CN111016604B - 超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，包括电机、主轴、高速挡传动机构、低速挡传动机构和前驱动力输出机构，电机包括定子、转子和受转子带动的电机轴总成，前驱动力输出机构包括动力输出齿轮套和差速器，动力输出齿轮套可转动地套装在主轴上。采用以上方案，多排式超越离合器相对于传统单排式超越离合器成倍地提高了承受载荷的能力，突破了传统超越离合器的承载极限；通过差速器及相关部件的设计，能够实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高；从而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，尽可能地使电机始终处于高效平台上，大幅增加了电机高效运行的区间。

Description

超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统

技术领域

本发明涉及电驱动系统技术领域，具体涉及一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统。

背景技术

随着环保法规的日益严苛，以纯电为动力的汽车、摩托车、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。

目前，以纯电为动力的汽车、摩托车和三轮车的电驱动系统均由电机和减速箱(变速箱或传动箱)两个独立的部分构成，不仅传动效率不够高，而且影响机构的布置。

并且，现有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。

而且，传统滚柱式超越离合器承受载荷能力有限，要增大载荷能力只能通过增加外圈、内心轮和滚动体尺寸的方法，但是内心轮和滚动体并不能无限延长，尤其是最细的滚柱，如果过长，不仅容易出现受力不均的问题，可能造成断裂，而且加工精度难以保证，容易出现啮合不良的情况，导致生产难度巨大，良品率低下，同时对材料的要求极高，生产成本居高不下。因此，导致现有自适应自动变速装置无法承受超大载荷，制造成本居高不下，可靠性不足。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统。

其技术方案如下：

一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，包括电机、主轴、高速挡传动机构、低速挡传动机构和前驱动力输出机构，其要点在于：所述电机包括定子、转子和受转子带动的电机轴总成，所述前驱动力输出机构包括动力输出齿轮套和差速器，所述动力输出齿轮套可转动地套装在主轴上，并能够通过差速器向外输出动力；

所述高速挡传动机构包括多片式摩擦离合器和用于对多片式摩擦离合器施加预紧力的弹性元件组，所述多片式摩擦离合器和弹性元件组至少部分位于电机的内部，所述电机轴总成依次通过动力输出减速组件和第一超越离合器将动力传递给多片式摩擦离合器，所述多片式摩擦离合器通过内片螺旋滚道套套装在主轴上，所述内片螺旋滚道套与主轴之间形成第一螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套能够沿主轴轴向滑动；

所述低速挡传动机构包括多排式超越离合器以及在电机轴总成和多排式超越离合器之间减速传动的副轴传动组件，所述多排式超越离合器能够通过内心轮套动力传递给主轴，所述主轴上套装有双凸轮传动套，该双凸轮传动套的两端端面分别与动力输出齿轮套和内片螺旋滚道套的对应端面通过端面凸轮副传动配合，并与主轴之间形成第二螺旋传动副。

当主轴传递给多片式摩擦离合器的阻力矩小于多片式摩擦离合器的预设载荷极限时，转子通过电机轴总成依次经动力输出减速组件、第一超越离合器、多片式摩擦离合器、内片螺旋滚道套、双凸轮传动套和动力输出齿轮套，将动力传递到差速器上。当主轴传递给多片式摩擦离合器的阻力矩大于等于多片式摩擦离合器的预设载荷极限时，多片式摩擦离合器分离，转子通过电机轴总成依次经动力输出减速组件、副轴传动组件、多排式超越离合器、内心轮套、主轴和动力输出齿轮套，将动力传递到差速器上。

采用以上结构，结构极为紧凑，集成化程度高，充分利用了电机内部的空间，能够将传动机构的部分部件安装到电机内部，不仅传动路线短，传动效率高，而且利于动力机构的布置，降低对车轮动平衡的影响；并且，采用的多片式摩擦离合器克服了传统盘式摩擦离合器的缺陷，大幅提高了耐磨性、稳定性和可靠性高，延长了使用寿命，能够进行大扭矩动力传递；而增加的双凸轮传动套使挡位回归时有延迟，换挡效果更好；同时，多排式超越离合器相对于传统单排式超越离合器成倍地提高了承受载荷的能力，突破了传统超越离合器的承载极限；通过差速器及相关部件的设计，能够实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高；从而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，尽可能地使电机始终处于高效平台上，大幅增加了电机高效运行的区间，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机或发动机负荷变化平缓、纯电动交通工具运行平稳，安全高；其中，通过第一螺旋传动副和第二螺旋传动副的双螺旋传动，抗载荷能力强，使主轴不易断裂，更适宜大扭矩动力传递。

