CN112682489B - 电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，包括高速挡传动机构、低速挡传动机构、倒挡换挡机构、同轴设置的输入轴和输出轴以及与输入轴平行的副轴，倒挡换挡机构包括均套装在输出轴上的换挡同步器和倒挡从动齿轮以及与副轴同轴转动的倒挡主动齿轮，换挡同步器能够在换挡拨叉的作用下与内心轮套或倒挡从动齿轮结合。采用以上技术方案，不仅能够根据阻力情况自适应换挡，而且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，同时，通过换挡同步器进行前后换挡，大幅提高了换挡的可靠性，进一步减少零部件数量，降低装配难度和生产制造成本。

Description

电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统

技术领域

本发明涉及电动汽车传动系统技术领域，具体涉及一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统。

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系统，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，本案发明人团队在实际应用过程中发现，由于现有方案的传动路径和换挡路径较为复杂，导致自适应自动变速自适应自动变速系统的结构复杂，零部件繁多，不仅装配难度极大，而且成本较高；并且，现有方案前后挡换挡结构均为齿槽配合，易卡滞，容易发生不易进挡的情况。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，本发明提供了一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统。

其技术方案如下：

一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，包括高速挡传动机构、低速挡传动机构、倒挡换挡机构、同轴设置的输入轴和输出轴以及与输入轴平行的副轴，其要点在于：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，所述输入轴上可转动地套装有内心轮套，所述摩擦离合器通过内片螺旋滚道套套装在输入轴上，所述内片螺旋滚道套与输入轴之间形成螺旋传动副，并能够沿输入轴轴向滑动，所述输入轴能够依次通过内片螺旋滚道套和摩擦离合器将动力传递给内心轮套；

所述低速挡传动机构包括具有所述副轴的副轴传动组件和套装在内心轮套上的超越离合器，所述内片螺旋滚道套能够依次通过副轴传动组件和超越离合器将动力传递给内心轮套；

所述倒挡换挡机构包括均套装在输出轴上的换挡同步器和倒挡从动齿轮以及与副轴同轴转动的倒挡主动齿轮，所述换挡同步器能够在换挡拨叉的作用下与内心轮套或倒挡从动齿轮结合，以将内心轮套或倒挡从动齿轮输出的动力传递给输出轴。

采用以上结构，不仅能够根据阻力情况，自适应匹配纯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，具有倒挡、前进高速挡、前进低速挡三挡变速功能，尤其是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；而且整套系统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；同时，通过设置换挡同步器进行前后换挡，稳定可靠，不会发生卡滞和难以进挡的情况，大幅提高了换挡的可靠性，并且相对于传统齿槽配合的换挡结构，零部件更少，进一步降低了装配难度和生产制造成本。

作为优选：所述换挡同步器包括与倒挡从动齿轮同步转动的倒挡结合套、与内心轮套同步转动的前进挡结合套、同步转动地套装在输出轴上的同步器花键毂以及同步转动地套装在同步器花键毂上的同步器结合套，所述同步器花键毂靠近倒挡结合套的一侧设置有沿径向向外依次套设的倒挡摩擦内片、倒挡摩擦外片和倒挡同步环，所述同步器花键毂靠近前进挡结合套的一侧设置有沿径向向外依次套设的前进挡摩擦内片、前进挡摩擦外片和前进挡同步环，所述同步器花键毂的外周上设置有若干与同步器结合套同步滑动的同步器滑块，所述换挡拨叉能够带动同步器结合套轴向滑动；

当同步器结合套朝倒挡结合套滑动时，同步器滑块能够驱使倒挡同步环带动倒挡摩擦外片将倒挡摩擦内片压紧在倒挡结合套上，以使同步器结合套与倒挡结合套在同步转动后结合；

当同步器结合套朝前进挡结合套滑动时，同步器滑块能够驱使前进挡同步环带动前进挡摩擦外片将前进挡摩擦内片压紧在前进挡结合套上，以使同步器结合套与前进挡结合套在同步转动后结合。

