具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，该一部分实施例旨在用于解释本申请的技术原理，并非用于限制本申请的保护范围。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“顶部”“底部”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请提供了一种两挡变速电动轮，包括驱动电机、两挡变速机构、壳体、轮辋和主轴，壳体包裹驱动电机和两挡变速机构，两挡变速机构包括行星齿轮组件、第一片式制动器和第二片式制动器，壳体内形成通向第一片式制动器的第一油路，以使第一片式制动器工作，主轴内设有通向第二片式制动器的第二油路，以使第二片式制动器工作，行星齿轮组件设有动力输入端和和动力输出端，动力输入端与驱动电机的转子传动连接，动力输出端与轮辋传动连接，以通过行星齿轮组件将驱动电机的动力传递给轮辋来驱使电动轮转动，启动的第一片式制动器和关闭的第二制动器使行星齿轮组件以一挡模式工作，实现向电动轮的一挡动力传递，启动的第二片式制动器和关闭的第一制动器使行星齿轮组件以二挡模式工作，实现向电动轮的二挡动力传递。

本申请通过在电动轮内部设置两挡变速系统，使得电动轮能够根据实际行驶工况选择不同的挡位提供驱动力，增大了驱动电机调速及转矩的变化范围，有助于提高汽车的加速能力与爬坡能力，增加整车的动力性能，同时，使得驱动电机在高效率区间工作的机会增加，降低了电动轮汽车的电能消耗，使整车的续驶里程增加，提高整车的经济性能。并且，通过在将驱动电机和两挡变速机构集成在壳体内，结构紧凑，优化了电动轮内部的空间利用，有助于减小电动轮的轴向尺寸及整体体积。另外，通过两个片式制动器控制行星齿轮组件的转动模式，能够实现驱动电机的动力两挡变换，且换挡过程无动力中断，有助于提高汽车的动力性能和驾驶的舒适性，而且，通过将两个片式制动器的制动油路分别设置在壳体内和主轴内，一条油路位于整个驱动系统的外部，另一条油路位于驱动系统的内部，两条油路能够对电动轮的驱动系统起到较为均匀散热功能。

下面参照附图及具体实施例对本申请的两挡变速电动轮的具体结构进行说明。

本申请的第一实施例：

如图1所示，本实施例的电动轮包括壳体1、驱动电机2、两挡变速机构3、盘式制动器4、主轴5和轮辋6。其中，驱动电机2用于提供动力源，驱动电机2与两挡变速机构3传动连接，两挡变速机构3与盘式制动器4传动连接，盘式制动器4与轮辋6传动连接，使得驱动电机2的动力可以经由两挡变速机构3、盘式制动器4传递至轮辋6，以驱动电动轮转动。两挡变速机构3具有两种工作模式，从而能够改变驱动电机2向轮辋6的传动比，实现两挡调速。盘式制动器4能够中断动力向轮辋6的传递，从而实现整个电动轮的制动。主轴5能够对整个电动轮中的驱动结构起到定位和支撑作用，电动轮的所有构件整体上围绕主轴5设置。壳体1将驱动电机2、两挡变速机构3、盘式制动器4以及主轴5整体包裹在内部。

结合图1至图2所示，壳体1包括电机壳体11和变速器壳体12，分体式的壳体1便于驱动电机2和两挡变速机构3的安装，同时，壳体1在电动轮的转动过程中处于固定状态。具体来说，驱动电机2为内转子永磁同步电机，包括定子21、永磁体22和转子23，定子21固定在电机壳体11上，永磁体22和转子23固定，定子21通电之后产生变化的磁场，就可以通过磁场与永磁体22之间的作用驱使转子23转动。转子23与两挡变速机构3的动力输入端连接，以将转动力传递给两挡变速机构3。

