本发明涉及分动器技术领域，特别涉及一种高低挡位切换装置、一种具有这种高低挡位切换装置的分动器、和一种具有这种分动器的车辆。
背景技术：
随着消费者对汽车操控性能和越野性能要求越来越高，汽车工业得到了迅速发展，随之带动车辆的四驱技术不断进步。目前高端车型及有越野需求的车辆都采用四驱结构，以将变速器输出的动力通过分动器按所需比例分配给前桥和后桥，使四个车轮与地面都有驱动力，改善了车辆的操控性能及通过性能。
而车辆在实际行驶中，分动器则需要根据具体的行驶路况来选择具体的输出模式，例如，在爬坡行驶中，需要抵挡位传递分配动力，而在平地路况下，一般需要高挡位传递分配动力，因此，需要进行高低挡的随时切换。目前，分动器内的高低挡一般采用花键连接，在进行挡位切换时，需要停车进行切换，若车辆没有挺稳就进行挡位切换，往往会发生打齿现象，使分动器内部的机械结构发生较重的磨损或损坏，影响正常行驶，降低了分动器的使用寿命。
另外，现有技术的一些分动器并未设置有中央差速机构，而是通过湿式多片离合器对前桥与后桥间的扭矩进行分配，在车辆正常行驶时，基本是两驱状态，四驱模式需要桥间的转速差来激活，而机构动作则有一定的滞后性，并且扭矩分配受到离合器容量的限制，同时，在前桥与后桥分配的动力无法持续保持
此外，现有技术的一些分动器则采用托森差速器结作为中央差速机构， 然而，托森差速器结的零件加工精度要求较高，同时结构复杂，生产成本也较高，主要应用于高端车型中，由于生产成本的因素，限制了其应用范围。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明旨在提出一种高低挡位切换装置，该高低挡位切换装置能够利用行星齿轮机构的挡位齿套结合不同的零部件，以实现在车辆的行进过程中进行高低挡位的切换。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高低挡位切换装置，所述高低挡位切换装置包括行星齿轮机构和固定架，其中，所述行星齿轮机构包括能够固定设置在输入轴上的挡位太阳轮、和依次径向向外布置的挡位行星轮、挡位齿圈和挡位齿套，所述挡位行星轮设置有用于输出动力的挡位行星架，其中，所述挡位齿套能够轴向运动，以能够与所述固定架接合而使得所述挡位齿圈被锁止来实现低挡位动力输出，或者，所述挡位齿套能够轴向运动，以能够与所述挡位行星架接合使得所述挡位齿圈与所述挡位行星架固定连接来实现高挡位动力输出。
相对于现有技术，本发明所述的高低挡位切换装置中，在挡位齿套与固定架接合时，挡位齿圈被锁止而无法转动，此时，动力由挡位太阳轮输入，经过挡位行星轮后通过挡位行星架输出，以实现低挡位的动力输出，在挡位齿套与挡位行星架接合时，挡位齿圈将与挡位行星架固定连接，此时，动力由挡位太阳轮输入，挡位行星轮将一部分动力传递到挡位行星架，同时，挡位行星轮将另一部分动力通过挡位齿圈、挡位齿套后再传递到挡位行星架，最终两部分动力统一由挡位行星架输出，从而使得行星齿轮机构作为整体运转，实现高挡位的动力输出，这样，通过挡位齿套的轴向运动以结合不同的零部件，同时配合挡位太阳轮、挡位行星轮以及挡位齿圈之间的啮合关系，从而实现在车辆的行进过程中进行高低挡位的切换，并且具有良好的可靠性 和稳定性。
进一步地，所述固定架和所述挡位行星架上分别形成有接合齿，所述挡位齿套分别通过对应的同步环与所述固定架或所述挡位行星架接合。
进一步地，所述挡位齿套的外周面上形成有用于容纳高低挡拨叉的环形槽。
另外，本发明还提供一种分动器，所述分动器包括后输出轴和前输出轴、差速机构和以上任一的高低挡位切换装置，其中，所述差速机构的一个输出部件与所述后输出轴传动连接，所述差速机构的另一个输出部件通过链轮机构与所述前输出轴传动连接，并且其中，所述差速机构接收所述挡位行星架传递的动力，并将接收的动力按照所需地分配至所述前输出轴和所述后输出轴。
这样，通过以上对本发明的高低挡位切换装置的说明，本发明的分动器能够在车辆的行进过程中进行高低挡位的切换，从而通过差速机构将高低挡位切换装置提供的高低挡动力稳定可靠地分配到前输出轴和后输出轴，为车辆提供所需的驱动力。
进一步地，所述差速机构包括依次径向向外布置的差速太阳轮、差速行星轮和差速齿圈，所述差速行星轮设置有差速行星架，其中，
所述差速行星架与所述挡位行星架传动连接，所述差速太阳轮通过所述链轮机构与所述前输出轴传动连接，所述差速齿圈与所述后输出轴传动连接；
