡传动套1b→换挡拨叉套1i→动力传动套1g→差速器1e→主轴1a、第一传动轴1c和第二传动轴1d，由第一传动轴1c和第二传动轴1d输出动力。
此时，超越离合器6超越，弹性元件组3未被压缩。当前，阻力传递路线：前进挡传动套1b→内心轮凸轮套7→双凸轮传动套15→从动摩擦件2b→端面轴承21→弹性元件组3；当前进挡传动套1b传递给摩擦离合器2的阻力矩大于等于摩擦离合器2的预设载荷极限时，双凸轮传动套15和螺旋传动副共同从动摩擦件2b，压缩弹性元件组3，使摩擦离合器2的从动摩擦件2b与主动摩擦件2a分离，出现间隙，动力改为通过下述路线传递，即低速挡动力传递路线：
电机17→动力轴18→前进挡一级从动齿轮22→前进挡一级齿轮轴19→前进挡二级齿轮轴20→前进挡三级主动齿轮23→动力输入齿套8→动力传递套9→主动摩擦件2a→一级主动齿轮16→一级从动齿轮13→副轴12→二级主动齿轮14→超越离合器6→内心轮凸轮套7→双凸轮传动套15→从动摩擦件2b→前进挡传动套1b→换挡拨叉套1i→动力传动套1g→差速器1e→主轴1a、第一传动轴1c和第二传动轴1d，由第一传动轴1c和第二传动轴1d输出动力。
此时，超越离合器6未超越，弹性元件组3被压缩。从上述传递路线可以看出，本发明在运行时，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，阻力迫使前进挡传动套1b相对从动摩擦件2b转动一定角度，在螺旋传动副的作用下，从动摩擦件2b通过端面轴承21压缩弹性元件组3，从动摩擦件2b和主动摩擦件2a分离，即摩擦离合器2处于断开状态，同时，动力依次经副轴传动组件、超越离合器6、内心轮凸轮套7和内从动摩擦件2b，将动力传递到前进挡传动套1b上，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2的从动摩擦件2b和主动摩擦件2a恢复紧密贴合状态，超越离合器6处于超越状态，动力依次经主动摩擦件2a和从动摩擦件2b，将动力传递到前进挡传动套1b上，以高速挡速度转动。
行驶过程中，随着运动阻力的变化自动换挡原理同上，在不需要切断动力的情况下实现变挡，使整车运行平稳，安全低耗，而且传递路线简单化，提高传动效率。
二、倒挡(电机反转)：前进挡结合套5与前进挡结合齿13a分离；倒挡输出齿部1h1与倒挡结合齿1i2啮合。
倒挡动力传递路线：电机17→动力轴18→倒挡一级从动齿轮26→倒挡一级齿轮轴24→倒挡二级从动齿轮27→倒挡二级齿轮轴25→倒挡传动齿轮1h→换挡拨叉套1i→动力传动套1g→差速器1e→主轴1a、第一传动轴1c和第二传动轴1d，由第一传动轴1c和第二传动轴1d输出动力。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明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发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：包括电机总成、前进挡输入组件、前进挡变速系统、倒挡输入组件以及用于输出动力的传动桥(1)；
所述传动桥(1)包括主轴(1a)以及同轴地设置在主轴(1a)两端的第一传动轴(1c)和第二传动轴(1d)，在所述主轴(1a)上可转动地套装有前进挡传动套(1b)，该主轴(1a)靠近第一传动轴(1c)的一端通过中间传动套(1f)带动第一传动轴(1c)同步转动，所述主轴(1a)靠近第二传动轴(1d)的一端通过差速器(1e)与第二传动轴(1d)连接，在所述差速器(1e)和前进挡传动套(1b)之间设置有能够相对前进挡传动套(1b)转动的动力传动套(1g)，该动力传动套(1g)能够通过差速器(1e)将动力传递给主轴(1a)和第二传动轴(1d)，在所述动力传动套(1g)上套装有能够相对其转动的倒挡传动齿轮(1h)和能够沿其轴向滑动的换挡拨叉套(1i)；