继续参照图1和图2所示，进一步地，两挡变速机构3包括行星齿轮组件31、第一片式制动器32和第二片式制动器33。其中，行星齿轮组件31采用拉维娜式行星齿轮，具体来说，行星齿轮组件31包括第一太阳轮311、第二太阳轮312、短行星齿轮313、行星架314、长行星齿轮315和齿圈316，第一太阳轮311、第二太阳轮312、行星架314和齿圈316绕主轴5转动，同时，第一太阳轮311与转子23一体成型，也就是说，第一太阳轮311就是两挡变速机构3的动力输入端。第一太阳轮311和第二太阳轮312沿主轴5轴向排列，短行星齿轮313与第一太阳轮311啮合传动连接，长行星齿轮315的一部分与短行星齿轮313啮合传动连接，另一部分与第二太阳轮312啮合传动连接，齿圈316设置在最外围并且与长行星齿轮315啮合传动连接，另外，短行星齿轮313和长行星齿轮315的转轴固定在行星架314上，因为行星架314能够与第一太阳轮311同轴转动，所以短行星齿轮313与长行星齿轮315具有自转和绕第一太阳轮311公转两种传动方式。齿圈316通过盘式制动器4与轮辋6传动连接，即齿圈316为两挡变速机构3的动力输出端，能够将驱动电机2的转动动力经盘式制动器4传递至轮辋6，从而带动电动轮转动。然后，通过改变行星齿轮组件31的传动方式，就可以改变动力输入端和动力输出端之间的传动比，从而实现不同挡位之间的切换。

需要说明的是，也可以在第一太阳轮311和转子23之间设置转接件来作为两挡变速机构3的动力输入端，同时也使得第一太阳轮311可以和转子23不一体成型，但是，第一太阳轮311和转子23一体成型有利于简化结构，缩小电动轮的轴向尺寸。同样地，也可以在齿圈316和盘式制动器4之间设置转接件来作为两挡变速机构3的动力输出端。

如图2至图4所示，第一片式制动器32与变速器壳体12和行星架314分别固定连接，其中，第一片式制动器32的第一钢片321通过外花键与变速器壳体12的内花键连接，第一片式制动器32的第一摩擦片322的内花键与行星架314的外花键连接，电机壳体11内设有第一油路71，第一油路71通向第一片式制动器32，以向第一片式制动器32提供液压油来推动第一活塞323使第一片式制动器32启动。当第一片式制动器32关闭时，第一钢片321和第一摩擦片322分离，行星架314能够自由转动，通过向第一片式制动器32供油使第一片式制动器32开启，也就是使第一活塞323运动，继而使第一钢片321和第一摩擦片322紧密贴合，利用摩擦力将行星架314固定，使其不能转动，同时，第一活塞323拉伸第一复位弹簧324，当油压撤去后，第一活塞323在第一复位弹簧324的作用下复位，使得第一钢片321和第一摩擦片322分离，行星架314又能够自由转动。第二片式制动器33与主轴5和第二太阳轮312分别固定连接，其中，第二片式制动器33的第二钢片331通过内花键与主轴5的外花键连接，第二片式制动器33的第二摩擦片332通过外花键与第二太阳轮312的内花键连接，主轴5内设有第二油路72，第二油路72通向第二片式制动器33，以向第二片式制动器33提供液压油推动第二活塞333来使第二片式制动器33启动。当第二片式制动器33关闭时，第二钢片331和第二摩擦片332分离，第二太阳轮312能够自由转动，通过向第二片式制动器33供油使第二片式制动器33开启，也就是使第二活塞333运动，继而使第二钢片331和第二摩擦片332紧密贴合，利用摩擦力将第二太阳轮312固定，使其不能转动，同时，第二活塞333拉伸第二复位弹簧334，当油压撤去后，第二活塞333在第二复位弹簧334的作用下复位，使得第二钢片331和第二摩擦片332分离，第二太阳轮312又能够自由转动。

假设第一太阳轮311转速为n_S1，第二太阳轮312转速为n_S2，齿圈316转速为n_R，行星架314转速转速为n_PC，下面对两挡变速机构3的两挡变速方式进行具体说明。