或者，
所述差速齿圈与所述挡位行星架传动连接，所述差速行星架通过所述链轮机构与所述前输出轴传动连接，所述差速太阳轮与所述后输出轴传动连接。
更进一步地，所述分动器还包括有能够将所述差速机构锁止而无法对所 述前输出轴和所述后输出轴差速的差速锁。
更进一步地，所述差速锁包括差速锁花键毂和差速锁齿套，其中，
所述差速锁花键毂与差速太阳轮和所述链轮机构的主动链轮固定连接，所述差速锁齿套能够在差速锁拨叉的驱动下轴向运动以将所述差速行星架和所述差速锁花键毂固定；
或者，
所述差速锁花键毂与差速行星架和所述链轮机构的主动链轮固定连接，所述差速锁齿套能够在差速锁拨叉的驱动下轴向运动以将差速齿圈和所述差速锁花键毂固定。
另外，所述分动器还包括有扭矩调节机构，所述扭矩调节机构包括与所述链轮机构的主动链轮传动连接的离合器外毂、与所述后输出轴固定连接的离合器内毂、同时空套在所述后输出轴上的前凸轮盘和后凸轮盘，其中，
所述后凸轮盘能够转动调整转角，迫使所述前凸轮盘沿导向轴轴向运动以压迫控制所述离合器外毂和所述离合器内毂的压紧程度。
进一步地，所述分动器还包括有壳体和润滑系统，其中，所述壳体的内表面上形成有润滑油路，所述挡位行星架驱动所述润滑系统，以通过所述润滑油路将润滑油引导至所述行星齿轮机构、所述差速机构、所述链轮机构和所述扭矩调节机构。
此外，本发明还提供一种车辆，所述车辆设置有以上任一所述的分动器。
这样，通过该分动器，该车辆能够在行进过程中便捷地切换高低挡位，并具有所需的良好四驱动力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种分动器的原理示意图，其中，显示了本发明的高低挡位切换装置；
图2为本发明实施例所述的另一种分动器的原理示意图。
附图标记说明：
1-固定架，2-输入轴，3-挡位太阳轮，4-挡位行星轮，5-挡位齿圈，6-挡位齿套，7-挡位行星架，8-接合齿，9-同步环，10-高低挡拨叉，11-环形槽，12-后输出轴，13-前输出轴，14-差速机构，15-链轮机构，16-差速太阳轮，17-挡位行星架，18-差速齿圈，19-差速行星架，20-差速锁，21-差速锁花键毂，22-差速锁齿套，23-主动链轮，24-差速锁拨叉，25-扭矩调节机构，26-离合器外毂，27-离合器内毂，29-前凸轮盘，30-后凸轮盘，31-导向轴，32-壳体，33-润滑系统，34-换挡转毂，35-换挡电机，37-从动链轮，38-链条，39-驱动电机，40-传动齿轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1为本发明实施例所述的一种分动器的原理示意图。参考图1，本发明的高低挡位切换装置包括行星齿轮机构和固定架1，如图1所示，固定架1相对固定设置在壳体32上，其中，所述行星齿轮机构包括能够固定设置在输入轴2上的挡位太阳轮3、和依次径向向外布置的挡位行星轮4、挡位齿圈5和挡位齿套6，挡位行星轮4设置有用于输出动力的挡位行星架7，其中，挡位齿套6能够轴向运动，例如高低挡拨叉10的作用下轴向运动，以 能够与固定架1接合而使得挡位齿圈5被锁止来实现低挡位动力输出，或者，挡位齿套6能够轴向运动，以能够与挡位行星架7接合使得挡位齿圈5与挡位行星架7固定连接来实现高挡位动力输出。
在该技术方案中，在挡位齿套6与固定架1接合时，挡位齿圈5被锁止而无法转动，此时，动力由挡位太阳轮3输入，经过挡位行星轮4后通过挡位行星架7输出，以实现低挡位的动力输出，在挡位齿套6与挡位行星架7接合时，挡位齿圈5将与挡位行星架7固定连接，此时，动力由挡位太阳轮3输入，挡位行星轮4将一部分动力传递到挡位行星架7，同时，挡位行星轮4将另一部分动力通过挡位齿圈5、挡位齿套6后再传递到挡位行星架7，最终两部分动力统一由挡位行星架7输出，从而使得行星齿轮机构作为整体运转，实现高挡位的动力输出，这样，通过挡位齿套6的轴向运动以结合不同的零部件，同时配合挡位太阳轮3、挡位行星轮4以及挡位齿圈5之间的啮合关系，从而实现在车辆的行进过程中根据所需进行高低挡位的切换，即实现车辆的动态挡位调节，并且具有良好的可靠性和稳定性。
