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所示，一种纵向驱动自适应自动变速系统，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，倒挡换挡机构包括与输出轴3形成螺旋传动副的中间传动套10、外套在中间传动套10上的倒挡从动齿轮11以及与副轴4同轴转动的倒挡主动齿轮12，倒挡主动齿轮12与倒挡从动齿轮11啮合，中间传动套10能够在换挡组件的作用下与内心轮套8和倒挡从动齿轮11其中之一结合，其中，中间传动套10与输出轴3之间形成螺旋传动副的结构同内片螺旋滚道套7与输入轴1之间形成螺旋传动副的结构相同。

换挡组件包括能够带动中间传动套10轴向滑动的换挡结合套16以及用于驱动换挡结合套16的换挡拨叉17，中间传动套10与内心轮套8相互靠近的一端端面上均设置有相互适配的前进挡结合齿a，换挡结合套16与倒挡从动齿轮11相互靠近的一端端面上均设置有相互适配的倒挡结合齿b。

进一步地，为了能够更容易进挡，前进挡结合齿a和/或倒挡结合齿b的齿顶面为斜面的棘齿结构，从而易于进挡。

本实施例中，换挡拨叉17带动换挡结合套16使中间传动套10与内心轮套8的前进挡结合齿a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→中间传动套10→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→中间传动套10→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带动换挡结合套16使换挡结合套16与倒挡从动齿轮11的倒挡结合齿b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→换挡结合套16→中间传动套10→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。

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。