本發明涉及行星齒輪傳動及電機技術領域，具體涉及一種行星式兩檔驅動裝置。

背景技術：

眾所周知，行星輪系是一種先進的齒輪傳動機構，一般行星輪系中的內齒圈、太陽齒輪和行星架三個獨立的傳動元件，分別作為被控制元件、輸入元件和輸出元件，其主要特點是結構緊湊，承載能力大，傳遞功率及傳動范圍大、運行噪聲小、效率高及壽命長等優點，被廣泛應用在各類機械傳動領域。但是驅動力要實現在不同元件之間轉換時，就需要多個離合器和制動器的組合來實現，其復雜的控制機構只有在燃油汽車的自動變速器中應用，而無法應用在日益廣泛的電動車輛中。

在現有的汽車自動變速器中，比較常見的復合式行星齒輪機構有辛普森式和拉維奈爾赫(ravigneax)式行星齒輪機構。辛普森式行星齒輪機構的主要特征是由兩排行星齒輪機構共用一個太陽輪構成，拉維奈爾赫(ravigneax)式行星齒輪機構的主要特征是由有兩個太陽輪、兩排行星齒輪共用一個齒圈構成。為了滿足車輛行駛需求，必須將來自發動機的驅動力通過多個離合器、制動器和單向離合器的不同組合，構成多檔變速裝置。由于該技術的驅動力需要多個離合器切換，其內部結構及控制方法非常復雜，體積及重量較大等，導致其應用范圍受到很大的限制。

近些年來，新能源的純電動車被該行業內外投入了大量人力和財力，研發出較多性能優越的產品，其傳動裝置相對比較簡單緊湊。尤其是在電動自行車、電動摩托車等單向驅動的電動車輛領域，因為該技術領域目前采用的行星齒輪傳動機構相對比較簡單，其傳動比范圍較小，所以對驅動電機的性能要求較高，電動車輛在起步時驅動電機必須提供足夠大的驅動力，而車輛在高速行駛時驅動電機又必須提供足夠高的轉速，導致驅動電機大多數時間在較低效率下工作，并且節能效果不佳。

綜上所述，如何實現電機與行星齒輪系之間的最佳配合傳動，有必要進一步開發一種性能更優越，成本更低廉的傳動新技術。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種行星式兩檔驅動裝置，利用電機轉子正轉和反轉的交替做功，再通過兩個單向離合器自動完成行星輪系中傳動路線的切換，來實現兩檔輸出功能。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種行星式兩檔驅動裝置，包括支架、電機、行星輪系、至少一個第一單向離合器和第二單向離合器，所述電機包括轉子和定子，所述行星輪系包括內齒圈、太陽齒輪、行星架和多個行星齒輪。

多個所述行星齒輪繞所述行星架的軸線平均分布并可轉動的安裝在所述行星架上，所述內齒圈、所述太陽齒輪和所述行星架以相同軸線設置，所述內齒圈和所述太陽齒輪分別與所述行星齒輪嚙合；