首先，第一太阳轮311所在的行星排为双级行星排，其运动特征方程为：

n_S1-k₁n_R+(k₁-1)n_PC＝0；

第二太阳轮312所在的行星排为单级行星排，其运动特征方程为：

n_S2+k₂n_R-(1+k₂)n_PC＝0；

其中，k₁为第一太阳轮311所在的行星排的特征参数，其值为Z_R/Z_S1，k₂为第二太阳轮312所在的行星排的特征参数，其值为Z_R/Z_S2，Z_S1、Z_R、Z_S2分别是第一太阳轮311、齿圈316、第二太阳轮312的齿数。

参照图2至图4所示，在第一片式制动器32启动，第二片式制动器33关闭时，因为行星架314被第一片式制动器32锁定，所以短行星齿轮313和长行星齿轮315均不能绕第一太阳轮311公转，只有第一太阳轮311带动短行星齿轮313和长行星齿轮315自转继而带动齿圈316转动。也就是说，第一太阳轮311的动力不能传递到行星架314，其传递到齿圈316，并由齿圈316传递到轮辋6，驱动车辆运动，实现前进一挡。根据双级行星排的运动特征方程可知，此时第一太阳轮311与齿圈316的传动关系为：n_S1-k₁n_R＝0，一挡传动比为k₁。

继续参照图2至图4所示，在第一片式制动器32关闭，第二片式制动器33启动时，此时行星架314可以转动，也就是短行星齿轮313和长行星齿轮315均自转的同时还绕第一太阳轮311公转，继而带动齿圈316转动，但是第二太阳轮312被锁定，所以不能转动，转速为0。也就是说，第一太阳轮311的动力传递到齿圈316，并由齿圈316传递到轮辋6，驱动车辆运动，实现前进二挡。根据双级行星排的运动特征方程可知，此时第一太阳轮311与齿圈316的传动关系为：n_S1-k₁n_R+(k₁-1)n_PC＝0，k₂n_R-(1+k₂)n_PC＝0，二挡传动比为(k₁+k₂)/(1+k₂)。

继续参照图2至图4所示，通过第一油路71向第一片式制动器32输送液压油并通过第二油路72向第二片式制动器33供油，以使第一片式制动器32和第二片式制动器33均工作，锁止行星架314并锁止第二太阳轮312，使得长行星齿轮315不能自转也不能公转，无法将动力传递给齿圈，从而处于停车挡。使第一片式制动器32和第二片式制动器33均不工作，行星齿轮组件31的所有构件处于自由活动状态，从而处于空挡。

本领域技术人员能够理解的是，因为汽车的轮辋具有一定的规格，所以通过采用拉维娜式行星齿轮组件，在面对常规尺寸要求的电动轮时，使得两档变速机构3在一档和二档下的传动比更加合理，能够使电动轮具有更好的运动模式。

如图2所示，盘式制动器4包括钳41和制动盘42，制动盘42与齿圈316和轮辋6分别固定连接，使得转动的齿圈316能够带动制动盘42转动，从而带动轮辋6转动，具体来说，驱动电机2的动力通过第一太阳轮311、齿圈316传递至制动盘42，继而通过制动盘42传递至轮辋6，最终实现了驱动电机2向轮辋6的动力传递，使得电动轮转动。钳体41用于限制制动盘42的转动，从而阻断齿圈316向轮辋6的动力传递，从而实现汽车的制动。具体地，壳体1内设有第三油路73，第三油路73能够向钳体41输送液压油，以驱使钳体41将制动盘42夹紧，从而使得制动盘42不能转动，以此阻断向轮辋6的动力传递。

优选地，第一油路71和第二油路73关于主轴5中心对称分布。

如图5所示，主轴5和转子23之间设有第一轴承81，主轴5和第一太阳轮311之间设有第二轴承82，从而对绕主轴5转动的整个转动机构形成支撑，并便于转动机构绕主轴5转动。另外，制动盘42与壳体1之间设有第三轴承83，以便于制动盘42及轮辋6的转动。