作为优选：所述多排式超越离合器包括第二外圈以及至少两个并排套装在同一内心轮套上的第二内心轮，各个第二内心轮外周上设置的外齿一一正对，所述第二外圈与各个第二内心轮之间分别设置有第二滚动体，相邻第二内心轮周围的第二滚动体一一正对。采用以上结构，第二内心轮及相应第二滚动体的数量能够根据实际需要进行自由选择，甚至无限增加，成倍地提高了第二超越离合器承受载荷的能力，突破了传统超越离合器的承载极限；由于第二超内心轮和第二超滚动体的长度较短，受力均匀，使用过程中可靠性高，难以发生滚动体断裂的的情况，同时，对生产加工的精度要求低，易于制造，装配简单，材料要求低，普通轴承钢即可，制造成本相对低廉，从而能够以较低的生产成本制造出可靠性极高、能够承受超大载荷的重载超越离合器。

作为优选：所述电机轴总成包括电机空心轴以及分别设置在电机空心轴两端的动力传递法兰和外端安装法兰，所述电机空心轴通过动力传递法兰和外端安装法兰固定在转子的内侧，所述动力传递法兰经动力输出减速组件将动力传递给高速挡传动机构和低速挡传动机构，所述电机空心轴包括空心轴套以及若干设置在空心轴套与转子之间的矽钢片，所述空心轴套采用铝合金材质制成。采用以上结构，空心轴套为铝合金材质，实现轻量化设计，同时，通过动力传递法兰和外端安装法兰的安装，整体平衡性更好。

作为优选：所述多片式摩擦离合器包括设置在内片螺旋滚道套上的摩擦片支撑件以及若干交替排列在摩擦片支撑件和内片螺旋滚道套之间的外摩擦片和内摩擦片，各外摩擦片能够沿摩擦片支撑件轴向滑动，各内摩擦片能够沿内片螺旋滚道套轴向滑动；

所述第一超越离合器将动力传递给摩擦片支撑件，所述弹性元件组能够对内片螺旋滚道套施加预紧力，以压紧各外摩擦片和内摩擦片，所述内片螺旋滚道套与主轴之间形成螺旋传动副，使内片螺旋滚道套能够沿主轴轴向滑动，从而压缩弹性元件组，以释放各外摩擦片和内摩擦片。

采用以上结构，将多片式摩擦离合器中的摩擦结构设置为若干交替排列的外摩擦片和内摩擦片，使承受的扭矩分散在各外摩擦片和内摩擦片上，通过各外摩擦片和内摩擦片分担磨损，大大降低了滑摩损耗，克服传统盘式摩擦离合器的缺陷，从而大幅提高了摩擦离合器的耐磨性、稳定性和可靠性，延长了使用寿命，能够作为大扭矩动力传递装置。

作为优选：所述内片螺旋滚道套包括呈圆盘形结构的摩擦片压紧盘和呈圆筒形结构的输出螺旋滚道筒，所述输出螺旋滚道筒套装在主轴上，并与主轴之间形成第一螺旋传动副，所述摩擦片压紧盘固套在输出螺旋滚道筒的一端；

所述摩擦片支撑件包括呈圆盘形结构的摩擦片支撑盘和呈圆筒形结构的外片花键套，所述动力输入机构能够将动力传递给摩擦片支撑盘，所述摩擦片支撑盘与摩擦片压紧盘平行，所述外片花键套同轴地套在输出螺旋滚道筒的外部，其一端与摩擦片支撑盘的外缘花键配合，另一端可转动地支承在摩擦片压紧盘的外缘上；

各外摩擦片的外缘均与外片花键套的内壁花键配合，各内摩擦片的內缘均与输出螺旋滚道筒的外壁花键配合，在所述输出螺旋滚道筒的外壁上套装有若干内片启动挡圈，各个内片启动挡圈分别位于各内摩擦片靠近摩擦片支撑盘的一侧；

当输出螺旋滚道筒朝着远离摩擦片支撑盘方向轴向移动时，各个内片启动挡圈能够带动相邻内摩擦片朝着远离摩擦片支撑盘方向轴向移动，以使各外摩擦片和内摩擦片相互分离；当输出螺旋滚道筒朝着靠近摩擦片支撑盘方向轴向移动时，摩擦片压紧盘能够压紧各外摩擦片和内摩擦片。

采用以上结构，端面凸轮副传动配合稳定可靠，易于加工制造；通过在内摩擦片安装筒上设置内片启动挡圈，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，而且能够保证内摩擦片和外摩擦片的彻底分离，不会发生粘连的情况，长期使用，各内摩擦片和外摩擦片的磨损情况基本一致，大大降低了滑摩损耗，克服传统多片式摩擦离合器的缺陷，延长了摩擦离合器的使用寿命，从而大幅提高了整个摩擦离合装置的耐磨性、稳定性和可靠性。

作为优选：相邻所述内片启动挡圈的间距相等，且相邻内片启动挡圈的间距大于相邻内摩擦片的间距，当摩擦片压紧盘压紧各外摩擦片和内摩擦片时，各个所述内片启动挡圈与相邻内摩擦片的间距朝着靠近摩擦片压紧盘的方向呈等差数列关系逐渐减小。采用以上结构，使各内摩擦片与对应外摩擦片能够更加有序、均匀地散开，缩短响应时间。

