CN118815922B - 双作用力快速响应自适应变速总成及电驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双作用力快速响应自适应变速总成及电驱动系统，包括主轴、自适应凸轮离合机构和减速机构，在径向上减少了一层传动，简化了传动路径，提高了换挡的响应速度。采用牵引力以及行驶阻力共同作用实现低速和高速挡的切换以及维持，能在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速,还能实现低速大扭矩、高效率满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求。更优的是可选择优化电动机动力最佳工作时机，提升驱动电机的动力输出效率，大幅提升经济性，增强持续加速性能,简单的动力传递路线而不需附加其他系统部件有利于轻量化以及减小体积，可以降低制造和使用成本，减少电功池容量，带来的减少整车重量。

Description

双作用力快速响应自适应变速总成及电驱动系统

技术领域

本发明涉及变速系统技术领域，具体涉及一种双作用力快速响应自适应变速总成及电驱动系统。

背景技术

电动车辆运转首先取决于电驱动系统，电驱动系统己实现了机械和电驱动功率部件的深度融合，是行驶的核心部件，是给电动车辆提供动力所需要的一切装置。电驱动系统主要由四大部分组成：驱动电机、变速器、功率变换器和控制器。其性能和效率直接影响电动车辆的动力性、经济性和舒适性。驱动电机和变速器的尺寸、重量也会影响到电动车的整体效率。功率变换器和控制器则对电动汽车的安全可靠运行有很大关系。

电驱动系统仅装减速传动虽然能使电动机产生的扭矩输出直接顺畅，却无法同时兼顾纯电动车辆的动力性和经济性，这是因为行驶过程中驱动电机多数工作情况下无法处于高效率工作点，尤其是在最高或最低车速以及低负荷条件下，由于减速传动比大，速度到达极限之后没有提升空间，造成电动车辆巡航状态也处于较高的转速临界点，速度受到制约，效率一般会降至60-70％以下，功率损耗较大，高速经济性不高，车辆的动力性、经济性与舒适性差，严重浪费了车载电能，而减少续驶里程。另外，仅装减速传动结构电驱动系统也不利于采用高效率、轻量化的驱动电机。

电驱动系统装有变速箱与仅装减速传动箱相比较，装有变速箱对动力输出的损耗更小，既能在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速，还能在低速重载工况下，实现大扭矩、高效率。更优的是可选择电动机动力爆发的时机，优化提升驱动电机的动力输出效率，增强持续加速性能，具有更加宽广的高效率平台，可以充分满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求，大幅提升动力性、经济性与舒适性，有利于降低制造和使用成本，减少电池容量，轻量化以及减小体积，减少整车重量等诸多仅装减速传动箱难以企及的优势。

随着产品向上升级换代，用户对性能、效率和续航里程的追求以及对重量和成本的敏感度降低，匹配可变速的变速器应该是电动摩托车传动系统未来的发展趋势。

从2013-2019年期间具有多个专利文献，比如，公开号为CN105151216A的中国专利，公开了采用智慧平衡自适应自动变速控制系统，简称AAT，AAT变速器的核心工作原理在于：通过外部负载反向驱动端面凸轮副，使负责高速挡的传动部件发生轴向移动，从而达到自适应自动换挡的目的。

又比如中国专利(申请号：CN201310389721，名称：多凸轮自适应多档自动变速器)公开的多种采用锥形摩擦副结合预紧力控制传动的变速系统，该系统借助电机输出动力和行驶阻力属性，通过摩擦传动部件，通过端面凸轮离合机构，通过超越离合器改变传动路线，根据负载自适应选择高速或低速挡，进行档位切换。摩擦传动部件外表面被设计成圆锥形型体，摩擦环内圈被构造成与锥形型面相匹配的锥形孔结构，位于摩擦传动部件右端的弹性元件推动摩擦传动部件进入锥形孔，即可实现动力结合，位于摩擦传动部件左端的端面凸轮受负载推动摩擦传动部件离开锥形孔，即可实现动力分离。在该文献所记载的端面凸轮离合机构中，负责执行分离与结合的部分由摩擦传动部件以及弹性元件构成。

