用於電動運行的兩輪車的換擋裝置和兩輪車的製作方法
2023-09-14 23:46:30
用於電動運行的兩輪車的換擋裝置和兩輪車的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於電動運行的兩輪車的換擋裝置和兩輪車。用於兩輪車的驅動輪的換擋裝置包括：第一行星齒輪傳動機構，其帶有第一太陽輪、第一行星輪和第一齒圈，它們彼此嚙合；第二行星齒輪傳動機構，其帶有第二太陽輪、第二行星輪和第二齒圈，它們彼此嚙合；馬達軸，其固定地與第一和第二太陽輪聯接；從動軸，其固定地與第一和第二行星輪聯接，因而行星輪圍繞相應的太陽輪的環繞運動被耦合到從動軸；第一離合裝置，其被布置在第一行星齒輪傳動機構上，以便鎖止或釋放用於通過第一行星齒輪傳動機構選擇力矩傳遞的第一齒圈；以及第二離合裝置，其被布置在第二行星齒輪傳動機構上，以便鎖止或釋放用於通過第二行星齒輪傳動機構選擇力矩傳遞的第二齒圈。
【專利說明】用於電動運行的兩輪車的換擋裝置和兩輪車
【技術領域】
[0001]本發明涉及若干電動運行的兩輪車，亦即所謂的電動踏板車(E-Scooter)，以及特別是那些配備有變速器的兩輪車。
【背景技術】
[0002]電動運行的兩輪車，例如電動摩託車或電動踏板車，一方面可以用一種設置在後輪輪轂內的驅動馬達實現以及另一方面可以用一種單獨的、與框架或搖杆固定地布置的驅動馬達實現。用後一種方式布置的驅動馬達然後可以藉助合適的減速機構與後輪聯接。
[0003]這種減速機構大多不提供任何擋位切換，而是被設計成一擋式版本。
[0004]一擋式設計的電動摩託車具有這樣的缺陷，S卩，為了達到足夠高的啟動力矩，需要使用強力扭矩的驅動馬達，但這種驅動馬達在超過其70%的循環運行時間中都必須在部分負荷範圍內運行。在部分負荷範圍內，電驅動器通常具有很低的效率，因而儘管有峰值效率直至95%的有效的驅動馬達，實際上達到的循環效率明顯低於80%。
【發明內容】
[0005]因此本發明所要解決的技術問題是，提供一種兩輪車，其具有經過改良的循環效率。
[0006]按照本發明，該技術問題通過一種按權利要求1所述的用於兩輪車的驅動輪的換擋裝置以及通過按並列的權利要求所述的驅動裝置、兩輪車和方法解決。
[0007]本發明的有利的設計方案在從屬權利要求中說明。
[0008]按照第一個方面，設置一種用於兩輪車的驅動輪的換擋裝置，其包括:
-第一行星齒輪傳動機構，其帶有第一太陽輪、第一行星輪和第一齒圈，它們彼此處於嚙合之中；
-第二行星齒輪傳動機構，其帶有第二太陽輪、第二行星輪和第二齒圈，它們彼此處於嚙合之中；
-馬達軸，其固定地與第一和第二太陽輪聯接；
-從動軸，其固定地與第一和第二行星輪聯接，因而行星輪圍繞相應的太陽輪的環繞運動被稱合到從動軸；
-第一離合裝置，其被布置在第一行星齒輪傳動機構上，以便鎖止或釋放用於通過第一行星齒輪傳動機構選擇力矩傳遞的第一齒圈；以及
-第二離合裝置，其被布置在第二行星齒輪傳動機構上，以便鎖止或釋放用於通過第二行星齒輪傳動機構選擇力矩傳遞的第二齒圈。
[0009]上述換擋裝置的一個思想在於，這個換擋裝置在空間上被布置在驅動馬達的馬達軸和從動軸之間。換擋裝置被構造成能切換的多擋變速器，特別是構造成兩擋變速器，並且具有第一行星齒輪傳動機構和第二行星齒輪傳動機構。
