一种行星式两档驱动装置的制作方法

本发明涉及行星齿轮传动及电机技术领域，具体涉及一种行星式两档驱动装置。

背景技术：

众所周知，行星轮系是一种先进的齿轮传动机构，一般行星轮系中的内齿圈、太阳齿轮和行星架三个独立的传动元件，分别作为被控制元件、输入元件和输出元件，其主要特点是结构紧凑，承载能力大，传递功率及传动范围大、运行噪声小、效率高及寿命长等优点，被广泛应用在各类机械传动领域。但是驱动力要实现在不同元件之间转换时，就需要多个离合器和制动器的组合来实现，其复杂的控制机构只有在燃油汽车的自动变速器中应用，而无法应用在日益广泛的电动车辆中。

在现有的汽车自动变速器中，比较常见的复合式行星齿轮机构有辛普森式和拉维奈尔赫(ravigneax)式行星齿轮机构。辛普森式行星齿轮机构的主要特征是由两排行星齿轮机构共用一个太阳轮构成，拉维奈尔赫(ravigneax)式行星齿轮机构的主要特征是由有两个太阳轮、两排行星齿轮共用一个齿圈构成。为了满足车辆行驶需求，必须将来自发动机的驱动力通过多个离合器、制动器和单向离合器的不同组合，构成多档变速装置。由于该技术的驱动力需要多个离合器切换，其内部结构及控制方法非常复杂，体积及重量较大等，导致其应用范围受到很大的限制。

近些年来，新能源的纯电动车被该行业内外投入了大量人力和财力，研发出较多性能优越的产品，其传动装置相对比较简单紧凑。尤其是在电动自行车、电动摩托车等单向驱动的电动车辆领域，因为该技术领域目前采用的行星齿轮传动机构相对比较简单，其传动比范围较小，所以对驱动电机的性能要求较高，电动车辆在起步时驱动电机必须提供足够大的驱动力，而车辆在高速行驶时驱动电机又必须提供足够高的转速，导致驱动电机大多数时间在较低效率下工作，并且节能效果不佳。

综上所述，如何实现电机与行星齿轮系之间的最佳配合传动，有必要进一步开发一种性能更优越，成本更低廉的传动新技术。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种行星式两档驱动装置，利用电机转子正转和反转的交替做功，再通过两个单向离合器自动完成行星轮系中传动路线的切换，来实现两档输出功能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种行星式两档驱动装置，包括支架、电机、行星轮系、至少一个第一单向离合器和第二单向离合器，所述电机包括转子和定子，所述行星轮系包括内齿圈、太阳齿轮、行星架和多个行星齿轮。

多个所述行星齿轮绕所述行星架的轴线平均分布并可转动的安装在所述行星架上，所述内齿圈、所述太阳齿轮和所述行星架以相同轴线设置，所述内齿圈和所述太阳齿轮分别与所述行星齿轮啮合；

所述太阳齿轮和所述内齿圈两个元件中的任意一个元件作为输入元件、另一个元件作为输出元件，所述行星架作为控制元件；所述输入元件与所述转子为一个整体或者固定连接，至少一个所述行星齿轮与所述行星架两个元件之间通过第一单向离合器接合、或者多个所述行星齿轮与所述行星架之间分别通过与所述行星齿轮数量相同的第一单向离合器接合，所述控制元件通过第二单向离合器与所述支架接合，所述定子固定安装在所述支架上，所述支架被固定，所述转子作为原驱动力产生机械能做功；当所述输入元件被顺时针方向驱动时，第一单向离合器处于超越状态，第二单向离合器处于锁定状态并且阻止所述控制元件顺时针方向转动，所述输出元件逆时针方向与所述输入元件之间变速传动；当所述输入元件被逆时针方向驱动时，第二单向离合器处于超越状态，第一单向离合器处于锁定状态，所述输出元件逆时针方向与所述输入元件之间同步传动。

所述的行星式两档驱动装置，其中第一单向离合器和第二单向离合器分别由主动部分和从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的装置；所述主动部分设为内环，所述从动部分设为外环；或者所述主动部分设为所述外环，所述从动部分设为所述内环。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述转子设置在所述定子的外侧并且通过轴承可转动的安装在所述支架上，第一单向离合器的外环与所述行星齿轮固定连接，第一单向离合器的内环与所述行星架上的行星轴固定连接，第二单向离合器的内环与所述支架固定连接，第二单向离合器的外环与所述行星架固定连接或者为一个整体，第一单向离合器和第二单向离合器的超越方向以相同方向设置。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述电机设为驱动轮，所述驱动轮作为所述输入元件。或者所述电机设为驱动轴，所述驱动轴作为所述输入元件。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述行星轮系中还包括与所述行星齿轮数量相同的第二行星齿轮，第二行星齿轮与所述行星齿轮为一个整体或者固定连接，所述行星齿轮和第二行星齿轮两个元件中的任意一个元件与所述内齿圈轮啮合、另一个元件与所述太阳齿轮啮合。

