CN111566389A - 用于可电驱动的机动车的两挡变速器 - Google Patents

用于可电驱动的机动车的两挡变速器 Download PDF

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CN111566389A CN201980007578.0A CN201980007578A CN111566389A CN 111566389 A CN111566389 A CN 111566389A CN 201980007578 A CN201980007578 A CN 201980007578A CN 111566389 A CN111566389 A CN 111566389A
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Abstract

提出一种用于可电驱动的机动车的两挡变速器(10)，其具有：可与电机连接的输入轴(12)，用于导入扭矩；可与驱动轮连接的输出轴(14)，用于导出扭矩；低的第一挡位(16)，用于将输入轴(12)的转速以第一传动比传递到输出轴(14)上；高的第二挡位(18)，用于将输入轴(12)的转速以比第一传动比更小的第二传动比传递到输出轴(14)上，其中第一挡位(16)具有与输入轴(12)经由自由轮机构(28)耦联的第一输入轮(20)，其中在输入轴(12)超过时，自由轮机构(28)以传递扭矩的方式锁止，并且在第一输入轮(20)超过时，自由轮机构中断扭矩传递，并且其中第二挡位(18)具有与输入轴(12)经由离心力离合器(38)耦联的第二输入轮(24)。由此，在可电驱动的机动车中能够实现舒适的功率传递。

