CN112262274A - 用于电驱动机动车辆的双挡位变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于可电驱动的机动车辆的双挡位变速器(10)，其具有：输入轴(12)，所述输入轴可连接至电机以用于引入扭矩；输出轴(18)，所述输出轴可连接至驱动轮以用于输出所述扭矩；第一齿轮级(14)，所述第一齿轮级用于以第一传动比将所述输入轴(12)的旋转速度传递至所述输出轴(18)，所述第一齿轮级具有第一驱动齿轮(20)和第一从动齿轮(22)；第二齿轮级(16)，所述第二齿轮级用于以不同于所述第一传动比的第二传动比将所述输入轴(12)的旋转速度传递至所述输出轴(18)，所述第二齿轮级具有第二驱动齿轮(24)和第二从动齿轮(26)；飞轮，所述飞轮分配至所述第一驱动齿轮(20)或所述第一从动齿轮(22)；以及摩擦离合器(30)，所述摩擦离合器可将所述第二从动齿轮(24)连接至所述输出轴(18)。为了使所述变速器可以具有更小且更紧凑的设计，所提出的是：所述摩擦离合器(30)设置为单个摩擦离合器(30)，并且所述飞轮(28)和所述摩擦离合器(30)两者布置在同一轴(12；18)上。

Description

用于电驱动机动车辆的双挡位变速器

技术领域

本发明涉及用于电驱动机动车辆的双挡位变速器，利用该双挡位变速器，可转换电机的功率。本发明适用于具有电池的电助力或纯电动车辆，例如适用于两轮车(诸如自行车、轻型摩托车、机动踏板车(“踏板车”)或摩托车)或三轮车(诸如人力车)，或适用于从轻型车辆到城市公交车的具有四轮的车辆。

背景技术

当从原地起动开始使电驱动机动车辆加速时，电机首先可以基本上恒定的扭矩从静止加速到基本速度。当达到基本速度时，电机的驱动功率保持基本上恒定，使得扭矩随着旋转速度的提高而减小。为了获得大的扭矩和旋转速度分布，可设置提供不同传动比的双挡位变速器。因此，可在低速范围内提供高传动比，以便提供尽可能高的扭矩用于加速，另外可在高速范围内提供低传动比，从而可实现尽可能高的车速。相较于直接驱动器或具有一个齿轮级的驱动器，在每个行驶周期的长时间段内，双挡位变速器将发动机保持在其最有效的范围。如果还使用内燃机或混合动力，这还确保较低消耗和排放。

自EP 2 305 501 A1已知一种用于电动车辆的双挡位变速器，其具有：输入轴，该输入轴可连接至电机以用于引入扭矩；输出轴，该输出轴可连接至驱动轮以用于转移该扭矩；第一齿轮级，该第一齿轮级用于以第一传动比将该输入轴的速度传递至该输出轴，该第一齿轮级具有第一驱动齿轮和第一从动齿轮；第二齿轮级，该第二齿轮级用于以不同于该第一传动比的第二传动比将该输入轴的速度传递至该输出轴，该第二齿轮级具有第二驱动齿轮和第二从动齿轮；飞轮，该飞轮与该第一驱动齿轮或该第一从动齿轮相关联；以及摩擦离合器，该摩擦离合器可将该第二从动齿轮连接至该输出轴。然而，此变速器包含要操作的两个摩擦离合器以及单独的锁定环，使得该变速器是相对大的并且改变挡位是相对复杂的。

发明内容

本发明的目的是指示在电驱动机动车辆中使双挡位变速器更小且更易于操作的措施。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的双挡位变速器来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求和下文的描述中予以说明，这些优选实施例中的每个实施例均能够以单独形式或组合形式代表本发明的一个方面。

根据本发明，提出了一种用于电动车辆的双挡位变速器，其具有：输入轴，该输入轴可连接至电机以用于引入扭矩；输出轴，该输出轴可连接至驱动轮以用于转移该扭矩；第一齿轮级，该第一齿轮级用于以第一传动比将该输入轴的速度传递至该输出轴，该第一齿轮级具有第一驱动齿轮和第一从动齿轮；第二齿轮级，该第二齿轮级用于以不同于该第一传动比的第二传动比将该输入轴的速度传递至该输出轴，该第二齿轮级具有第二驱动齿轮和第二从动齿轮；飞轮，该第一驱动齿轮或该第一从动齿轮分配至该飞轮；以及摩擦离合器，该摩擦离合器可将该第二从动齿轮连接至该输出轴，该摩擦离合器是所提供的唯一摩擦离合器，并且其中该飞轮和该摩擦离合器两者布置在同一轴上，该同一轴特别地是该输入轴或该输出轴。