所述的行星式两档驱动装置，其中多个所述行星齿轮绕所述行星架的轴线平均分布并可转动的安装在所述行星架上，与所述行星齿轮数量相同的第二行星齿轮也绕所述行星架的轴线平均分布并可转动的安装在所述行星架上，所述内齿圈和第二行星齿轮分别与所述行星齿轮啮合，所述太阳齿轮与第二行星齿轮啮合；所述太阳齿轮和所述行星架两个元件中的任意一个元件作为所述输入元件、另一个元件作为所述输出元件，所述内齿圈作为所述控制元件；或者所述内齿圈和所述行星架两个元件中的任意一个元件作为所述输入元件、另一个元件作为所述输出元件，所述太阳齿轮作为所述控制元件；至少一个所述行星齿轮与所述行星架两个元件之间通过第一单向离合器接合、或者多个所述行星齿轮与所述行星架之间分别通过与所述行星齿轮数量相同的第一单向离合器接合，所述控制元件通过第二单向离合器与所述支架接合；或者至少一个第二行星齿轮和所述行星架两个元件之间通过第一单向离合器接合、或者多个第二行星齿轮和所述行星架之间分别通过与所述行星齿轮数量相同的第一单向离合器接合，所述控制元件通过第二单向离合器与所述支架接合。

所述的行星式两档驱动装置，其中还包括制动器，所述控制元件通过第二单向离合器与所述制动器接合，所述制动器安装在所述支架上。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述制动器包括从动端元件、固定端元件、复位弹簧和调节装置，所述控制元件通过第二单向离合器与所述从动端元件接合，所述固定端元件只能轴向滑动的安装在所述支架上，所述复位弹簧的两端分别安装在所述固定端元件和所述支架上、并且使所述从动端元件与所述固定端元件两个元件之间保持啮合状态，所述调节装置连接在所述固定端元件上、并且控制所述固定端元件轴向滑动使所述从动端元件与所述固定端元件两个元件之间处于分离状态。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述从动端元件设为从动端内齿圈，所述固定端元件设为固定端圆柱齿轮，所述从动端内齿圈与所述固定端圆柱齿轮两个元件之间可选择的保持啮合或者处于分离状态；所述支架设为中间固定轴，所述调节装置活动的设置在所述中间固定轴中；所述行星架设为所述控制元件，所述行星架与第二单向离合器的外环为一个整体或者固定连接，所述从动端内齿圈与第二单向离合器的内环为一个整体或者固定连接并且可转动的安装在所述中间固定轴上。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述电机设为驱动装置。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述驱动装置设为链轮，或者所述驱动装置设为齿轮，或者所述驱动装置设为皮带轮，或者所述驱动装置设为驱动臂。

所述的行星式两档驱动装置，其中还包括轮辋，所述轮辋设置在所述输出元件上。

所述的行星式两档驱动装置，其中所述支架设为中间固定轴，所述轮辋设置在所述输出元件上并且可转动的安装在所述中间固定轴上。

本发明的有益效果：本发明通过一个电机转子正转和反转的交替做功，再通过两个单向离合器自动完成行星轮系中传动路线的切换，以实现两个不同传动比的输出，可以有效提高传动机构的传动比和传动效率，无需任何外部动力执行元件就可以实现两档驱动。本发明结构紧凑、体积小、质量轻，能大幅增加车辆的负载能力，节能效果明显，提高电机的工作效率等。本发明可用于电动自行车、电动摩托车、电动滑板车等，还可以用于各种电动车辆的驱动、绳索攀爬装置和单向机械传动等领域。

附图说明

本发明包括如下附图：

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明实施例三的结构示意图；

图4是本发明实施例四的结构示意图；

图5、图6是本发明实施例五的结构示意图；

图7是本发明实施例六的结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明:

如图1所示，本发明行星式两档驱动装置，包括支架1、电机100、行星轮系200、至少一个第一单向离合器8和第二单向离合器9，电机100包括转子3和定子2，行星轮系200包括内齿圈6、太阳齿轮4、行星架7和多个行星齿轮5；

多个行星齿轮5绕行星架7的轴线平均分布并可转动的安装在行星架7上，内齿圈6、太阳齿轮4和行星架7以相同轴线设置，内齿圈6和太阳齿轮4分别与行星齿轮5啮合；

太阳齿轮4和内齿圈6两个元件中的任意一个元件作为输入元件、另一个元件作为输出元件，行星架7作为控制元件；所述输入元件与转子3为一个整体或者固定连接，至少一个行星齿轮5与行星架7两个元件之间通过第一单向离合器8接合、或者多个行星齿轮5与行星架7之间分别通过与行星齿轮5数量相同的第一单向离合器8接合，所述控制元件通过第二单向离合器9与支架1接合，定子2固定安装在支架1上，支架1被固定，转子3作为原驱动力产生机械能做功；当所述输入元件被顺时针方向驱动时，第一单向离合器8处于超越状态，第二单向离合器9处于锁定状态并且阻止所述控制元件顺时针方向转动，所述输出元件逆时针方向与所述输入元件之间变速传动；当所述输入元件被逆时针方向驱动时，第二单向离合器9处于超越状态，第一单向离合器8处于锁定状态，所述输出元件逆时针方向与所述输入元件之间同步传动；以实现两档驱动。