所述电机总成包括电机(17)和能够在电机(17)的电机轴带动下转动同步转动的动力轴(18)，所述动力轴(18)能够通过依次通过前进挡输入组件和前进挡变速系统将动力传递给前进挡传动套(1b)，该动力轴(18)能够通过倒挡输入组件将动力传递给倒挡传动齿轮(1h)；
当换挡拨叉套(1i)连接前进挡传动套(1b)和动力传动套(1g)时，所述前进挡传动套(1b)将动力传递给动力传动套(1g)；当换挡拨叉套(1i)连接倒挡传动齿轮(1h)和动力传动套(1g)时，所述倒挡传动齿轮(1h)将动力传递给动力传动套(1g)。
2.根据权利要求1所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述动力传动套(1g)包括通过非金属支承套(1j)可转动地套装在主轴(1a)上的传动套主体部(1g1)以及均与传动套主体部(1g1)同步转动的差速器安装盘(1g2)和齿套部(1g3)，所述传动套主体部(1g1)为筒状结构，所述倒挡传动齿轮(1h)可转动地套装在传动套主体部(1g1)上，所述差速器安装盘(1g2)由传动套主体部(1g1)靠近差速器(1e)一端沿径向向外延伸形成，并与差速器(1e)通过若干螺栓固定连接，所述齿套部(1g3)套装在动力传动套(1g)靠近前进挡传动套(1b)的一端，并与动力传动套(1g)花键配合，所述换挡拨叉套(1i)可轴向滑动地套装在齿套部(1g3)上，并与齿套部(1g3)花键配合。
3.根据权利要求1所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述前进挡传动套(1b)上具有前进挡输出齿部(1b1)，所述倒挡传动齿轮(1h)上具有倒挡输出齿部(1h1)，所述换挡拨叉套(1i)靠近前进挡传动套(1b)一侧具有能够与前进挡输出齿部(1b1)啮合的前进挡结合齿(1i1)，该换挡拨叉套(1i)靠近倒挡传动齿轮(1h)一侧具有能够与倒挡输出齿部(1h1)啮合的倒挡结合齿(1i2)。
4.根据权利要求1所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述前进挡变速系统包括前进挡动力输入组件、高速挡传动机构和低速挡传动机构；
所述高速挡传动机构包括摩擦离合器(2)和用于对摩擦离合器(2)施加预紧力的弹性元件组(3)，所述摩擦离合器(2)包括主动摩擦件(2a)和从动摩擦件(2b)，所述前进挡动力输入组件将动力传递给主动摩擦件(2a)，所述从动摩擦件(2b)套装在前进挡传动套(1b)上，并与前进挡传动套(1b)之间形成螺旋传动副，以使从动摩擦件(2b)能够沿前进挡传动套(1b)轴向滑动；
所述低速挡传动机构包括通过内心轮凸轮套(7)套装在前进挡传动套(1b)上的超越离合器(6)以及在主动摩擦件(2a)和超越离合器(6)之间减速传动的副轴传动组件，所述内心轮凸轮套(7)与从动摩擦件(2b)的对应端面通过端面凸轮副传动配合，以将动力传递到前进挡传动套(1b)上。
5.根据权利要求4所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述内心轮凸轮套(7)包括同轴设置的动力输出子套(7b )和离合安装子套(7a )组成，所述动力输出子套(7b )可转动地套装在前进挡传动套(1b)上，且动力输出子套(7b )远离离合安装子套(7a )的一端端面与内片螺旋滚道套(5)的对应端面通过端面凸轮副传动配合，所述超越离合器(6)套装在离合安装子套(7a )上，所述离合安装子套(7a )的一端与动力输出子套(7b )固定连接，另一端通过内心轮安装套(30)可转动地套装在前进挡传动套(1b)上。
