EP3746681A1 - Zwei-gang-getriebe für ein elektrisch antreibbares kraftfahrzeug - Google Patents

Zwei-gang-getriebe für ein elektrisch antreibbares kraftfahrzeug

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EP3746681A1
EP3746681A1 EP19705921.5A EP19705921A EP3746681A1 EP 3746681 A1 EP3746681 A1 EP 3746681A1 EP 19705921 A EP19705921 A EP 19705921A EP 3746681 A1 EP3746681 A1 EP 3746681A1
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EP
European Patent Office
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gear
input
input shaft
speed
shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19705921.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ps Satyanarayana
Prajod Ayyappath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP3746681A1 publication Critical patent/EP3746681A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H61/0293—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being purely mechanical
    • F16H61/0295—Automatic gear shift control, e.g. initiating shift by centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • F16H2200/2079—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches

Definitions

  • the invention relates to a two-speed transmission for an electrically driven motor vehicle, with the aid of which a power of an electric machine can be converted.
  • an electric machine When accelerating an electrically drivable motor vehicle from a standstill, an electric machine can first accelerate from standstill with a substantially constant torque up to a base speed. When the base speed is reached, the drive power of the electric machine remains substantially constant, so that for a higher speed, the torque decreases.
  • a two-speed transmission can be provided, which provides different transmission ratios.
  • a gear change from one gear ratio to another gear ratio can lead to an interruption of the tractive force, which is perceived as a loss of comfort and should be avoided.
  • a two-speed transmission for an electrically drivable motor vehicle, in particular an electric motor scooter, with an input shaft connectable to an electric machine for introducing a torque, an output shaft connectable to a drive wheel for discharging the torque, a low first speed step for translating a rotational speed of the input shaft to the output shaft with a first gear ratio, a high second gear ratio for translating a speed of the input shaft to the output shaft with a second ratio smaller than the first gear ratio, wherein the first speed gear engages with the input shaft via a freewheel - Coupled first input gear, wherein the freewheeling when overtaking the input shaft locks transmitting torque and interrupts a torque transmission when overtaking the first input gear, and wherein the second gear stage ei n having the input shaft via a centrifugal clutch
  • the input shaft At a low input shaft speed, the input shaft overruns the first input gear so that the freewheel locks. At the same time the speed is still so low that the centrifugal clutch is not yet closed due to the low attacking centrifugal force and is in an open state. In this situation, a torque flow takes place from the input shaft to the output shaft via the first gear. Since the first gear stage is a low gear, a comparatively high torque is applied to the output shaft so that a particularly good acceleration to a desired final speed of the motor vehicle can take place. When the speed of the input shaft increases, the centrifugal force clutch will eventually be subjected to such high centrifugal force that the centrifugal clutch closes.
  • the second input gear no longer rotates relative to the input shaft with a relative speed, but is rotatably coupled to the input shaft.
  • the rotational speed of the second input gear is equalized to the rotational speed of the input shaft after a slip operation of the centrifugal clutch.
  • the first input gear is automatically decoupled from the input shaft with the aid of the freewheel in the case of a torque flow via the second gear stage when the centrifugal clutch is closed, so that only a torque flow takes place via the second gear stage.
  • the speed of the input shaft decreases, the speed may become so low that the centrifugal clutch opens and torque flow between the input shaft and the second input gear is interrupted.
  • the centrifugal clutch is open, the input shaft can again overtake the first input gear, whereby the freewheel locks and a torque flow takes place via the first gear.
  • the gear change between the first gear and the second gear can be automatic as a function of the rotational speed of the input shaft.
  • a suitable speed in which the centrifugal clutch closes or opens. Blocking the two-speed transmission is avoided.
  • the automatic change of the torque flow can take place between essentially traction interruption-free, so that switching of the two-speed transmission can take place with a high level of comfort for a user. Due to the automatic decoupling of the first input gear from the input shaft with the help of the freewheel, when the centrifugal clutch closes at a sufficiently high rotational speed and a torque flow takes place via the second gear, an essentially traction-free shifting of the gears of the two-speed transmission can be achieved. Transmissions follow, so that in an electrically driven motor vehicle, a comfortable power transmission is possible.
  • the first gear has a meshing with the first input gear and with the output shaft rotatably connected first output gear and the second gear on a second input gear meshing and rotatably connected to the output shaft second output gear on.
  • the first input wheel is over the Freewheel, depending on the current speed of the input shaft coupled to the input shaft torque transmitting or decoupled.
  • the second input gear is coupled with the input shaft via the centrifugal clutch in order to transfer torque or decoupled. This makes it possible to fix the first output gear and the second output gear firmly to the output shaft, without this leading to a blocking of the two-speed transmission.
  • either the second input gear or the first input gear will be idled.
  • the fixed connection of the output gears to the output shaft makes it possible for the first input gear, which rotates without power, to overtake the input shaft when the centrifugal clutch is closed.