所述太陽齒輪和所述內齒圈兩個元件中的任意一個元件作為輸入元件、另一個元件作為輸出元件，所述行星架作為控制元件；所述輸入元件與所述轉子為一個整體或者固定連接，至少一個所述行星齒輪與所述行星架兩個元件之間通過第一單向離合器接合、或者多個所述行星齒輪與所述行星架之間分別通過與所述行星齒輪數量相同的第一單向離合器接合，所述控制元件通過第二單向離合器與所述支架接合，所述定子固定安裝在所述支架上，所述支架被固定，所述轉子作為原驅動力產生機械能做功；當所述輸入元件被順時針方向驅動時，第一單向離合器處于超越狀態，第二單向離合器處于鎖定狀態并且阻止所述控制元件順時針方向轉動，所述輸出元件逆時針方向與所述輸入元件之間變速傳動；當所述輸入元件被逆時針方向驅動時，第二單向離合器處于超越狀態，第一單向離合器處于鎖定狀態，所述輸出元件逆時針方向與所述輸入元件之間同步傳動。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中第一單向離合器和第二單向離合器分別由主動部分和從動部分的速度變化或旋轉方向的變換，具有自行離合功能的裝置；所述主動部分設為內環，所述從動部分設為外環；或者所述主動部分設為所述外環，所述從動部分設為所述內環。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述轉子設置在所述定子的外側并且通過軸承可轉動的安裝在所述支架上，第一單向離合器的外環與所述行星齒輪固定連接，第一單向離合器的內環與所述行星架上的行星軸固定連接，第二單向離合器的內環與所述支架固定連接，第二單向離合器的外環與所述行星架固定連接或者為一個整體，第一單向離合器和第二單向離合器的超越方向以相同方向設置。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述電機設為驅動輪，所述驅動輪作為所述輸入元件。或者所述電機設為驅動軸，所述驅動軸作為所述輸入元件。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述行星輪系中還包括與所述行星齒輪數量相同的第二行星齒輪，第二行星齒輪與所述行星齒輪為一個整體或者固定連接，所述行星齒輪和第二行星齒輪兩個元件中的任意一個元件與所述內齒圈輪嚙合、另一個元件與所述太陽齒輪嚙合。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中多個所述行星齒輪繞所述行星架的軸線平均分布并可轉動的安裝在所述行星架上，與所述行星齒輪數量相同的第二行星齒輪也繞所述行星架的軸線平均分布并可轉動的安裝在所述行星架上，所述內齒圈和第二行星齒輪分別與所述行星齒輪嚙合，所述太陽齒輪與第二行星齒輪嚙合；所述太陽齒輪和所述行星架兩個元件中的任意一個元件作為所述輸入元件、另一個元件作為所述輸出元件，所述內齒圈作為所述控制元件；或者所述內齒圈和所述行星架兩個元件中的任意一個元件作為所述輸入元件、另一個元件作為所述輸出元件，所述太陽齒輪作為所述控制元件；至少一個所述行星齒輪與所述行星架兩個元件之間通過第一單向離合器接合、或者多個所述行星齒輪與所述行星架之間分別通過與所述行星齒輪數量相同的第一單向離合器接合，所述控制元件通過第二單向離合器與所述支架接合；或者至少一個第二行星齒輪和所述行星架兩個元件之間通過第一單向離合器接合、或者多個第二行星齒輪和所述行星架之間分別通過與所述行星齒輪數量相同的第一單向離合器接合，所述控制元件通過第二單向離合器與所述支架接合。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中還包括制動器，所述控制元件通過第二單向離合器與所述制動器接合，所述制動器安裝在所述支架上。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述制動器包括從動端元件、固定端元件、復位彈簧和調節裝置，所述控制元件通過第二單向離合器與所述從動端元件接合，所述固定端元件只能軸向滑動的安裝在所述支架上，所述復位彈簧的兩端分別安裝在所述固定端元件和所述支架上、并且使所述從動端元件與所述固定端元件兩個元件之間保持嚙合狀態，所述調節裝置連接在所述固定端元件上、并且控制所述固定端元件軸向滑動使所述從動端元件與所述固定端元件兩個元件之間處于分離狀態。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述從動端元件設為從動端內齒圈，所述固定端元件設為固定端圓柱齒輪，所述從動端內齒圈與所述固定端圓柱齒輪兩個元件之間可選擇的保持嚙合或者處于分離狀態；所述支架設為中間固定軸，所述調節裝置活動的設置在所述中間固定軸中；所述行星架設為所述控制元件，所述行星架與第二單向離合器的外環為一個整體或者固定連接，所述從動端內齒圈與第二單向離合器的內環為一個整體或者固定連接并且可轉動的安裝在所述中間固定軸上。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述電機設為驅動裝置。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述驅動裝置設為鏈輪，或者所述驅動裝置設為齒輪，或者所述驅動裝置設為皮帶輪，或者所述驅動裝置設為驅動臂。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中還包括輪輞，所述輪輞設置在所述輸出元件上。