[0010]通過使用一種用於兩擋變速器的換擋裝置，理論上可以在相應地設計驅動馬達和可供使用的減速機構時將循環效率以及因而將有效範圍提高了直至10%。通過以此方式實現的更高的減速比，驅動馬達同時可以設計用於提供一個較小的啟動扭矩，這帶來的結果是既節省了重量，也改善了循環效率。
[0011]上述的換擋裝置具有這樣的優勢，S卩，可以通過鎖止配屬於各運行擋的行星齒輪傳動機構的相應的齒圈來實行運行擋選取，各其它的齒圈則被釋放。
[0012]由此可以實現了一種有很小的結構空間的換擋裝置。
[0013]此外，離合裝置可以分別具有至少一個鎖止裝置，鎖止裝置被構造用於使各離合裝置與所配屬的行星齒輪傳動機構的齒圈的外部的罩面配合作用。
[0014]離合裝置尤其可以具有各兩個能樞轉的鉗臂，在這兩個鉗臂之間容納各齒圈，其中，每一個離合裝置的鉗臂能被操縱以夾緊或釋放各齒圈。
[0015]按照一種實施形式，離合裝置可以分別具有至少一個鎖止裝置，該鎖止裝置被構造用於使各離合裝置與所配屬的行星齒輪傳動機構的齒圈的一個與相鄰的行星齒輪傳動機構對置的側面配合作用。
[0016]此外，離合裝置可以具有各一個鎖止圈以用於按壓到相應的側面上，其中，每一個離合裝置的鎖止圈都可以被操縱用於鎖止或釋放各齒圈。
[0017]此外，第一離合裝置和第二離合裝置可以具有一個共同的執行機構，其被構造用於在第一位置中鎖止第一齒圈並且允許第二齒圈的自由的轉動以及在第二位置中鎖止第二齒圈並且允許第一齒圈的自由的轉動。以此方式排除了第一和第二運行擋的同時掛入。
[0018]按照一種實施形式，第一行星齒輪傳動機構具有第一減速比，其高於第二行星齒輪傳動機構的第二減速比。
[0019]可以規定，共同的執行機構被構造用於在第一位置和第二位置之間的中間位置中既不鎖止第一齒圈也不鎖止第二齒圈。
[0020]此外，離合裝置可以分別具有至少一個聯接塊，其被構造用於和齒圈的外部的罩面或與所配屬的行星齒輪傳動機構的齒圈的與相鄰的行星齒輪傳動機構對置的側面配合作用。
[0021]按照另一些實施形式，離合裝置可以分別具有至少一個保持齒列，其被構造用於與在齒圈的外部的罩面上的相應的齒列或與在所配屬的行星齒輪傳動機構的齒圈的與相鄰的行星齒輪傳動機構對置的側面上的齒列配合作用。
[0022]按照另一個方面，設置一個用於兩輪車的驅動裝置，其包括:
-驅動馬達；
-上述的換擋裝置，其被布置在驅動馬達上；
-二次減速機構，以便將換擋裝置的從動軸與驅動輪聯接起來。
[0023]通過二級減速機構，總減速比可以與驅動輪圈的不同的直徑相匹配，而不必為此設換擋裝置的不同的變型。
[0024]此外還可能的是，將驅動裝置與驅動輪錯開地例如布置在後輪傳動搖杆上以及藉助二次減速機構，例如鏈條或齒形皮帶與驅動輪聯接。
[0025]人們可以設置帶有兩擋變速器的電動摩託車，在這種電動摩託車中，運行擋選擇在主要為圓柱制齒的變速器中進行，這些變速器和驅動馬達一起被直接定位在後輪上。但這種布置導致了在後輪區域中的重量分布的不期望的非對稱性。此外，當致動器在其間用連續的保持流被加載時，可以使用僅一個運行擋，由此提高了能量吸收。
[0026]此外，驅動裝置可以布置在後輪搖杆上，尤其是布置在後輪搖杆的搖杆臂之間。
[0027]按照另一個方面，設置一種帶有布置在後輪搖杆上的驅動輪的兩輪車，該驅動輪與上述的驅動裝置聯接。