Description

用于可电驱动的机动车的两挡变速器
技术领域
本发明涉及一种用于可电驱动的机动车的两挡变速器，借助于其可以转换电机的功率。
背景技术
在现有技术中的可电驱动的机动车加速时，电机首先可以从静止状态中以基本上恒定的扭矩加速至基本转速。如果达到基本转速，那么电机的驱动功率基本上保持恒定，使得对于更高的转速，扭矩下降。为了达到大的扭矩和转速范围，可以设有两挡变速器，所述两挡变速器提供不同的传动比。因此，在低的转速范围中可以设有高的传动比，以便为了加速提供尽可能高的扭矩，而在高的转速范围中可以设有低的传动比，以便可以实现尽可能高的车辆速度。在此，然而从一个传动比至另一传动比的换挡可以造成牵引力的中断，这感受为舒适性损失并且应避免。
发明内容
本发明的目的是示出如下措施，所述措施在可电驱动的机动车中能够实现舒适的功率传递。
所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的两挡变速器来实现。本发明的优选的设计方案在从属权利要求中和在下面的描述中给出，所述设计方案分别可以单独地或组合地示出本发明的方面。
根据本发明提出一种用于可电驱动的机动车、尤其电动摩托车的两挡变速器，其具有：可与电机连接的输入轴，用于导入扭矩；可与驱动轮连接的输出轴，用于导出扭矩；低的第一挡位，用于将输入轴的转速以第一传动比传递到输出轴上；高的第二挡位，用于将输入轴的转速以比第一传动比更小的第二传动比传递到输出轴上，其中第一挡位具有与输入轴经由自由轮机构耦联的第一输入轮，其中在输入轴超过时，自由轮机构以传递扭矩的方式锁止，并且在第一输入轮超过时，自由轮机构中断扭矩传递，并且其中第二挡位具有与输入轴经由离心力离合器耦联的第二输入轮。
在输入轴的低转速下，输入轴超过第一输入轮，使得自由轮机构锁止。同时，转速还低至，使得离心力离合器由于小的作用的离心力还不闭合并且处于断开状态中。在该情形下从输入轴到输出轴的扭矩流经由第一挡位发生。因为第一挡位为低挡，所以在输出轴上施加相对高的扭矩，使得可以尤其好地加速到机动车的期望的最终速度上。如果输入轴的转速提高，那么在离心力离合器上在任何时候都施加高的离心力，使得离心力离合器闭合。这引起，第二输入轮不再相对于输入轴以相对转速一起转动，而是与输入轴抗扭地耦联。第二输入轴的转速在离心力离合器的滑移运行之后等于输入轴的转速。这引起，从输入轴到输出轴的扭矩流经由第二挡位进行。因为第二挡位为具有较低的传动比的较高挡，所以第二挡位的传动与第一挡位相比引起输出轴的较低的扭矩和较高的转速。由于输出轴的通过在离心力离合器闭合时经由第二挡位的扭矩流造成的提高的转速，第一挡位的与输出轴连接的第一输出轮和与第一输出轮啮合的第一输入轮以提高的转速转动。第一输入轮由此以比在第一挡位的传动比下提出的转速更高的转速转动。由此，第一输入轮超过输入轴，其中自由轮机构在所述相对转动下不再锁止，而是自由运行。在离心力离合器闭合时经由第二挡位进行扭矩流时，第一输入轮借助于自由轮机构自动地与输入轴脱耦，使得仅经由第二挡位进行扭矩流。在输入轴的转速下降时，转速可以低至，使得离心力离合器断开并且在输入轴和第二输入轮之间的扭矩流中断。在离心力离合器断开时，输入轴可以再次超过第一输入轮，由此自由轮机构锁止并且扭矩流经由第一挡位进行。在第一挡和第二挡之间的换挡可以自动地与输入轴的转速相关地进行。对于离心力离合器在此可以设有适合的转速，在所述转速下离心力离合器闭合或断开。避免了两挡变速器的卡住。此外，在其之间的扭矩流的自动转换可以基本上无牵引力中断地进行，使得两挡变速器的切换能够以对于用户的高的舒适性进行。通过当在转速足够高的情况下离心力离合器闭合并且扭矩流经由第二挡位进行时第一输入轮与输入轴借助于自由轮机构自动脱耦，可以进行两挡变速器的挡位的基本上无牵引力中断的切换，使得在可电驱动的机动车中能够实现舒适的功率传递。
尤其地，第一挡位具有与第一输入轮啮合的且与输出轴抗扭地连接的第一输出轮，并且第二挡位具有与第二输入轮啮合的并且与输出轴抗扭地连接的第二输出轮。第一输入轮经由自由轮机构根据输入轴的当前的转速与输入轴以传递扭矩的方式耦联或脱耦。第二输入轮经由离心力离合器根据输入轴的当前的转速与输入轴以传递扭矩的方式耦联或脱耦。由此可能的是，第一输出轮和第二输出轮牢固地与输出轴固定，而这不会引起两挡变速器的卡住。根据接通的挡，第二输入轮或第一输入轮在不受力的情况下一起转动。同时能够实现输出轮与输出轴的固定连接，使得在离心力离合器闭合时，不受力地一起转动的第一输入轮可以超过输入轴。
优选地，离心力离合器具有至少一个可在斜坡上滑动的离心力质量块，用于在离心力作用下轴向移动压板。离心力质量块的径向向外的由离心力造成的移动可以通过在相对于径向平面倾斜的斜坡上滑动而转换成轴向移动。离心力质量块由此在转速和与此对应的离心力足够大时可以不仅沿径向方向而且沿轴向方向移动，并且借助其沿轴向方向的运动分量闭合离心力离合器。例如构成为球的离心力质量块例如可以贴靠压板的后侧并且借助其轴向运动分量将压板轴向移动，使得压板可以引起在离心力离合器的输入侧和输出侧之间的摩擦配合。优选地，离心力离合器具有多片式离合器，使得当压板朝向轴向固定的反压板移动并且将交替地在压板和反压板之间设置的摩擦片压紧时，在外摩擦片承载件上可轴向相对移动的摩擦片与在内摩擦片承载件上可轴向相对移动的摩擦片能够以摩擦配合的方式彼此连接。
尤其优选地，与输入轴固定地连接有支撑盘，其中支撑盘构成用于离心力离合器的斜坡。支撑盘由此可以同时以盖的形式对用于离心力质量块的容纳空间轴向地覆盖和限界。支撑盘尤其可以具有轴向突出的分离壁，使得支撑盘可以构成用于离心力质量块的容纳凹部。通过支撑盘与输入轴的固定的连接，支撑盘以输入轴的转速转动。因为支撑盘的分离壁可以沿环周方向带动离心力质量块，所以离心力质量块也能够以输入轴的转速转动并且获得与输入轴的转速相关的离心力。