  • the centrifugal clutch has at least one centrifugal mass which can be diverted at a ramp for the axial displacement of a pressure plate under the influence of centrifugal force.
  • a centrifugal force-induced displacement of the centrifugal mass radially outward can be converted into an axial displacement by sliding on the ramp inclined to the radial plane.
  • the centrifugal mass can be displaced not only in the radial direction but also in the axial direction at a sufficiently high rotational speed and the corresponding centrifugal forces and close the centrifugal clutch with its proportion of movement in the axial direction.
  • the centrifugal mass designed as a ball can rest against a rear side of a pressure plate and axially displace the pressure plate with its axial movement component, so that the pressure plate can bring about frictional engagement between an input side and an output side of the centrifugal clutch.
  • the centrifugal clutch has a multi-plate clutch, so that on an outer disc carrier axially relatively slidable lamellae on a réellelamel- carrier axially relatively slidably slats can be frictionally interconnected when the pressure plate is displaced to an axially fixed counter-plate and the alternately between the pressure plate and the counter plate arranged slats are pressed.
  • a support disk is fixedly connected to the input shaft, where at the support disk forms a ramp for the centrifugal clutch.
  • the support disk can simultaneously axially cover and limit a receiving space for the centrifugal mass in the manner of a cover.
  • the support disk can in particular have axially projecting partitions, so that the support disk can form a receiving pocket for the centrifugal mass. Due to the fixed connection of the support disc with the input shaft, the support disc rotates at the speed of the input shaft. Since the partitions of the support disk can take along the centrifugal mass in the circumferential direction, and the centrifugal mass can rotate with the speed of the input shaft and learn a dependent of the speed of the input shaft centrifugal force.
  • a support disk is fixedly connected to the input shaft, wherein an outer disk carrier for introducing the torque of the input shaft into a multi-plate clutch of the centrifugal clutch is connected to the support disk.
  • the outer disk carrier and / or the support disk can form a radially outer boundary for the centrifugal mass, so that the centrifugal mass is retained in the centrifugal force coupling and can not be thrown away due to centrifugal force.
  • the outer disk carrier fixedly connected to the support disk automatically rotates at the speed of the input shaft and can initiate the torque flow coming from the input shaft via the support disk into the multi-disk clutch of the centrifugal clutch.
  • a support disk is fixedly connected to the input shaft, wherein the transmission disk is connected to a transmission ring protruding in the axial direction, the freewheel being provided in the radial direction between the transmission ring and a shaft projecting axially from the first input gear, in particular radially Direction between the first input gear and the input shaft, a bearing, in particular a plain bearing, is provided.
  • the transmission ring and the shaft make it possible to provide the freewheel axially next to the external toothing of the first input gear. This can be provided with a correspondingly small number of teeth for the first input a correspondingly smaller diameter.
  • the freewheel can be provided in an axial installation space which also holds sufficient installation space in the radial direction in order to provide the freewheel with a suitable radial extent. This makes it possible to provide a large-scale freewheel, which can be made cheaper due to lower tolerance requirements.
  • the second input gear is supported via an axial bearing for supporting an axial actuating force of the centrifugal clutch on the input shaft, wherein in particular the axial bearing is axially secured by a, in particular designed as a lock nut, locknut on the input shaft.
  • the second input wheel which can be coupled to the input shaft, in particular via a friction clutch of the centrifugal clutch, which is preferably designed as a multi-disc clutch, can support the axial forces impressed by the centrifugal mass via the axial bearing.
  • An axial Wegwandern of the second input gear is thereby avoided.
  • a sliding bearing is formed between the second input gear and the thrust bearing.
  • the thrust bearing itself can be firmly attached to the input shaft and secured. A relative rotation of the second input gear, when the centrifugal clutch is opened, is not affected by the thrust bearing.
  • the centrifugal clutch has a return spring for displacing a pressure plate in a starting position corresponding to the open position of the centrifugal clutch.
  • the centrifugal mass can close the centrifugal clutch.
  • the return spring can open the centrifugal clutch.
  • a limit speed at which the centrifugal clutch opens and closes can be preset via the spring force of the return spring and the mass moment of inertia of the centrifugal mass.
  • 1 is a schematic sectional view of a two-speed transmission
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of part of the two-speed transmission of Fig. 1 with the first gear and
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a part of the two-speed transmission from FIG. 1 with the second gear engaged.
  • the illustrated in Fig. 1 two-speed transmission 10 is provided for an electrically driven bicycle, such as an electric scooter ("e-scooter").
  • the two-speed transmission 10 has an input shaft 12 to which a motor shaft of an electric machine can be connected in order to introduce a power generated in the electric machine into the input shaft 12. Via an output shaft 14, the power can be discharged and transmitted, for example, to a drive wheel.
  • a first gear 16 and a second gear 18 are provided to transmit the power from the input shaft 12 to the output shaft 14.
  • the first gear 16 has a first input gear 20 which meshes with a first output gear 22 fixedly connected to the output shaft 14.
  • the second gear 18 has a second input gear 24 which meshes with a second output gear 26 fixedly connected to the output shaft 14.