采用以上结构，设计巧妙，简单可靠，能够稳定可靠地在前进挡、空挡和倒挡之间切换，不会发生换挡卡滞和难以进挡的情况。

作为优选：所述前进挡摩擦外片的两侧表面分别与前进挡摩擦内片和前进挡同步环斜面配合，所述倒挡摩擦外片的两侧表面分别与倒挡摩擦内片和倒挡同步环斜面配合。采用以上结构，能够更加稳定、可靠且快速地使同步器结合套与前进挡结合套或倒挡结合套实现同步转动。

作为优选：所述前进挡摩擦外片和倒挡摩擦外片均包括一体成型的安装部和斜面配合部，所述安装部为圆环形的片状结构，并套装在同步器花键毂上，所述斜面配合部为自安装部外缘向外倾斜延伸的圆筒形结构，其直径朝着远离安装部的方向逐渐增大，且斜面配合部的两侧面或分别与对应的前进挡摩擦内片和前进挡同步环斜面配合，或分别与对应的倒挡摩擦内片和倒挡同步环斜面配合。采用以上结构，兼顾了安装的可靠性和摩擦斜面配合的可靠性。

作为优选：所述同步器花键毂的两侧端面均凹陷成型有摩擦结构安装腔，所述前进挡摩擦外片、前进挡摩擦内片、前进挡同步环、倒挡摩擦外片、倒挡摩擦内片和倒挡同步环均部分位于对应的摩擦结构安装腔中。采用以上结构，提高摩擦配合相关零部件安装的可靠性。

作为优选：所述倒挡主动齿轮包括套装在副轴一端的副轴安装套以及成型在副轴安装套上的倒挡主动齿，所述倒挡主动齿与倒挡从动齿轮啮合，所述副轴安装套与副轴同步转动。采用以上结构，结构稳定可靠，易于装配。

作为优选：所述摩擦离合器包括可转动地套装在输入轴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在螺旋传动副的作用下沿输入轴轴向滑动时，能够压缩弹性元件组，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入螺旋滚道筒，所述输入螺旋滚道筒套装在输入轴上，并与输入轴之间形成螺旋传动副，所述摩擦片压紧盘固套在输入螺旋滚道筒上；

所述摩擦片支撑件包括可转动地套装在输入轴上的摩擦片支撑盘和呈圆筒形结构的外片花键套，所述外片花键套同轴地套在各外摩擦片和内摩擦片外，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入螺旋滚道筒的外壁花键配合；

当输入螺旋滚道筒朝着靠近摩擦片支撑盘方向轴向移动时，所述摩擦片压紧盘能够压紧各外摩擦片和内摩擦片；当输入螺旋滚道筒朝着远离摩擦片支撑盘方向轴向移动时，各外摩擦片和内摩擦片能够相互分离。

采用以上结构，简单可靠，稳定性好，易于装配。

作为优选：所述副轴传动组件包括均套装在内片螺旋滚道套上的弹性元件驱动环和减速一级主动齿轮以及同步转动地套装在副轴上的减速一级从动齿轮，所述减速一级主动齿轮与减速一级从动齿轮啮合，所述弹性元件驱动环与内片螺旋滚道套同步转动，且弹性元件驱动环与减速一级主动齿轮相互靠近的一端凸轮型面配合，形成端面凸轮传动副；所述副轴上具有减速二级主动齿，所述超越离合器的外圈上设置有与减速二级主动齿啮合的减速二级从动齿，所述倒挡主动齿轮同步转动地套装在副轴的一端。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。

作为优选：所述超越离合器还包括至少两个并排套装在同一内心轮套上的内心轮，各个内心轮外周上设置的外齿一一正对，所述外圈与各个内心轮之间分别设置有滚动体，相邻内心轮周围的滚动体一一正对。采用以上结构，内心轮及相应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；由于内心轮和滚动体的长度较短，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。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

采用以上技术方案的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，结构新颖，设计巧妙，易于实现，不仅能够根据阻力情况，自适应匹配纯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，具有倒挡、前进高速挡、前进低速挡三挡变速功能，尤其是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；同时，通过设置换挡同步器进行前后换挡，不会发生卡滞和难以进挡的情况，大幅提高了换挡的可靠性，并且相对于传统齿槽配合的换挡结构，零部件更少，进一步降低了装配难度和生产制造成本。