尤其地，与输入轴固定地连接有支撑盘，其中与支撑盘连接有外摩擦片承载件，用于将输入轴的扭矩导入到离心力离合器的多片式离合器中。外摩擦片承载件和/或支撑盘可以构成用于离心力质量块的径向外部的限界部，使得离心力质量块保持在离心力离合器中并且不会由于离心力而抛出。与支撑盘固定地连接的外摩擦片承载件自动地以输入轴的转速转动并且能够将从输入轴经由支撑盘发生的扭矩流导入到离心力离合器的多片式离合器中。
优选地，与输入轴固定地连接有支撑盘，其中与支撑盘连接有沿轴向方向突出的传递环，其中沿径向方向在传递环和从第一输入轮轴向突出的杆之间设有自由轮机构，其中尤其沿径向方向在第一输入轮和输入轴之间设有轴承，尤其滑动轴承。传递环和杆能够实现，将自由轮机构轴向地设置在第一输入轮的外齿部旁边。由此，为第一输入轮可以设有具有相对小的齿数的相应较小的直径。针对第一挡位可实现的传动由此不通过自由轮机构的集成来影响或限制。此外，自由轮机构可以设置在轴向结构空间中，所述轴向结构空间也沿径向方向维持足够的结构空间，以便自由轮机构设有适合的径向延伸。这能够实现设置大结构的自由轮机构，所述自由轮机构由于较小的公差要求可以成本更适宜地制造。
尤其优选地，第二输入轮经由用于支撑离心力离合器的轴向操作力的轴向轴承支撑在输入轴上，其中尤其地，轴向轴承由尤其构成为开槽螺母的锁紧螺母来轴向锁紧在输入轴上。尤其经由离心力离合器的优选构成为多片式离合器的摩擦离合器可耦联到输入轴上的第二输入轮可以经由轴向轴承支撑由离心力质量块施加的轴向力。由此避免第二输入轮的轴向远离。尤其地，在第二输入轮和轴向轴承之间构成有滑动轴承。轴向轴承本身可以牢固地与输入轴固定并且锁紧。当离心力离合器断开时，第二输入轮的相对转动不受轴向轴承影响。
尤其地，离心力离合器具有用于将压板移动到对应于离心力离合器的断开位置的初始位置中。在高转速下，离心力质量块可以闭合离心力离合器。在低转速下，复位弹簧可以断开离心力离合器。断开和闭合离心力离合器的极限转速可以经由复位弹簧的弹簧力和离心力质量块的惯性矩来预设。在离心力离合器闭合时，离心力质量块可以抵抗复位弹簧的弹簧力，使得离心力离合器在相应较高的转速下才闭合。
附图说明
下面，参照所附的附图根据优选的实施例来示例性地阐述本发明，其中下面示出的特征可以分别单独地和组合地示出本发明的方面。附图示出：
图1示出两挡变速器的示意剖面图，
图2示出图1中的两挡变速器在切换到第一挡时的一部分的示意剖面图，和
图3示出图1中的两挡变速器在切换到第二挡时的一部分的示意剖面图。
具体实施方式
在图1中示出的两挡变速器10设为用于电驱动的双轮车，例如电动摩托车(“E-Scooter”)。两挡变速器10具有输入轴12，在所述输入轴上可以连接有电机的马达轴，以便将在电机中产生的功率导入到输入轴12中。经由输出轴14可以导出功率，并且例如传递给驱动轮。为了将输入轴12的功率传递给输出轴14，设有第一挡位16和第二挡位18。第一挡位16具有第一输入轮20，所述第一输入轮与同输出轴14固定地连接的第一输出轮22啮合。第二挡位18具有第二输入轮24，所述第二输入轮与同输出轴14固定地连接的第二输出轮26啮合。
第一输入轮20经由自由轮机构28与输入轴12耦联。对此，第一输入轮20具有沿轴向方向突出的杆30，所述杆能够与自由轮机构28的内环连接或者构成自由轮机构28的内环。与输入轴12固定地连接有支撑盘32，传递环34沿轴向方向从所述支撑盘突出，所述传递环可以与自由轮机构28的外环连接或者构成自由轮机构28的外环。自由轮机构28构成为，使得当输入轴12超过第一输入轮20时，自由轮机构28锁止并且传递扭矩，并且当第一输出轮20超过输入轴12时，自由轮机构空转并且中断扭矩流36。
第二输入轮24经由离心力离合器38与输入轴12耦联。对此设有离心力质量块40，所述离心力质量块能够由于离心力在由支撑盘32构成的斜坡42上滑动。通过离心力质量块40的由斜坡42强制的沿轴向方向的运动分量，在转速足够大并且作用于离心力质量块40的离心力相应高时，压板44能轴向地移动，以便闭合离心力离合器38的构成为多片式离合器46的摩擦离合器。多片式离合器46具有外摩擦片承载件48，所述外摩擦片承载件与支撑盘32固定地连接，以便将输入轴12的功率导入到多片式离合器46中。多片式离合器46的内摩擦片承载件50抗扭地与第二输入轮24连接。在转速降低时，间接地在第二输入轮24上和在压板44上支撑的构成为压缩弹簧的复位弹簧52自动打开离心力离合器38。第二输入轮24轴向地支撑在轴向轴承54上，所述轴向轴承经由锁紧螺母56与输入轴锁紧。
在低转速下，如在图2中示出的那样，离心力离合器38断开。此外，输入轴12超过第一输入轮20，使得自由轮机构28锁止。扭矩流36由此从输入轴12经由支撑盘32和自由轮机构28到第一输入轮20上，使得扭矩流36仅经由第一挡位16流动到输出轴14上。第二输入轮24在不受力的情况下一起转动并且执行相对于输入轴12的相对转动。
在高转速下，如在图3中示出的那样，离心力离合器38闭合，使得扭矩流36从输入轴12经由支撑盘32和多片式离合器46到第二输入轮24上。因为扭矩流36经由第二挡位18流动，那么输入轴14由于与第一挡位16相比较低的传动比以较高的转速被驱动。这引起，经由第一挡位16带动的第一输入轮20超过输入轴12，由此自由轮机构28空转并且中断扭矩传递。第一输入轮20由此在不受力的情况下一起转动并且执行相对于输入轴12的相对转动，而不出现两挡变速器10的卡住。扭矩流36在第一挡位16和第二挡位18之间的变换在此基本上无牵引力中断地进行。
附图标记列表：
10 两挡变速器
12 输入轴
14 输出轴
16 第一挡位
18 第二挡位
20 第一输入轮
22 第一输出轮
24 第二输入轮
26 第二输出轮
28 自由轮机构
30 杆
32 支撑盘
34 传递环
36 扭矩流
38 离心力离合器
40 离心力质量块
42 斜坡
44 压板
46 多片式离合器
48 外摩擦片承载件
50 内摩擦片承载件
52 复位弹簧
54 轴向轴承
56 锁紧螺母

