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CN119013481A - 用于车辆的电驱动器的飞轮装置以及用于车辆的电驱动器 - Google Patents

用于车辆的电驱动器的飞轮装置以及用于车辆的电驱动器 Download PDF

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CN119013481A
CN119013481A CN202380034250.4A CN202380034250A CN119013481A CN 119013481 A CN119013481 A CN 119013481A CN 202380034250 A CN202380034250 A CN 202380034250A CN 119013481 A CN119013481 A CN 119013481A
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CN
China
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disc
flywheel
fitting
blocking
disk
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Application number
CN202380034250.4A
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Inventor
亚历山大·雷姆晨
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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Publication date
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Abstract

飞轮通常用于变速器中，并且例如当两个从动轴彼此齿轮联接时用作超速离合器。本发明涉及一种用于车辆(23)的电驱动器(22)的飞轮装置(1)，该飞轮装置包括：第一盘(2)，其中，第一盘(2)具有多个形状配合接纳部(3)；第二盘(4)，其中，第二盘(4)具有多个形状配合构件(5)，其中，形状配合构件(5)可以接合在形状配合接纳部(3)中，其中，形状配合构件(5)和形状配合接纳部(3)在阻挡方向上处于阻挡状态并且在飞轮方向上处于飞轮状态；壳体(6)；以及弹簧装置(10)，其中，盘(2、4)中的一个盘以不可旋转的方式布置在壳体(6)中并且另一个盘以可旋转的方式布置在壳体中，其中，弹簧装置(10)使不可旋转盘在轴向方向上抵靠可旋转盘偏置。

Description

用于车辆的电驱动器的飞轮装置以及用于车辆的电驱动器
技术领域
本发明涉及用于车辆的电驱动器的飞轮装置，其具有权利要求1的前序部分的特征。本发明还涉及具有飞轮装置的电驱动器。
背景技术
飞轮通常用于变速器中，并且例如当两个从动轴以传动的方式彼此联接时用作超速离合器。当两个轴中的第一轴比第二轴旋转得更快时，飞轮执行超速功能，或者例如当第二轴静止且仅有第一轴旋转时，飞轮执行断开联接功能。
文献US 7,296,668 B2中示出了对应飞轮的示例，该文献是最接近的现有技术。该文献公开了一种飞轮，该飞轮具有带有斜坡的第一环和在其上运行的第二环，其中，阻挡本体布置在第二环上并且利用弹簧相对于第一环偏置。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够以成本有效的方式生产的用于电驱动器的飞轮装置。该目的通过具有权利要求1的特征的飞轮装置和具有权利要求10的特征的电驱动器来实现。本发明的优选的或有利的实施方式由从属权利要求、以下描述和附图得出。