该结构的变速系统突破了传统的电动车传动变速结构，但依然存在较多的技术问题：

1.自适应凸轮离合机构中摩擦副传动设置传递的载荷等于和小于传递扭矩时，摩擦副传动机构部件分离后，牵引力和行驶阻力由相对、相互作用，经传动机构转为同方向轴向合成压力，压向弹性元件碟簧，弹性元件碟簧被轴向被压缩后，弹性元件特性会反向弹性弹力增加的同时顶回摩擦副传动机构中移动构件，摩擦副会出现短时间粘连，使摩擦副传动机构难以实现快速分离和结合，会加快摩擦副磨损，导致换挡不平顺，影响摩擦副传动机构使用寿命，尤其在摩擦传动部件在牵引力和行驶阻力相对作用递增到等于和大于传递扭矩限值时，反向弹性顶回更为突出。存在着如何减少弹性元件被压缩后弹力增加带来的反向弹回的工程原理和结构问题；

2.摩擦副传动机构与弹性元件分布顺序布局，存在着占据空间位置大，传递动力小，以及效率不高的结构问题；

3.机构由于没有设置分动机构，结构复杂，存在着不利于轻量化和集成化的问题；

4.标定摩擦副传动机构离合传递扭矩和转速和电机高效功率目标的撒卸过程复杂和时间过长；

5.摩擦传动部件没有适应颠颇、搓衣板路的瞬间反复锁定机构；

6.机构存在着控制器适时同步控制等等工程问题。

发明内容

为解决以上的技术问题，本发明提供了一种双作用力快速响应自适应变速总成及电驱动系统。

其技术方案如下：

本申请的第一方面涉及一种双作用力快速响应自适应变速总成，包括主轴、自适应凸轮离合机构和减速机构，所述自适应凸轮离合机构包括能够相对转动地套装在主轴上的轴套、均能够相对转动地沿轴向依次套装在轴套上的二级从动齿轮、中间传动套、内锥套、内锥套小托环和内锥套大托环、同步转动地套装在轴套上的端面凸轮套以及摩擦配合地套装在内锥套外的外锥套，所述端面凸轮套位于内锥套小托环远离内锥套大托环的一端，且端面凸轮套与内锥套小托环的相邻端面之间均构成第一端面凸轮副，所述中间传动套的两端端面分别与二级从动齿轮和内锥套的相邻端面之间均构成第二端面凸轮副，所述中间传动套、内锥套和内锥套小托环均能够沿轴套轴向移动，所述内锥套小托环具有径向延伸的第一支撑盘，所述内锥套大托环具有径向延伸的第二支撑盘，所述内锥套环绕在第一支撑盘和第二支撑盘外，所述第一支撑盘的外周面与内锥套的内周面花键配合，所述内锥套和第一支撑盘之间弹性地支承有第一弹性元件组，所述第一支撑盘和第二支撑盘之间弹性地支承有第二弹性元件组，所述中间传动套上能够相对转动地套装有与外锥套同步转动的动力输入套，该动力输入套上具有一级主动齿，所述主轴上同步转动地套装有与外锥套同轴固连的端盖，所述轴套上成型有动力输出齿；

所述减速机构包括与主轴平行的副轴、成型在副轴上的二级主动齿以及套装在副轴上的超越离合器，所述二级主动齿与二级从动齿轮啮合，所述超越离合器的外圈具有与一级主动齿啮合的一级从动齿。

本申请的第二方面涉及一种双作用力快速响应自适应电驱动系统，包括电机以及上述的双作用力快速响应自适应变速总成，所述主轴靠近电机的一端与电机的电机轴外端同轴固连。

采用以上双作用力快速响应自适应变速总成以及电驱动系统，具有以下

有益效果：

1、能够在信息不充分/无信息的情况下，无需人的干预，无需另外机构，不依赖任何外部控制，系统全自主在输出动力过程中，随负荷/阻力变化，适时同步自适应不终断动力地输出合理的扭矩和转速，系统完成动力给出、传递、分配和输出的任务，达到全过程高效节能的使用要求，具有自适应机械变速的优点。

2、能够在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速，还能实现低速大扭矩、高效率满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求。更优的是，可选择优化电动机动力最佳工作时机，提升驱动电机的动力输出效率，大幅提升经济性，增强持续加速性能，简单的动力传递路线而不需附加其他系统部件有利于轻量化以及减小体积，可以降低制造和使用成本，减少电池容量，从而减少整车重量。

