CN212202999U - 一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构,所述变速机构由三联行星齿轮系机构和棘爪式超越离合器组成，三联行星齿轮系机构中，三联行星齿轮中间的传动行星齿轮啮合连接在太阳轮外侧，三联行星齿轮两端的一挡行星轮和二挡行星轮分别与一挡齿圈和二挡齿圈相啮合，两组棘爪式超越离合器通过同一个控制环控制并分别与一挡齿圈和二挡齿圈同轴固连。本实用新型通过两组棘爪式超越离合器与三联行星齿轮系机构配合实现一挡前进、二挡前进、一挡或二挡倒退和进入空挡状态，在满足高速电机轮内传动所需的较大传动比的同时，能够实现轮内两挡自动变速。

Description

一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构

技术领域

本实用新型属于电动车辆传动技术领域，尤其针对高速轮边电机，具体涉及一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构。

背景技术

电动汽车相比传统燃油车具有环境友好、能源利用率高、仅使用单一电能源、结构简单、便于实现丰富的动力学控制及实现自动驾驶等优点，已成为各大车企及高校主要研究方向。

电动汽车驱动方式主要有电驱动桥式集中驱动、轮边减速驱动、轮毂电机直驱三种。电驱动桥式驱动机构体积大、重量较大、工作效率较低；轮毂电机直驱式驱动机构的簧下质量较大，动载荷较大；相比于前两种驱动机构，轮边减速驱动机构在各方面的综合性能较优异，已成为电动汽车驱动方式的主要发展方向。

目前，电动汽车车用电机逐步采用高速电机。高速电机具有能量密度高、质量小、体积小、节约制造材料等优点。高速电机的工作范围较广，但相对来说，在中低转速的情况下，电机的扭矩非常足，工作效率也相对较高。但在高转速的情况下，电机的效率和扭矩则会急速的下降。因此，轮边单减速比形式无法发挥高速电机性能优势，而二级变速器的作用就是使电机尽量工作在高效率的转速区间，从而达到降低损耗、提高续航里程等效果。目前针对峰值20000rpm左右的电机，其所需传动比范围大约为10-20左右，而现有的变速机构很难达到该较大的传动比范围要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，能在满足高速电机轮内传动所需的较大传动比的同时，实现轮内两挡自动变速。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，由三联行星齿轮系机构和棘爪式超越离合器组成；

所述三联行星齿轮系机构中，三联行星齿轮2上依次分别设有一挡行星轮、传动行星齿轮和二挡行星轮，传动行星齿轮啮合连接在太阳轮1外侧，一挡行星轮和二挡行星轮分别与一挡齿圈3和二挡齿圈4相啮合，三联行星齿轮2通过轴承安装在行星轮销轴7上，行星轮销轴两端分别旋转安装在第一行星架5和第二行星架6上，第一行星架5和第二行星架6组合固定安装，且第一行星架5和第二行星架6的外侧通过轴承安装在变速机构壳体上；

所述棘爪式超越离合器有两组，两组离合器内圈11分别与一挡齿圈3和二挡齿圈4同轴固连；

两组所述棘爪式超越离合器通过同一个控制环15控制相应的棘爪13上下摆动，并与三联行星齿轮系机构配合实现一挡前进、二挡前进、一挡倒退或二挡倒退和空挡。

进一步地，两组所述棘爪式超越离合器包括一组棘爪式双向可控超越离合器和一组棘爪式单向可控超越离合器；

所述棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与一挡齿圈3同轴连接，以实现一挡倒退。

进一步地，所述控制环15上开有若干组分别由一挡控制窗、二挡控制窗和倒挡控制窗组成的控制窗组，其中，一挡控制窗和倒挡控制窗分别控制棘爪式双向可控超越离合器中对称设置的一挡棘爪和倒挡棘爪反向运动，二挡控制窗控制棘爪式单向可控超越离合器中的二挡棘爪与倒挡棘爪同向运动，且二挡棘爪的安安装方向与倒挡棘爪的安装方向相反。