本发明涉及一种飞轮装置，该飞轮装置特别适用于和/或设计成用于车辆的电驱动器。特别地，车辆被设计为肌肉动力车辆和/或肌肉动力自行车。电驱动器特别优选地被设计为自行车上的毂驱动器并且用于支承骑乘者。
飞轮装置具有第一盘，其中，第一盘具有多个形状配合接纳部。形状配合接纳部优选地形成为贯通开口。在本发明的替代性实施方式中，形状配合接纳部也可以被实现为凹部。形状配合接纳部优选地围绕飞轮装置的主旋转轴线布置在共用节圆上、特别地以规则分布的方式布置在共用节圆上。
此外，飞轮装置具有第二盘。根据本发明，第二盘具有多个刚性的、特别是不可移动的和/或非簧载的形状配合构件。形状配合构件优选地围绕飞轮装置的主旋转轴线布置在共用节圆上、特别地以规则分布的方式布置在共用节圆上。形状配合构件可以接合在形状配合接纳部中。
第一盘和第二盘可以绕主旋转轴线在周向方向上相对于彼此旋转。当第二盘在阻挡方向上超越和/或驱动第一盘时，飞轮装置处于阻挡状态，并且第二盘在阻挡方向上与阻挡构件一起压靠形状配合接纳部。当第二盘在周向方向上相对于第一盘后退时，飞轮装置处于飞轮状态，并且第二盘与阻挡构件一起在飞轮方向上抵靠形状配合接纳部移动。
因此，当第一盘比第二盘旋转得更快或者当第一盘旋转而第二盘静止时，飞轮装置可以执行超速功能和/或断开联接功能。
飞轮装置具有壳体和弹簧装置，其中，盘中的一个盘以在旋转方面固定的方式布置在壳体中，而另一个盘以可旋转的方式布置在壳体中、特别地以可绕主旋转轴线旋转的方式布置在壳体中。弹簧装置使在旋转方面固定的盘在轴向方向上抵靠可旋转盘偏置。特别地，在旋转方面固定的盘整体上通过弹簧装置移位。在旋转方面固定的盘布置成能够在壳体中沿轴向方向移位。
弹簧装置特别地被设计为作用在在旋转方面固定的盘与壳体之间的压缩弹簧。例如，弹簧装置可以构造为盘簧。弹簧装置可以被设计为一件式弹簧装置。替代性地，弹簧装置可以由单独的弹簧形成。替代性地，弹簧装置可以被设计为拉伸弹簧，拉伸弹簧使在旋转方面固定的盘抵靠在旋转方面固定的盘偏置。
本发明的一个考虑是，现有技术中的阻挡本体各自单独地弹簧加载，并且因此也单独地接合在斜坡轮廓中。相反，本发明提出的是，形状配合构件被设计成在第二盘上是刚性的、特别地是不可移动的，并且弹簧装置可以使在旋转方面固定的盘整体在轴向方向上偏置、特别地移位，从而可以省去多个以可移动的方式安装的单独的阻挡本体。相反，在旋转方面固定的盘整体偏置，这样由于零件减少而节省了成本并且在简化飞轮装置的安装方面提供了优点。
在优选的具体实施方式中，壳体、第一盘、第二盘和弹簧装置的布置被设计为结构单元。第一盘具有作为形状配合接纳部的形状配合凹部(斜坡结构)，其也可以可选地直接设置有用于轴-毂连接的毂。因此第一盘可以相对于壳体旋转。第二盘设置有作为形状配合构件的突出部或反向斜坡，其以形状配合的方式对应于形状配合凹部。第二盘以抵抗扭矩但可轴向移位的方式连接至壳体。壳体可选地以在旋转方面固定的方式与外壳、另一轴等相关联。作为弹簧装置的一个或多个弹簧轴向地抵靠壳体支承并且抵靠第一盘偏置。
在本发明的优选的结构实施方式中，形状配合构件一体地形成在第二盘中。特别地，形状配合构件由第二盘的共用基础材料和/或由一种材料、特别是作为成形部段的一种材料一体地制成。这种结构改进确保了不必制造大量的形状配合构件，也不必随后将大量的形状配合构件安装在第二盘上。相反，形状配合构件与第二盘一体地制造。这种结构设计进一步节省了关于各个零件的成本，并且在飞轮装置的安装期间带来了其他优点。
在本发明的优选实施方式中，第二盘被设计为成形的金属片部件。替代性地或附加地，形状配合构件被设计为第二盘中的成形部段、特别地被设计为成形的金属片部件。以这种方式，多个形状配合构件可以在一个单个成形步骤中同时成本有效地整体制造并且以高位置精度和低公差布置在第二盘上。