进一步，为了便于挡位齿套6与固定架1和挡位行星架7可靠地接合，优选地，如图1所示，固定架1和挡位行星架7上分别形成有接合齿8，挡位齿套6的内周面上形成相对应的接合齿，并可以分别通过各自对应的同步环9与固定架1或挡位行星架7接合，这样，通过同步环9，能够将挡位齿套6的转速逐渐与固定架1和挡位行星架7同步，以提高接合的可靠性，并显著地降低两者之间接合时由于转速的不同步而产生的冲击。
如上所述的，挡位齿套6可以轴向移动，因此，在一种优选结构中，挡位齿套6可以通过高低挡拨叉10来驱动，如图1所示，挡位齿套6的外周面上形成有用于容纳高低挡拨叉10的环形槽11，这样，高低挡拨叉10容纳配合在环形槽11内，从而，换挡电机35驱动换挡转毂34，换挡转毂34通过其上的换挡轨迹来驱动高低挡拨叉10轴向移动，并进一步带动挡位齿套6 轴向运动，从而实现高低挡位的切换。
另外，如图1所示，本发明还提供一种分动器，该分动器包括后输出轴12和前输出轴13、差速机构14和以上任意所述的高低挡位切换装置，其中，差速机构14的一个输出部件与后输出轴12传动连接，差速机构14的另一个输出部件通过链轮机构15与前输出轴13传动连接，并且其中，差速机构14接收挡位行星架7传递的动力，并将接收的动力按照所需地分配至前输出轴13和后输出轴12。
这样，本发明的该分动器能够在车辆的行进过程中进行高低挡位的切换，从而通过差速机构14将高低挡位切换装置提供的高低挡动力稳定可靠地分配到前输出轴13和后输出轴12，为车辆提供所需的驱动力。
为此，本发明的差速机构优选地采用行星齿轮机构，具体地，如图1和2所示，差速机构14包括依次径向向外布置的差速太阳轮16、差速行星轮17和差速齿圈18，差速行星轮17设置有差速行星架19，但是，本发明的用作差速机构14的行星齿轮机构可以具有两种差速模式，一种差速模式如图1所示，另一种差速模式如图2所示，具体地：
在图1所示的一种差速模式中，差速行星架19与挡位行星架7传动连接以接收挡位行星架7输出的高挡位动力或低挡位动力，差速太阳轮16通过链轮机构15与前输出轴13传动连接，例如差速太阳轮16和链轮机构15的主动链轮23固定设置在同一支撑轴上，而差速齿圈18则与后输出轴12传动连接，例如可以固定设置在后输出轴12上，这样，挡位行星架7将动力通过差速行星架19传递到差速行星轮17，根据需求，差速行星轮17将一部分动力传递到差速太阳轮16，随后通过主动链轮23、链条38和从动链轮37传递到前输出轴13，同时，差速行星轮17将另一部分动力传递到差速齿圈18，差速齿圈18带动后输出轴12转动。当路面附着力小，出现前轮或后轮打滑时，前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩将通过用作差速机构14 的行星齿轮机构来调节，例如，下文所述的扭矩调节机构25就会根据车辆控制单元发出的指令，控制控制离合器外毂26和离合器内毂27的压紧程度，以调整差速齿圈18和差速太阳轮16转动的快慢，从而智能调节前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩。
在图1所示的差速模式中，前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩能够根据所需实时调整，但是，本发明的分动器还包括有能够将差速机构14锁止而无法对前输出轴13和后输出轴12差速的差速锁20，以保证车辆在极端路况下的驱动能力，这样，在某些路况下，就能够持续保持前输出轴13和后输出轴12的扭矩，以使车辆应对不良路面或车辆脱困。具体地，在差速锁20的一种优选结构形式中，差速锁20包括差速锁花键毂21和差速锁齿套22，其中，差速锁花键毂21与差速太阳轮16和链轮机构15的主动链轮23固定连接，差速锁齿套22能够在差速锁拨叉的驱动下轴向运动以将差速行星架19和差速锁花键毂21固定，当差速锁齿套22将差速行星架19和差速锁花键毂21固定后，作为差速机构14的行星齿轮机构将作为整体运转，此时，挡位行星架7传递给差速行星架19的动力的一部分将通过差速锁齿套22和差速锁花键毂21传递到主动链轮23，使得差速机构14无法进行差速，此时，下文的扭矩调节机构25并不需要起作用。
例如，换挡电机35驱动换挡转毂34，换挡转毂34通过其上的换挡轨迹来驱动差速锁拨叉24轴向移动，并进一步带动差速锁齿套22轴向运动，从而实现差速机构14的锁定和解锁。