根据本发明的双挡位变速器由于省去了第二摩擦离合器而具有更简单的结构，并且因此可使其更小。省掉另一轴上的第二摩擦离合器使得变速器更小、更轻、更便宜且更简单。节省质量是有益的。因为仅操作单个离合器并且可省掉单独的锁定环系统，所以切换是更容易的。已经认识到，这种更简单的解决方案还能够实现优选地可自动地执行的平缓无颠簸的切换。由于使用了飞轮，因此不管是机械切换还是自动切换，切换都是平滑且无缝的。由于在换挡时不用操作两个或三个元件，单个简单的电动或液压伺服电机足以改变挡位。

通过所提出的发明，可实现电池电动车辆(也称为“BEV”)，该电池电动车辆自动切换并且就减小的能量消耗、提高的驾驶舒适性、爬坡能力和最大速度而言提供许多优点。在改变挡位时避免其中功率流中断的换挡间隙、提高性能并且提供优越的驾驶体验。根据本发明，飞轮与摩擦离合器的集成实现了无颠簸、平滑的自动换挡过程。利用新变速器，可将电动传动系设计成更小且仍实现高扭矩，这导致具有高能量效率的车辆特性。

特别地，可提供一种控制装置，该控制装置设计成在超过机动车辆的某个预定义阈值驱动速度和/或速度降到低于该阈值时和/或在超过输入轴的某个预定义阈值扭矩和/或扭矩降到低于该阈值时自动地改变挡位。因此，可针对特定的驾驶情况自动切换合适的传动比，而无需机动车辆驾驶人员手动切换。

多片式离合器可用作摩擦离合器，其根据车辆速度或负载条件而自动地接合或释放。这种快速同步的平滑接合或脱离使得在从第一挡位转变至第二挡位并因此快速改变挡位期间产生“短”滑移区。离合器可纯电动地操作。

在起动和低速期间，新离合器机构完全打开单个摩擦离合器并且保持其打开，使得摩擦元件彼此分离并且不传递任何功率。如果发动机或车辆速度增大，则系统换挡至第二挡位。这通过接合摩擦离合器并赶超飞轮(然后，不再传递任何功率)发生。在从第一挡位换高挡至第二挡位期间，单个摩擦离合器缓慢地致动，使得它越来越多地接合，直到由离合器传递的扭矩对应于发动机扭矩。挡位改变因此平滑且无任何颠簸。即使发动机扭矩随后减小，车辆也处于其中飞轮被赶超或翻转的第二挡位。

由于切换频率通常是低的并且第一挡位实际上仅是起步或在山坡上时所需的，因此通常接合第二挡位。然而，由于根据本发明的处于此挡位的单个摩擦离合器没有持续滑移而是牢固地接合，所以在连续操作中无过热的风险。因此摩擦离合器不需要高热容量，使得也可使用更小的相对紧凑的离合器。提供仅单个摩擦离合器而不是两个摩擦离合器并且此单个摩擦离合器和飞轮根据本发明布置在单个公共轴上的事实使变速器的空间需求最小化。

根据本发明的飞轮(优选地为滚柱式离合器、具有单个摩擦离合器)与新离合器保持机构的组合允许在其不同操作位置下的不同操作模式，即：

以第一挡位缓慢行驶、起动或开车上山

以第二挡位快速行驶

空挡位置，例如当减慢或开车下山时，通过打开摩擦离合器的巡航模式，和

停车锁定位置，尤其是摩擦离合器在发动机切断时接合时。

通过在车辆和发动机已经停止并且同时地飞轮阻挡在相反方向上移动时接合摩擦离合器，可阻断停车。这省去了用于停车制动的单独机构和额外的致动元件。

在本发明的上下文中，离合器和飞轮可布置在输入轴或输出轴上。然而，优选的是将离合器和飞轮设置在输出轴上。然后，输入轴可特别简单地构造并且可包含第一驱动齿轮和第二驱动齿轮作为固定齿轮。