3、实现了机械和电驱动功率部件的深度融合，可以保证行驶过程中驱动电机基本上在高效率范围区工作，功耗小，速度不受到制约，高速经济性高，车辆的经济性与舒适性好，有利于采用高效率、轻量化的驱动电机。

4、弹性元件安装在离合器内部预设的装配空间内，降低了整根输出轴的设计长度，从而优化了电驱总成的结构臃肿度，使得产品结构更加紧凑。

5、采用两组弹性元件，利用行驶阻力作用于端面凸轮副，推动内锥套与第一组弹性元件直接通过内锥套小托环压迫第二弹性元件组，使内锥套与外锥套分离，实现阶梯递进式的弹性预紧力，不仅缓冲了不平路面中行驶阻力不稳定导致的弹性件反复压缩，从而减少离合器反复接合分离的可能性，尤其适用于颠簸路段，不会因行驶阻力短时间地快速变化给频繁换挡，降低了系统因换挡而引起的损耗，大幅提高了系统的使用寿命，而且在真正需要换挡时，能够利用第一弹性元件组对第二弹性元件组预先产生的推力，配合行驶阻力对第二弹性元件组一起进行压缩，使内锥套和外锥套的断开实现“轻轻松开”的效果，大幅减少了换挡冲击，换挡时电机的电流不会出现陡增的情况；因此，充分利用了电机输出牵引力和行驶阻力两属性作用，采用摩擦副传动机构标定调整传递载荷限值方案，在抛弃了绪多耗能机构、执行机构、传感器和复杂算法下，实现了传动机构平顺柔和分离和结合，传递两种不同动力输出，满足车辆加速、爬坡与高速行驶的多种复杂工况的要求。

6、二级从动齿轮、中间传动套、内锥套、端面凸轮套、内锥套小托环和内锥套大托环同轴地依次套装在轴套上，相较于申请号为CN202410653953.1的中国发明专利申请，本发明在径向上减少了一层传动，不仅简化了传动路径，提高了传动效率，而且减小了径向尺寸，从而更易于装配布置。

7、相较于申请号为CN202410653953.1的中国发明专利申请，本发明由于第一支撑盘的外周面与内锥套的内周面花键配合，不仅使阻力矩的传递更为简洁，由轴套通过端面凸轮套直接传递给内锥套小托环，提高了换挡的响应速度，使动力匹配更合理，提高了驾乘感受，而且使动力的传递也更为简洁，由内锥套直接传递给内锥套小托环，再由内锥套小托环通过端面凸轮套传递给轴套，提高了动力的响应速度，减少了动力传递的损伤。

附图说明

图1为双作用力快速响应自适应电驱动系统的结构示意图；

图2为双作用力快速响应自适应变速总成的结构示意图；

图3为内锥套的结构示意图；

图4为扭矩标定内轴承托圈的结构示意图；

图5为端盖的结构示意图。

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。

实施例1：

如图2-图5所示，一种双作用力快速响应自适应变速总成，其主要包括主轴4、自适应凸轮离合机构5和减速机构2。

自适应凸轮离合机构5主要包括轴套1、二级从动齿轮5i、中间传动套5h、内锥套5b、端面凸轮套5g、内锥套小托环5d、内锥套大托环5e和外锥套5a。其中，轴套1能够相对转动地套装在主轴4，端面凸轮套5g同步转动地套装在轴套1上，二级从动齿轮5i、中间传动套5h、内锥套5b、内锥套小托环5d和内锥套大托环5e均能够相对转动地套装在轴套1上，二级从动齿轮5i、中间传动套5h、内锥套5b、端面凸轮套5g、内锥套小托环5d和内锥套大托环5e沿轴套1的轴向依次设置，外锥套5a摩擦配合地套装在内锥套5b外。主轴4上同步转动地套装有与外锥套5a同轴固连的端盖6，即：主轴4带动端盖6同步转动，端盖6带动外锥套5a同步转动。轴套1上成型有动力输出齿1a，用于输出动力。

自适应凸轮离合机构5中，中间传动套5h、内锥套5b和内锥套小托环5d均能够沿轴套1轴向移动，本实施中，端盖6与主轴4花键配合，端面凸轮套5g与轴套1花键配合，稳定可靠，经久耐用。需要指出的是，端面凸轮套5g的位置固定，内锥套大托环5e的位置在调节好后也固定，因而内锥套小托环5d和内锥套大托环5e之间留有间隙。

