本發明涉及分動器技術領域，特別涉及一種高低擋位切換裝置、一種具有這種高低擋位切換裝置的分動器、和一種具有這種分動器的車輛。
背景技術：
隨著消費者對汽車操控性能和越野性能要求越來越高，汽車工業得到了迅速發展，隨之帶動車輛的四驅技術不斷進步。目前高端車型及有越野需求的車輛都采用四驅結構，以將變速器輸出的動力通過分動器按所需比例分配給前橋和后橋，使四個車輪與地面都有驅動力，改善了車輛的操控性能及通過性能。
而車輛在實際行駛中，分動器則需要根據具體的行駛路況來選擇具體的輸出模式，例如，在爬坡行駛中，需要抵擋位傳遞分配動力，而在平地路況下，一般需要高擋位傳遞分配動力，因此，需要進行高低擋的隨時切換。目前，分動器內的高低擋一般采用花鍵連接，在進行擋位切換時，需要停車進行切換，若車輛沒有挺穩就進行擋位切換，往往會發生打齒現象，使分動器內部的機械結構發生較重的磨損或損壞，影響正常行駛，降低了分動器的使用壽命。
另外，現有技術的一些分動器并未設置有中央差速機構，而是通過濕式多片離合器對前橋與后橋間的扭矩進行分配，在車輛正常行駛時，基本是兩驅狀態，四驅模式需要橋間的轉速差來激活，而機構動作則有一定的滯后性，并且扭矩分配受到離合器容量的限制，同時，在前橋與后橋分配的動力無法持續保持
此外，現有技術的一些分動器則采用托森差速器結作為中央差速機構， 然而，托森差速器結的零件加工精度要求較高，同時結構復雜，生產成本也較高，主要應用于高端車型中，由于生產成本的因素，限制了其應用范圍。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明旨在提出一種高低擋位切換裝置，該高低擋位切換裝置能夠利用行星齒輪機構的擋位齒套結合不同的零部件，以實現在車輛的行進過程中進行高低擋位的切換。
為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：
一種高低擋位切換裝置，所述高低擋位切換裝置包括行星齒輪機構和固定架，其中，所述行星齒輪機構包括能夠固定設置在輸入軸上的擋位太陽輪、和依次徑向向外布置的擋位行星輪、擋位齒圈和擋位齒套，所述擋位行星輪設置有用于輸出動力的擋位行星架，其中，所述擋位齒套能夠軸向運動，以能夠與所述固定架接合而使得所述擋位齒圈被鎖止來實現低擋位動力輸出，或者，所述擋位齒套能夠軸向運動，以能夠與所述擋位行星架接合使得所述擋位齒圈與所述擋位行星架固定連接來實現高擋位動力輸出。
相對于現有技術，本發明所述的高低擋位切換裝置中，在擋位齒套與固定架接合時，擋位齒圈被鎖止而無法轉動，此時，動力由擋位太陽輪輸入，經過擋位行星輪后通過擋位行星架輸出，以實現低擋位的動力輸出，在擋位齒套與擋位行星架接合時，擋位齒圈將與擋位行星架固定連接，此時，動力由擋位太陽輪輸入，擋位行星輪將一部分動力傳遞到擋位行星架，同時，擋位行星輪將另一部分動力通過擋位齒圈、擋位齒套后再傳遞到擋位行星架，最終兩部分動力統一由擋位行星架輸出，從而使得行星齒輪機構作為整體運轉，實現高擋位的動力輸出，這樣，通過擋位齒套的軸向運動以結合不同的零部件，同時配合擋位太陽輪、擋位行星輪以及擋位齒圈之間的嚙合關系，從而實現在車輛的行進過程中進行高低擋位的切換，并且具有良好的可靠性 和穩定性。
進一步地，所述固定架和所述擋位行星架上分別形成有接合齒，所述擋位齒套分別通過對應的同步環與所述固定架或所述擋位行星架接合。
進一步地，所述擋位齒套的外周面上形成有用于容納高低擋撥叉的環形槽。