[0028]按照另一個方面，設置一種用於切換上述換擋裝置的方法，其中，為了切換，在第一位置中第一齒圈被鎖止且第二齒圈的自由轉動得到了允許以及在第二位置中第二齒圈被鎖止且第一齒圈的自由轉動得到了允許。
[0029]此外，調整元件可以在第一位置和第二位置之間運動，其中，選擇在第一位置和第二位置之間的中間位置以掛入空轉。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]接下來藉助附圖詳細闡釋本發明的優選的實施例。附圖中:
圖1示意性示出了用於電動運行的兩輪車的後輪搖杆；
圖2a至2c示出了在掛入第一運行擋、掛入空轉或掛入第二運行擋時用於兩輪車的換擋裝置；
圖3示出了換擋裝置的立體圖；
圖4a和4b是對圖3的換擋裝置的在驅動側和從動側的俯視圖；
圖5a至5c示意性示出了在掛入第一運行擋、掛入空轉或掛入第二運行擋時的另一個換擋裝置；以及
圖6是用於選擇相應的運行擋的換擋裝置的側視圖。
【具體實施方式】
[0031]圖1示意性示出了兩輪車的，特別是電動運行的踏板車的後輪搖杆I。後輪搖杆I具有搖杆軸線2，後輪搖杆I以能圍繞該搖杆軸線樞轉的方式被支承。後輪搖杆I用一根彈簧加載，以便實現兩輪車的減震(未示出)。
[0032]在後輪搖杆I的一個與搖杆軸線2對置的端部上布置著一個驅動輪3，其帶有輪圈4和輪胎5。兩輪車的驅動輪3被布置在後輪軸6上，後輪軸支承在兩個搖杆臂之間地被保持在後輪搖杆I上。後輪搖杆I在所示的例子中被實施成雙臂搖杆，其中，結合本發明原則上也可以使用單臂搖杆。
[0033]後輪軸6此外在軸向與驅動輪3錯開地承載一個後方的鏈輪7，該鏈輪作為備選也可以構造成後方的皮帶盤。後方的鏈輪7通過鏈條9與主動小齒輪8聯接。可以設置一個前方的皮帶盤取代主動小齒輪8以及設置一個齒形皮帶取代鏈條9。主動小齒輪8或前方的皮帶盤、鏈條9或齒形皮帶以及後方的鏈輪7或後方的皮帶盤，形成了用於將驅動馬達10與驅動輪3聯接的二次減速機構。
[0034]設一個驅動馬達10，其優選被固定在後輪搖杆I上搖杆臂之間以及具有一根馬達軸。驅動馬達10被布置成使馬達軸優選與後輪軸6軸平行地布置。驅動馬達10優選被構造成電動機以及被一個(未示出的)電能源通過用於調整有待提供的驅動力矩的控制單元供電。在驅動馬達10和主動小齒輪8之間直接在驅動馬達10上設置一個變速器11 (換擋裝置)，它的從動軸12與主動小齒輪8或前方的皮帶盤連接。
[0035]變速器11優選緊湊地與驅動馬達10 —起構造，其中，通過二次減速機構7、8、9的調適來設定驅動系統與驅動輪3的不同的直徑的調適。
[0036]變速器11在圖2a至2c的示意圖中被更為詳細地示出。變速器11被構造成兩擋變速器，其具有第一行星齒輪傳動機構20和第二行星齒輪傳動機構30。第一行星齒輪傳動機構具有第一太陽輪21、多個環繞第一太陽輪21的第一行星輪22和一個圍繞第一行星輪22的第一齒圈23。第一行星輪22、第一太陽輪21和第一齒圈23被構造成齒輪,其中，第一行星輪22與第一太陽輪21以及第一齒圈23處於哨合。
[0037]類似地，第二行星齒輪傳動機構30具有一個第二太陽輪31、多個圍繞第二太陽輪31的第二行星輪32和一個圍繞第二行星輪32的第二齒圈33。第二行星輪32、第二太陽輪31和第二齒圈33被構造成齒輪，其中，第二行星輪32與第二太陽輪31和第二齒圈33處於口四合。