所述的行星式兩檔驅動裝置，其中所述支架設為中間固定軸，所述輪輞設置在所述輸出元件上并且可轉動的安裝在所述中間固定軸上。

本發明的有益效果：本發明通過一個電機轉子正轉和反轉的交替做功，再通過兩個單向離合器自動完成行星輪系中傳動路線的切換，以實現兩個不同傳動比的輸出，可以有效提高傳動機構的傳動比和傳動效率，無需任何外部動力執行元件就可以實現兩檔驅動。本發明結構緊湊、體積小、質量輕，能大幅增加車輛的負載能力，節能效果明顯，提高電機的工作效率等。本發明可用于電動自行車、電動摩托車、電動滑板車等，還可以用于各種電動車輛的驅動、繩索攀爬裝置和單向機械傳動等領域。

附圖說明

本發明包括如下附圖：

圖1是本發明實施例一的結構示意圖；

圖2是本發明實施例二的結構示意圖；

圖3是本發明實施例三的結構示意圖；

圖4是本發明實施例四的結構示意圖；

圖5、圖6是本發明實施例五的結構示意圖；

圖7是本發明實施例六的結構示意圖。

具體實施方式

下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明:

如圖1所示，本發明行星式兩檔驅動裝置，包括支架1、電機100、行星輪系200、至少一個第一單向離合器8和第二單向離合器9，電機100包括轉子3和定子2，行星輪系200包括內齒圈6、太陽齒輪4、行星架7和多個行星齒輪5；

多個行星齒輪5繞行星架7的軸線平均分布并可轉動的安裝在行星架7上，內齒圈6、太陽齒輪4和行星架7以相同軸線設置，內齒圈6和太陽齒輪4分別與行星齒輪5嚙合；

太陽齒輪4和內齒圈6兩個元件中的任意一個元件作為輸入元件、另一個元件作為輸出元件，行星架7作為控制元件；所述輸入元件與轉子3為一個整體或者固定連接，至少一個行星齒輪5與行星架7兩個元件之間通過第一單向離合器8接合、或者多個行星齒輪5與行星架7之間分別通過與行星齒輪5數量相同的第一單向離合器8接合，所述控制元件通過第二單向離合器9與支架1接合，定子2固定安裝在支架1上，支架1被固定，轉子3作為原驅動力產生機械能做功；當所述輸入元件被順時針方向驅動時，第一單向離合器8處于超越狀態，第二單向離合器9處于鎖定狀態并且阻止所述控制元件順時針方向轉動，所述輸出元件逆時針方向與所述輸入元件之間變速傳動；當所述輸入元件被逆時針方向驅動時，第二單向離合器9處于超越狀態，第一單向離合器8處于鎖定狀態，所述輸出元件逆時針方向與所述輸入元件之間同步傳動；以實現兩檔驅動。

在本發明的具體實施例中，太陽齒輪4作為所述輸入元件，內齒圈6作為所述輸出元件，轉子3設置在定子2的外側并且通過軸承可轉動的安裝在支架1上，第一單向離合器8的內環與行星架7上的行星軸固定連接，第一單向離合器8的外環與行星齒輪5固定連接，第二單向離合器9的內環與支架1固定連接，第二單向離合器9的外環與行星架7固定連接或者為一個整體，第一單向離合器8和第二單向離合器9的超越方向以相同方向設置。

在本發明的具體實施例中，可以選擇電機100被設為驅動裝置100。

在本發明的具體實施例中，可以選擇驅動裝置100設為鏈輪。

在本發明的具體實施例中，還可以選擇驅動裝置100設為齒輪。

在本發明的具體實施例中，還可以選擇驅動裝置10設為皮帶輪。

在本發明的具體實施例中，還可以選擇驅動裝置100設為驅動臂。

如圖2所示，本發明中的行星輪系200還包括與行星齒輪5數量相同的第二行星齒輪10，第二行星齒輪10與行星齒輪5為一個整體或者固定連接，行星齒輪5和第二行星齒輪10兩個元件中的任意一個元件與內齒圈輪6嚙合、另一個元件與太陽齒輪4嚙合。