在本发明的优选结构实施方式中，形状配合构件各自在阻挡方向上配备有阻挡部段并且形状配合接纳部具有对应的阻挡轮廓。例如，阻挡部段可以被设计为相对于主旋转轴线垂直于径向平面延伸且在径向方向上延伸的接触表面，并且作为阻挡轮廓的形状配合接纳部可以具有在与阻挡轮廓相同的平面中延伸的阻挡表面。阻挡部段在阻挡方向上抵靠阻挡轮廓形状配合地支承，以实现阻挡状态。
替代性地或附加地，形状配合构件各自在飞轮方向上具有斜坡部段，该斜坡部段被设计成在第二盘的飞轮方向上下倾。形状配合接纳部各自具有斜坡轮廓，该斜坡轮廓被设计成在斜坡部段的飞轮方向上上升，使得斜坡部段可以沿飞轮方向在斜坡轮廓上向下和/或向上滑动，并且在第一盘与第二盘之间产生和/或增加轴向距离。
在本发明的优选改进中，可旋转盘滑动地安装在壳体中。滑动轴承装置确保不需要额外的部件、例如滚动轴承装置。特别优选地，可旋转盘在轴向方向上滑动地安装在壳体中和/或壳体上。在径向方向上，可旋转盘优选地被设计成具有与壳体间隔开的外圆周，使得不会发生摩擦。
特别优选的是，可旋转盘具有用于轴-毂连接的毂部段。该毂部段被设计成用于连接至踏板曲轴和/或输出齿轮。这种进一步的改进还支持保持飞轮装置的各个单独部件的数目尽可能少的目标，并且因此使飞轮装置作为整体成本有效并且易于组装。
在本发明的另一优选的实施方式中，壳体具有外齿系统。例如，外齿系统可以安装在壳体上。然而，优选的是，外齿系统结合到壳体中使得不需要额外的部件，并且进一步开发了成本有效的设计。
在优选的结构实施方式中，第一盘被设计为可旋转的斜坡盘并且/或者第二盘被设计为在旋转方面固定但可轴向移位的压力盘。
在本发明的优选改进中，飞轮装置具有切换套筒，其中，该切换套筒相对于主旋转轴线同轴布置。切换套筒被设计成使在旋转方面固定的盘在轴向方向上移位，特别地使得形状配合构件在轴向方向上从形状配合接纳部中拉出，使得两个盘之间的接合被释放。切换套筒使得可以实现可切换的飞轮装置。
本发明还涉及具有权利要求10的特征的用于车辆的电驱动器。电驱动器具有用于产生驱动扭矩的电动马达、用于转换驱动扭矩的变速器和用于引入踏板扭矩的踏板曲轴。变速器联接至用于输出驱动扭矩或经转换的驱动扭矩的驱动齿轮，其中，驱动齿轮相对于踏板曲轴同轴布置并且经由飞轮装置以传动的方式连接至踏板曲轴，其中飞轮装置如前所述地设计。在该实施方式中，车辆可以可选地仅由肌肉动力驱动，其中，飞轮装置在飞轮状态下执行断开联接功能。如果踏板曲轴的速度由于引入的踏板扭矩而比驱动齿轮旋转得更快，则飞轮装置还可以在飞轮状态下执行超速功能。只要驱动齿轮比踏板曲轴旋转得更快或以相同的速度旋转，飞轮装置就处于阻挡状态，并且经转换的驱动扭矩被传递至踏板曲轴和/或输出齿轮。
附图说明
本发明的其他特征、优点和效果由以下对本发明的优选示例性实施方式的描述和附图得出。在附图中：
图1示出了作为本发明的示例性实施方式的飞轮装置的示意性纵向截面图；
图2a和图2b示出了图1中的飞轮装置的示意性三维图示；
图3示出了前述附图中的飞轮装置的第一盘的示意性平面图；
图4a和图4b示出了来自前述附图的飞轮装置的第二盘的示意性侧视图和轴向平面图；
图5a、图5b和图5c以三维图示示出了来自前述附图的飞轮装置的壳体的基部部分；
图6a和图6b各自示出了图5a、图5b和图5c中的基部部分与图4a和图4b中的第二盘在组装期间的示意性三维图示；
图7示出了来自前述附图的带有切换套筒的飞轮装置的示意性纵向截面图，其中，飞轮装置处于切换状态；
图8示出了处于切换状态的飞轮装置的示意性轴向平面图和沿着截面线X-X的截面图；
图9示出了来自前述附图的带有切换套筒的飞轮装置的示意性纵向截面图，其中，飞轮装置处于断开联接状态；