[0038]驅動馬達10通過其馬達軸15固定地與第一和第二太陽輪21、31連接。從動軸12與第一和第二行星輪22、32的軸例如通過各自的承載行星輪的保持盤而牢牢地聯接，因而行星輪22、32圍繞相關的太陽輪21、31的環繞運行促成了從動軸12的轉動。
[0039]第一太陽輪21具有比第二太陽輪31更小的直徑。相應地，第一行星輪31構造有比第二行星輪32更大的直徑且第一齒圈23具有比第二齒圈33更大的內徑。由此針對第一行星齒輪傳動機構20存在比針對第二行星齒輪傳動機構30更高的減速比。因此第一行星齒輪傳動機構20的功能被用於實現較低的第一運行擋以及第二行星齒輪傳動機構30的功能被用於實現較高的第二運行擋。
[0040]第一行星齒輪傳動機構20的第一齒圈23配設有能切換的第一離合裝置25,該離合裝置在換擋過程中可以允許第一齒圈23的轉動或鎖止第一齒圈23。
[0041]類似地，第二行星齒輪傳動機構30的第二齒圈33配設有能切換的第二離合裝置35，其在換擋過程中可以允許第二齒圈23的轉動或鎖止第二齒圈23。
[0042]在圖2a中示出了這樣一種情形，在該情形中，第一可切換的離合器25鎖止第一齒圈23以及第二可切換的離合器35允許了第二齒圈33的轉動。由此將一個力矩從驅動馬達10沿著在圖2a中用M標註的箭頭走向傳遞給從動軸12。
[0043]與圖2a類似的是在圖2b中示出了這樣一種情形，在該情形中，不選擇任何運行擋，這就是說，兩個可切換的離合裝置25、35被打開以及所配屬的齒圈23、33未被鎖止。
[0044]在圖2c中示出了這樣一種情形，在該情形下，第二運行擋被掛入，這就是說，第二可切換的離合裝置35鎖止第二齒圈33，而第一可切換的離合裝置25則允許了第一齒圈23的轉動。傳遞給從動軸12的力矩的走向通過用M標註的箭頭示出。
[0045]在於圖2a至2c所示的實施形式中，通過藉助換擋裝置用聯接塊在它的外部的罩面上加載而實現了對齒圈23、33的鎖止，如其在圖3和4a及4b中所示的那樣。
[0046]參考圖3和4a及4b，為行星齒輪傳動機構20、30中的每一個配設一個帶有各兩個鉗臂41、42的聯接鉗40，這些鉗臂以能用一端樞轉運動的方式被布置且包圍所配屬的行星齒輪傳動機構20、30的相應的齒圈23、33。鉗臂41、42在區段43中基本上構造成半圓形且這樣交叉，即，相關的齒圈23、33在其中一個端部和交叉部位44之間被容納在鉗臂41、42之間。在交叉部位44之後，鉗臂41、42具有各一個調整區段45。調整區段45在徑向遠離由各鉗臂41、42的兩個半圓形的區段43形成的聯接鉗40且彼此相間隔。
[0047]在半圓形的區段的內側上分別布置著至少一個形式為聯接塊46的鎖止裝置。調整區段45彼此間的間距決定了用在鉗臂41、42上的聯接塊46對所配屬的行星齒輪傳動機構20、30的齒圈23、33的外部的罩面加載。在調整區段45之間的間距的變大促使鉗臂41、42的聯接塊46被壓到相關的齒圈23、33的罩面上以及由此鎖止相關的齒圈23、33。在鉗臂41、42的調整區段45之間的間距的相應的變小相應地促成了相關的齒圈23、33的釋放，因而這個齒圈可以自由轉動。
[0048]用彈簧裝置47加載各離合裝置25、35的調整區段45，彈簧裝置在鉗臂41、42的調整區段45之間促成了一個彼此重疊取向的拉力。在兩個調整區段45之間尤其可以布置一個處於預緊的螺旋彈簧。