附图说明

图1为本发明与电机实施例一的配合关系示意图；

图2为本发明局部一的配合关系示意图；

图3为本发明局部二的配合关系示意图；

图4为超越离合器的内部结构示意图；

图5为换挡同步器的结构示意图；

图6为本发明与电机实施例二的配合关系示意图。

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。

实施例一

如图1所示，一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其主要包括高速挡传动机构、低速挡传动机构、倒挡换挡机构、同轴设置的输入轴1和输出轴3以及与输入轴1平行的副轴4。

并且，为了使动力能够稳定可靠地减速输入，输入轴1的一端套装有与其同步转动的动力输入从动齿轮26，电机25的电机轴上具有与动力输入从动齿轮26啮合的动力输入主动齿25a。

请参见图1-图3，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6，输入轴1上可转动地套装有内心轮套8，摩擦离合器5通过内片螺旋滚道套7套装在输入轴1上，内片螺旋滚道套7与输入轴1之间形成螺旋传动副，并能够沿输入轴1轴向滑动，输入轴1能够依次通过内片螺旋滚道套7和摩擦离合器5将动力传递给内心轮套8。

内片螺旋滚道套7包括呈圆盘形结构的摩擦片压紧盘7b和呈圆筒形结构的输入螺旋滚道筒7a，输入螺旋滚道筒7a套装在输入轴1上，并与输入轴1之间形成螺旋传动副，摩擦片压紧盘7b固套在输入螺旋滚道筒7a上。

输入螺旋滚道筒7a套装在输入轴1上，并与输入轴1之间形成螺旋传动副，使内片螺旋滚道套7能够沿输入轴1轴向滑动，从而带动弹性元件驱动环13压缩弹性元件组6，以释放各外摩擦片5c和内摩擦片5d。具体地说，螺旋传动副包括沿周向分布在输入螺旋滚道筒7a内壁上的内螺旋滚道以及沿周向分布在输入轴外壁上的外螺旋滚道，在每个外螺旋滚道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和外螺旋滚道中滚动。当内片螺旋滚道套相对输入轴转动时，能够相对输入轴进行轴向移动，从而能够压紧或释放摩擦离合器5(即各外摩擦片5c和内摩擦片5d)，使摩擦离合器5处于结合或分离状态。

摩擦离合器5包括可转动地套装在输入轴1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7之间的外摩擦片5c和内摩擦片5d，各外摩擦片5c能够沿摩擦片支撑件轴向滑动，各内摩擦片5d能够沿内片螺旋滚道套7轴向滑动。摩擦片支撑件包括可转动地套装在输入轴1上的摩擦片支撑盘5a和呈圆筒形结构的外片花键套5b，外片花键套5b同轴地套在各外摩擦片5c和内摩擦片5d外，其一端与摩擦片支撑盘5a的外缘花键配合，另一端可转动地支承在摩擦片压紧盘7b的外缘上。

各外摩擦片5c能够沿外片花键套5b的内壁轴向滑动，各内摩擦片5d能够沿输入螺旋滚道筒7a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。

各内摩擦片5d的內缘上均设置有内片内花键，在输入螺旋滚道筒7a的外壁上设置有与各内片内花键相适应的内片外花键，即输入螺旋滚道筒7a与各内摩擦片5d通过内片内花键与内片外花键实现花键配合，使各内摩擦片5d既能够与输入螺旋滚道筒7a同步转动，又能够沿输入螺旋滚道筒7a轴向移动，实现分离。

同样的，各外摩擦片5c的外缘上均设置有外片外花键，外片花键套5b的内壁上设置有与各外片外花键相适应的外片内花键。即外片花键套5b与各外摩擦片5c通过外片外花键与外片内花键实现花键配合，使各外摩擦片5c既能够与外片花键套5b同步转动，又能够沿外片花键套5b轴向移动，实现分离。

弹性元件组6能够对内片螺旋滚道套7施加预紧力，以压紧各外摩擦片5c和内摩擦片5d，使摩擦离合器5保持结合状态。本实施例中，弹性元件组6优选采用碟簧，稳定可靠，成本低廉。

在输入螺旋滚道筒7a的内壁上设置有若干内片启动挡圈5e，各内片启动挡圈5e分别位于相邻内摩擦片5d靠近摩擦片支撑盘5a的一侧。通过在输入螺旋滚道筒7a上设置内片启动挡圈5e，能够对各内摩擦片5d进行分隔，从而保证在分离状态下，所有内摩擦片5d能够既快速、又均匀地散开，同时带动外摩擦片5c移动，实现各内摩擦片5d和外摩擦片5c的彻底分离。