另外，本發明還提供一種分動器，所述分動器包括后輸出軸和前輸出軸、差速機構和以上任一的高低擋位切換裝置，其中，所述差速機構的一個輸出部件與所述后輸出軸傳動連接，所述差速機構的另一個輸出部件通過鏈輪機構與所述前輸出軸傳動連接，并且其中，所述差速機構接收所述擋位行星架傳遞的動力，并將接收的動力按照所需地分配至所述前輸出軸和所述后輸出軸。
這樣，通過以上對本發明的高低擋位切換裝置的說明，本發明的分動器能夠在車輛的行進過程中進行高低擋位的切換，從而通過差速機構將高低擋位切換裝置提供的高低擋動力穩定可靠地分配到前輸出軸和后輸出軸，為車輛提供所需的驅動力。
進一步地，所述差速機構包括依次徑向向外布置的差速太陽輪、差速行星輪和差速齒圈，所述差速行星輪設置有差速行星架，其中，
所述差速行星架與所述擋位行星架傳動連接，所述差速太陽輪通過所述鏈輪機構與所述前輸出軸傳動連接，所述差速齒圈與所述后輸出軸傳動連接；
或者，
所述差速齒圈與所述擋位行星架傳動連接，所述差速行星架通過所述鏈輪機構與所述前輸出軸傳動連接，所述差速太陽輪與所述后輸出軸傳動連接。
更進一步地，所述分動器還包括有能夠將所述差速機構鎖止而無法對所 述前輸出軸和所述后輸出軸差速的差速鎖。
更進一步地，所述差速鎖包括差速鎖花鍵轂和差速鎖齒套，其中，
所述差速鎖花鍵轂與差速太陽輪和所述鏈輪機構的主動鏈輪固定連接，所述差速鎖齒套能夠在差速鎖撥叉的驅動下軸向運動以將所述差速行星架和所述差速鎖花鍵轂固定；
或者，
所述差速鎖花鍵轂與差速行星架和所述鏈輪機構的主動鏈輪固定連接，所述差速鎖齒套能夠在差速鎖撥叉的驅動下軸向運動以將差速齒圈和所述差速鎖花鍵轂固定。
另外，所述分動器還包括有扭矩調節機構，所述扭矩調節機構包括與所述鏈輪機構的主動鏈輪傳動連接的離合器外轂、與所述后輸出軸固定連接的離合器內轂、同時空套在所述后輸出軸上的前凸輪盤和后凸輪盤，其中，
所述后凸輪盤能夠轉動調整轉角，迫使所述前凸輪盤沿導向軸軸向運動以壓迫控制所述離合器外轂和所述離合器內轂的壓緊程度。
進一步地，所述分動器還包括有殼體和潤滑系統，其中，所述殼體的內表面上形成有潤滑油路，所述擋位行星架驅動所述潤滑系統，以通過所述潤滑油路將潤滑油引導至所述行星齒輪機構、所述差速機構、所述鏈輪機構和所述扭矩調節機構。
此外，本發明還提供一種車輛，所述車輛設置有以上任一所述的分動器。
這樣，通過該分動器，該車輛能夠在行進過程中便捷地切換高低擋位，并具有所需的良好四驅動力。
本發明的其它特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的 示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1為本發明實施例所述的一種分動器的原理示意圖，其中，顯示了本發明的高低擋位切換裝置；
圖2為本發明實施例所述的另一種分動器的原理示意圖。
附圖標記說明：
1-固定架，2-輸入軸，3-擋位太陽輪，4-擋位行星輪，5-擋位齒圈，6-擋位齒套，7-擋位行星架，8-接合齒，9-同步環，10-高低擋撥叉，11-環形槽，12-后輸出軸，13-前輸出軸，14-差速機構，15-鏈輪機構，16-差速太陽輪，17-擋位行星架，18-差速齒圈，19-差速行星架，20-差速鎖，21-差速鎖花鍵轂，22-差速鎖齒套，23-主動鏈輪，24-差速鎖撥叉，25-扭矩調節機構，26-離合器外轂，27-離合器內轂，29-前凸輪盤，30-后凸輪盤，31-導向軸，32-殼體，33-潤滑系統，34-換擋轉轂，35-換擋電機，37-從動鏈輪，38-鏈條，39-驅動電機，40-傳動齒輪。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。