离合器和飞轮可彼此相邻地布置在其公共轴上。在优选实施例中，飞轮和摩擦离合器可集成在公共壳体中。如果摩擦离合器的离合器壳体用于此目的，这是特别合适的。这产生本发明的特别节省空间的紧凑的实现方式。摩擦离合器、飞轮和两个从动齿轮然后形成占用小空间的紧凑单元。

飞轮优选地集成在第一从动齿轮中，其方式为使得飞轮的轮毂也是齿轮的轮毂。这也产生特别紧凑的设计。

如果第二从动齿轮直接邻近离合器定位、优选地定位在离合器致动的一侧上，则结构是甚至更加节省空间且紧凑的。

如果离合器壳体设置有离合器壳体轮廓、特别是花键并且布置在输出轴上以用于联合旋转以将扭矩传递至输出轴，则也是特别节省空间的。

通过接合和脱离，摩擦离合器可像任何其他已知的离合器一样通过手、脚或伺服电机致动来操作。也可使用杆件或拉索。可优选地提供居中布置在离合器中间的释放销(例如螺栓或销)，其可通过按压或释放释放销接合或释放离合器。释放的弹簧加载的离合器通常是打开的—即，不传递任何扭矩—并且通过按压的销抓持—即，传递扭矩。

销可经由拉索拉动或其他方式直接操作。然而，优选地提供释放杆，其具有平面化致动表面并且在释放销围绕其纵向轴线旋转时致动或释放所述释放销。这个释放杆优选地借助于释放杆件来致动，释放杆件通过连杆或离合器拉索来回移动，由此使释放棒扭转，释放棒进而按压或释放释放销并因此致动离合器。这是对应于相对小的致动行程和释放销上的非常高的弹簧负载的操作模式。

优选地提供离合器致动机构，其中滑动件在滑轨中来回线性移动，但在两个端部位置中接合，使得通过自己且无需任何努力来维持离合器的期望状态。

这可通过在彼此顶部滑动的两个部件实现，这两个部件例如下部部分和上部部分)，在无外力的情况下在两个端部位置中维持期望位置，如例如从圆珠笔中的锁定和解锁机构已知的。

在优选实施例中，为此提供球形件/通道系统，通道成形为使得它具有两个锁定点，滑动部分在无外力的情况下停留在一个锁定点中并且仅在再次致动以停留在另一位置之后才运行到另一位置中。

附图说明

在下文中，参考使用了优选的示例性实施例的附图，通过实例的方式对本发明进行说明，其中下文示出的特征能够以单独形式和组合形式代表本发明的一个方面。在附图中：

图1示出了根据本发明的双挡位变速器的透视图，

图2示出了来自图1的双挡位变速器的旋转部件，

图3示出了来自图1的双挡位变速器的旋转部件的剖视图，

图4示出了来自图3的旋转部件的透视图，

图5示出了来自图1的双挡位变速器的另一视图，

图6示出了根据本发明的变速器处于第一挡位时的功率流，

图7示出了根据本发明的变速器处于第二挡位时的功率流，

图8示出了来自图1的双挡位变速器上的离合器致动机构，

图9示出了来自图8的离合器致动机构，

图10示出了来自图9的截面AA，

图11示出了来自图8的离合器致动机构的下部部分，

图12和图13示出了来自图8的离合器致动机构的上部部分，

图14示出了处于第一挡位的来自图1的变速器连同电机，并且

图15示出了处于第二挡位的来自图1的变速器连同电机。

具体实施方式

图1所示的双挡位变速器10具有输入轴12，该输入轴可连接至机动车辆的电机的电机轴以便联合旋转。输入轴12可经由具有不同传动比的第一齿轮级14和第二齿轮级16联接至输出轴18，以驱动联接至输出轴18的机动车辆的驱动轮。第一齿轮级14具有第一齿轮20，该第一齿轮作为固定齿轮布置在输入轴12上并且与连接至输出轴18的第一从动齿轮22啮合。第二齿轮级16具有第二齿轮24，该第二齿轮作为固定齿轮布置在输入轴12上并且与连接至输出轴18的第二固定齿轮26啮合。根据本发明，飞轮28和单个摩擦离合器30现在位于输出轴18上。为了致动，摩擦离合器具有中央释放销32，其可经由释放杆34和释放杆件36操作。