进一步地，相邻内片启动挡圈5e的间距相等，且相邻内片启动挡圈5e的间距大于相邻内摩擦片5d的间距，具体地说，相邻内片启动挡圈5e的间距只是略大于相邻内摩擦片5d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5e能够保证各内摩擦片5d与相邻外摩擦片5c分离后均匀分布。当摩擦片压紧盘5b压紧各外摩擦片5c和内摩擦片5d时，各个内片启动挡圈5e与相邻内摩擦片5d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。输入螺旋滚道筒7a的外壁上具有内片外花键，在内片外花键上设置有若干与对应内片启动挡圈5e相适应的内挡圈安装环槽，各内片启动挡圈5e分别嵌入对应的内挡圈安装环槽中。

请参见图1-图4，低速挡传动机构包括具有副轴4的副轴传动组件和套装在内心轮套8上的超越离合器9，内片螺旋滚道套7能够依次通过副轴传动组件和超越离合器9将动力传递给内心轮套8。

副轴传动组件包括均套装在内片螺旋滚道套7上的弹性元件驱动环13和减速一级主动齿轮14以及同步转动地套装在副轴4上的减速一级从动齿轮15，弹性元件驱动环13与内片螺旋滚道套7同步转动，减速一级主动齿轮14与减速一级从动齿轮15啮合，弹性元件驱动环13与减速一级主动齿轮14相互靠近的一端凸轮型面配合，形成端面凸轮传动副；副轴4上具有减速二级主动齿4a，超越离合器9的外圈9a上设置有与减速二级主动齿4a啮合的减速二级从动齿9b，倒挡主动齿轮12同步转动地套装在副轴4的一端。

弹性元件驱动环13包括用于与弹性元件组6配合的弹性元件子环13a以及用于与减速一级主动齿轮14凸轮型面配合的凸轮型面子环13b，弹性元件子环13a和凸轮型面子环13b之间通过若干螺栓固定，以实现同步转动。通过这样的设计既实现了上述功能，又便于装配，稳定可靠。

倒挡主动齿轮12包括套装在副轴4一端的副轴安装套12a以及成型在副轴安装套12a上的倒挡主动齿12b，倒挡主动齿12b与倒挡从动齿轮11啮合，副轴安装套12a与副轴4同步转动。

超越离合器9还包括至少两个并排套装在同一内心轮套8上的内心轮9c，各个内心轮9c外周上设置的外齿9c1一一正对，外圈9a与各个内心轮9c之间分别设置有滚动体，相邻内心轮9c周围的滚动体一一正对，从而保证各内心轮9c的同步性。

内心轮套8采用高强度抗扭材料制成，内心轮9c采用抗压耐磨材料制成，具体地说，内心轮套8的材质为合金钢，内心轮9c的材质为轴承钢或合金钢或硬质合金。本实施例中，内心轮套8的材质优选采用20CrMnTi，抗扭能力强，成本较低，性价比高，内心轮9c的材质优选采用GCr15，耐磨抗压性能好，成本较低，性价比高。内心轮套8抗扭抗压能力高，能够保证传动的可靠性和稳定性，内心轮9c耐磨抗压能力强，从而通过将内心轮套8和内心轮9c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，在各个内心轮9c的外周面上均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。采用以上结构，使各个细滚动体9e能够随动，提高了整体的稳定性和可靠性，增加了使用寿命。

外圈9a的外壁上具有沿周向设置的减速二级从动齿9b。内心轮套8的外壁与各个内心轮9c的内壁花键配合。通过上述结构，能够可靠地进行动力传递。

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、图3和图5，倒挡换挡机构包括均套装在输出轴3上的换挡同步器27和倒挡从动齿轮11以及与副轴4同轴转动的倒挡主动齿轮12，换挡同步器27能够在换挡拨叉17的作用下与内心轮套8或倒挡从动齿轮11结合，以将内心轮套8或倒挡从动齿轮11输出的动力传递给输出轴3。