进一步地，所述太阳轮1的轮轴端部通过花键与高速电机的输出轴连接实现动力的输入，所述第二行星架6通过花键与轮毂连接，实现动力的输出。

进一步地，所述三联行星齿轮2通过滚针轴承8安装在行星轮销轴7上；

所述行星轮销轴7两端安装有铜垫片10，铜垫片10垫装在三联行星齿轮2的端面与第一行星架5或第二行星架6的侧面之间。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，采用三联行星齿轮轮系，可提供高速电机轮内传动所需的较大传动比，经计算其一挡传动比可达到17.5，二挡传动比可达到13.6。

2、本实用新型所述三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，采用棘爪式可控单向离合器，实现了轮内低速挡、高速挡、空挡、倒挡之间的自由切换，并可配以电机作为控制执行机构，可在较短时间内完成换挡。

3、本实用新型所述三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，采用两套棘爪式可控单向离合器共用一个控制环，即采用一个控制环同时控制轴向两侧的棘爪抬起或放下，实现轮内自动换挡，极大缩小了变速机构的体积，整套轮内变速机构径向空间尺寸可控制在200mm以内，轴向空间尺寸可控制在120mm以内，完全满足轮内布置空间要求。

附图说明

图1为本实用新型所述三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构的轴向结构示意图；

图2为图1中A-A剖视图；

图3为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构中，棘爪式双向超越离合器轴向结构示意图；

图4为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构中，棘爪式单向超越离合器轴向结构示意图；

图5为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构的的传动原理图；

图6为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构处于低速挡位时的传动简图；

图7为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构处于高速挡位时的传动简图；

图8为本实用新型所述轮内两挡自动变速机构处于空挡位时的结构简图；

图中：

1-太阳轮， 2-三联行星轮， 3-一挡齿圈， 4-二挡齿圈，

5-第一行星架， 6-第二行星架， 7-行星轮销轴， 8-滚针轴承，

9-深沟球轴承， 10-铜垫片， 11-离合器内圈， 12-离合器外圈，

13-棘爪， 14-复位弹簧， 15-控制环， 16-顶圈，

具体实施方式

为清楚、完整地描述本实用新型所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

本实用新型公开了一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，包括：三联行星齿轮系机构和棘爪式超越离合器，其中，所述三联行星齿轮系机构中的三联行星轮上分别集成有同轴的传动行星齿轮、一挡行星轮和二挡行星轮，与一挡行星轮和二挡行星轮对应啮合的为一挡齿圈和二挡齿圈，所述棘爪式超越离合器有两组，两组离合器的内圈分别与一挡齿圈和二挡齿圈花键连接，通过控制两侧棘爪式越离合器的棘爪升降，实现对相应的离合器内圈的锁紧或释放，进而控制相应的一挡齿圈或二挡齿圈固定或自由旋转，最终实现变速机构挡位变化。

如图1和图2所示，所述三联行星齿轮系机构由太阳轮1、三联行星轮2、一挡齿圈3、二挡齿圈4和组合式行星架组成。其中：

三组所述三联行星轮均布在所述太阳轮1的圆周外侧，每一组三联行星轮均包括位于轴向中间位置的传动行星齿轮以及分别位于传动行星齿轮两侧的一挡行星轮和二挡行星轮；其中，一挡行星轮位于靠近高速电机一侧，且外圆周轮齿与一挡齿圈3啮合连接，二挡行星轮位于靠近轮毂一侧，且外圆周轮齿与二挡齿圈4啮合连接；所述一挡行星轮、传动行星齿轮和二挡行星轮同轴设置，且所述三联行星轮为一体式加工而成；所述三联行星轮的内孔中沿轴向均匀安装有多组滚针轴承8，三联行星轮通过滚针轴承8旋转安装在行星轮销轴7上。