内锥套小托环5d具有径向延伸的第一支撑盘5d1，内锥套大托环5e具有径向延伸的第二支撑盘5e1，内锥套5b环绕在第一支撑盘5d1和第二支撑盘5e1外，第一支撑盘5d1的外周面与内锥套5b的内周面花键配合，内锥套5b和第一支撑盘5d1之间弹性地支承有第一弹性元件组5c1，第一支撑盘5d1和第二支撑盘5e1之间弹性地支承有第二弹性元件组5c2。需要指出的时，第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2均优选采用碟簧组，经久耐用，稳定可靠。

并且，端面凸轮套5g位于内锥套小托环5d远离内锥套大托环5e的一端，且端面凸轮套5g与内锥套小托环5d的相邻端面之间均构成第一端面凸轮副a，端面凸轮套5g与内锥套小托环5d之间传递动力时，第一端面凸轮副a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，轴向分力与轴向预紧力相反并具有克服所述轴向预紧力的趋势，也就是说，第一端面凸轮副a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。

中间传动套5h的两端端面分别与二级从动齿轮5i和内锥套5b的相邻端面之间均构成第二端面凸轮副b，与第一端面凸轮副a相同，中间传动套5h与二级从动齿轮5i和内锥套5b之间传递动力时，第二端面凸轮副b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，轴向分力与轴向预紧力相反并具有克服所述轴向预紧力的趋势，也就是说，第二端面凸轮副b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。

同时，中间传动套5h上能够相对转动地套装有与外锥套5a同步转动的动力输入套5j，该动力输入套5j上具有一级主动齿5j1。减速机构2包括与主轴4平行的副轴2a、成型在副轴2a上的二级主动齿2b以及套装在副轴2a上的超越离合器2c，二级主动齿2b与二级从动齿轮5i啮合，超越离合器2c的外圈具有与一级主动齿5j1啮合的一级从动齿2c1。其中，一级主动齿5j1的直径小于一级从动齿2c1的直径，二级主动齿2b的直径小于二级从动齿轮5i的直径，实现二级减速和增扭。

进一步地，副轴2a靠近超越离合器2c的一端形成有与超越离合器2c的内圈花键配合的花键段，通过这样的设计，不仅集成度高，而且使副轴2a与超越离合器2c的内圈的配合稳定可靠。

本实施中，第二弹性元件组5c2的刚度系数大于或等于第一弹性元件组5c1的刚度系数，从而不仅使内锥套5b在没有受阻力矩影响而发生远离中间传动套5h方向的位移时，具有靠近外锥套5a结合的趋势，使内锥套5b与外锥套5a不易打滑，结合得更好，而且使第一弹性元件组5c1配合第二弹性元件组5c2能够卸载更多的力，不会因行驶阻力短时间地快速变化给频繁换挡，降低了系统因换挡而引起的损耗。

内锥套5b具有沿其中心轴线贯穿的碟簧安装腔51，该碟簧安装腔51靠近中间传动套5h的一端形成有支撑台阶面51c，内锥套大托环5e位于碟簧安装腔51远离中间传动套5h的一端，内锥套小托环5d位于碟簧安装腔51的中部，第一弹性元件组5c1的两端分别弹性地支承在支撑台阶面51c和第一支撑盘5d1上，内锥套5b靠近中间传动套5h的一端一体成型有与中间传动套5h构成第二端面凸轮副b的凸轮套部51d，该凸轮套部51d能够相对转动地套装在轴套1上，并能够沿轴套1轴向滑动，稳定可靠，结构合理，便于装配。

进一步地，碟簧安装腔51的中部具有与第一支撑盘5d1相适配的第一环道51a，该第一环道51a为圆筒形结构，且第一环道51a的周向内壁上具有内花键，第一支撑盘5d1的外缘沿轴向延伸形成有花键环5d2，该花键环5d2的周向外壁上具有与第一环道51a上的内花键形成花键配合的外花键。通过这样的设计，使花键环5d2与第一环道51a的配合长度较长，提升了配合的稳定性和可靠性。