图2示出了来自图1的双挡位变速器的旋转部件，即根据本发明集成的包括飞轮28、摩擦离合器30和第二从动齿轮26的结构单元。可清楚看出，飞轮28集成至离合器壳体40中。还可看到离合器壳体轮廓42，这里，其设计为内啮齿并且可将扭矩传递至输出轴18。

图3示出了来自图1的双挡位变速器的旋转部件的剖视图，即图2所示的包括飞轮28和摩擦离合器30的旋转部件与第一从动齿轮22的组合。还示出了两个滚针轴承58和中间环60，它们一起允许两个齿轮22和26在公共轴18上以不同速度旋转。

图4示出了来自图3的旋转部件的透视图，使得深入离合器30的弹簧中的视图成为可能。这里，第二从动齿轮26集成在离合器致动的区域中或离合器致动的一侧上。

图5示出了来自图1的双挡位变速器的另一视图，用于使扭矩转向的驱动辊44紧固在输出轴18上。

为了解释根据本发明的变速器的功能，图6示出了在第一挡位时的功率流。电机M通过两个固定齿轮20和24驱动输入轴12。拉动释放杆件36，使得释放杆34扭动且使其平面化致动表面抵抗内部弹簧力按压释放销32。摩擦离合器30因此打开并且不传递任何扭矩。电机M的扭矩流动通过第一齿轮20和22。齿轮22经由阻挡飞轮28将旋转移动引导至离合器壳体40，并且在那里经由离合器壳体轮廓42的内齿将旋转移动引导至输出轴18，如虚线所示。离合器30的内侧以与离合器壳体40不同的速度旋转的事实并不重要，因为离合器30是打开的，即它不传递任何扭矩。这在换挡至第二挡位时改变，如图7所示：

图7示出了根据本发明的变速器处于称为“超增压”的第二挡位时的功率流。电机M通过两个固定齿轮20和24驱动输入轴12。释放释放杆件36，使得释放杆34旋转回到其起始位置并且不再通过其平面化致动表面抵抗内部弹簧压力按压释放销32。由于这种偏置，摩擦离合器30现在闭合并传递扭矩。电机M的扭矩现在经由摩擦离合器30从第二齿轮24和26流动至离合器壳体40中，并且从那里经由离合器壳体轮廓42的内齿流动至输出轴18，如虚线所示。飞轮28现在被赶超，因为齿轮24和26的第二齿轮级的速度比齿轮20和22的第一齿轮级的速度快。在此，与图6中的位置(其中力或扭矩来自内侧，即使用锁定效应)相反，飞轮28从外侧被驱动—从而翻转或赶超。根据本发明将飞轮28和离合器30集成在轴18上，因此产生非常紧凑的设计。缓慢接合和飞轮20的缓慢翻转导致无颠簸的平滑的挡位改变。

图8示出了来自图1的双挡位变速器上的优选离合器致动机构46。机构46将离合器致动的拉力从右侧传递至离合器拉索38并经由此传递至释放杆件36，该释放杆件继而致动释放杆34和释放销32，并且另一方面，保持离合器拉索38并且因此保持离合器30处于期望位置状态“打开”或“闭合”。

图9示出了图8的离合器致动机构46，即：下部部分48，其固定地布置在变速器上；以及上部部分50，其可在变速器上移位并且通过将离合器拉索38向左和向右(箭头)滑动来移动该离合器拉索。为了保持处于期望位置，提供两个凹槽54，一个凹槽54布置在下部部分48中并且第二凹槽布置在上部部分50中。这里，它们铣削成半球形形状，并且当彼此上下放置时，产生其中可引导球形件52的具有圆形横截面的通道。现在可通过在下部部分48上来回滑动上部部分50来使球形件52进入两个端部位置，一个端部位置经由联接拉锁38产生完全打开的联接件30，并且另一端部位置产生完全闭合的联接件30。

图10示出了图9的截面AA，显而易见的是，当上部部分50正确地坐置在下部部分48上时，两个凹槽54一起产生用于球形件52的通道。这里，球形件52充当锁定或固定元件并且可保持上部部分50相对于下部部分48处于两个限定位置，这类似于圆珠笔中可保持笔尖缩回和伸出的机构。白色箭头指示离合器弹簧的拉力的方向。