作为优选：所述摩擦片压紧盘靠近弹性元件组的一侧表面上具有环形滚道，在所述弹性元件组和摩擦片压紧盘之间设置有端面轴承，该端面轴承包括轴承支撑盘以及若干支撑在轴承支撑盘和摩擦片压紧盘之间的轴承滚珠，各轴承滚珠均能够沿环形滚道滚动。采用以上结构，摩擦片压紧盘作为端面轴承的一个支撑盘，既节约了制造成本，又节约了装配空间。

作为优选：所述第一超越离合器包括第一外圈、第一内心轮以及若干设置在第一外圈和第一内心轮之间的第一滚动体，所述第一滚动体包括沿周向交替设置在第一内心轮周围的粗滚子和细滚子，在第一内心轮4a的外周面上均设置有两个相对的第一保持架，在每个第一保持架的内壁上均开设有一圈细滚子滑槽，各个细滚子的两端分别均可滑动地插入对应的细滚子滑槽中，所述动力输出减速组件能够将动力传递给第一外圈，所述第一内心轮的内壁与摩擦片支撑盘花键配合。采用以上结构，能够高效、稳定可靠地实现单向传动的功能。

作为优选：所述副轴传动组件包括结合花件套、副轴一级主动齿轮、副轴以及均固套在副轴上的副轴一级从动齿轮和副轴二级主动齿轮，所述副轴一级主动齿轮可转动地套装在双凸轮传动套上，并与副轴一级从动齿轮啮合，所述副轴二级主动齿轮与多排式超越离合器上的二级从动齿啮合，所述结合花件套分别与副轴一级主动齿轮和第一外圈花键配合，以使三者能够同步转动。采用以上结构，结构简单，稳定可靠。

作为优选：所述内心轮套上固套有倒挡从动齿轮，在所述副轴上可转动地套装有与倒挡从动齿轮啮合的倒挡主动齿轮，在该副轴上套装有能够沿其轴向滑动的倒挡结合套，该倒挡结合套能够与倒挡主动齿轮啮合。采用以上结构，能够稳定可靠地进行动力的前后挡切换。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，设计巧妙，结构极为紧凑，集成化程度高，充分利用了电机内部的空间，能够将传动机构的部分部件安装到电机内部，不仅传动路线短，传动效率高，而且利于动力机构的布置，降低对车轮动平衡的影响；并且，采用的多片式摩擦离合器克服了传统盘式摩擦离合器的缺陷，大幅提高了耐磨性、稳定性和可靠性高，延长了使用寿命，能够进行大扭矩动力传递；而增加的双凸轮传动套使挡位回归时有延迟，换挡效果更好；同时，多排式超越离合器相对于传统单排式超越离合器成倍地提高了承受载荷的能力，突破了传统超越离合器的承载极限；通过差速器及相关部件的设计，能够实现前置前驱布置的动力输出，整个传动桥传动效率高；从而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，尽可能地使电机始终处于高效平台上，大幅增加了电机高效运行的区间，可以满足山区、丘陵和重负荷条件下使用，使电机或发动机负荷变化平缓、纯电动交通工具运行平稳，安全高；其中，通过第一螺旋传动副和第二螺旋传动副的双螺旋传动，抗载荷能力强，使主轴不易断裂，更适宜大扭矩动力传递。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为高速挡传动机构的示意图；

图3为多片式摩擦离合器与内片螺旋滚道套的配合关系示意图；

图4为内片螺旋滚道套的结构示意图；

图5为外摩擦片的结构示意图；

图6为内摩擦片的结构示意图；

图7为第一超越离合器的结构示意图；

图8为低速挡传动机构的示意图；

图9为多排式超越离合器的剖视图；

图10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、图2和图8所示，一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其主要包括电机、主轴1、高速挡传动机构、低速挡传动机构和前驱动力输出机构。

电机包括定子15、转子16和受转子16带动的电机轴总成，电机轴总成包括电机空心轴17以及分别设置在电机空心轴17两端的动力传递法兰18和外端安装法兰19，电机空心轴17通过动力传递法兰18和外端安装法兰19固定在转子16的内侧，即转子16通过动力传递法兰18和外端安装法兰19带动电机空心轴17同步转动。其中，动力传递法兰18经动力输出减速组件将动力传递给高速挡传动机构和低速挡传动机构，电机空心轴17包括空心轴套17a以及若干设置在空心轴套17a与转子16之间的矽钢片17b，空心轴套17a采用铝合金材质制成，不仅满足轻量化设计要求，而且能够很好地进行屏蔽。

请参见图1和图2，高速挡传动机构包括多片式摩擦离合器2和用于对多片式摩擦离合器2施加预紧力的弹性元件组3，多片式摩擦离合器2和弹性元件组3至少部分位于电机空心轴17的内部，电机轴总成依次通过动力输出减速组件和第一超越离合器4将动力传递给多片式摩擦离合器2，多片式摩擦离合器2通过内片螺旋滚道套5套装在主轴1上，内片螺旋滚道套5与主轴1之间形成第一螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套5能够沿主轴1轴向滑动。