[0049]在軸向彼此相鄰布置的兩個行星齒輪傳動機構20、30，分別配設有相應的離合裝置25、35，這些離合裝置分別用鉗臂41、42形成且它們的調整區段45基本上彼此平行地延伸。在兩個離合裝置25、35的各自的調整區段45之間形成的中間區域48因此在行星齒輪傳動機構20、30的軸向被掩蓋。
[0050]為了操縱離合裝置25、35，在中間區域48中設置一個凸輪執行機構49，其具有一根調整軸50，用於第一離合裝置25的第一調整元件51以及用於第二離合裝置35的第二調整元件52被布置在該調整軸上。兩個調整元件51、52例如在軸向構造帶有橢圓形的或非正圓形的橫截面以及因此被這樣布置在調整軸50上，即，使這根調整軸分別沿第一取向將調整區段45彼此壓開，以便將所配屬的離合裝置25、35的相應的聯接塊46壓到相關的齒圈23、33上，以及在另一個尤其是與之錯開90°的位置中允許了在調整區段45之間的較小的間距，在調整區段中，聯接塊46未被壓到相關的齒圈23、33上。兩個調整元件51、52被這樣布置在調整軸50上，S卩，它們相互錯開地將兩個離合裝置25、35的調整區段45彼此壓開。以此方式可以始終通過相應的離合裝置25、35的聯接塊46抓住齒圈23、33中的僅一個。
[0051]在圖4a和4b中示出了換擋裝置的前側和背側。人們看到，在調整元件51、52的所示的取向中，第一齒圈23被抓住且第二齒圈33可以自由地轉動以及因此選擇了第一運行擋。在調整軸50的中間位置中出現了兩個齒圈23、33的活動自由，這對應空轉，其中，在前述中間位置中，第一和第二調整元件51都沒有將相關的調整區段完全地彼此壓開。
[0052]圖5a至5c與圖2a至2c類似地示出了示意性表示的換擋裝置的另一個實施形式。圖5a至5c的換擋裝置與圖2a至2c的換擋裝置的區別在於，通過在側向到相關的行星齒輪傳動機構20、30的齒圈23、33上的鎖止裝置實現了離合器接合併且不在它們的外部的罩面上。
[0053]在圖6中示出了一個可能的實施形式，在該實施形式中，各制動環53作為鎖止裝置與一個側面對置，該側面和其它的離合裝置的相鄰的齒圈23、33對置，該制動環是環形的且與相關的齒圈23、33同軸布置。制動環53可以同軸地移動且通過調整夾54相互聯接，調整夾可以通過調整元件56被加載。調整夾54藉助彈簧裝置55而佔有一個預緊力，該預緊力將調整夾54拉靠到調整元件56。
[0054]如前所述，調整元件56被構造成凸輪形的且因此根據其旋轉位置可以限定製動環53在軸向的移動。制動環53可以具有聯接塊57，聯接塊作用到齒圈23、33的光滑的側面上。
[0055]作為備選，形成了鎖止裝置的制動環53或聯接塊57也配設有齒，這些齒可以嚙合到齒圈23、33的側面上的相應的齒中，一旦相關的制動環53與這些齒嚙合的話。
【權利要求】
1.用於兩輪車的驅動輪(3)的換擋裝置，包括: -第一行星齒輪傳動機構(20)，其帶有第一太陽輪(21)、第一行星輪(22)和第一齒圈(23)，它們彼此處於嚙合之中； -第二行星齒輪傳動機構(30)，其帶有第二太陽輪(31)、第二行星輪(32)和第二齒圈(33)，它們彼此處於嚙合之中； -馬達軸(15)，其固定地與第一和第二太陽輪(21、31)聯接； -從動軸(12 )，其固定地與第一和第二行星輪(22、32 )聯接，因而行星輪(22、32 )圍繞相應的太陽輪(21、31)的環繞運動被耦合到從動軸(12)； -第一離合裝置(25)，其被布置在第一行星齒輪傳動機構(20)上，以便鎖止或釋放用於通過第一行星齒輪傳動機構(20)選擇力矩傳遞的第一齒圈(23);以及 -第二離合裝置(35)，其被布置在第二行星齒輪傳動機構(30)上，以便鎖止或釋放用於通過第二行星齒輪傳動機構(30 )選擇力矩傳遞的第二齒圈(33 )。