所述组合式行星架由位于高速电机一侧的第一行星架5和位于轮毂一侧的第二行星架6 相对组装而成，其中，第一行星架5和第二行星架6通过定位凸起和定位凹槽相匹配扣接实现进行定位，并通过长螺栓贯穿第一行星架5和第二行星架6将二者紧固连接为一体，三联行星齿轮系机构的其他部件以及两组棘爪式单向可控超越离合器均集成在第一行星架5和第二行星架6之间，使得整个变速机构的结构更加紧凑，节省安装空间。

所述行星轮销轴7的两端分别固定安装在组合式行星架上，其中，行星轮销轴7的一端插装在第一行星架5内端面的梯形安装槽内，在行星轮销轴7对应端部上安装有一个铜垫片 10，铜垫片10的一端与对应的一挡行星轮的外端面接触，铜垫片10的另一端与行星轮销轴 7相匹配地安装在第一行星架5内端面的梯形安装槽内；行星轮销轴7的另一端插装在第二行星架6内端面的梯形安装槽内，在行星轮销轴7对应端部上同样安装有另一个铜垫片10，铜垫片10的一端与对应的二挡行星轮的外端面接触，铜垫片10的另一端与行星轮销轴7相匹配地安装在第二行星架6内端面的梯形安装槽内；所述铜垫片10一方面用于实现对三联行星轮的轴向限位，另一方面可有效防止三联行星轮与对应行星架之间的磨损。

上述三联行星齿轮系机构中，位于三组三联行星轮中间的太阳轮1分别同时与三联行星轮的传动行星齿轮啮合连接，所述太阳轮1的轮轴端部通过花键与高速电机的输出轴连接实现动力的输入，所述高速电机固定在传动机构的壳体外侧；位于车辆轮毂一侧的第二行星架 6通过花键与轮毂连接，实现动力的输出；此外，所述第一行星架5和第二行星架6的外圆周侧面通过深沟球轴承9支撑安装在变速机构的壳体内壁上。

如图3和图4所示，所述棘爪式超越离合器有两组，分别均由离合器内圈11、离合器外圈12、棘爪13、复位弹簧14和控制环15组成。其中：

本实用新型所述自动变速机构中，选择通过哪一挡位实现倒挡，则该挡位齿圈对应的棘爪式超越离合器为棘爪式双向可控超越离合器，而另一挡位齿圈所对应的棘爪式超越离合器为棘爪式单向可控超越离合器。本具体实施方式中，采用一挡倒挡，故一挡外圈3与棘爪式双向可控超越离合器对应安装，二挡外圈4与棘爪式单向可控超越离合器对应安装。

两组棘爪式超越离合器中，两组所述离合器内圈11同轴安装，且两组所述离合器内圈 11的内圆周面分别与对应的一挡齿圈3和二挡齿圈4的外侧花键连接。其中，所述棘爪式双向可控超越离合器中的离合器内圈11外侧的轮齿为双向轮齿可实现对双向设置棘爪的卡接；所述棘爪式双向可控超越离合器中的离合器内圈11外侧的轮齿为单向轮齿可实现对单向设置棘爪的卡接。

两组棘爪式超越离合器中，两组离合器的离合器外圈12分别安装在对应离合器内圈11 外侧，且两组离合器外圈12分别通过销钉固定在变速机构的壳体上以实现相对位置的固定。

两组棘爪式超越离合器中，由棘爪13和复位弹簧14组成的棘爪组件成组地且同向分布并安装在对应的离合器外圈12和离合器内圈11之间的环状空隙内，其中，复位弹簧14一端安装在离合器外圈12内侧开设的弹簧槽内，棘爪13的棘爪底部可旋转地安装在离合器外圈12内侧开设的棘爪槽内，棘爪13的棘爪顶部与复位弹簧14另一端相连，在所述棘爪13的侧端面上设有垂直于侧端面的拨销，在拨销的带动下以及复位弹簧14的弹力作用下，位于同一组离合器内的棘爪13可绕着棘爪底部中轴线同步上下摆动，并与离合器内圈11外侧的轮齿相配合可实现离合器内圈11与离合器外圈12之间的卡接固定或相对自由旋转；