换挡同步器27包括与倒挡从动齿轮11同步转动的倒挡结合套27a、与内心轮套8同步转动的前进挡结合套27b、同步转动地套装在输出轴3上的同步器花键毂27c以及同步转动地套装在同步器花键毂27c上的同步器结合套27d，同步器花键毂27c靠近倒挡结合套27a的一侧设置有沿径向向外依次套设的倒挡摩擦内片27k、倒挡摩擦外片27e和倒挡同步环27f，同步器花键毂27c靠近前进挡结合套27b的一侧设置有沿径向向外依次套设的前进挡摩擦内片27g、前进挡摩擦外片27h和前进挡同步环27i，同步器花键毂27c的外周上设置有若干与同步器结合套27d同步滑动的同步器滑块27j，换挡拨叉17能够带动同步器结合套27d轴向滑动。

当同步器结合套27d朝倒挡结合套27a滑动时，同步器滑块27j能够驱使倒挡同步环27f带动倒挡摩擦外片27e将倒挡摩擦内片27k压紧在倒挡结合套27a上，以使同步器结合套27d与倒挡结合套27a在同步转动后结合。整个传动系统处于倒挡。

当同步器结合套27d朝前进挡结合套27b滑动时，同步器滑块27j能够驱使前进挡同步环27i带动前进挡摩擦外片27h将前进挡摩擦内片27g压紧在前进挡结合套27b上，以使同步器结合套27d与前进挡结合套27b在同步转动后结合。整个传动系统处于前进挡。

当同步器结合套27d位于中间位置时，既不与倒挡结合套27a结合，又不与前进挡结合套27b结合，则整个传动系统处于空挡，动力断开。

前进挡摩擦外片27h的两侧表面分别与前进挡摩擦内片27g和前进挡同步环27i斜面配合，倒挡摩擦外片27e的两侧表面分别与倒挡摩擦内片27k和倒挡同步环27f斜面配合。

具体地说，同步器花键毂27c的外周面上设置有花键毂外花键，同步器结合套27d的内壁上设置有与花键毂外花键相适应的结合套内花键，即结合套内花键与花键毂外花键花键配合，以使同步器结合套27d不能相对同步器花键毂27c转动，只能沿同步器花键毂27c轴线滑动。相应的，前进挡同步环27i、倒挡同步环27f、前进挡结合套27b和倒挡结合套27a的外周面上均具有能够与结合套内花键花键配合的结合外花键。

进一步地，前进挡摩擦外片27h和倒挡摩擦外片27e均包括一体成型的安装部和斜面配合部，安装部为圆环形的片状结构，并套装在同步器花键毂27c上，斜面配合部为自安装部外缘向外倾斜延伸的圆筒形结构，其直径朝着远离安装部的方向逐渐增大，且斜面配合部的两侧面或分别与对应的前进挡摩擦内片27g和前进挡同步环27i斜面配合，或分别与对应的倒挡摩擦内片27k和倒挡同步环27f斜面配合。

同步器花键毂27c的两侧端面均凹陷成型有摩擦结构安装腔27c1，前进挡摩擦外片27h、前进挡摩擦内片27g、前进挡同步环27i、倒挡摩擦外片27e、倒挡摩擦内片27k和倒挡同步环27f均部分位于对应的摩擦结构安装腔27c1中。

本实施例中，换挡拨叉17带动同步器结合套27d与前进挡结合套27b结合时，处于前进挡传动状态。

弹性元件组6对内片螺旋滚道套7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6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25→动力输入从动齿轮26→输入轴1→内片螺旋滚道套7→摩擦离合器5→内心轮套8→换挡同步器27→输出轴3输出动力。

此时，弹性元件组6未被压缩。当输入轴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，内心轮凸轮套7压缩弹性元件组6，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25→动力输入从动齿轮26→输入轴1→内片螺旋滚道套7→弹性元件驱动环13→减速一级主动齿轮14→减速一级从动齿轮15→副轴4→超越离合器9→内心轮套8→换挡同步器27→输出轴3输出动力。

此时，弹性元件组6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。

换挡拨叉17带动同步器结合套27d与倒挡结合套27a结合时，处于倒挡传动状态。倒挡动力传递路线：

电机25→动力输入从动齿轮26→输入轴1→内片螺旋滚道套7→弹性元件驱动环13→减速一级主动齿轮14→减速一级从动齿轮15→副轴4→倒挡主动齿轮12→倒挡从动齿轮11→换挡同步器27→输出轴3输出动力。