圖1為本發明實施例所述的一種分動器的原理示意圖。參考圖1，本發明的高低擋位切換裝置包括行星齒輪機構和固定架1，如圖1所示，固定架1相對固定設置在殼體32上，其中，所述行星齒輪機構包括能夠固定設置在輸入軸2上的擋位太陽輪3、和依次徑向向外布置的擋位行星輪4、擋位齒圈5和擋位齒套6，擋位行星輪4設置有用于輸出動力的擋位行星架7，其中，擋位齒套6能夠軸向運動，例如高低擋撥叉10的作用下軸向運動，以 能夠與固定架1接合而使得擋位齒圈5被鎖止來實現低擋位動力輸出，或者，擋位齒套6能夠軸向運動，以能夠與擋位行星架7接合使得擋位齒圈5與擋位行星架7固定連接來實現高擋位動力輸出。
在該技術方案中，在擋位齒套6與固定架1接合時，擋位齒圈5被鎖止而無法轉動，此時，動力由擋位太陽輪3輸入，經過擋位行星輪4后通過擋位行星架7輸出，以實現低擋位的動力輸出，在擋位齒套6與擋位行星架7接合時，擋位齒圈5將與擋位行星架7固定連接，此時，動力由擋位太陽輪3輸入，擋位行星輪4將一部分動力傳遞到擋位行星架7，同時，擋位行星輪4將另一部分動力通過擋位齒圈5、擋位齒套6后再傳遞到擋位行星架7，最終兩部分動力統一由擋位行星架7輸出，從而使得行星齒輪機構作為整體運轉，實現高擋位的動力輸出，這樣，通過擋位齒套6的軸向運動以結合不同的零部件，同時配合擋位太陽輪3、擋位行星輪4以及擋位齒圈5之間的嚙合關系，從而實現在車輛的行進過程中根據所需進行高低擋位的切換，即實現車輛的動態擋位調節，并且具有良好的可靠性和穩定性。
進一步，為了便于擋位齒套6與固定架1和擋位行星架7可靠地接合，優選地，如圖1所示，固定架1和擋位行星架7上分別形成有接合齒8，擋位齒套6的內周面上形成相對應的接合齒，并可以分別通過各自對應的同步環9與固定架1或擋位行星架7接合，這樣，通過同步環9，能夠將擋位齒套6的轉速逐漸與固定架1和擋位行星架7同步，以提高接合的可靠性，并顯著地降低兩者之間接合時由于轉速的不同步而產生的沖擊。
如上所述的，擋位齒套6可以軸向移動，因此，在一種優選結構中，擋位齒套6可以通過高低擋撥叉10來驅動，如圖1所示，擋位齒套6的外周面上形成有用于容納高低擋撥叉10的環形槽11，這樣，高低擋撥叉10容納配合在環形槽11內，從而，換擋電機35驅動換擋轉轂34，換擋轉轂34通過其上的換擋軌跡來驅動高低擋撥叉10軸向移動，并進一步帶動擋位齒套6 軸向運動，從而實現高低擋位的切換。
另外，如圖1所示，本發明還提供一種分動器，該分動器包括后輸出軸12和前輸出軸13、差速機構14和以上任意所述的高低擋位切換裝置，其中，差速機構14的一個輸出部件與后輸出軸12傳動連接，差速機構14的另一個輸出部件通過鏈輪機構15與前輸出軸13傳動連接，并且其中，差速機構14接收擋位行星架7傳遞的動力，并將接收的動力按照所需地分配至前輸出軸13和后輸出軸12。
這樣，本發明的該分動器能夠在車輛的行進過程中進行高低擋位的切換，從而通過差速機構14將高低擋位切換裝置提供的高低擋動力穩定可靠地分配到前輸出軸13和后輸出軸12，為車輛提供所需的驅動力。
為此，本發明的差速機構優選地采用行星齒輪機構，具體地，如圖1和2所示，差速機構14包括依次徑向向外布置的差速太陽輪16、差速行星輪17和差速齒圈18，差速行星輪17設置有差速行星架19，但是，本發明的用作差速機構14的行星齒輪機構可以具有兩種差速模式，一種差速模式如圖1所示，另一種差速模式如圖2所示，具體地：