同时，碟簧安装腔51远离中间传动套5h的一端具有呈圆筒形结构的第二环道51b，第二支撑盘5e1的外缘沿轴向延伸形成有与第二环道51b滑动配合的支撑环5e2，第一环道51a的直径小于第二环道51b的直径。因此，碟簧安装腔51整体上呈半径朝远离中间传动套5h方向逐渐增大的多级环形台阶结构，电驱动总成装配时，将内锥套小托环5d的第一支撑盘5d1卡在第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2之间后，再将内锥套小托环5d同第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2一起整体装入碟簧安装腔51内，最后从外端敞口处安装内锥套大托环5e即可，不仅提升了安装的便利性，也提升了装配的可靠性。

进一步地，内锥套5b外表面设有外摩擦锥形环面，外锥套5a内部设有与外摩擦锥形环面摩擦配合的内摩擦锥形环面，外摩擦锥形环面上烧结有摩擦材料层，该摩擦材料层上分布有油路，内锥套5b上分布有沿其壁厚方向贯穿的油孔5b1。润滑油能通过油孔5b1从内锥套5b进入外摩擦锥形环面上，然后润滑油沿着油路分布在外摩擦锥形环面上，能够对锥形环面进行冷却、减磨以及清洁，并且能够平衡外锥套5a和内锥套5b的气压。

本实施中，主轴4上安装有用于调节第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2预紧力的预紧力调节组件7，该预紧力调节组件7包括均能够相对转动地套装在主轴4上的扭矩标定内轴承托圈7a和扭矩标定调整垫圈7b、与主轴4螺纹配合的扭矩标定螺母7c、能够拆卸地安装在主轴4上的轴用弹性挡圈7d以及多根能够轴向移动地穿设在端盖6上的扭矩标定顶杆7e，各扭矩标定顶杆7e均与主轴4平行，并沿周向分布在主轴4的周围，扭矩标定内轴承托圈7a和扭矩标定调整垫圈7b分别抵接在各扭矩标定顶杆7e的内外两端，扭矩标定内轴承托圈7a远离各扭矩标定顶杆7e的一端端面支承在内锥套大托环5e上，扭矩标定螺母7c与扭矩标定调整垫圈7b远离各扭矩标定顶杆7e的一端端面抵接，轴用弹性挡圈7d与扭矩标定螺母7c远离扭矩标定调整垫圈7b的一端端面抵接，以锁止扭矩标定螺母7c。

因此，通过转动扭矩标定螺母7c，来控制内锥套大托环5e对第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2的压缩程度，进而控制第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2对内锥套5b提供的弹力大小，使得第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2提供给内锥套5b推力易于调整，提高了设计灵活性和实用性，调整到位后，用轴用弹性挡圈7d卡住扭矩标定螺母7c即可。

本实施中，轴套1上固定地套装有端面凸轮套挡圈7f，端面凸轮套5g远离内锥套小托环5d的一端支承在端面凸轮套挡圈7f上，并且，端面凸轮套挡圈7f与支撑台阶面51c之间留有间隙，从而能够避免内锥套5b与内锥套小托环5d之间发生干涉问题。

进一步地，扭矩标定内轴承托圈7a包括呈圆盘结构的承托圈主体7a1以及呈圆筒结构的承托圈延长部7a2，承托圈主体7a1能够相对转动地套装在主轴4上，各扭矩标定顶杆7e远离扭矩标定调整垫圈7b的一端均支承在承托圈主体7a1上，承托圈延长部7a2与承托圈主体7a1一体成型，且承托圈延长部7a2自承托圈主体7a1的外缘朝靠近第二支撑盘5e1的方向延伸，承托圈延长部7a2远离承托圈主体7a1的一端支承在第二支撑盘5e1上。通过这样的设计，既保证了扭矩标定内轴承托圈7a与各扭矩标定顶杆7e配合的稳定性和可靠性，又保证了扭矩标定内轴承托圈7a与内锥套大托环5e配合的稳定性和可靠性，简单可靠。

端盖6包括呈圆筒结构的花键套6a以及一体成型在花键套6a周围的端盖主体6b，花键套6a与主轴4花键配合，各扭矩标定顶杆7e沿周向均匀分布地穿设在花键套6a上，端盖主体6b盖合在外锥套5a远离动力输入套5j的一端，并通过多根螺栓与外锥套5a锁紧，不仅稳定可靠，而且便于装配，保证了装配精度。其中，花键套6a上开设有沿周向均匀分布的顶杆过孔6a1，各扭矩标定顶杆7e分别滑动配合的穿设在对应的顶杆过孔6a1中。