  • the first input gear 20 is coupled via a freewheel 28 to the input shaft 12.
  • the first input gear 20 has a protruding shaft 30 in the axial direction, which may be connected to an inner ring of the freewheel 28 or the inner ring of the freewheel 28 is formed.
  • a support plate 32 is fixedly connected, protrudes from the axially in the transmission ring 34, which may be connected to an outer ring of the freewheel 28 or the outer ring of the freewheel 28 is formed.
  • Freewheel 28 is configured such that freewheel 28 locks and transmits torque when input shaft 12 overrides first input gear 20 and freewheels and interrupts torque flux 36 when first input gear 20 overrides input shaft 12.
  • the second input gear 24 is coupled to the input shaft 12 via a centrifugal clutch 38.
  • centrifugal masses 40 are provided, which can slide on a force-induced by the support disk 32 ramp 42 due to centrifugal force. Due to the forced movement of the centrifugal masses 40 in the axial direction forced by the ramp 42, a pressure plate 44 can be axially displaced at a sufficiently high rotational speed and correspondingly high centrifugal forces acting on the centrifugal masses 40, around a friction clutch of the centrifugal clutch 38 designed as a multi-disc clutch 46 close.
  • the multi-plate clutch 46 has an outer disk carrier 48, which is fixedly connected to the support disk 32 to the performance of Input shaft 12 to initiate the multi-plate clutch 46.
  • An inner disk carrier 50 of the multi-plate clutch 46 is rotatably connected to the second input gear 24.
  • a return spring 52 which is indirectly supported on the second input gear 24 and on the pressure plate 44 and configured as a compression spring, can automatically open the centrifugal clutch 38.
  • the second input gear 24 is axially supported on a thrust bearing 54, which is secured via a lock nut 56 with the input shaft.
  • the centrifugal clutch 38 is opened.
  • the input shaft 12 overruns the first input gear 20, so that the freewheel 28 locks.
  • the torque flow 36 thereby takes place from the input shaft 12 via the support disk 32 and the freewheel 28 to the first input gear 20, so that the torque flow 36 flows exclusively to the output shaft 14 via the first gear 16.
  • the second input gear 24 rotates with power and performs a relative rotation to the input shaft 12.

Abstract

Es ist ein Zwei-Gang-Getriebe (10) für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug vorgesehen mit einer mit einer elektrischen Maschine verbindbaren Eingangswelle (12) zum Einleiten eines Drehmoments, einer mit einem Antriebsrad verbindbaren Ausgangswelle (14) zum Ausleiten des Drehmoments, einer niedrigen ersten Gangstufe (16) zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangswelle (12) an die Ausgangswelle (14) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis, einer hohen zweiten Gangstufe (18) zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangswelle (12) an die Ausgangswelle (14) mit einem zum ersten Übersetzungsverhältnis kleineren zweiten Übersetzungsverhältnis, wobei die erste Gangstufe (16) ein mit der Eingangswelle (12) über einen Freilauf (28) angekoppeltes erstes Eingangsrad (20) aufweist, wobei der Freilauf (28) bei einem Überholen der Eingangswelle (12) drehmomentübertragend sperrt und bei einem Überholen des ersten Eingangsrads (20) eine Drehmomentübertragung unterbricht, und wobei die zweite Gangstufe (18) ein mit der Eingangswelle (12) über eine Fliehkraftkupplung (38) angekoppeltes zweites Eingangsrad (24) aufweist. Dadurch ist bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug eine komfortable Leistungsübertragung ermöglicht.

Description

Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahr- zeug, mit dessen Hilfe eine Leistung einer elektrischen Maschine gewandelt werden kann.
Beim Beschleunigen eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs aus dem Stand kann eine elektrische Maschine zunächst aus dem Stillstand mit einem im Wesentli- chen konstanten Drehmoment bis zu einer Grunddrehzahl beschleunigen. Wenn die Grunddrehzahl erreicht ist, bleibt die Antriebsleistung der elektrischen Maschine im Wesentlichen konstant, so dass für eine höhere Drehzahl das Drehmoment abnimmt. Um eine große Drehmoment- und Drehzahlspreizung zu erreichen, kann ein Zwei- Gang-Getriebe vorgesehen sein, das unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse be- reitstellt. So kann in einem niedrigen Drehzahlbereich ein hohes Übersetzungsver- hältnis vorgesehen sein, um zum Beschleunigen ein möglichst hohes Drehmoment bereitzustellen, während in einem hohen Drehzahlbereich ein niedriges Überset- zungsverhältnis vorgesehen sein kann, um eine möglichst hohe Fahrzeuggeschwin- digkeit realisieren zu können. Hierbei kann jedoch ein Gangwechsel von einem Über- setzungsverhältnis zu einem anderen Übersetzungsverhältnis zu einer Unterbrechung der Zugkraft führen, die als Komforteinbuße empfunden wird und vermieden werden soll.
Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug eine komfortable Leistungsübertragung ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Zwei-Gang-Getriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Erfindungsgemäß ist ein Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahr- zeug, insbesondere Elektromotorroller, vorgesehen mit einer mit einer elektrischen Maschine verbindbaren Eingangswelle zum Einleiten eines Drehmoments, einer mit einem Antriebsrad verbindbaren Ausgangswelle zum Ausleiten des Drehmoments, ei- ner niedrigen ersten Gangstufe zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangswelle an die Ausgangswelle mit einem ersten Übersetzungsverhältnis, einer hohen zweiten Gangstufe zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangswelle an die Ausgangswelle mit einem zum ersten Übersetzungsverhältnis kleineren zweiten Übersetzungsver- hältnis, wobei die erste Gangstufe ein mit der Eingangswelle über einen Freilauf an- gekoppeltes erstes Eingangsrad aufweist, wobei der Freilauf bei einem Überholen der Eingangswelle drehmomentübertragend sperrt und bei einem Überholen des ersten Eingangsrads eine Drehmomentübertragung unterbricht, und wobei die zweite Gang- stufe ein mit der Eingangswelle über eine Fliehkraftkupplung angekoppeltes zweites Eingangsrad aufweist.
Bei einer niedrigen Drehzahl der Eingangswelle überholt die Eingangswelle das erste Eingangsrad, so dass der Freilauf sperrt. Gleichzeitig ist die Drehzahl noch so niedrig, dass die Fliehkraftkupplung aufgrund der geringen angreifenden Fliehkraft noch nicht geschlossen ist und sich in einem geöffneten Zustand befindet. In dieser Situation fin- det ein Drehmomentfluss von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle über die erste Gangstufe statt. Da es sich bei der ersten Gangstufe um einen niedrigen Gang han- delt, liegt an der Ausgangswelle ein vergleichsweise hohes Drehmoment an, so dass eine besonders gute Beschleunigung auf eine gewünschte Endgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Wenn sich die Drehzahl der Eingangswelle erhöht, liegt an der Fliehkraftkupplung irgendwann eine so hohe Fliehkraft an, dass die Fliehkraft- kupplung schließt. Dies führt dazu, dass das zweite Eingangsrad nicht mehr relativ zur Eingangswelle mit einer Relativdrehzahl mitdreht, sondern mit der Eingangswelle drehfest gekoppelt wird. Die Drehzahl des zweiten Eingangsrads gleicht sich nach ei- nem Schlupfbetrieb der Fliehkraftkupplung an die Drehzahl der Eingangswelle an.
Dies führt dazu, dass ein Drehmomentfluss von der Eingangswelle an die Ausgangs- welle über die zweite Gangstufe erfolgt. Da es sich bei der zweiten Gangstufe um ei- nen höheren Gang mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis handelt, führt die Übersetzung der zweiten Gangstufe im Vergleich zu der ersten Gangstufe zu einem niedrigeren Drehmoment und einer höheren Drehzahl der Ausgangswelle. Aufgrund der sich erhöhenden Drehzahl der Ausgangswelle, die durch den Drehmomentfluss über die zweite Gangstufe bei geschlossener Fliehkraftkupplung verursacht ist, dreht sich auch ein mit der Ausgangswelle verbundenes erstes Ausgangsrad der ersten Gangstufe und das mit dem ersten Ausgangsrad kämmende erste Eingangsrad mit einer erhöhten Drehzahl. Das erste Eingangsrad dreht sich dadurch mit einer höheren Drehzahl als dies bei dem Übersetzungsverhältnis der ersten Gangstufe vorgesehen ist. Dadurch überholt das erste Eingangsrad die Eingangswelle, wobei der Freilauf bei dieser Relativdrehung nicht mehr sperrt, sondern freiläuft. Das erste Eingangsrad wird mit Hilfe des Freilaufs bei einem Drehmomentfluss über die zweite Gangstufe bei ge- schlossener Fliehkraftkupplung automatisch von der Eingangswelle abgekoppelt, so dass nur über die zweite Gangstufe ein Drehmomentfluss erfolgt. Bei einer abfallen- den Drehzahl der Eingangswelle kann die Drehzahl so niedrig werden, dass die Flieh- kraftkupplung öffnet und ein Drehmomentfluss zwischen der Eingangswelle und dem zweiten Eingangsrad unterbrochen wird. Bei geöffneter Fliehkraftkupplung kann die Eingangswelle wieder das erste Eingangsrad überholen, wodurch der Freilauf sperrt und ein Drehmomentfluss über die erste Gangstufe erfolgt. Der Gangwechsel zwi- schen dem ersten Gang und dem zweiten Gang kann automatisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Eingangswelle erfolgen. Für die Fliehkraftkupplung kann hierbei eine geeignete Drehzahl vorgesehen werden, bei der die Fliehkraftkupplung schließt beziehungsweise öffnet. Ein Blockieren des Zwei-Gang-Getriebes ist vermieden. Zu- dem kann der automatische Wechsel des Drehmomentflusses zwischen im Wesentli- chen zugkraftunterbrechungsfrei erfolgen, so dass ein Schalten des Zwei-Gang- Getriebes mit einem hohen Komfort für einen Nutzer erfolgen kann. Durch das auto- matische Abkoppeln des ersten Eingangsrads von der Eingangswelle mit Hilfe des Freilaufs, wenn bei einer hinreichend hohen Drehzahl die Fliehkraftkupplung schließt und ein Drehmomentfluss über die zweite Gangstufe erfolgt, kann ein im Wesentli- chen zugkraftunterbrechungsfreies Schalten der Gänge des Zwei-Gang-Getriebes er- folgen, so dass bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug eine komfortable Leis- tungsübertragung ermöglicht ist.