其中，主轴1通过主轴轴承30安装在箱体的内部，同样的，动力传递法兰18和外端安装法兰19分别通过法兰安装轴承31安装在箱体的内部，通过这样的设计，使主轴1与动力传递法兰18和外端安装法兰19之间留有间隙，保持各自的动平衡。

在外端安装法兰19上设置有第一编码器32，在主轴1上设置有第二编码器33，第一编码器32用于检测动力传递法兰18(即电机空心轴17)的转速，第二编码器33用于检测主轴1的转速。

请参见图2，多片式摩擦离合器2包括设置在内片螺旋滚道套5上的摩擦片支撑件以及若干交替排列在摩擦片支撑件和内片螺旋滚道套5之间的外摩擦片2c和内摩擦片2d，各外摩擦片2c能够沿摩擦片支撑件轴向滑动，各内摩擦片2d能够沿内片螺旋滚道套5轴向滑动。

请参见图2和图3，内片螺旋滚道套5包括通过焊接工艺固定连接的输出螺旋滚道筒5a和摩擦片压紧盘5b，其中，输出螺旋滚道筒5a呈圆筒形结构，摩擦片压紧盘5b呈圆盘形结构，摩擦片压紧盘5b垂直地固套在输出螺旋滚道筒5a一端的外部，输出螺旋滚道筒5a远离摩擦片压紧盘5b的一端端面加工有凸轮型面结构。

输出螺旋滚道筒5a套装在主轴1上，并与主轴1之间形成上述第一螺旋传动副，使内片螺旋滚道套5能够沿主轴1轴向滑动，从而压缩弹性元件组3，以释放各外摩擦片2c和内摩擦片2d。具体地说，第一螺旋传动副包括沿周向分布在输出螺旋滚道筒5a内壁上的内螺旋滚道5a3以及沿周向分布在主轴1外壁上的外螺旋滚道1a，在每个外螺旋滚道1a中均嵌设有若干向外凸出的滚珠27，各个滚珠27分别能够在对应的内螺旋滚道5a3和外螺旋滚道1a中滚动。当内片螺旋滚道套5相对主轴1转动时，能够相对主轴1进行轴向移动，从而能够压紧或释放多片式摩擦离合器2，使多片式摩擦离合器2处于结合或分离状态。

摩擦片压紧盘5b自输出螺旋滚道筒5a远离摩擦片支撑件的一端沿径向向外延伸。摩擦片压紧盘5b靠近弹性元件组3的一侧表面上分布有若干同心的环形滚道5b1，在弹性元件组3和摩擦片压紧盘5b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和摩擦片压紧盘5b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5b1滚动。通过以上结构，摩擦片压紧盘5b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。

请参见图2-图3和图4-图5，多片式摩擦离合器2包括摩擦片支撑件以及若干交替排列在摩擦片支撑件和内片螺旋滚道套5之间的外摩擦片2c和内摩擦片2d，其中，摩擦片支撑件包括呈圆盘形结构的摩擦片支撑盘2a和呈圆筒形结构的外片花键套2b，动力输入机构能够将动力传递给摩擦片支撑盘2a，摩擦片支撑盘2a与摩擦片压紧盘5b平行，外片花键套2b同轴地套在输出螺旋滚道筒5a的外部，其一端与摩擦片支撑盘2a的外缘花键配合，另一端可转动地支承在摩擦片压紧盘5b的外缘上。各外摩擦片2c能够沿外片花键套2b的内壁轴向滑动，各内摩擦片2d能够沿输出螺旋滚道筒5a的外壁轴向滑动。相对于传统盘式摩擦离合器，本事实例中的多片式摩擦离合器2，长期使用，各内摩擦片2d和外摩擦片2c的磨损情况基本一致，降低了滑摩损耗，提高了多片式摩擦离合器2的耐磨性、稳定性和可靠性，延长多片式摩擦离合器2的使用寿命。

各内摩擦片2d的內缘上均设置有内片内花键2d1，在输出螺旋滚道筒5a的外壁上设置有与各内片内花键2d1相适应的内片外花键5a1，即输出螺旋滚道筒5a与各内摩擦片2d通过内片内花键2d1与内片外花键5a1实现花键配合，使各内摩擦片2d既能够与输出螺旋滚道筒5a同步转动，又能够沿输出螺旋滚道筒5a轴向移动，实现分离。

各外摩擦片2c的外缘上均设置有外片外花键2c1，外片花键套2b的内壁上设置有与各外片外花键2c1相适应的外片内花键2b1。即外片花键套2b与各外摩擦片2c通过外片外花键2c1与外片内花键2b1实现花键配合，使各外摩擦片2c既能够与外片花键套2b同步转动，又能够沿外片花键套2b轴向移动，实现分离。