本实施例以电动汽车为例，整车在启动时阻力大于驱动力，阻力迫使输入轴1相对内片螺旋滚道套7转动一定角度，在螺旋传动副的作用下，内片螺旋滚道套7通压缩弹性元件组6，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6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6所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生弹性元件组6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。

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。

实施例二

请参见图6，实施例二与实施例一的结构基本相同，其区别在于：将实施例一特有的换挡同步器27替换为传统的同步器27’。

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)

1.一种电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，包括高速挡传动机构、低速挡传动机构、倒挡换挡机构、同轴设置的输入轴(1)和输出轴(3)以及与输入轴(1)平行的副轴(4)，其特征在于：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(6)，所述输入轴(1)上可转动地套装有内心轮套(8)，所述摩擦离合器(5)通过内片螺旋滚道套(7)套装在输入轴(1)上，所述内片螺旋滚道套(7)与输入轴(1)之间形成螺旋传动副，并能够沿输入轴(1)轴向滑动，所述输入轴(1)能够依次通过内片螺旋滚道套(7)和摩擦离合器(5)将动力传递给内心轮套(8)；

所述低速挡传动机构包括具有所述副轴(4)的副轴传动组件和套装在内心轮套(8)上的超越离合器(9)，所述内片螺旋滚道套(7)能够依次通过副轴传动组件和超越离合器(9)将动力传递给内心轮套(8)；

所述倒挡换挡机构包括均套装在输出轴(3)上的换挡同步器(27)和倒挡从动齿轮(11)以及与副轴(4)同轴转动的倒挡主动齿轮(12)，所述换挡同步器(27)能够在换挡拨叉(17)的作用下与内心轮套(8)或倒挡从动齿轮(11)结合，以将内心轮套(8)或倒挡从动齿轮(11)输出的动力传递给输出轴(3)；

内片螺旋滚道套(7)包括呈圆盘形结构的摩擦片压紧盘(7b)和呈圆筒形结构的输入螺旋滚道筒(7a)，输入螺旋滚道筒(7a)套装在输入轴(1)上，并与输入轴(1)之间形成螺旋传动副，摩擦片压紧盘(7b)固套在输入螺旋滚道筒(7a)上。

2.根据权利要求1所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述换挡同步器(27)包括与倒挡从动齿轮(11)同步转动的倒挡结合套(27a)、与内心轮套(8)同步转动的前进挡结合套(27b)、同步转动地套装在输出轴(3)上的同步器花键毂(27c)以及同步转动地套装在同步器花键毂(27c)上的同步器结合套(27d)，所述同步器花键毂(27c)靠近倒挡结合套(27a)的一侧设置有沿径向向外依次套设的倒挡摩擦内片(27k)、倒挡摩擦外片(27e)和倒挡同步环(27f)，所述同步器花键毂(27c)靠近前进挡结合套(27b)的一侧设置有沿径向向外依次套设的前进挡摩擦内片(27g)、前进挡摩擦外片(27h)和前进挡同步环(27i)，所述同步器花键毂(27c)的外周上设置有若干与同步器结合套(27d)同步滑动的同步器滑块(27j)，所述换挡拨叉(17)能够带动同步器结合套(27d)轴向滑动；

当同步器结合套(27d)朝倒挡结合套(27a)滑动时，同步器滑块(27j)能够驱使倒挡同步环(27f)带动倒挡摩擦外片(27e)将倒挡摩擦内片(27k)压紧在倒挡结合套(27a)上，以使同步器结合套(27d)与倒挡结合套(27a)在同步转动后结合；

当同步器结合套(27d)朝前进挡结合套(27b)滑动时，同步器滑块(27j)能够驱使前进挡同步环(27i)带动前进挡摩擦外片(27h)将前进挡摩擦内片(27g)压紧在前进挡结合套(27b)上，以使同步器结合套(27d)与前进挡结合套(27b)在同步转动后结合。

3.根据权利要求2所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述前进挡摩擦外片(27h)的两侧表面分别与前进挡摩擦内片(27g)和前进挡同步环(27i)斜面配合，所述倒挡摩擦外片(27e)的两侧表面分别与倒挡摩擦内片(27k)和倒挡同步环(27f)斜面配合。