6.根据权利要求4所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述从动摩擦件(2b)包括摩擦内锥套(2b1)和固定在摩擦内锥套(2b1)靠近内心轮凸轮套(7)一端的摩擦件凸轮套(2b2)，所述主动摩擦件(2a)包括套在摩擦内锥套(2b1)外的摩擦外锥套(2a1)以及套在摩擦件凸轮套(2b2)外的动力输出套(2a2)，所述摩擦外锥套(2a1)的内锥面与摩擦内锥套(2b1)的外锥面摩擦配合，所述动力传递组件能够将动力传递给摩擦外锥套(2a1)，所述摩擦件凸轮套(2b2)与内心轮凸轮套(7)相互靠近的一端凸轮型面配合，形成端面凸轮副传动副，所述摩擦内锥套(2b1)的内孔壁与前进挡传动套(1b)的外周面形成螺旋传动副，所述弹性元件组(3)对摩擦内锥套(2b1)远离摩擦件凸轮套(2b2)的一端施加预紧力。
7.根据权利要求4所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述超越离合器(6)包括外圈(6a)以及设置在内心轮凸轮套(7)和外圈(6a)之间的内心轮(6c)，该外圈(6a)与内心轮(6c)之间设置有滚动体，沿内心轮(6c)外周分布的所述滚动体由交替设置的粗滚动体(6d)和细滚动体(6e)组成，在各个所述内心轮(6c)的外周面上均设置有两个相对的保持架(6f)，在每个保持架(6f)的内壁上均开设有一圈环形槽(6f1)，各个细滚动体(6e)的两端分别均可滑动地插入对应的环形槽(6f1)中。
8.根据权利要求7所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述副轴传动组件包括与前进挡传动套(1b)平行设置的副轴(12)，在该副轴(12)上套装有能够带动副轴(12)转动的一级减速从动齿轮(13)和受副轴(12)带动的二级主动齿轮(14)，在所述主动摩擦件(2a)上套装有受其带动的一级减速主动齿轮(16)，该一级减速主动齿轮(16)与一级减速从动齿轮(13)啮合，所述外圈(6a)的外壁上具有沿周向设置的输入从动齿(6a1)，该输入从动齿(6a1)与二级主动齿轮(14)啮合，所述一级减速从动齿轮(13)上具有前进挡结合齿(13a)，在所述副轴(12)上套装有能够沿其轴向滑动的前进挡结合套(5)，该前进挡结合套(5)能够与前进挡结合齿(13a)啮合。
9.根据权利要求4所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述前进挡动力输入组件包括动力输入齿套(8)和动力传递套(9)，所述动力传递套(9)与动力输入齿套(8)花键配合，并与主动摩擦件(2a)通过焊接工艺固定连接；
所述动力轴(18)上具有前进挡一级主动齿(18a)，所述前进挡输入组件包括均与动力轴(18)平行的前进挡一级齿轮轴(19)和前进挡二级齿轮轴(20)，所述前进挡一级齿轮轴(19)包括一级齿轮轴轴部(19a)和前进挡二级主动齿(19b)，在所述一级齿轮轴轴部(19a)上套装有与其同步转动的前进挡一级从动齿轮(22)，该前进挡一级从动齿轮(22)与前进挡一级主动齿(18a)啮合，所述前进挡二级齿轮轴(20)包括二级齿轮轴轴部(20a)和与前进挡二级主动齿(19b)啮合的前进挡二级从动齿(20b)，在所述二级齿轮轴轴部(20a)上套装有与其同步转动的前进挡三级主动齿轮(23)，该前进挡三级主动齿轮(23)与动力输入齿套(8)啮合。
10.根据权利要求1所述的具有倒挡的全机械式自适应自动变速系统，其特征在于：所述动力轴(18)上具有倒挡一级主动齿(18b)，所述倒挡输入组件包括均与动力轴(18)平行的倒挡一级齿轮轴(24)和倒挡二级齿轮轴(25)，所述倒挡一级齿轮轴(24)包括倒挡一级轴部(24a)和倒挡二级主动齿(24b)，在所述倒挡一级轴部(24a)上套装有与其同步转动的倒挡一级从动齿轮(26)，该倒挡一级从动齿轮(26)与倒挡一级主动齿(18b)啮合，所述倒挡二级齿轮轴(25)包括倒挡二级轴部(25a)和倒挡三级主动齿(25b)，在所述倒挡二级轴部(25a)上套装有与其同步转动的倒挡二级从动齿轮(27)，该倒挡二级从动齿轮(27)与倒挡二级主动齿(24b)啮合，所述倒挡三级主动齿(25b)与倒挡传动齿轮(1h)啮合。
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