摩擦片支撑盘2a的內缘具有朝着远离摩擦片压紧盘5b延伸的动力输入套2a1。动力输入套2a1与输出螺旋滚道筒5a同轴设置，即动力输入套2a1、输出螺旋滚道筒5a和主轴1三者的中心轴线重合。摩擦片支撑盘2a自动力输入套2a1靠近摩擦片压紧盘5b的一端沿径向向外延伸，并与摩擦片压紧盘5b相互正对，以使各外摩擦片2c和内摩擦片2d交替排列在摩擦片支撑盘2a和摩擦片压紧盘5b。并且，摩擦片支撑盘2a的外缘上设置有与外片内花键2b1花键配合的动力输出花键2a3。各外摩擦片2c与摩擦片支撑盘2a能够共用外片花键套2b内壁上的外片内花键2b1，降低了设计和加工难度以及生产成本。

外片花键套2b远离摩擦片支撑件的一端支承在摩擦片压紧盘5b的外缘上，并可相对摩擦片压紧盘5b自由转动，以保持结构的稳定可靠。

弹性元件组3能够对内片螺旋滚道套5施加预紧力，以压紧各外摩擦片2c和内摩擦片2d，使摩擦离合器2保持结合状态。本实施例中，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。

在输出螺旋滚道筒5a的内壁上设置有若干内片启动挡圈2e，各内片启动挡圈2e分别位于相邻内摩擦片2d靠近摩擦片支撑盘2a的一侧。通过在输出螺旋滚道筒5a上设置内片启动挡圈2e，能够对各内摩擦片2d进行分隔，从而保证在分离状态下，所有内摩擦片2d能够既快速、又均匀地散开，同时带动外摩擦片2c移动，实现各内摩擦片2d和外摩擦片2c的彻底分离。

相邻内片启动挡圈2e的间距相等，且相邻内片启动挡圈2e的间距大于相邻内摩擦片2d的间距，具体地说，相邻内片启动挡圈2e的间距只是略大于相邻内摩擦片2d的间距，在摩擦离合器处于断开状态时，通过相邻内片启动挡圈2e能够保证各内摩擦片2d与相邻外摩擦片2c分离后均匀分布。当摩擦片压紧盘5b压紧各外摩擦片2c和内摩擦片2d时，各个内片启动挡圈2e与相邻内摩擦片2d的间距朝着靠近摩擦片压紧盘5b的方向呈等差数列关系逐渐减小。输出螺旋滚道筒5a的外壁上具有内片外花键5a1，在该内片外花键5a1上设置有若干与对应内片启动挡圈2e相适应的内挡圈安装环槽5a2，各内片启动挡圈2e分别嵌入对应的内挡圈安装环槽5a2中。

请参见图2和图7，第一超越离合器4包括第一外圈4c、第一内心轮4a以及若干设置在第一外圈4c和第一内心轮4a之间的第一滚动体4b，第一滚动体4b包括沿周向交替设置在第一内心轮4a周围的粗滚子和细滚子，在第一内心轮4a的外周面上均设置有两个相对的第一保持架4d，在每个第一保持架4d的内壁上均开设有一圈细滚子滑槽，各个细滚子的两端分别均可滑动地插入对应的细滚子滑槽中，动力输出减速组件能够将动力传递给第一外圈4c，第一内心轮4a的内壁与摩擦片支撑盘2a花键配合。采用以上结构，使各个细滚子能够随动，提高了第一超越离合器4的稳定性和可靠性，增加了使用寿命。

请参见图1和图2，动力输出减速组件包括高速挡齿轮轴9和高速挡一级从动齿轮10，高速挡齿轮轴9包括与主轴1平行的高速挡中间轴部9a以及成型在高速挡中间轴部9a上的高速挡二级主动齿部9b，高速挡一级从动齿轮10固套在高速挡中间轴部9a上，并与动力传递法兰18外周上的法兰输出齿18a啮合，第一外圈4c上具有与高速挡二级主动齿部9b啮合的高速挡二级从动齿部4c1。

请参见图1和图8，低速挡传动机构包括多排式超越离合器6以及在电机轴总成和多排式超越离合器6之间减速传动的副轴传动组件，多排式超越离合器6能够通过内心轮套7动力传递给主轴1(内心轮套7与主轴1花键配合)，主轴1上套装有双凸轮传动套42，该双凸轮传动套42的两端端面分别与动力输出齿轮套34和内片螺旋滚道套5的对应端面通过端面凸轮副传动配合，并与主轴1之间形成第二螺旋传动副。

请参见图8-图10，多排式超越离合器6包括第二外圈6a以及至少两个并排套装在同一内心轮套7上的第二内心轮6c，各个第二内心轮6c外周上设置的外齿6c1一一正对，第二外圈6a与各个第二内心轮6c之间分别设置有第二滚动体，相邻第二内心轮6c周围的第二滚动体一一正对，从而保证各第二内心轮6c的同步性。