Insbesondere weist die erste Gangstufe ein mit dem ersten Eingangsrad kämmendes und mit der Ausgangswelle drehfest verbundenes erstes Ausgangsrad und die zweite Gangstufe ein mit dem zweiten Eingangsrad kämmendes und mit der Ausgangswelle drehfest verbundenes zweites Ausgangsrad auf. Das erste Eingangsrad ist über den Freilauf je nach aktueller Drehzahl der Eingangswelle mit der Eingangswelle drehmo- mentübertragend gekoppelt oder abgekoppelt. Das zweite Eingangsrad ist über die Fliehkraftkupplung je nach aktueller Drehzahl der Eingangswelle mit der Eingangswel- le drehmomentübertragend gekoppelt oder abgekoppelt. Dadurch ist es möglich das erste Ausgangsrad und das zweite Ausgangsrad fest mit der Ausgangswelle zu befes- tigen, ohne dass dies zu einem Blockieren des Zwei-Gang-Getriebes führen kann. Je nach geschaltetem Gang wird entweder das zweite Eingangsrad oder das erste Ein- gangsrad kraftlos mitgedreht. Gleichzeitig ermöglicht die feste Verbindung der Aus- gangsräder mit der Ausgangswelle, dass bei geschlossener Fliehkraftkupplung das kraftlos mitdrehende erste Eingangsrad die Eingangswelle überholen kann.
Vorzugsweise weist die Fliehkraftkupplung mindestens eine an einer Rampe abgleit- bare Fliehkraftmasse zur axialen Verlagerung einer Anpressplatte unter Fliehkraftein- fluss auf. Eine fliehkraftbedingte Verlagerung der Fliehkraftmasse nach radial außen kann durch das Abgleiten an der zur Radialebene angeschrägten Rampe in eine axia- le Verlagerung gewandelt werden. Die Fliehkraftmasse kann dadurch bei einer hinrei- chend großen Drehzahl und den damit korrespondierenden Fliehkräften nicht nur in radialer Richtung sondern auch in axialer Richtung verlagert werden und mit ihrem Bewegungsanteil in axialer Richtung die Fliehkraftkupplung schließen. Die beispiels- weise als Kugel ausgestaltete Fliehkraftmasse kann beispielsweise ein einer Rücksei- te einer Anpressplatte anliegen und die Anpressplatte mit ihrem axialen Bewegungs- anteil axial verlagern, so dass die Anpressplatte einen Reibschluss zwischen einer Eingangsseite und einer Ausgangseite der Fliehkraftkupplung herbeiführen kann. Vor- zugsweise weist die Fliehkraftkupplung eine Lamellenkupplung auf, so dass an einem Außenlamellenträger axial relativ verschiebbare Lamellen mit an einem Innenlamel- lenträger axial relativ verschiebbare Lamellen reibschlüssig miteinander verbunden werden können, wenn die Anpressplatte auf eine axial feststehende Gegenplatte zu verlagert wird und die alternierend zwischen der Anpressplatte und der Gegenplatte angeordneten Lamellen verpresst werden.
Besonders bevorzugt ist mit der Eingangswelle eine Stützscheibe fest verbunden, wo bei die Stützscheibe eine Rampe für die Fliehkraftkupplung ausbildet. Die Stützschei- be kann dadurch geleichzeitig in der Art eines Deckels einen Aufnahmeraum für die Fliehkraftmasse axial abdecken und begrenzen. Die Stützscheibe kann insbesondere axial abstehende Trennwände aufweisen, so dass die Stützscheibe eine Aufnahmeta- sche für die Fliehkraftmasse ausbilden kann. Durch die feste Verbindung der Stütz- scheibe mit der Eingangswelle dreht die Stützscheibe mit der Drehzahl der Eingangs- welle. Da die Trennwände der Stützscheibe die Fliehkraftmasse in Umfangsrichtung mitnehmen können, kann auch die Fliehkraftmasse mit der Drehzahl der Eingangswel- le drehen und eine von der Drehzahl der Eingangswelle abhängige Fliehkraft erfahren.