如圖3所示，本發明中的多個行星齒輪5繞行星架1的軸線平均分布并可轉動的安裝在行星架7上，與行星齒輪5數量相同的第二行星齒輪10也繞行星架7的軸線平均分布并可轉動的安裝在行星架7上，內齒圈6和第二行星齒輪10分別與行星齒輪5嚙合，太陽齒輪4與第二行星齒輪10嚙合；太陽齒輪4和行星架7兩個元件中的任意一個元件作為所述輸入元件、另一個元件作為所述輸出元件，內齒圈6作為所述控制元件；或者內齒圈6和行星架7兩個元件中的任意一個元件作為所述輸入元件、另一個元件作為所述輸出元件，太陽齒輪4作為所述控制元件；至少一個行星齒輪5與行星架7兩個元件之間通過第一單向離合器8接合、或者多個行星齒輪5與行星架7之間分別通過與行星齒輪5數量相同的第一單向離合器8接合，所述控制元件通過第二單向離合器9與支架1接合；或者至少一個第二行星齒輪10和行星架7兩個元件之間通過第一單向離合器8接合、或者多個第二行星齒輪10和行星架7之間分別通過與行星齒輪5數量相同的第一單向離合器8接合，所述控制元件通過第二單向離合器9與支架1接合。

在本發明的具體實施例中，太陽齒輪4作為所述輸入元件，行星架7作為所述輸出元件，內齒圈6作為所述控制元件；當所述輸入元件被順時針方向驅動時，第一單向離合器8處于超越狀態，第二單向離合器9處于鎖定狀態阻止所述控制元件順時針轉動，所述輸出元件逆時針方向低速轉動；當所述輸入元件被逆時針方向驅動時，第二單向離合器9處于超越狀態，第一單向離合器8處于鎖定狀態，所述輸入元件、所述控制元件和所述輸出元件逆時針方向同步轉動；以實現兩檔驅動。

如圖4所示，本發明還包括制動器300，所述控制元件通過第二單向離合器9與制動器300接合，制動器300安裝在支架1上。

如圖5、圖6所示，本發明制動器300包括從動端元件23、固定端元件24、復位彈簧25和調節裝置26，所述控制元件通過第二單向離合器9與從動端元件23接合，固定端元件24只能軸向滑動的安裝在支架1上，復位彈簧25的兩端分別安裝在固定端元件24和支架1上、并且使從動端元件23與固定端元件24兩個元件之間保持嚙合狀態，調節裝置26連接在固定端元件24上、并且控制固定端元件24軸向滑動使從動端元件23與固定端元件24兩個元件之間處于分離狀態。

在本發明的具體實施例中，從動端元件23設為從動端內齒圈23，固定端元件24設為固定端圓柱齒輪24，從動端內齒圈23與固定端圓柱齒輪24兩個元件之間可選擇的保持嚙合或者處于分離狀態；支架1設為中間固定軸1，調節裝置26活動的設置在中間固定軸1中；行星架7設為所述控制元件，行星架7與第二單向離合器9的外環為一個整體，從動端內齒圈23與第二單向離合器9的內環為一個整體并且可轉動的安裝在中間固定軸1上。

如圖7所示，本發明還包括輪輞19，輪輞19設置在所述輸出元件上。

在本發明的具體實施例中，支架1設為中間固定軸1，輪輞19設置在所述輸出元件上并且可轉動的安裝在中間固定軸1上。

本領域技術人員不脫離本發明的實質和精神，可以有多種變形方案實現本發明，以上所述僅為本發明較佳可行的實施例而已，并非因此局限本發明的權利范圍，凡運用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構變化，均包含于本發明的權利范圍之內。