第二內心轮套7采用高强度抗扭材料制成，第二內心轮6c采用抗压耐磨材料制成，具体地说，第二內心轮套7的材质为合金钢，第二內心轮6c的材质为轴承钢或合金钢或硬质合金。本实施例中，第二內心轮套7的材质优选采用20CrMnTi，抗扭能力强，成本较低，性价比高，第二內心轮6c的材质优选采用GCr15，耐磨抗压性能好，成本较低，性价比高。第二內心轮套7抗扭抗压能力高，能够保证传动的可靠性和稳定性，第二內心轮6c耐磨抗压能力强，从而通过将第二內心轮套7和第二內心轮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，而且大幅延长了多排浮动组合式重载超越离合器的使用寿命。

沿各第二内心轮6c外周分布的滚动体由交替设置的粗滚动体6d和细滚动体6e组成，在各个第二内心轮6c的外周面上均设置有两个相对的第二保持架6f，在每个第二保持架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。

第二外圈6a的外壁上具有沿周向设置的二级从动齿6b。内心轮凸轮套7的外壁与各个第二内心轮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。

第二内心轮6c的内花键齿数为外齿6c1齿数的两倍。便于安装和调试，以解决各个第二内心轮6c不同步的问题。

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，短边段6c11为向内凹陷的弧形结构，长边段6c13为向外凸出的弧形结构，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。

双凸轮传动套42的两端端面分别加工有与动力输出齿轮套34和内片螺旋滚道套5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42分别与动力输出齿轮套34和内片螺旋滚道套5的对应端面通过端面凸轮副传动配合。通过双凸轮传动套42，更利于脱开、换挡。

请参见图8，双凸轮传动套42包括螺旋配合套42a和安装支撑套42b，其中，螺旋配合套42a与主轴1之间形成第二螺旋传动副。具体地说，第二螺旋传动副包括沿周向分布在螺旋配合套42a内壁上的第二内螺旋滚道以及沿周向分布在主轴1外壁上的第二外螺旋滚道，在每个第二外螺旋滚道中均嵌设有若干向外凸出的第二滚珠，各个第二滚珠分别能够在对应的第二内螺旋滚道和第二外螺旋滚道中滚动。当双凸轮传动套42相对主轴1转动时，能够相对主轴1进行轴向移动，同时带动内片螺旋滚道套5相对主轴1进行轴向移动，从而能够压紧或释放多片式摩擦离合器2，使多片式摩擦离合器2处于结合或分离状态。

安装支撑套42b通过花键配合与螺旋配合套42a同步转动，摩擦片支撑盘2a可转动地套装在安装支撑套42b上。

请参见图1和图8，副轴传动组件包括结合花件套41、副轴一级主动齿轮11、副轴12以及均固套在副轴12上的副轴一级从动齿轮13和副轴二级主动齿轮14，副轴一级主动齿轮11可转动地套装在双凸轮传动套42上，并与副轴一级从动齿轮13啮合，副轴二级主动齿轮14与多排式超越离合器6上的二级从动齿6b啮合，结合花件套41分别与副轴一级主动齿轮11和第一外圈4c花键配合，以使三者能够同步转动。

内心轮套7上固套有倒挡从动齿轮38，在副轴12上可转动地套装有与倒挡从动齿轮38啮合的倒挡主动齿轮39，在该副轴12上套装有能够沿其轴向滑动的倒挡结合套40，该倒挡结合套40能够与倒挡主动齿轮39啮合。

副轴12的外周上具有若干沿周向分布的滚柱内侧弧形槽，该滚柱内侧弧形槽中具有与副轴12轴线平行的滚柱12a，倒挡结合套40的孔壁上具有若干与滚柱内侧弧形槽一一对应、且轴向贯穿的滚柱外侧弧形槽5a，以使倒挡结合套40能够通过滚柱12a轴向滑动，滚柱内侧弧形槽的槽内半径和滚柱外侧弧形槽的槽内半径均大于滚柱12a的半径。倒挡结合套40能够与倒挡主动齿轮39啮合，具体地说，前进挡时，倒挡结合套40与倒挡主动齿轮39分离；倒挡时，倒挡结合套40与倒挡主动齿轮39啮合。采用以上结构，倒挡结合套40与副轴12之间通过滚柱12a连接，使倒挡结合套40能够相对副轴12转动一定角度，拥有一定的自由度，从而使倒挡结合套40更易于与倒挡主动齿轮39结合，极大提高了换挡的顺畅度，克服了进倒挡时容易出现卡滞、难以进挡、易损等问题，同时能够承受超大扭矩。

前驱动力输出机构包括动力输出齿轮套34和差速器35，动力输出齿轮套34可转动地套装在主轴1上，并能够通过差速器35向外输出动力，即差速器35同时带动左轴36和右轴37转动。

本实施例中，弹性元件组3通过各端面轴承21施加压力，压紧摩擦离合器2的各外摩擦片2c和内摩擦片2d。当多片式摩擦离合器2处于结合状态时，动力处于高速挡动力传递路线：