结合图1至图5所示，在本实施例中，驱动电机2启动后，转子23开始转动，转动的转子23带动第一太阳轮311转动。需要一挡前进时：通过第一油路71向第一片式制动器32输送液压油并不向第二片式制动器33供油，以使只有第一片式制动器32工作，继而锁止行星架314，使得第一太阳轮311的动力不能传递到行星架314，其传递到齿圈316，并由齿圈316传递到轮辋6，驱动车辆运动，一挡下的传动比参考前文所述。需要二挡前进时：通过第二油路72向第二片式制动器33输送液压油并不向第一片式制动器32供油，以使只有第二片式制动器33工作，继而锁止第二太阳轮312，使得第一太阳轮311的动力传递到齿圈316，并由齿圈316传递到轮辋6，驱动车辆运动，二挡下的传动比参考前文所述。通过第一油路71向第一片式制动器32输送液压油并通过第二油路72向第二片式制动器33供油，以使第一片式制动器32和第二片式制动器33均工作，锁止行星架314并锁止第二太阳轮312，使得长行星齿轮315不能自转也不能公转，无法将动力传递给齿圈，从而处于停车挡。使第一片式制动器32和第二片式制动器33均不工作，行星齿轮组件31的所有构件处于自由活动状态，从而处于空挡。另外，在不向钳体41供油时，制动盘42能够转动，从而使得动力传递给轮辋6，使电动轮能够转动，而通过第三油路73向钳体41供油时，能够使钳体41限制制动盘42得到转动，从而起到刹车作用。

本领域技术人员能够理解的是，通过在电动轮内部设置由行星齿轮组件31、第一片式制动器32和第二片式制动器33组成的两挡变速机构3，能够通过控制第一片式制动器32和第二片式制动器33的工作状态来控制第一太阳轮311向齿圈316的传动比，从而实现向轮辋6的一挡和二挡传动，使得电动轮能够根据实际行驶工况选择不同的挡位进行行驶，增大了驱动电机2调速及转矩的变化范围，有助于提高汽车的加速能力与爬坡能力，增加整车的动力性能，同时，使得驱动电机2在高效率区间工作的机会增加，降低了电动轮汽车的电能消耗，增加整车的续驶里程，提高整车的经济性能。并且，通过在将驱动电机2和两挡变速机构3集成在壳体内，结构紧凑，优化了电动轮内部的空间利用，有助于减小电动轮的轴向尺寸及整体体积。另外，通过第一片式制动器32和第二片式制动器33控制行星齿轮组件31的传动模式，就能够实现驱动电机2向电动轮的两挡动力传递，且换挡过程无动力中断，有助于提高汽车的动力性能和驾驶的舒适性，而且，通过将第一片式制动器32和第二片式制动器33制动油路分别设置在壳体1内和主轴5内，第一油路71位于整个驱动系统的外部，第二油路72位于驱动系统的内部，两条油路能够对电动轮的驱动系统起到较为均匀散热功能，提高电动轮的使用安全性。

进一步地，通过设置盘式制动器4，并将制动盘42与动力输出端和轮辋6分别连接，使得动力输出端通过制动盘42与轮辋传动连接，使得钳体41锁止制动盘42就可以停止向轮辋6的动力传递，从而在换挡功能的基础上能够实现电动轮的刹车功能，提升了电动轮的综合功能，提高了电动轮的适用性。

并且，通过将盘式制动器4的第三油路73设置在壳体1内，能够与第一油路71、第二油路72共同起到散热功能，提高了散热效果。并且，通过将第三油路73与第一油路71关于主轴5中心对称分布，一方面，使得三条油路的位置分布合理，有助于优化机构，也便于壳体1的制造，另一方面，也有助于进一步提高散热的均匀性。

本申请的第二实施例：

虽然图中未示出，与第一实施例不同的是，本实施例的行星齿轮组件的结构有所不同，不是采用第一实施例中的拉维娜式行星齿轮组件，而是采用如辛普森式行星齿轮组件或CR-CR组合式行星齿轮机构，通过一定的布置实现两挡变速。只不过，对于所能实现的传动比来说，拉维娜式行星齿轮的传动比更为合理。

至此，已经结合前文的多个实施例描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本申请技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本申请的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本申请的保护范围之内。