在圖1所示的一種差速模式中，差速行星架19與擋位行星架7傳動連接以接收擋位行星架7輸出的高擋位動力或低擋位動力，差速太陽輪16通過鏈輪機構15與前輸出軸13傳動連接，例如差速太陽輪16和鏈輪機構15的主動鏈輪23固定設置在同一支撐軸上，而差速齒圈18則與后輸出軸12傳動連接，例如可以固定設置在后輸出軸12上，這樣，擋位行星架7將動力通過差速行星架19傳遞到差速行星輪17，根據需求，差速行星輪17將一部分動力傳遞到差速太陽輪16，隨后通過主動鏈輪23、鏈條38和從動鏈輪37傳遞到前輸出軸13，同時，差速行星輪17將另一部分動力傳遞到差速齒圈18，差速齒圈18帶動后輸出軸12轉動。當路面附著力小，出現前輪或后輪打滑時，前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩將通過用作差速機構14 的行星齒輪機構來調節，例如，下文所述的扭矩調節機構25就會根據車輛控制單元發出的指令，控制控制離合器外轂26和離合器內轂27的壓緊程度，以調整差速齒圈18和差速太陽輪16轉動的快慢，從而智能調節前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩。
在圖1所示的差速模式中，前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩能夠根據所需實時調整，但是，本發明的分動器還包括有能夠將差速機構14鎖止而無法對前輸出軸13和后輸出軸12差速的差速鎖20，以保證車輛在極端路況下的驅動能力，這樣，在某些路況下，就能夠持續保持前輸出軸13和后輸出軸12的扭矩，以使車輛應對不良路面或車輛脫困。具體地，在差速鎖20的一種優選結構形式中，差速鎖20包括差速鎖花鍵轂21和差速鎖齒套22，其中，差速鎖花鍵轂21與差速太陽輪16和鏈輪機構15的主動鏈輪23固定連接，差速鎖齒套22能夠在差速鎖撥叉的驅動下軸向運動以將差速行星架19和差速鎖花鍵轂21固定，當差速鎖齒套22將差速行星架19和差速鎖花鍵轂21固定后，作為差速機構14的行星齒輪機構將作為整體運轉，此時，擋位行星架7傳遞給差速行星架19的動力的一部分將通過差速鎖齒套22和差速鎖花鍵轂21傳遞到主動鏈輪23，使得差速機構14無法進行差速，此時，下文的扭矩調節機構25并不需要起作用。
例如，換擋電機35驅動換擋轉轂34，換擋轉轂34通過其上的換擋軌跡來驅動差速鎖撥叉24軸向移動，并進一步帶動差速鎖齒套22軸向運動，從而實現差速機構14的鎖定和解鎖。
在圖2所示的另一種差速模式中，差速齒圈18與擋位行星架7傳動連接以接收擋位行星架7輸出的高擋位動力或低擋位動力，差速行星架19通過鏈輪機構15與前輸出軸13傳動連接，差速太陽輪16與后輸出軸12傳動連接，這樣，擋位行星架7將抵擋動力或高擋動力傳遞到差速齒圈18，差速齒圈18帶動差速行星輪17運轉并通過差速行星架19、主動鏈輪23、鏈條 38和從動鏈輪37傳遞到前輸出軸13，同時，差速行星輪17帶動差速太陽輪16和后輸出軸12轉動。同理，當路面附著力小，出現前輪或后輪打滑時，前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩將通過用作差速機構14的行星齒輪機構來調節，例如，下文所述的扭矩調節機構25就會根據車輛控制單元發出的指令，控制控制離合器外轂26和離合器內轂27的壓緊程度，以調整差速齒圈18和差速太陽輪16轉動的快慢，從而智能調節前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩。