所述棘爪式双向可控超越离合器中，离合器外圈12与离合器内圈11之间沿圆周方向分布有若干对棘爪组件对，其中，每一对棘爪组件对中的两个棘爪13均沿离合器的径向对称设置，每一对棘爪组件中的一个棘爪13为一挡棘爪，另一个棘爪13为倒挡棘爪。其中，所述一挡棘爪的安装方向与所述离合器内圈11正向旋转的方向相同，故倒挡棘爪的安装方向与所述离合器内圈11反向旋转的方向相同。

所述棘爪式单向可控超越离合器中，离合器外圈12与离合器内圈11之间沿圆周方向分布有若干个棘爪组件，且棘爪式单向可控超越离合器中的棘爪组件与棘爪式双向可控超越离合器中的棘爪组件对一一对应。所述单向可控超越离合器中的棘爪13为二挡棘爪，所述二挡棘爪的安装方向与一挡棘爪的安装方向相同，二挡棘爪的安装方向与倒挡棘爪的安装方向相反，即二挡棘爪的安装方向与所述离合器内圈11正向旋转的方向相同

两组棘爪式超越离合器共用一个控制环15，即通过同一个控制环15来同时控制两组棘爪式超越离合器内的棘爪抬起或落下，进而实现一挡前进、二挡前进、一挡倒退以及空挡。

所述控制环15同轴安装在两组棘爪式超越离合器轴向中间位置，其中，所述控制环15 的圆周方向均匀开设有若干组控制窗组，每组控制窗组均由三个控制窗组成，所述控制窗均由低控制面、高控制面以及连接于低控制面和高控制面之间的过渡面组成。

所述低控制面是指靠近控制环15圆心位置的控制面，当棘爪13的拨销位于低控制面时，棘爪13为落下状态；所述高控制面为远离控制环15圆心位置的控制面，当棘爪13的拨销位于高控制面时，棘爪13为抬起状态；所述过渡面为连接于低控制面与高控制面之间的单向且平滑的连接面，当棘爪13的拨销沿着过渡面从低控制面向高控制面运动时，棘爪13从落下状态开始逐渐抬起，即逐渐与离合器内圈外侧的棘齿之间分离，当棘爪13的拨销运动至过渡面的中间位置时，棘爪13与离合器内圈外侧的棘齿刚好分开，随着棘爪13的拨销继续沿过渡面向高控制位运动，棘爪13继续抬起，直至运动至高控制面，棘爪13完全抬起。

所述每组控制窗组中的三个控制窗分别为一挡控制窗、二挡控制窗和倒挡控制窗，其中，倒挡控制窗与二挡控制窗结构形同，一挡控制窗均与倒挡控制窗和二挡控制窗的结构相对于控制环15的径向对称，即通过倒挡控制窗与二挡控制窗控制的棘爪运动方向相同，而通过一挡控制窗控制的棘爪运动方向均与倒挡控制窗和二挡控制窗控制的棘爪运动方向相反。

所述控制环15上，一挡控制窗和倒挡控制窗分别与棘爪式双向可控超越离合器中的一挡棘爪和倒挡棘爪一一对应配合安装，二挡控制窗与棘爪式单向可控超越离合器中的二挡棘爪一一对应配合安装，故，当一挡棘爪的拨销销从高控制面向低控制面运动而使一挡棘爪逐渐落下时，倒挡棘爪与二挡棘爪的拨销则同时从低控制面向高控制面运动而使倒挡棘爪与二挡棘爪逐渐抬起，反之，当一挡棘爪的拨销从低控制面向高控制面运动而使一挡拨销逐渐抬起时，倒挡棘爪与二挡棘爪的拨销则同时从高控制面向低控制面运动而使倒挡棘爪与二挡棘爪逐渐落下；当一挡棘爪、二挡棘爪和倒挡棘爪的拨销均处于过渡面的中间位置时，此时一挡棘爪、二挡棘爪和倒挡棘爪均处于刚刚抬起而与离合器内圈11外侧的齿圈相分离的位置。