图10示出了处于断开联接状态的飞轮装置的示意性轴向平面图和沿着截面线X-X的截面图；
图11示出了具有电驱动器的车辆的示意性框图，该电驱动器具有来自前述附图的飞轮装置。
具体实施方式
图1示出了作为本发明的示例性实施方式的飞轮装置1沿着主旋转轴线100的纵向截面。飞轮装置1适用于和/或设计成用于车辆的电驱动器。特别地，飞轮装置1用于将来自车辆的骑乘者的肌肉动力驱动以传动的方式连接至来自电驱动器的电动马达的驱动器。
飞轮装置1具有第一盘2，其中，第一盘2被设计为斜坡盘。第一盘2具有多个形状配合接纳部3，所述多个形状配合接纳部被设计为贯通开口并且在与主旋转轴线100相同的方向上连续地延伸。
飞轮装置1具有第二盘4，其中，第二盘4相对于第一盘2同轴布置并且被设计为压力盘。第二盘4具有多个形状配合构件5，所述多个形状配合构件在飞轮装置1的所示操作状态下接合在形状配合接纳部3中。形状配合构件5布置成从第二盘4突出。
第一盘2和第二盘4容纳和/或布置在壳体6中，其中，壳体6形成为两部分。壳体6具有基部部分7和覆盖部分8。基部部分7和覆盖部分8经由紧固装置9彼此连接，在该示例性实施方式中紧固装置为多个铆钉。
飞轮装置1具有弹簧装置10，其中，弹簧装置10在该示例性实施方式中被设计为周向盘簧。弹簧装置10一方面支承在壳体6上，并且更仔细地观察支承在基部部分7上。此外，弹簧装置10支承在第二盘4上，使得其在相对于主旋转轴线100的轴向方向上向第一盘2的方向偏置。
第二盘4在壳体6中布置成能够相对于主旋转轴线100轴向移位。为了防止第二盘4倾斜，第二盘4具有周向导引套环11，并且导引套环11周向地支承在壳体6上，在这种情况下支承在基部部分7上，使得第二盘4在径向方向上被支承和/或被导引。
然而，如特别是从以下附图中可以看出的是，第二盘4以在旋转方面固定的方式布置在壳体6中，在这种情况下布置在基部部分7中。
相反地，第二盘2以可旋转的方式支承在壳体6中。然而，第二盘2仅以滑动安装的方式定位在壳体6中。在轴向方向上，第一盘2滑动地安装在壳体6的两个侧部上。特别地，覆盖部分8与第一盘2形成第一滑动轴承装置，并且基部部分7与第一盘2形成第二滑动轴承。
为了解释飞轮装置1的功能，参照图8。出于取向目的，该图示出了飞轮装置1的轴向平面图和沿着截面线X-X的截面图。在截面图中，可以看出的是，形状配合构件3各自具有阻挡部段12和斜坡部段13。形状配合接纳部3各自具有阻挡轮廓14和斜坡轮廓15。阻挡部段12具有阻挡表面，该阻挡表面位于主旋转轴线100同样所处的平面内，并且该阻挡表面相对于主旋转轴线100径向延伸。另一方面，阻挡轮廓14具有反向阻挡表面，该反向阻挡表面位于同一平面内、即位于主旋转轴线100的平面内并且同时相对于主旋转轴线100径向定位。当第二盘4相对于第一盘2在阻挡方向101上移动时，阻挡部段12的阻挡表面形状配合地抵靠阻挡轮廓14的反向锁定表面支承，以便在周向方向上建立形状配合连接。
斜坡部段13被设计成在飞轮方向102上向下倾斜，而斜坡轮廓15被设计成在飞轮方向102上向上倾斜，使得当第二盘4相对于第一盘2旋转时，斜坡部段13在斜坡轮廓15上滑动，而同时第二盘4与第一盘2之间的轴向距离克服弹簧装置10的弹簧力而增加，使得飞轮装置1处于飞轮状态。
从轴向平面图可以看出的是，斜坡部段在飞轮方向102上具有半圆形轮廓，以便简化斜坡接合。
图2a和图2b各自以示意性三维图示示出了飞轮装置1。该图示再次示出了飞轮构件3在飞轮接纳部4中的接合，飞轮接纳部被设计为窗口。此外，可以看出的是，壳体6在外圆周上具有多个突出部16，使得壳体6可以在周向方向上以形状配合的方式装配到接纳结构中。替代性地，壳体6还可以支承或形成外齿系统。