4.根据权利要求3所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述前进挡摩擦外片(27h)和倒挡摩擦外片(27e)均包括一体成型的安装部和斜面配合部，所述安装部为圆环形的片状结构，并套装在同步器花键毂(27c)上，所述斜面配合部为自安装部外缘向外倾斜延伸的圆筒形结构，其直径朝着远离安装部的方向逐渐增大，且斜面配合部的两侧面或分别与对应的前进挡摩擦内片(27g)和前进挡同步环(27i)斜面配合，或分别与对应的倒挡摩擦内片(27k)和倒挡同步环(27f)斜面配合。

5.根据权利要求3所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述同步器花键毂(27c)的两侧端面均凹陷成型有摩擦结构安装腔(27c1)，所述前进挡摩擦外片(27h)、前进挡摩擦内片(27g)、前进挡同步环(27i)、倒挡摩擦外片(27e)、倒挡摩擦内片(27k)和倒挡同步环(27f)均部分位于对应的摩擦结构安装腔(27c1)中。

6.根据权利要求1所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述倒挡主动齿轮(12)包括套装在副轴(4)一端的副轴安装套(12a)以及成型在副轴安装套(12a)上的倒挡主动齿(12b)，所述倒挡主动齿(12b)与倒挡从动齿轮(11)啮合，所述副轴安装套(12a)与副轴(4)同步转动。

7.根据权利要求1所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述摩擦离合器(5)包括可转动地套装在输入轴(1)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(7)之间的外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)，各外摩擦片(5c)能够沿摩擦片支撑件轴向滑动，各内摩擦片(5d)能够沿内片螺旋滚道套(7)轴向滑动；

所述弹性元件组(6)能够对内片螺旋滚道套(7)施加预紧力，以压紧各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)，所述内片螺旋滚道套(7)在螺旋传动副的作用下沿输入轴(1)轴向滑动时，能够压缩弹性元件组(6)，以释放各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)。

8.根据权利要求7所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述摩擦片支撑件包括可转动地套装在输入轴(1)上的摩擦片支撑盘(5a)和呈圆筒形结构的外片花键套(5b)，所述外片花键套(5b)同轴地套在各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)外，其一端与摩擦片支撑盘(5a)的外缘花键配合，另一端可转动地支承在摩擦片压紧盘(7b)的外缘上；

各外摩擦片(5c)的外缘均与外片花键套(5b)的内壁花键配合，各内摩擦片(5d)的内缘均与输入螺旋滚道筒(7a)的外壁花键配合；

当输入螺旋滚道筒(7a)朝着靠近摩擦片支撑盘(5a)方向轴向移动时，所述摩擦片压紧盘(7b)能够压紧各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)；当输入螺旋滚道筒(7a)朝着远离摩擦片支撑盘(5a)方向轴向移动时，各外摩擦片(5c)和内摩擦片(5d)能够相互分离。

9.根据权利要求1所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述副轴传动组件包括均套装在内片螺旋滚道套(7)上的弹性元件驱动环(13)和减速一级主动齿轮(14)以及同步转动地套装在副轴(4)上的减速一级从动齿轮(15)，所述减速一级主动齿轮(14)与减速一级从动齿轮(15)啮合，所述弹性元件驱动环(13)与内片螺旋滚道套(7)同步转动，且弹性元件驱动环(13)与减速一级主动齿轮(14)相互靠近的一端凸轮型面配合，形成端面凸轮传动副；所述副轴(4)上具有减速二级主动齿(4a)，所述超越离合器(9)的外圈(9a)上设置有与减速二级主动齿(4a)啮合的减速二级从动齿(9b)，所述倒挡主动齿轮(12)同步转动地套装在副轴(4)的一端。

10.根据权利要求9所述的电动汽车纵向驱动自适应同步自动变速系统，其特征在于：所述超越离合器(9)还包括至少两个并排套装在同一内心轮套(8)上的内心轮(9c)，各个内心轮(9c)外周上设置的外齿(9c1)一一正对，所述外圈(9a)与各个内心轮(9c)之间分别设置有滚动体，相邻内心轮(9c)周围的滚动体一一正对。

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