2.按權利要求1所述的換擋裝置(11)，其中，離合裝置(25、35)分別具有至少一個鎖止裝置(53)，所述鎖止裝置構造用於使各離合裝置(25、35)與所配屬的行星齒輪傳動機構(20,30)的齒圈(23、33)的外部的罩面配合作用。
3.按權利要求2所述的換擋裝置(11)，其中，離合裝置(25、35)具有各兩個能樞轉的鉗臂(41、42)，在這兩個鉗臂之間容納著各齒圈(23、33)，其中每一個離合裝置(25、35)的鉗臂(41、42)能被操縱以用於夾緊或釋放各齒圈(23、33)。
4.按權利要求1所述的換擋裝置(11)，其中，離合裝置(25、35)分別具有至少一個鎖止裝置，所述鎖止裝置被構造用於使各離合裝置(25、35)與所配屬的行星齒輪傳動機構(20、30)的齒圈(23、33)的與相鄰的行星齒輪傳動機構(20、30)對置的側面配合作用。
5.按權利要求4所述的換擋裝置(11)，其中，離合裝置(25、35)具有各一個鎖止圈以用於按壓到相應的側面上，其中，每一個離合裝置(25、35)的鎖止圈都能夠被操縱以用於鎖止或釋放各齒圈(23、33)。
6.按權利要求1至5任一項所述的換擋裝置(11)，其中，第一離合裝置(25 )和第二離合裝置(35)具有共同的執行機構(49)，所述執行機構被構造用於在第一位置中鎖止第一齒圈(23)並且允許第二齒圈(33)的自由的轉動以及在第二位置中鎖止第二齒圈(33)並且允許第一齒圈(23)的自由的轉動。
7.按權利要求6所述的換擋裝置(11)，其中，所述共同的執行機構(49)被構造用於在第一位置和第二位置之間的中間位置中既不鎖止第一齒圈(23)也不鎖止第二齒圈(33)。
8.用於兩輪車的驅動裝置，包括: _驅動馬達(10)； -按權利要求1至7任一項所述的換擋裝置(11)，所述換檔裝置被布置在驅動馬達(10)上； -二次減速機構，以便將換擋裝置(11)的從動軸(12 )與驅動輪(3 )聯接。
9.按權利要求8所述的驅動裝置，其中，驅動裝置被布置在後輪搖杆(I)上，尤其是布置在後輪搖杆(I)的搖杆臂之間。
10.兩輪車，帶有布置在後輪搖杆(I)上的驅動輪(3)，驅動輪與按權利要求8或9所述的驅動裝置聯接。
11.用於切換按權利要求1至7任一項所述的換擋裝置的方法，其中，為了切換，在第一位置中鎖止第一齒圈(23)且允許第二齒圈(33)的自由轉動，以及在第二位置中鎖止第二齒圈(33)且允許第一齒圈(23)的自由轉動。
12.按權利要求11所述的用於切換換擋裝置(11)的方法，其中，調整元件在第一位置和第二位置之間運動，其中，選擇在第一位置和第二位置之間的中間位置以掛入空轉。
【文檔編號】B62M11/00GK104139830SQ201410185572
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2013年5月6日
【發明者】N.馬丁, 程鳳妹, S.德蒙特, H-P.多姆施, A.施圖布納 申請人:羅伯特·博世有限公司