图3示出了第一盘2的轴向平面图，其中，可以看到形状配合接纳部3中的阻挡轮廓14和相对的斜坡轮廓15。第一盘2具有一体式毂部段17，毂部段在内圆周上具有用于联接至踏板曲轴的花键。第二盘2特别地被设计为实心部件，或者替代性地，其被实现为随后机械加工的成形部件。
图4a和图4b分别示出了第二盘4的侧向平面图和轴向平面图，其中，可以清楚地看到凸出和/或突出的形状配合构件5。此外，可以看出的是，第二盘4具有轴向延伸的突出轮廓18，这允许第二盘4在壳体6中、特别是在基部部分7中的在旋转方面固定的布置。从该图示中可以特别看出的是，第二盘4被设计为成形的金属片部件，并且形状配合构件5、导引套环11和突出轮廓18通过成形由第二盘4的基础材料形成。这意味着第二盘4可以成本有效地制造。
图5a、图5b和图5c示出了壳体6的基部部分7的不同视图。从该图示中可以特别看出的是，设置有用于接纳突出轮廓18的突出接纳部19，使得第二盘4可以以在旋转方面固定但可轴向移位的方式接纳在壳体6中、特别地接纳在基部部分7中。此外，已经制造了可以用于油润滑的开口。
图6a和图6b中示出了第二盘4在壳体6中或在基部部分7中的安装，其中可以看出的是，突出轮廓18沿轴向方向移动到突出接纳部19中。此外，还可以看到导引套环11，其中，导引套环11形成周向接触表面以用于第二盘4在壳体6中的轴向导引。
图7示出了细节放大图，其中可以看出的是，形状配合构件5以由弹簧装置10的弹簧力偏置的方式布置在形状配合接纳部6中。此外，示出了可选的切换套筒20，该切换套筒相对于主旋转轴线100同轴布置并且具有紧固套环21，该紧固套环以形状配合的方式接合在第二盘4的内圆周上，使得可以通过切换套筒20在轴向方向上的运动来切换飞轮装置1。在所示的状态下，飞轮装置1被启用，使得其可以可选地呈现阻挡状态或飞轮状态。飞轮装置1被设计成能够借助于切换套筒20进行切换。
然而，在图9中，切换套筒20布置成在轴向方向上偏移，使得形状配合构件5从形状配合接纳部3中拉出，并且盘2、4可以彼此独立地旋转并且因此执行空转。
断开联接状态在图10中以与图8中相同的图示示出。
图11示出了用于车辆23的电驱动器22的示意性框图，其中，车辆23被设计为肌肉动力车辆、例如被设计为电动自行车。电驱动器22特别地被实现为毂马达。电驱动器22具有电动马达24和用于转换电动马达24的驱动扭矩的变速器25。此外，电驱动器22具有驱动齿轮26，其中，驱动齿轮26输出电动马达24的经转换的驱动扭矩。
电驱动器22具有踏板曲轴27，踏板曲轴27相对于驱动齿轮26同轴布置。飞轮装置1以传动的方式布置在驱动齿轮26与踏板曲轴27之间。特别地，踏板曲轴27以在旋转方面固定的方式连接至第一盘2并且驱动齿轮26以在旋转方面固定的方式连接至第二盘4。例如，驱动齿轮26可以经由壳体6以在旋转方面固定的方式连接至第二盘4。特别地，驱动齿轮26可以由壳体6形成，特别地由壳体6的周向齿系统形成。
在该构型中，经转换的驱动扭矩可以从处于阻挡状态的电动马达24传递至第一盘2，并且由此传递至踏板曲轴27。踏板曲轴27以在旋转方面固定的方式连接至诸如链式小齿轮之类的输出齿轮，使得以这种方式，经转换的驱动扭矩可以用于驱动车辆23。在车辆23的骑乘者使踏板曲轴27比驱动齿轮26旋转得更快的情况下，飞轮装置1处于飞轮状态并且作为超速离合器操作。飞轮装置1可以被设计为不可切换的飞轮装置1、即不具有切换套筒20。在这种情况下，当形状配合构件5反复短暂地移动到形状配合接纳部3中时，在飞轮状态下会出现典型的咔嗒咔嗒的噪音。替代性地，飞轮装置1被设计为可切换的飞轮装置1，其中，第一盘2和第二盘4可以通过切换套筒20旋转地断开联接，使得车辆23可以独立于电动马达24驱动。
附图标记列表
1 飞轮装置
2 第一盘
3 形状配合接纳部
4 第二盘
5 形状配合构件
6 壳体
7 基部部分
8 覆盖部分
9 紧固装置
10 弹簧装置