转子16→电机空心轴17→动力传递法兰18→高速挡一级从动齿轮10→高速挡齿轮轴9→第一超越离合器4→摩擦片支撑盘2a→外片花键套2b→外摩擦片2c和内摩擦片2d→输出螺旋滚道筒5a→双凸轮传动套42→动力输出齿轮套34→差速器35→左轴36和右轴37输出动力。

此时，第一超越离合器4未超越，多排式超越离合器6超越，阻力传递路线：左轴36和右轴37→差速器35→动力输出齿轮套34→双凸轮传动套42→输出螺旋滚道筒5a→摩擦片压紧盘5b→端面轴承21→弹性元件组3；当主轴1传递给多片式摩擦离合器2的阻力矩大于等于多片式摩擦离合器2的预设载荷极限时，内片螺旋滚道套5相对主轴1平移，压缩弹性元件组3，多片式摩擦离合器2的各外摩擦片2c和内摩擦片2d之间出现间隙，即多片式摩擦离合器2分离，动力改为通过下述路线传递，即低速挡动力传递路线：

转子16→电机空心轴17→动力传递法兰18→高速挡一级从动齿轮10→高速挡齿轮轴9→第一外圈4a→结合花件套41→副轴一级主动齿轮11→副轴一级从动齿轮13→副轴12→副轴二级主动齿轮14→多排式超越离合器6→内心轮套7→主轴1→动力输出齿轮套34→差速器35→左轴36和右轴37输出动力。

此时，第一超越离合器4超越，多排式超越离合器6未超越，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，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，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：倒挡结合套40与倒挡主动齿轮39啮合。

倒挡动力传递路线：转子16→电机空心轴17→动力传递法兰18→高速挡一级从动齿轮10→高速挡齿轮轴9→第一外圈4a→结合花件套41→副轴一级主动齿轮11→副轴一级从动齿轮13→副轴12→倒挡结合套40→倒挡主动齿轮39→倒挡从动齿轮38→内心轮套7→主轴1→动力输出齿轮套34→差速器35→左轴36和右轴37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 (6)

1.一种超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，包括电机、主轴（1）、高速挡传动机构、低速挡传动机构和前驱动力输出机构，其特征在于：所述电机包括定子（15）、转子（16）和受转子（16）带动的电机轴总成，所述前驱动力输出机构包括动力输出齿轮套（34）和差速器（35），所述动力输出齿轮套（34）可转动地套装在主轴（1）上，并能够通过差速器（35）向外输出动力；所述高速挡传动机构包括多片式摩擦离合器（2）和用于对多片式摩擦离合器（2）施加预紧力的弹性元件组（3），所述多片式摩擦离合器（2）和弹性元件组（3）至少部分位于电机的内部，所述电机轴总成依次通过动力输出减速组件和第一超越离合器（4）将动力传递给多片式摩擦离合器（2），所述多片式摩擦离合器（2）通过内片螺旋滚道套（5）套装在主轴（1）上，所述内片螺旋滚道套（5）与主轴（1）之间形成第一螺旋传动副，以使内片螺旋滚道套（5）能够沿主轴（1）轴向滑动；所述低速挡传动机构包括多排式超越离合器（6）以及在电机轴总成和多排式超越离合器（6）之间减速传动的副轴传动组件，所述多排式超越离合器（6）能够通过内心轮套（7）动力传递给主轴（1），所述主轴（1）上套装有双凸轮传动套（42），该双凸轮传动套（42）的两端端面分别与动力输出齿轮套（34）和内片螺旋滚道套（5）的对应端面通过端面凸轮副传动配合，并与主轴（1）之间形成第二螺旋传动副；所述多排式超越离合器（6）包括第二外圈（6a）以及至少两个并排套装在同一内心轮套（7）上的第二内心轮（6c），各个第二内心轮（6c）外周上设置的外齿（6c1）一一正对，所述第二外圈（6a）与各个第二内心轮（6c）之间分别设置有第二滚动体，相邻第二内心轮（6c）周围的第二滚动体一一正对；所述多片式摩擦离合器（2）包括设置在内片螺旋滚道套（5）上的摩擦片支撑件以及若干交替排列在摩擦片支撑件和内片螺旋滚道套（5）之间的外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d），各外摩擦片（2c）能够沿摩擦片支撑件轴向滑动，各内摩擦片（2d）能够沿内片螺旋滚道套（5）轴向滑动；所述第一超越离合器（4）将动力传递给摩擦片支撑件，所述弹性元件组（3）能够对内片螺旋滚道套（5）施加预紧力，以压紧各外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d），所述内片螺旋滚道套（5）与主轴（1）之间形成螺旋传动副，使内片螺旋滚道套（5）能够沿主轴（1）轴向滑动，从而压缩弹性元件组（3），以释放各外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d）；所述内片螺旋滚道套（5）包括呈圆盘形结构的摩擦片压紧盘（5b）和呈圆筒形结构的输出螺旋滚道筒（5a），所述输出螺旋滚道筒（5a）套装在主轴（1）上，并与主轴（1）之间形成第一螺旋传动副，所述摩擦片压紧盘（5b）固套在输出螺旋滚道筒（5a）的一端；所述摩擦片支撑件包括呈圆盘形结构的摩擦片支撑盘（2a）和呈圆筒形结构的外片花键套（2b），所述动力输入机构能够将动力传递给摩擦片支撑盘（2a），所述摩擦片支撑盘（2a）与摩擦片压紧盘（5b）平行，所述外片花键套（2b）同轴地套在输出螺旋滚道筒（5a）的外部，其一端与摩擦片支撑盘（2a）的外缘花键配合，另一端可转动地支承在摩擦片压紧盘（5b）的外缘上；各外摩擦片（2c）的外缘均与外片花键套（2b）的内壁花键配合，各内摩擦片（2d）的内缘均与输出螺旋滚道筒（5a）的外壁花键配合，在所述输出螺旋滚道筒（5a）的外壁上套装有若干内片启动挡圈（2e），各个内片启动挡圈（2e）分别位于各内摩擦片（2d）靠近摩擦片支撑盘（2a）的一侧；当输出螺旋滚道筒（5a）朝着远离摩擦片支撑盘（2a）方向轴向移动时，各个内片启动挡圈（2e）能够带动相邻内摩擦片（2d）朝着远离摩擦片支撑盘（2a）方向轴向移动，以使各外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d）相互分离；当输出螺旋滚道筒（5a）朝着靠近摩擦片支撑盘（2a）方向轴向移动时，摩擦片压紧盘（5b）能够压紧各外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d）；相邻所述内片启动挡圈（2e）的间距相等，且相邻内片启动挡圈（2e）的间距大于相邻内摩擦片（2d）的间距，当摩擦片压紧盘（5b）压紧各外摩擦片（2c）和内摩擦片（2d）时，各个所述内片启动挡圈（2e）与相邻内摩擦片（2d）的间距朝着靠近摩擦片压紧盘（5b）的方向呈等差数列关系逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其特征在于：所述电机轴总成包括电机空心轴（17）以及分别设置在电机空心轴（17）两端的动力传递法兰（18）和外端安装法兰（19），所述电机空心轴（17）通过动力传递法兰（18）和外端安装法兰（19）固定在转子（16）的内侧，所述动力传递法兰（18）经动力输出减速组件将动力传递给高速挡传动机构和低速挡传动机构，所述电机空心轴（17）包括空心轴套（17a）以及若干设置在空心轴套（17a）与转子（16）之间的矽钢片（17b），所述空心轴套（17a）采用铝合金材质制成。