Insbesondere ist mit der Eingangswelle eine Stützscheibe fest verbunden, wobei mit der Stützscheibe ein Außenlamellenträger zum Einleiten des Drehmoments der Ein- gangswelle in eine Lamellenkupplung der Fliehkraftkupplung verbunden ist. Der Au- ßenlamellenträger und/oder die Stützscheibe können eine radial äußere Begrenzung für die Fliehkraftmasse ausbilden, so dass die Fliehkraftmasse in der Fliehkraftkupp- lung zurückgehalten wird und nicht fliehkraftbedingt weggeschleudert werden kann. Der mit der Stützscheibe fest verbundenen Außenlamellenträger dreht automatisch mit der Drehzahl der Eingangswelle und kann den von der Eingangswelle über die Stützscheibe kommenden Drehmomentfluss in die Lamellenkupplung der Fliehkraft- kupplung einleiten.
Vorzugsweise ist mit der Eingangswelle eine Stützscheibe fest verbunden, wobei mit der Stützscheibe ein in axialer Richtung abstehender Übertragungsring verbunden ist, wobei in radialer Richtung zwischen dem Übertragungsring und einem von dem ersten Eingangsrad axial abstehenden Schaft der Freilauf vorgesehen ist, wobei insbesonde- re in radialer Richtung zwischen dem ersten Eingangsrad und der Eingangswelle ein Lager, insbesondere ein Gleitlager, vorgesehen ist. Der Übertragungsring und der Schaft ermöglichen es den Freilauf axial neben der Außenverzahnung des ersten Ein- gangsrads vorzusehen. Dadurch kann für das erste Eingangsrad ein entsprechend kleinerer Durchmesser mit einer entsprechend kleinen Zähnezahl vorgesehen sein.
Die für die erste Gangstufe realisierbare Übersetzung ist dadurch nicht durch die In- tegration des Freilaufs beeinträchtigt oder eingeschränkt. Zudem kann der Freilauf in einem axialen Bauraum vorgesehen sein, der auch in radialer Richtung ausreichen- den Bauraum vorhält, um den Freilauf mit einer geeigneten radialen Erstreckung vor- zusehen. Dies ermöglicht es einen groß bauenden Freilauf vorzusehen, der aufgrund geringerer Toleranzanforderungen kostengünstiger hergestellt sein kann. Besonders bevorzugt ist das zweite Eingangsrad über ein Axiallager zur Abstützung einer axialen Betätigungskraft der Fliehkraftkupplung an der Eingangswelle abge- stützt, wobei insbesondere das Axiallager von einer, insbesondere als Nutmutter aus- gestalteten, Sicherungsmutter an der Eingangswelle axial gesichert ist. Das insbeson- dere über eine vorzugsweise als Lamellenkupplung ausgestaltete Reibungskupplung der Fliehkraftkupplung an die Eingangswelle ankuppelbare zweite Eingangsrad kann über das Axiallager die von der Fliehkraftmasse aufgeprägten Axialkräfte abstützen. Ein axiales Wegwandern des zweiten Eingangsrads ist dadurch vermieden. Insbeson- dere ist zwischen dem zweiten Eingangsrad und dem Axiallager ein Gleitlager ausge- bildet. Das Axiallager selber kann fest mit der Eingangswelle befestigt und gesichert sein. Eine Relativdrehung des zweiten Eingangsrads, wenn die Fliehkraftkupplung geöffnet ist, ist durch das Axiallager nicht beeinträchtigt.
Insbesondere weist die Fliehkraftkupplung eine Rückstellfeder zum Verlagern einer Anpressplatte in eine der geöffneten Stellung der Fliehkraftkupplung entsprechenden Ausgangsstellung auf. Bei einer hohen Drehzahl kann die Fliehkraftmasse die Flieh- kraftkupplung schließen. Bei einer niedrigen Drehzahl kann die Rückstellfeder die Fliehkraftkupplung öffnen. Eine Grenzdrehzahl, bei welcher die Fliehkraftkupplung öff- net und schließt, kann über die Federkraft der Rückstellfeder und das Massenträg- heitsmoment der Fliehkraftmasse vorgegeben werden. Beim Schließen der Fliehkraft- kupplung kann die Fliehkraftmasse gegen die Federkraft der Rückstellfeder ankämp- fen, so dass die Fliehkraftkupplung erst bei einer entsprechend höheren Drehzahl schließt.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol- gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Schnittansicht eines Zwei-Gang-Getriebes,
Fig. 2: eine schematische Schnittansicht eines Teils des Zwei-Gang-Getriebes aus Fig. 1 bei geschaltetem ersten Gang und
Fig. 3: eine schematische Schnittansicht eines Teils des Zwei-Gang-Getriebes aus Fig. 1 bei geschaltetem zweiten Gang. Das in Fig. 1 dargestellte Zwei-Gang-Getriebe 10 ist für ein elektrisch angetriebenes Zweirad, beispielsweise ein Elektromotorroller („E-Scooter“) vorgesehen. Das Zwei- Gang-Getriebe 10 weist eine Eingangswelle 12 auf, an der eine Motorwelle einer elektrischen Maschine angeschlossen sein kann, um eine in der elektrischen Maschi- ne erzeugte Leistung in die Eingangswelle 12 einzuleiten. Über eine Ausgangswelle 14 kann die Leistung ausgeleitet und beispielsweise an ein Antriebsrad übertragen werden. Zur Übertragung der Leistung von der Eingangswelle 12 an die Ausgangswel- le 14 ist eine erste Gangstufe 16 und eine zweite Gangstufe 18 vorgesehen. Die erste Gangstufe 16 weist ein erstes Eingangsrad 20 auf, das mit einem mit der Ausgangs- welle 14 fest verbundenen ersten Ausgangsrad 22 kämmt. Die zweite Gangstufe 18 weist ein zweites Eingangsrad 24 auf, das mit einem mit der Ausgangswelle 14 fest verbundenen zweiten Ausgangsrad 26 kämmt.