实施例2：

请参见图1-图5，一种双作用力快速响应自适应电驱动系统,包括电机3以及实施例1的双作用力快速响应自适应变速总成，主轴4靠近电机3的一端与电机3的电机轴3a外端同轴固连，本实施例中，电机轴3a的外端面凹陷形成有花键孔，主轴4靠近电机3的一端与花键孔相适配，并成型有与花键孔相适配的外花键，即：主轴4的端部嵌入花键孔中，并与花键孔构成花键配合；需要指出的时，电机轴3a的外端也可以通过联轴器与主轴4连接。

本实施例的快挡动力传递路线：

电机轴3a→主轴4→端盖6→外锥套5a→内锥套5b→内锥套小托环5d→端面凸轮套5g→轴套1；在本实施例中，由轴套1输出动力。

此时超越离合器2c的外圈超越内圈，且阻力传递路线：轴套1→端面凸轮套5g→内锥套小托环5d→第二弹性元件组5c2；当行驶阻力加大到一定时，阻力导致第一端面凸轮副a的轴向力克服第二弹性元件组5c2，使内锥套小托环5d的第一支撑盘5d1轴向移动压缩第二弹性元件组5c2，从而释放第一弹性元件组5c1，从而使摩擦式离合器能够“非常轻松”地分离，动力通过下述路线传递，即低速挡动力传递路线：

电机轴3a→主轴4→端盖6→外锥套5a→动力输入套5j→超越离合器2c→副轴2a→二级从动齿轮5i→中间传动套5h→内锥套5b→内锥套小托环5d→端面凸轮套5g→轴套1；在本实施例中，由轴套1输出动力。

低速挡动力传递路线中，第一端面凸轮副a所产生的轴向力继续作用于第二弹性元件组5c2，同时第二端面凸轮副b的轴向力作用于内锥套5b，且作用力的方向与第一弹性元件组5c1的轴向预紧力相反(即向着离合器分离的方向)，即在慢挡动力传递过程中，通过慢挡牵引力和行驶阻力(双作用力)共同作用，防止低速挡传动过程中出现两组碟簧的反复压缩，从而在慢挡传递动力过程中防止离合器反复接合。

有上述传递路线可以看出，本发明在运行时，离合器在第一弹性元件组5c1和第二弹性元件组5c2作用下紧密贴合，形成一个保持一定压力的自动变速机构，达到传动目的，此时超越离合器2c处于超越状态。

机动车启动时阻力大于驱动力，阻力迫使第一端面凸轮副a产生轴向位移，通过第一端面凸轮副a压缩第二弹性元件组5c2，释放第一弹性元件组5c1后离合器分离(即：内锥套5b和外锥套5a分离)；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，第二弹性元件组5c2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，当轴向分力减少到小于第二弹性元件组5c2所产生的压力时，因被运动阻力压缩而产生第二弹性元件组5c2压力释放推动下，第一弹性元件组5c1压缩，推动内锥套5b，使其与外锥套5a结合，完成离合器恢复紧密贴合状态，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。

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)

1.一种双作用力快速响应自适应变速总成，包括主轴、自适应凸轮离合机构和减速机构，其特征在于：所述自适应凸轮离合机构包括能够相对转动地套装在主轴上的轴套、均能够相对转动地沿轴向依次套装在轴套上的二级从动齿轮、中间传动套、内锥套、内锥套小托环和内锥套大托环、同步转动地套装在轴套上的端面凸轮套以及摩擦配合地套装在内锥套外的外锥套，所述端面凸轮套位于内锥套小托环远离内锥套大托环的一端，且端面凸轮套与内锥套小托环的相邻端面之间均构成第一端面凸轮副，所述中间传动套的两端端面分别与二级从动齿轮和内锥套的相邻端面之间均构成第二端面凸轮副，所述中间传动套、内锥套和内锥套小托环均能够沿轴套轴向移动，所述内锥套小托环具有径向延伸的第一支撑盘，所述内锥套大托环具有径向延伸的第二支撑盘，所述内锥套环绕在第一支撑盘和第二支撑盘外，所述第一支撑盘的外周面与内锥套的内周面花键配合，所述内锥套和第一支撑盘之间弹性地支承有第一弹性元件组，所述第一支撑盘和第二支撑盘之间弹性地支承有第二弹性元件组，所述中间传动套上能够相对转动地套装有与外锥套同步转动的动力输入套，该动力输入套上具有一级主动齿，所述主轴上同步转动地套装有与外锥套同轴固连的端盖，所述轴套上成型有动力输出齿；