Claims (8)

1.一种用于可电驱动的机动车、尤其电动摩托车的两挡变速器(10)，具有：
能与电机连接的输入轴(12)，用于导入扭矩；
能与驱动轮连接的输出轴(14)，用于导出扭矩；
低的第一挡位(16)，用于将所述输入轴(12)的转速以第一传动比传递到所述输出轴(14)上；
高的第二挡位(18)，用于将所述输入轴(12)的转速以比所述第一传动比更小的第二传动比传递到所述输出轴(14)上，
其中所述第一挡位(16)具有与所述输入轴(12)经由自由轮机构(28)耦联的第一输入轮(20)，其中在所述输入轴(12)超过时，所述自由轮机构(28)以传递扭矩的方式锁止，并且在所述第一输入轮(20)超过时，所述自由轮机构中断扭矩传递，并且
其中所述第二挡位(18)具有与所述输入轴(12)经由离心力离合器(38)耦联的第二输入轮(24)。
2.根据权利要求1所述的两挡变速器，
其特征在于，
所述第一挡位(16)具有与所述第一输入轮(20)啮合的且与所述输出轴(14)抗扭地连接的第一输出轮(22)，并且第二挡位(18)具有与所述第二输入轮(24)啮合的且与所述输出轴(14)抗扭地连接的第二输出轮(26)。
3.根据权利要求1或2所述的两挡变速器，
其特征在于，
所述离心力离合器(38)具有至少一个能在斜坡(42)上滑动的离心力质量块(40)，用于在离心力影响下轴向移动压板(44)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的两挡变速器，
其特征在于，
与所述输入轴(12)固定地连接有支撑盘(32)，其中所述支撑盘(32)构成用于所述离心力离合器(38)的斜坡(42)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的两挡变速器，
其特征在于，
与所述输入轴(12)固定地连接有支撑盘(32)，其中与所述支撑盘(32)连接有外摩擦片承载件(48)，用于将所述输入轴(12)的扭矩导入到所述离心力离合器(38)的多片式离合器(46)中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的两挡变速器，
其特征在于，
与所述输入轴(12)固定地连接有支撑盘(32)，其中与所述支撑盘(32)连接有沿轴向方向突出的传递环(34)，其中沿径向方向在所述传递环(34)和从所述第一输入轮(20)轴向突出的杆(30)之间设有所述自由轮机构(28)，其中尤其沿径向方向在所述第一输入轮(20)和所述输入轴(12)之间设有轴承，尤其滑动轴承。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的两挡变速器，
其特征在于，
所述第二输入轮(24)经由轴向轴承(54)支撑在所述输入轴(12)上，所述轴向轴承用于支撑所述离心力离合器(38)的轴向操作力，其中尤其所述轴向轴承(54)由锁紧螺母(56)轴向锁紧在所述输入轴(12)上，所述锁紧螺母尤其构成为开槽螺母。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的两挡变速器，
其特征在于，
所述离心力离合器(38)具有复位弹簧(52)，用于将压板(44)移动到对应于所述离心力离合器(38)的断开位置的初始位置中。
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