3.根据权利要求1所述的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其特征在于：所述摩擦片压紧盘（5b）靠近弹性元件组（3）的一侧表面上具有环形滚道（5b1），在所述弹性元件组（3）和摩擦片压紧盘（5b）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）和摩擦片压紧盘（5b）之间的轴承滚珠（21a），各轴承滚珠（21a）均能够沿环形滚道（5b1）滚动。

4.根据权利要求1所述的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其特征在于：所述第一超越离合器（4）包括第一外圈（4c）、第一内心轮（4a）以及若干设置在第一外圈（4c）和第一内心轮（4a）之间的第一滚动体（4b），所述第一滚动体（4b）包括沿周向交替设置在第一内心轮（4a）周围的粗滚子和细滚子，在第一内心轮（4a）的外周面上均设置有两个相对的第一保持架（4d），在每个第一保持架（4d）的内壁上均开设有一圈细滚子滑槽，各个细滚子的两端分别均可滑动地插入对应的细滚子滑槽中，所述动力输出减速组件能够将动力传递给第一外圈（4c），所述第一内心轮（4a）的内壁与摩擦片支撑盘（2a）花键配合。

5.根据权利要求4所述的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其特征在于：所述副轴传动组件包括结合花件套（41）、副轴一级主动齿轮（11）、副轴（12）以及均固套在副轴（12）上的副轴一级从动齿轮（13）和副轴二级主动齿轮（14），所述副轴一级主动齿轮（11）可转动地套装在双凸轮传动套（42）上，并与副轴一级从动齿轮（13）啮合，所述副轴二级主动齿轮（14）与多排式超越离合器（6）上的二级从动齿（6b）啮合，所述结合花件套（41）分别与副轴一级主动齿轮（11）和第一外圈（4c）花键配合，以使三者能够同步转动。

6.根据权利要求5所述的超大扭矩双螺旋双超越集成式智慧自适应电驱动前驱系统，其特征在于：所述内心轮套（7）上固套有倒挡从动齿轮（38），在所述副轴（12）上可转动地套装有与倒挡从动齿轮（38）啮合的倒挡主动齿轮（39），在该副轴（12）上套装有能够沿其轴向滑动的倒挡结合套（40），该倒挡结合套（40）能够与倒挡主动齿轮（39）啮合。

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