根据上述两组棘爪式超越离合器的结构，当棘爪式双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器中的离合器内圈11均反向旋转时，通过离合器控制机构带动控制环15旋转一定角度，在控制环15的控制下，一挡棘爪处于落下状态，二挡棘爪和倒挡棘爪则均处于抬起状态。由于一挡棘爪的安装方向与离合器内圈11的正向旋转方向相同，即与此时离合器内圈11的旋转方向相反，故此时一挡棘爪与离合器内圈向卡接，棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对卡紧固定，从而实现动力传递，而二挡棘爪和倒挡棘爪由于均处于抬起状态，故此时，二挡棘爪和倒挡棘爪均与相应的离合器内圈11相分离，即离合器内圈11与离合器外圈12相分离，而无动力传递。此时，与二挡齿圈4对应安装的棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向超越状态，与一挡齿圈3对应安装的棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向动力传递状态。

当棘爪式双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器中的离合器内圈11均反向旋转时，通过离合器控制机构带动控制环15旋转一定角度，在控制环15的控制下，一挡棘爪处于抬起状态，二挡棘爪和倒挡棘爪则均处于落下状态。由于二挡棘爪的安装方向与所述离合器内圈11正向旋转的方向相同，即与此时离合器内圈11的旋转方向相反，故此时二挡棘爪与离合器内圈向卡接，棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对卡紧固定，从而实现动力传递，而一挡棘爪处于抬起状态，故此时一挡棘爪与相应的离合器内圈11相分离，此时，倒挡棘爪虽然处于落下状态，但由于倒挡棘爪的安装方向与所述离合器内圈11反向旋转的方向相同，故随着离合器内圈11的反向旋转，倒挡棘爪将被离合器内圈11外侧的轮齿压向离合器外圈12一侧，即倒挡棘爪与离合器内圈11外侧的轮齿不发生卡接，故棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相分离，而无动力传递。此时，与一挡齿圈3对应安装的棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向超越状态，而与二挡齿圈4对应安装的棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈 11反转的单向动力传递状态。

当棘爪式双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器中的离合器内圈3均正向旋转时，通过离合器控制机构带动控制环15旋转一定角度，在控制环15的控制下，一挡棘爪处于抬起状态，二挡棘爪和倒挡棘爪则均处于落下状态。由于二挡棘爪的安装方向与离合器内圈11的正向旋转方向相同，故虽然二挡棘爪处于落下状态，但二挡棘爪的安装方向与离合器内圈3此时的旋转方向相同，故随着离合器内圈11的正向旋转，二挡棘爪将被离合器内圈11外侧的轮齿压向离合器外圈12一侧，即二挡棘爪与离合器内圈11外侧的轮齿不发生卡接，故棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相分离，而无动力传递；此时由于一挡棘爪抬起，故一挡棘爪与对应的离合器内圈11之间无卡接，而此时倒挡棘爪落下，由于倒挡棘爪的安装方向与离合器内圈11的反向旋转方向相同，故此时倒挡棘爪的安装方向与离合器内圈11的旋转方向相反，故倒挡棘爪与相应的离合器内圈12卡接，棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对卡紧固定，从而实现动力传递。此时，与二挡齿圈4对应安装的棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈11正转的单向超越状态，而与一挡齿圈3对应安装的棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11正转的单向动力传递状态。

当离合器控制机构带动控制环15旋转一定角度，在控制环15的控制下，一挡棘爪、二挡棘爪和倒挡棘爪的拨销均处于过渡面的中间位置时，此时一挡棘爪、二挡棘爪和倒挡棘爪均处于刚刚抬起而与离合器内圈11外侧的齿圈相分离的位置，此时双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器中的离合器内圈11和离合器外圈12均分离，双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器均实现双向超越。

在两组所述棘爪式单向可控超越离合器的离合器外圈12之间，还同轴安装有一个顶圈 16，所述顶圈16通过限制离合器外圈12之间的轴向距离，进而控制两组所述棘爪式单向可控超越离合器之间的轴向安装距离。