在图2所示的另一种差速模式中，差速齿圈18与挡位行星架7传动连接以接收挡位行星架7输出的高挡位动力或低挡位动力，差速行星架19通过链轮机构15与前输出轴13传动连接，差速太阳轮16与后输出轴12传动连接，这样，挡位行星架7将抵挡动力或高挡动力传递到差速齿圈18，差速齿圈18带动差速行星轮17运转并通过差速行星架19、主动链轮23、链条 38和从动链轮37传递到前输出轴13，同时，差速行星轮17带动差速太阳轮16和后输出轴12转动。同理，当路面附着力小，出现前轮或后轮打滑时，前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩将通过用作差速机构14的行星齿轮机构来调节，例如，下文所述的扭矩调节机构25就会根据车辆控制单元发出的指令，控制控制离合器外毂26和离合器内毂27的压紧程度，以调整差速齿圈18和差速太阳轮16转动的快慢，从而智能调节前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩。
在图2所示的差速模式中，与图1所示的差速模式类似的，前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩能够根据所需实时调整，但是，本发明的分动器还包括有能够将差速机构14锁止而无法对前输出轴13和后输出轴12差速的差速锁20，以保证车辆在极端路况下的驱动能力，这样，在某些路况下，就能够持续保持前输出轴13和后输出轴12的扭矩，以使车辆应对不良路面或车辆脱困。具体地，在差速锁20的一种优选结构形式中，差速锁20包括差速锁花键毂21和差速锁齿套22，其中，差速锁花键毂21与差速行星架19和链轮机构15的主动链轮23固定连接，差速锁齿套22能够在差速锁拨叉24的驱动下轴向运动以将差速齿圈18和差速锁花键毂21固定，这样，当差速锁齿套22将差速齿圈18和差速锁花键毂21固定后，作为差速机构14的行星齿轮机构将作为整体运转，此时，挡位行星架7传递给差速齿圈18的动力的一部分将通过差速锁齿套22和差速锁花键毂21传递到主动链轮23，使得差速机构14无法进行差速，此时，下文的扭矩调节机构25并不需要起作用。
例如，与图1的结构相同地，图2中，换挡电机35驱动换挡转毂34，换挡转毂34通过其上的换挡轨迹来驱动差速锁拨叉24轴向移动，并进一步带动差速锁齿套22轴向运动，从而实现差速机构14的锁定和解锁。
如上所述的，在高挡位动力或低挡位动力下，当差速机构14需要调节 前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩时，可以优选地通过扭矩调节机构25来实现，具体地，如图1和2所示，本发明的分动器还包括有扭矩调节机构25，扭矩调节机构25包括与链轮机构15的主动链轮23传动连接的离合器外毂26、与后输出轴12固定连接的离合器内毂27、同时空套在后输出轴12上的前凸轮盘29和后凸轮盘30，其中，后凸轮盘30能够转动调整转角，例如，驱动电机39带动传动齿轮40动作，并进一步带动后凸轮盘30运转以调整转角，并迫使前凸轮盘29沿导向轴31轴向运动以压迫控制离合器外毂26和离合器内毂27的压紧程度，以控制差速太阳轮16和差速齿圈18(图1)的运转快慢，或者以控制差速太阳轮16从和差速行星轮17(图2)的运转快慢，从而可以根据车轮的附着情况，通过车辆控制单元对离合器的毂片进行不同程度的压紧，以实时智能调节前输出轴13和后输出轴12之间的扭矩。
更进一步地，在以上的基础上，为了提高分动器的使用寿命，减少部件的磨损，如图1和2所示，本发明的分动器还包括有壳体32和润滑系统33，其中，壳体32的内表面上形成有润滑油路(未显示)，挡位行星架7驱动润滑系统33，以通过润滑油路将润滑油引导至用作高低挡切换的行星齿轮机构、用作差速机构14的行星齿轮机构、链轮机构15和扭矩调节机构25，以对这些部件进行强制润滑。
此外，本发明还提供一种车辆，该车辆设置有以上任一所述的分动器。这样，通过该分动器，该车辆能够在行进过程中便捷地切换高低挡位，并根据所需的实时调节四驱的动力，或者对差速机构14锁定而持续保持前后输出轴的四驱动力。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。