Das erste Eingangsrad 20 ist über einen Freilauf 28 mit der Eingangswelle 12 gekop- pelt. Hierzu weist das erste Eingangsrad 20 einen in axialer Richtung abstehenden Schaft 30 auf, der mit einem Innenring des Freilaufs 28 verbunden sein kann oder den Innenring des Freilaufs 28 ausbildet. Mit der Eingangswelle 12 ist eine Stützscheibe 32 fest verbunden, von der in axialer Richtung ein Übertragungsring 34 absteht, der mit einem Außenring des Freilaufs 28 verbunden sein kann oder den Außenring des Freilaufs 28 ausbildet. Der Freilauf 28 ist derart ausgestaltet, dass der Freilauf 28 sperrt und ein Drehmoment überträgt, wenn die Eingangswelle 12 das erste Ein- gangsrad 20 überholt, und freiläuft und einen Drehmomentfluss 36 unterbricht, wenn das erste Eingangsrad 20 die Eingangswelle 12 überholt.
Das zweite Eingangsrad 24 ist über eine Fliehkraftkupplung 38 mit der Eingangswelle 12 gekoppelt. Hierzu ist sind Fliehkraftmassen 40 vorgesehen, die fliehkraftbedingt an einer von der Stützscheibe 32 ausgebildeten Rampe 42 abgleiten können. Durch den durch die Rampe 42 erzwungenen Bewegungsanteil der Fliehkraftmassen 40 in axia- ler Richtung kann bei einer hinreichenden großen Drehzahl und entsprechend hohen an den Fliehkraftmassen 40 angreifenden Fliehkräften eine Anpressplatte 44 axial ver- lagert werden, um eine als Lamellenkupplung 46 ausgestaltete Reibungskupplung der Fliehkraftkupplung 38 zu schließen. Die Lamellenkupplung 46 weist einen Außenlam- ellenträger 48 auf, der mit der Stützscheibe 32 fest verbunden ist, um die Leistung der Eingangswelle 12 in die Lamellenkupplung 46 einzuleiten. Ein Innenlamellenträger 50 der Lamellenkupplung 46 ist drehtest mit dem zweiten Eingangsrad 24 verbunden. Bei einer nachlassenden Drehzahl kann eine mittelbar an dem zweiten Eingangsrad 24 und an der Anpressplatte 44 abgestützte als Druckfeder ausgestaltete Rückstellfeder 52 die Fliehkraftkupplung 38 automatisch öffnen. Das zweite Eingangsrad 24 ist axial an einem Axiallager 54 abgestützt, das über eine Sicherungsmutter 56 mit der Ein- gangswelle gesichert ist.
Bei einer niedrigen Drehzahl, wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Fliehkraftkupplung 38 geöffnet. Zudem überholt die Eingangswelle 12 das erste Eingangsrad 20, so dass der Freilauf 28 sperrt. Der Drehmomentfluss 36 erfolgt dadurch von der Eingangswelle 12 über die Stützscheibe 32 und den Freilauf 28 an das erste Eingangsrad 20, so dass der Drehmomentfluss 36 ausschließlich über die erste Gangstufe 16 an die Aus- gangswelle 14 fließt. Das zweite Eingangsrad 24 dreht kraftlos mit und führt eine Re- lativdrehung zur Eingangswelle 12 auf.