在本发明的具体实施例中，太阳齿轮4作为所述输入元件，内齿圈6作为所述输出元件，转子3设置在定子2的外侧并且通过轴承可转动的安装在支架1上，第一单向离合器8的内环与行星架7上的行星轴固定连接，第一单向离合器8的外环与行星齿轮5固定连接，第二单向离合器9的内环与支架1固定连接，第二单向离合器9的外环与行星架7固定连接或者为一个整体，第一单向离合器8和第二单向离合器9的超越方向以相同方向设置。

在本发明的具体实施例中，可以选择电机100被设为驱动装置100。

在本发明的具体实施例中，可以选择驱动装置100设为链轮。

在本发明的具体实施例中，还可以选择驱动装置100设为齿轮。

在本发明的具体实施例中，还可以选择驱动装置10设为皮带轮。

在本发明的具体实施例中，还可以选择驱动装置100设为驱动臂。

如图2所示，本发明中的行星轮系200还包括与行星齿轮5数量相同的第二行星齿轮10，第二行星齿轮10与行星齿轮5为一个整体或者固定连接，行星齿轮5和第二行星齿轮10两个元件中的任意一个元件与内齿圈轮6啮合、另一个元件与太阳齿轮4啮合。

如图3所示，本发明中的多个行星齿轮5绕行星架1的轴线平均分布并可转动的安装在行星架7上，与行星齿轮5数量相同的第二行星齿轮10也绕行星架7的轴线平均分布并可转动的安装在行星架7上，内齿圈6和第二行星齿轮10分别与行星齿轮5啮合，太阳齿轮4与第二行星齿轮10啮合；太阳齿轮4和行星架7两个元件中的任意一个元件作为所述输入元件、另一个元件作为所述输出元件，内齿圈6作为所述控制元件；或者内齿圈6和行星架7两个元件中的任意一个元件作为所述输入元件、另一个元件作为所述输出元件，太阳齿轮4作为所述控制元件；至少一个行星齿轮5与行星架7两个元件之间通过第一单向离合器8接合、或者多个行星齿轮5与行星架7之间分别通过与行星齿轮5数量相同的第一单向离合器8接合，所述控制元件通过第二单向离合器9与支架1接合；或者至少一个第二行星齿轮10和行星架7两个元件之间通过第一单向离合器8接合、或者多个第二行星齿轮10和行星架7之间分别通过与行星齿轮5数量相同的第一单向离合器8接合，所述控制元件通过第二单向离合器9与支架1接合。

在本发明的具体实施例中，太阳齿轮4作为所述输入元件，行星架7作为所述输出元件，内齿圈6作为所述控制元件；当所述输入元件被顺时针方向驱动时，第一单向离合器8处于超越状态，第二单向离合器9处于锁定状态阻止所述控制元件顺时针转动，所述输出元件逆时针方向低速转动；当所述输入元件被逆时针方向驱动时，第二单向离合器9处于超越状态，第一单向离合器8处于锁定状态，所述输入元件、所述控制元件和所述输出元件逆时针方向同步转动；以实现两档驱动。

如图4所示，本发明还包括制动器300，所述控制元件通过第二单向离合器9与制动器300接合，制动器300安装在支架1上。

如图5、图6所示，本发明制动器300包括从动端元件23、固定端元件24、复位弹簧25和调节装置26，所述控制元件通过第二单向离合器9与从动端元件23接合，固定端元件24只能轴向滑动的安装在支架1上，复位弹簧25的两端分别安装在固定端元件24和支架1上、并且使从动端元件23与固定端元件24两个元件之间保持啮合状态，调节装置26连接在固定端元件24上、并且控制固定端元件24轴向滑动使从动端元件23与固定端元件24两个元件之间处于分离状态。

在本发明的具体实施例中，从动端元件23设为从动端内齿圈23，固定端元件24设为固定端圆柱齿轮24，从动端内齿圈23与固定端圆柱齿轮24两个元件之间可选择的保持啮合或者处于分离状态；支架1设为中间固定轴1，调节装置26活动的设置在中间固定轴1中；行星架7设为所述控制元件，行星架7与第二单向离合器9的外环为一个整体，从动端内齿圈23与第二单向离合器9的内环为一个整体并且可转动的安装在中间固定轴1上。

如图7所示，本发明还包括轮辋19，轮辋19设置在所述输出元件上。

在本发明的具体实施例中，支架1设为中间固定轴1，轮辋19设置在所述输出元件上并且可转动的安装在中间固定轴1上。

本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。