图11示出了图8的离合器致动机构46的下部部分48，螺丝表明下部部分48牢固且不可移动地布置在变速器的壳体上。这里，球形件52在凹槽54中处于端部位置。

图12和图13示出了图8的离合器致动机构46的上部部分50。在图12中，从下面、即从滑轨示出上部部分50，该滑轨将上部部分50保持在下部部分48上，使得它可移位但不提离。在图13中，从上面示出上部部分50，具有用于拉动或致动元件的紧固选项。

图14示出了处于第一挡位的图1的变速器10连同电动机56，其中电机56的扭矩经由第一齿轮级14传递。为此，离合器致动机构46的上部部分50被一直向左拉动并受致动元件(左上方)阻挡。释放杆件36因此还处于左端部位置并且保持离合器30打开。

图15示出了处于第二挡位的图1的变速器10连同电动机56，其中电机56的扭矩经由第二齿轮级16传递。为此，离合器致动机构46的上部部分50被一直向右推动并受调整元件(左上方)阻挡。释放杆件36因此还处于其端部位置并且保持离合器30闭合。

附图标记说明

10双挡位变速器 12输入轴 14第一齿轮级 16第二齿轮级 18输出轴 20第一驱动齿轮 22第一从动齿轮 24第二驱动齿轮 26第二从动齿轮 28飞轮 30摩擦离合器 32释放销 34释放杆 36释放杆件 38离合器拉索 40离合器壳体 42离合器壳体轮廓 44驱动辊 46离合器致动机构 48下部部分 50上部部分 52球形件 54凹槽 56电动机 58滚针轴承 60中间环

Claims (10)

1.一种用于电驱动机动车辆的双挡位变速器，其具有

输入轴(12)，所述输入轴可连接至电机以用于引入扭矩，

输出轴(18)，所述输出轴可连接至驱动轮以用于输出所述扭矩，

第一齿轮级(14)，所述第一齿轮级用于以第一传动比将所述输入轴(12)的速度传递至所述输出轴(18)，所述第一齿轮级具有第一驱动齿轮(20)和第一从动齿轮(22)

第二齿轮级(16)，所述第二齿轮级用于以不同于所述第一传动比的第二传动比将所述输入轴(12)的速度传递至所述输出轴(18)，所述第二齿轮级具有第二驱动齿轮(24)和第二从动齿轮(26)

飞轮，所述飞轮分配至所述第一驱动齿轮(20)或所述第一从动齿轮(22)，以及

摩擦离合器(30)，所述摩擦离合器可将所述第二从动齿轮(24)连接至所述输出轴(18)，

其特征在于，此摩擦离合器(30)设置为单个摩擦离合器(30)，并且所述飞轮(28)和所述摩擦离合器(30)两者布置在同一轴(12；18)上。

2.根据权利要求1所述的双挡位变速器，其特征在于，所述第一驱动齿轮(20)和所述第二驱动齿轮(24)是轴上的固定齿轮，所述轴优选地为所述输入轴(12)。

3.根据权利要求1或2所述的双挡位变速器，其特征在于，所述飞轮(28)可集成至所述摩擦离合器(30)的离合器壳体(40)中。

4.根据权利要求1至3中一项所述的双挡位变速器，其特征在于，所述第一从动齿轮(22)的轮毂同时是所述飞轮(28)的轮毂。

5.根据权利要求1至4中一项所述的双挡位变速器，其特征在于，所述第二从动齿轮(26)位于离合器致动的一侧上。

6.根据权利要求1至5中一项所述的双挡位变速器，其特征在于，所述摩擦离合器(30)的离合器壳体(40)设置有离合器壳体轮廓(42)并且以旋转固定的方式布置在所述输出轴(18)上。

7.根据权利要求1至6中一项所述的双挡位变速器，其特征在于，通过按压居中布置在所述输出轴上且在所述离合器(30)的中部的释放销(32)来致动所述离合器。

8.根据权利要求7所述的双挡位变速器，其特征在于，设置有释放杆(34)用于致动所述释放销(32)。

9.根据权利要求7或8所述的双挡位变速器，其特征在于，离合器致动机构(46)设计为滑动机构。

10.根据权利要求9所述的双挡位变速器，其特征在于，设置有由凹槽(54)形成的通道用于引导球形件(52)。

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