所述减速机构包括与主轴平行的副轴、成型在副轴上的二级主动齿以及套装在副轴上的超越离合器，所述二级主动齿与二级从动齿轮啮合，所述超越离合器的外圈具有与一级主动齿啮合的一级从动齿。

2.根据权利要求1所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述第二弹性元件组的刚度系数大于或等于第一弹性元件组的刚度系数。

3.根据权利要求1所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述主轴上安装有用于调节第一弹性元件组和第二弹性元件组预紧力的预紧力调节组件，该预紧力调节组件包括均能够相对转动地套装在主轴上的扭矩标定内轴承托圈和扭矩标定调整垫圈、与主轴螺纹配合的扭矩标定螺母、能够拆卸地安装在主轴上的轴用弹性挡圈以及多根能够轴向移动地穿设在端盖上的扭矩标定顶杆，各扭矩标定顶杆均与主轴平行，并沿周向分布在主轴的周围，所述扭矩标定内轴承托圈和扭矩标定调整垫圈分别抵接在各扭矩标定顶杆的内外两端，所述扭矩标定内轴承托圈远离各扭矩标定顶杆的一端端面支承在内锥套大托环上，所述扭矩标定螺母与扭矩标定调整垫圈远离各扭矩标定顶杆的一端端面抵接，所述轴用弹性挡圈与扭矩标定螺母远离扭矩标定调整垫圈的一端端面抵接，以锁止扭矩标定螺母。

4.根据权利要求3所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述轴套上固定地套装有端面凸轮套挡圈，所述端面凸轮套远离内锥套小托环的一端支承在端面凸轮套挡圈上。

5.根据权利要求3所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述扭矩标定内轴承托圈包括呈圆盘结构的承托圈主体以及呈圆筒结构的承托圈延长部，所述承托圈主体能够相对转动地套装在主轴上，各扭矩标定顶杆远离扭矩标定调整垫圈的一端均支承在承托圈主体上，所述承托圈延长部与承托圈主体一体成型，且承托圈延长部自承托圈主体的外缘朝靠近第二支撑盘的方向延伸，所述承托圈延长部远离承托圈主体的一端支承在第二支撑盘上。

6.根据权利要求3所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述端盖包括呈圆筒结构的花键套以及一体成型在花键套周围的端盖主体，所述花键套与主轴花键配合，各扭矩标定顶杆沿周向均匀分布地穿设在花键套上，所述端盖主体盖合在外锥套远离动力输入套的一端，并通过多根螺栓与外锥套锁紧。

7.根据权利要求1所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述内锥套具有沿其中心轴线贯穿的碟簧安装腔，该碟簧安装腔靠近中间传动套的一端形成有支撑台阶面，所述内锥套大托环位于碟簧安装腔远离中间传动套的一端，所述内锥套小托环位于碟簧安装腔的中部，所述第一弹性元件组的两端分别弹性地支承在支撑台阶面和第一支撑盘上，所述内锥套靠近中间传动套的一端一体成型有与中间传动套构成第二端面凸轮副的凸轮套部，该凸轮套部能够相对转动地套装在轴套上，并能够沿轴套轴向滑动。

8.根据权利要求7所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述碟簧安装腔的中部具有与第一支撑盘相适配的第一环道，该第一环道为圆筒形结构，且第一环道的周向内壁上具有内花键，所述第一支撑盘的外缘沿轴向延伸形成有花键环，该花键环的周向外壁上具有与第一环道上的内花键形成花键配合的外花键。

9.根据权利要求8所述的双作用力快速响应自适应变速总成，其特征在于：所述碟簧安装腔远离中间传动套的一端具有呈圆筒形结构的第二环道，所述第二支撑盘的外缘沿轴向延伸形成有与第二环道滑动配合的支撑环，所述第一环道的直径小于第二环道的直径。

10.一种双作用力快速响应自适应电驱动系统，其特征在于：包括电机以及权利要求1-9中任一项所述的双作用力快速响应自适应变速总成，所述主轴靠近电机的一端与电机的电机轴外端同轴固连。