如图2所示，由于两组所述棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11分别与一挡齿圈3和二挡齿圈4花键连接，而一挡齿圈3和二挡齿圈4分别与一挡行星轮和二挡行星轮啮合，位于三联行星轮中部的传动行星齿轮及与之相啮合的太阳轮1均位于两个离合器内圈 11之间，为了合理布置结构，故将离合器内圈11设计成半壳体结构，两个离合器内圈11相对安装，并配合一挡齿圈3和二挡齿圈4则形成腔体，更加有利于内部部件布置。

上述棘爪式双向可控超越离合器与棘爪式单向可控超越离合器的控制机构可采用电机进行驱动，以实现快速精准地控制控制环15的旋转角度。

如图5所示，当高速电机将动力输出后，由太阳轮1输入至变速机构，动力经太阳轮传递至三联行星轮2中部的传动行星齿轮，并同步带动一挡行星轮和二挡行星轮旋转，在控制环15的控制下，两组棘爪式超越离合器中的棘爪升起或落下，以实现棘爪式超越离合器传递动力或超越，进而实现分别与两组棘爪式超越离合器的离合器内圈11花键连接的一挡齿圈3或二挡齿圈4相对固定或旋转，所述行星齿轮系中，当齿圈固定时，动力经太阳轮1输入后，经一挡行星轮或二挡行星轮传递，最终从第二行星架6输出至轮毂，进而实现一挡前进、二挡前进或一挡倒退；当一挡齿圈3和二挡齿圈4均自由旋转时，则进入空挡状态。

本实用新型所述变速机构的具体工作过程阐述如下：

1、一挡前进过程：

如图6所示，当太阳轮1在电机的驱动下正向旋转时，太阳轮1带动三联行星轮2反向旋转，而三联行星轮2两端的一挡行星轮和二挡行星轮分别对与之花键连接的一挡齿圈3和二挡齿圈4施加一个反向旋转的驱动力，而与一挡齿圈3配合安装的棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11和与二挡齿圈4配合安装的棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈 11均存在反向旋转的运动趋势，此时通过离合器控制机构控制控制环15旋转，进而使棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向超越状态，使棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向动力传递状态，此时，棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对固定，即一挡齿圈3相对固定，而二挡齿圈4则可以反向自由旋转，根据行星轮系的传动特性，动力经太阳轮1输入后，由于一挡齿圈3相对固定，故动力经三联行星轮2的一挡行星轮传递后，最后经第二行星架6输出，且第二行星架6的旋转方向与太阳轮相同，此时所述变速机构实现一挡前进。

2、二挡前进过程：

如图7所示，当太阳轮1在电机的驱动下正向旋转时，太阳轮1带动三联行星轮2反向旋转，而三联行星轮2两端的一挡行星轮和二挡行星轮分别对与之花键连接的一挡齿圈3和二挡齿圈4施加一个反向旋转的驱动力，而与一挡齿圈3配合安装的棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11和与二挡齿圈4配合安装的棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈 11均存在反向旋转的运动趋势，此时通过离合器控制机构控制控制环15旋转，进而使棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向超越状态，使棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈11反转的单向动力传递状态，此时，棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对固定，即二挡齿圈4相对固定，而一挡齿圈3则可以反向自由旋转，根据行星轮系的传动特性，动力经太阳轮1输入后，由于二挡齿圈4相对固定，故动力经三联行星轮2的二挡行星轮传递后，最后经第二行星架6输出，且第二行星架6的旋转方向与太阳轮相同，此时所述变速机构实现二挡前进。

3、一挡倒退过程：

如图6所示，当太阳轮1在电机的驱动下反向旋转时，太阳轮1带动三联行星轮2正向旋转，而三联行星轮2两端的一挡行星轮和二挡行星轮分别对与之花键连接的一挡齿圈3和二挡齿圈4施加一个正向旋转的驱动力，而与一挡齿圈3配合安装的棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11和与二挡齿圈4配合安装的棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈 11均存在正向旋转的运动趋势，此时通过离合器控制机构控制控制环15旋转，进而使棘爪式双向可控超越离合器处于离合器内圈11正转的单向动力传递状态，使棘爪式单向可控超越离合器处于离合器内圈11正转的单向超越状态，此时，棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11与离合器外圈12相对固定，即一挡齿圈3相对固定，而二挡齿圈4则可以反向自由旋转，根据行星轮系的传动特性，动力经太阳轮1输入后，由于一挡齿圈3相对固定，故动力经三联行星轮2的一挡行星轮传递后，最后经第二行星架6输出，且第二行星架6的旋转方向与太阳轮相同，此时所述变速机构实现一挡倒退。