在圖2所示的差速模式中，與圖1所示的差速模式類似的，前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩能夠根據所需實時調整，但是，本發明的分動器還包括有能夠將差速機構14鎖止而無法對前輸出軸13和后輸出軸12差速的差速鎖20，以保證車輛在極端路況下的驅動能力，這樣，在某些路況下，就能夠持續保持前輸出軸13和后輸出軸12的扭矩，以使車輛應對不良路面或車輛脫困。具體地，在差速鎖20的一種優選結構形式中，差速鎖20包括差速鎖花鍵轂21和差速鎖齒套22，其中，差速鎖花鍵轂21與差速行星架19和鏈輪機構15的主動鏈輪23固定連接，差速鎖齒套22能夠在差速鎖撥叉24的驅動下軸向運動以將差速齒圈18和差速鎖花鍵轂21固定，這樣，當差速鎖齒套22將差速齒圈18和差速鎖花鍵轂21固定后，作為差速機構14的行星齒輪機構將作為整體運轉，此時，擋位行星架7傳遞給差速齒圈18的動力的一部分將通過差速鎖齒套22和差速鎖花鍵轂21傳遞到主動鏈輪23，使得差速機構14無法進行差速，此時，下文的扭矩調節機構25并不需要起作用。
例如，與圖1的結構相同地，圖2中，換擋電機35驅動換擋轉轂34，換擋轉轂34通過其上的換擋軌跡來驅動差速鎖撥叉24軸向移動，并進一步帶動差速鎖齒套22軸向運動，從而實現差速機構14的鎖定和解鎖。
如上所述的，在高擋位動力或低擋位動力下，當差速機構14需要調節 前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩時，可以優選地通過扭矩調節機構25來實現，具體地，如圖1和2所示，本發明的分動器還包括有扭矩調節機構25，扭矩調節機構25包括與鏈輪機構15的主動鏈輪23傳動連接的離合器外轂26、與后輸出軸12固定連接的離合器內轂27、同時空套在后輸出軸12上的前凸輪盤29和后凸輪盤30，其中，后凸輪盤30能夠轉動調整轉角，例如，驅動電機39帶動傳動齒輪40動作，并進一步帶動后凸輪盤30運轉以調整轉角，并迫使前凸輪盤29沿導向軸31軸向運動以壓迫控制離合器外轂26和離合器內轂27的壓緊程度，以控制差速太陽輪16和差速齒圈18(圖1)的運轉快慢，或者以控制差速太陽輪16從和差速行星輪17(圖2)的運轉快慢，從而可以根據車輪的附著情況，通過車輛控制單元對離合器的轂片進行不同程度的壓緊，以實時智能調節前輸出軸13和后輸出軸12之間的扭矩。
更進一步地，在以上的基礎上，為了提高分動器的使用壽命，減少部件的磨損，如圖1和2所示，本發明的分動器還包括有殼體32和潤滑系統33，其中，殼體32的內表面上形成有潤滑油路(未顯示)，擋位行星架7驅動潤滑系統33，以通過潤滑油路將潤滑油引導至用作高低擋切換的行星齒輪機構、用作差速機構14的行星齒輪機構、鏈輪機構15和扭矩調節機構25，以對這些部件進行強制潤滑。
此外，本發明還提供一種車輛，該車輛設置有以上任一所述的分動器。這樣，通過該分動器，該車輛能夠在行進過程中便捷地切換高低擋位，并根據所需的實時調節四驅的動力，或者對差速機構14鎖定而持續保持前后輸出軸的四驅動力。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。