Bei einer hohen Drehzahl, wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Fliehkraftkupplung 38 ge- schlossen, so dass der Drehmomentfluss 36 von der Eingangswelle 12 über die Stützscheibe 32 und die Lamellenkupplung 46 an das zweite Eingangsrad 24 erfolgt. Da der Drehmomentfluss 36 über die zweite Gangstufe 18 fließt, wird die Ausgangs- welle 14 aufgrund der niedrigeren Übersetzung im Vergleich zu der Übersetzung der ersten Gangstufe 16 mit einer höheren Drehzahl angetrieben. Dies führt dazu, dass das über die ersten Gangstufe 16 mitgenommene erste Eingangsrad 20 die Ein- gangswelle 12 überholt, wodurch der Freilauf 28 frei läuft und eine Drehmomentüber- tragung unterbricht. Das erste Eingangsrad 20 dreht dadurch kraftlos mit und führt ei- ne Relativdrehung zur Eingangswelle 12 auf, ohne dass ein Blockieren des Zwei- Gang-Getriebes 10 auftritt. Der Wechsel des Drehmomentflusses 36 zwischen der ersten Gangstufe 16 und der zweiten Gangstufe 18 erfolgt hierbei im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei. Bezuqszeichenliste Zwei-Gang-Getriebe
Eingangswelle
Ausgangswelle
erste Gangstufe
zweite Gangstufe
erstes Eingangsrad
erstes Ausgangsrad
zweites Eingangsrad
zweites Ausgangsrad
Freilauf
Schaft
Stützscheibe
Übertragungsring
Drehmomentfluss
Fliehkraftkupplung
Fliehkraftmasse
Rampe
Anpressplatte
Lamellenkupplung
Außenlamellenträger
Innenlamellenträger
Rückstellfeder
Axiallager
Sicherungsmutter

Claims

Patentansprüche
1. Zwei-Gang-Getriebe für ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, insbesondere Elektromotorroller, mit
einer mit einer elektrischen Maschine verbindbaren Eingangswelle (12) zum Einleiten eines Drehmoments,
einer mit einem Antriebsrad verbindbaren Ausgangswelle (14) zum Ausleiten des Drehmoments,
einer niedrigen ersten Gangstufe (16) zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangs- welle (12) an die Ausgangswelle (14) mit einem ersten Übersetzungsverhältnis, einer hohen zweiten Gangstufe (18) zur Übersetzung einer Drehzahl der Eingangs- welle (12) an die Ausgangswelle (14) mit einem zum ersten Übersetzungsverhältnis kleineren zweiten Übersetzungsverhältnis,
wobei die erste Gangstufe (16) ein mit der Eingangswelle (12) über einen Freilauf (28) angekoppeltes erstes Eingangsrad (20) aufweist, wobei der Freilauf (28) bei einem Überholen der Eingangswelle (12) drehmomentübertragend sperrt und bei einem Überholen des ersten Eingangsrads (20) eine Drehmomentübertragung unterbricht, und
wobei die zweite Gangstufe (18) ein mit der Eingangswelle (12) über eine Fliehkraft- kupplung (38) angekoppeltes zweites Eingangsrad (24) aufweist.
2. Zwei-Gang-Getriebe nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die erste Gangstufe (16) ein mit dem ersten Eingangsrad (20) kämmendes und mit der Aus- gangswelle (14) drehfest verbundenes erstes Ausgangsrad (22) und die zweite Gang- stufe (18) ein mit dem zweiten Eingangsrad (24) kämmendes und mit der Ausgangs- welle (14) drehfest verbundenes zweites Ausgangsrad (26) aufweist.
3. Zwei-Gang-Getriebe nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (38) mindestens eine an einer Rampe (42) abgleitbare Flieh- kraftmasse (40) zur axialen Verlagerung einer Anpressplatte (44) unter Fliehkraftein- fluss aufweist.
4. Zwei-Gang-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeich- net, dass mit der Eingangswelle (12) eine Stützscheibe (32) fest verbunden ist, wobei die Stützscheibe (32) eine Rampe (42) für die Fliehkraftkupplung (38) ausbildet.
5. Zwei-Gang-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeich- net, dass mit der Eingangswelle (12) eine Stützscheibe (32) fest verbunden ist, wobei mit der Stützscheibe (32) ein Außenlamellenträger (48) zum Einleiten des Drehmo- ments der Eingangswelle (12) in eine Lamellenkupplung (46) der Fliehkraftkupplung (38) verbunden ist.
6. Zwei-Gang-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeich- net, dass mit der Eingangswelle (12) eine Stützscheibe (32) fest verbunden ist, wobei mit der Stützscheibe(32) ein in axialer Richtung abstehender Übertragungsring (34) verbunden ist, wobei in radialer Richtung zwischen dem Übertragungsring (34) und einem von dem ersten Eingangsrad (20) axial abstehenden Schaft (30) der Freilauf (28) vorgesehen ist, wobei insbesondere in radialer Richtung zwischen dem ersten Eingangsrad (20) und der Eingangswelle (12) ein Lager, insbesondere ein Gleitlager, vorgesehen ist.
7. Zwei-Gang-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeich- net, dass das zweite Eingangsrad (24) über ein Axiallager (54) zur Abstützung einer axialen Betätigungskraft der Fliehkraftkupplung (38) an der Eingangswelle (12) abge- stützt ist, wobei insbesondere das Axiallager (54) von einer, insbesondere als Nutmut- ter ausgestalteten, Sicherungsmutter (56) an der Eingangswelle (12) axial gesichert ist.
8. Zwei-Gang-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeich- net, dass die Fliehkraftkupplung (38) eine Rückstellfeder (52) zum Verlagern einer Anpressplatte (44) in eine der geöffneten Stellung der Fliehkraftkupplung (38) ent- sprechenden Ausgangsstellung aufweist.
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