4、进入空挡过程：

如图8所示，当太阳轮1在电机的驱动下正向或反向旋转时，太阳轮1带动三联行星轮 2旋转，而三联行星轮2两端的一挡行星轮和二挡行星轮分别对与之花键连接的一挡齿圈3 和二挡齿圈4施加一个旋转的驱动力，而与一挡齿圈3配合安装的棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈11和与二挡齿圈4配合安装的棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11 均存在旋转的运动趋势，此时通过离合器控制机构控制控制环15旋转，进而使棘爪式双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器均处于双向超越状态，此时棘爪式双向可控超越离合器和棘爪式单向可控超越离合器的离合器内圈11和离合器外圈12均相对自由旋转，则此时一挡齿圈3和二挡齿圈4均自由旋转，根据行星轮系的传动特性，此时行星架无动力输出，此时所述变速机构进入空挡状态。

Claims (5)

1.一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，其特征在于：

由三联行星齿轮系机构和棘爪式超越离合器组成；

所述三联行星齿轮系机构中，三联行星齿轮(2)上依次分别设有一挡行星轮、传动行星齿轮和二挡行星轮，传动行星齿轮啮合连接在太阳轮(1)外侧，一挡行星轮和二挡行星轮分别与一挡齿圈(3)和二挡齿圈(4)相啮合，三联行星齿轮(2)通过轴承安装在行星轮销轴(7)上，行星轮销轴两端分别旋转安装在第一行星架(5)和第二行星架(6)上，第一行星架(5)和第二行星架(6)组合固定安装，且第一行星架(5)和第二行星架(6)的外侧通过轴承安装在变速机构壳体上；

所述棘爪式超越离合器有两组，两组离合器内圈(11)分别与一挡齿圈(3)和二挡齿圈(4)同轴固连；

两组所述棘爪式超越离合器通过同一个控制环(15)控制相应的棘爪(13)上下摆动，并与三联行星齿轮系机构配合实现一挡前进、二挡前进、一挡倒退、二挡倒退和空挡。

2.如权利要求1所述一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，其特征在于：

两组所述棘爪式超越离合器包括一组棘爪式双向可控超越离合器和一组棘爪式单向可控超越离合器；

所述棘爪式双向可控超越离合器的离合器内圈(11)与一挡齿圈(3)同轴连接，以实现一挡倒退。

3.如权利要求2所述一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，其特征在于：

所述控制环(15)上开有若干组分别由一挡控制窗、二挡控制窗和倒挡控制窗组成的控制窗组，其中，一挡控制窗和倒挡控制窗分别控制棘爪式双向可控超越离合器中对称设置的一挡棘爪和倒挡棘爪反向运动，二挡控制窗控制棘爪式单向可控超越离合器中的二挡棘爪与倒挡棘爪同向运动，且二挡棘爪的安安装方向与倒挡棘爪的安装方向相反。

4.如权利要求1所述一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，其特征在于：

所述太阳轮(1)的轮轴端部通过花键与高速电机的输出轴连接实现动力的输入，所述第二行星架(6)通过花键与轮毂连接，实现动力的输出。

5.如权利要求1所述一种三联行星齿轮式轮内两挡自动变速机构，其特征在于：

所述三联行星齿轮(2)通过滚针轴承(8)安装在行星轮销轴(7)上；

所述行星轮销轴(7)两端安装有铜垫片(10)，铜垫片(10)垫装在三联行星齿轮(2)的端面与第一行星架(5)或第二行星架(6)的侧面之间。

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