11 导引套环
12 阻挡部段
13 斜坡部段
14 阻挡轮廓
15 斜坡轮廓
16 突出部
17 毂部段
18 突出轮廓
19 突出接纳部
20 切换套筒
21 紧固套环
22 电驱动器
23 车辆
24 电动马达
25 变速器
26 驱动齿轮
27 踏板曲轴
100 主旋转轴线
101 阻挡方向
102 飞轮方向

Claims (10)

1.一种用于车辆(23)的电驱动器(22)的飞轮装置(1)，
具有第一盘(2)，其中，所述第一盘(2)包括多个形状配合接纳部(3)；
具有第二盘(4)，
具有壳体(6)，其中，盘(2、4)中的一个盘以在旋转方面固定的方式布置在所述壳体(6)中，而另一个盘以可旋转的方式布置在所述壳体中，
其特征在于，
所述第二盘(4)具有多个刚性的形状配合构件(5)，其中，所述形状配合构件(5)能够接合在所述形状配合接纳部(3)中，其中，所述形状配合构件(5)和所述形状配合接纳部(3)在阻挡方向上处于阻挡状态并且在飞轮方向上处于飞轮状态，
并且所述飞轮装置(1)具有弹簧装置(10)，其中，所述弹簧装置(10)使在旋转方面固定的盘(4)在轴向方向上抵靠可旋转盘偏置。
2.根据权利要求1所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述形状配合构件(5)一体地形成在所述第二盘(4)中。
3.根据权利要求1或2所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述第二盘(4)被设计为成形的金属片部件并且/或者所述形状配合构件(5)被设计为成形部段。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述形状配合构件(5)各自在所述阻挡方向上具有阻挡部段(12)并且所述形状配合接纳部(3)各自具有阻挡轮廓(14)，其中，所述阻挡部段(12)在所述阻挡方向上以形状配合的方式接合在所述阻挡轮廓(14)中，并且/或者所述形状配合构件(5)各自在所述飞轮方向上具有斜坡部段(13)并且所述形状配合接纳部(3)各自具有斜坡轮廓(15)，其中，所述斜坡部段(13)能够沿所述飞轮方向在所述斜坡轮廓(15)上滑动。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述可旋转盘滑动地安装在所述壳体(6)中。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述可旋转盘包括用于轴-毂连接的毂部段(17)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述壳体(6)包括外齿系统。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述第一盘(2)被设计为可旋转的斜坡盘并且/或者所述第二盘(4)被设计为在旋转方面固定的压力盘。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其特征在于，所述飞轮装置具有切换套筒，其中，所述切换套筒被设计成使所述在旋转方面固定的盘在所述轴向方向上移位。
10.一种用于车辆(23)的电驱动器(22)，其特征在于，所述电驱动器具有用于产生驱动扭矩的电动马达(24)、用于转换所述驱动扭矩的变速器(25)和用于引入踏板扭矩的踏板曲轴(27)，以及驱动齿轮(26)和根据前述权利要求中的任一项所述的飞轮装置(1)，其中，所述驱动齿轮(26)相对于所述踏板曲轴(27)同轴布置并且经由所述飞轮装置(1)以传动的方式连接至所述踏板曲轴(27)。
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