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联接组件和具有该联接组件的传动系统组件

阅读:259发布:2020-05-12

专利汇可以提供联接组件和具有该联接组件的传动系统组件专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 机动车辆 的 传动系统 的联接组件,包括:第一轴(7);第二轴(9);可以选择性地使第一轴(7)与第二轴(9)传动地连接或者断开连接的联接器(3);用于相对于静止部件(13) 制动 第二轴(9)的制动器(4);用于致动联接器(3)和制动器(4)的致动装置(5),其中,致动装置(5)包括具有第一环(35)和第二环(36)的斜坡机构,第一环(35)相对于静止部件被轴向地 支撑 ,当第一和第二环(35,36)中的一个相对于第一和第二环(35,36)中的另一个旋转时,第二环(36)可相对于第一环(35)轴向移动。,下面是联接组件和具有该联接组件的传动系统组件专利的具体信息内容。

1.一种用于机动车辆传动系统的联接组件,包括:
第一轴(7);
第二轴(9);
联接器(3),所述联接器(3)可以选择性地使所述第一轴(7)与所述第二轴(9)传动地连接或者断开连接;
制动器(4),所述制动器(4)用于相对于静止部件(13)制动所述第二轴(9);
致动装置(5),所述致动装置(5)用于致动所述联接器(3)和所述制动器(4),其中,所述致动装置(5)包括斜坡机构,所述斜坡机构具有第一环(35)和第二环(36),所述第一环(35)相对于所述静止部件被轴向地支撑,当第一和第二环(35,36)中的一个相对于所述第一和第二环(35,36)中的另一个旋转时,所述第二环(36)能够相对于所述第一环(35)轴向地移动。
2.根据权利要求1所述的联接组件,其特征在于,所述致动装置(5)配置为:所述制动器(4)不会被致动直到所述联接器(3)已经至少部分地被打开。
3.根据权利要求1或者2所述的联接组件,其特征在于,至少如下中的一个适用:
所述第一环(35)能够由驱动器(37)相对于所述静止部件(13)旋转地驱动;
所述第二环(36)相对于所述静止部件(13)被旋转地固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的联接组件,其特征在于,所述联接器(3)包括第一联接部分(6)和第二联接部分(8);其中,所述第一联接部分(6)以旋转固定的方式连接至所述第一轴(7)并且相对于所述静止部件(13)被轴向地支撑,以及其中,所述第二联接部分(8)以旋转固定的方式连接至所述第二轴(9)并且能够相对于所述第一联接部分(6)轴向地移位。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的联接组件,其特征在于,所述制动器(4)包括,连接至所述第二联接部分(8)的能够轴向地移动的制动部分(33),以及轴向地被支撑在静止部件(13)上的静止制动部分(34),
其中,借助所述致动装置(5),所述能够移动的制动部分(33)能够被移动至与所述静止制动部分(34)成摩擦接触从而相对于所述静止制动部分(34)被制动。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的联接组件,其特征在于,所述斜坡机构设计为,从所述第一环(35)和所述第二环(36)彼此轴向地靠近的端部位置处开始,通过使所述第一环(35)相对于所述第二环(36)旋转而在第一旋转范围中打开所述联接器(3),并且,如果在相同的旋转方向(R1)上继续旋转,则在第二旋转范围中关闭所述制动器(4)。
7.根据权利要求6所述的联接组件,其特征在于,通过在相反的旋转方向(R2)上使所述第一环(35)和所述第二环(36)从所述第二旋转范围相对地旋转至所述第一旋转范围中,再次打开所述制动器(4)。
8.根据权利要求6所述的联接组件,其特征在于,通过在相同的旋转方向(R1)上将所述第一环(35)和所述第二环(36)继续相对旋转超出所述第二旋转范围,再次打开所述制动器(4)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的联接组件,其特征在于,从两个环(35、36)彼此轴向地靠近的所述端部位置处开始,第一和第二环(35,36)中的至少一个包括具有第一坡度的第一斜坡部(44)和具有第二坡度的第二斜坡部(46),其中,更加具体地,所述第一坡度大于所述第二坡度。
10.根据权利要求9所述的联接组件,其特征在于,中间部(45)设置在所述第一斜坡部(44)与所述第二斜坡部(46)之间,所述中间部包括小于第一和第二斜坡部(44,46)的第一和第二坡度的坡度。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的联接组件,其特征在于,在所述第一旋转范围中,第一旋转下降比至少是大于2°旋转每毫米下降、以及小于8°旋转每毫米下降。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的联接组件,其特征在于,在所述第二旋转范围中,第二旋转下降比至少是大于15°旋转每毫米下降、以及小于23°旋转每毫米下降。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的联接组件,其特征在于,所述致动装置(5)包括驱动器(37)和变速器(38),其中,所述变速器具有在输入与输出之间的传动比,所述传动比大于1/25且小于1/15(1/25<i<1/15)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的联接组件,其特征在于,设置有回位弹簧(31),至少如下中的一个适用于所述回位弹簧(31):
所述回位弹簧(31)在打开意义上负载所述制动器(4)的至少一部分;所述回位弹簧(31)在关闭意义上负载所述联接器(3)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的联接组件,其特征在于,设置有预张弹簧(48),所述预张力弹簧(48)被支撑为抵抗所述静止部件(13)并且配置为使所述第二制动部分(34)朝着所述第一制动部分(33)轴向地预张。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的联接组件,其特征在于,所述联接器(3)设置为牙嵌式离合器的形式。
17.一种用于机动车辆的传动系统组件(50),包括:
具有第一驱动轴(53)的能够永久驱动的第一传动系统(52);
具有第二驱动轴(55)的能够可选驱动的第二传动系统(54);
其中,所述第二传动系统(54)包括第一联接组件(2)、第二联接组件(66)和驱动轴(64),所述驱动轴(64)布置在第一和第二联接组件(2,66)之间的动力传递路径中,其特征在于,所述第一和第二联接组件(2,66)中的至少一个根据权利要求1至16中的任一项设计。
18.根据权利要求17所述的驱动组件,其特征在于:
设置有分动箱(58),所述分动箱(58)将驱动单元(51)引入的转矩分配至所述第一传动系统(52)和所述第二传动系统(54),其中,所述第一传动系统(52)传动地连接至所述分动箱(58)以便永久地将转矩传递至所述第一驱动轴(53),以及其中,所述第二传动系统(54)能够传动地连接至所述分动箱(58)以便可选地将转矩传递至所述第二驱动轴(55),其中,所述驱动轴(54)设置为传动轴的形式,所述传动轴布置在所述分动箱(58)与所述第二驱动轴(55)之间的动力传递路径中,以及
其中,所述第一联接组件(2)布置在所述分动箱(58)与所述传动轴之间的动力传递路径中并且根据权利要求1至16中的任一项设计。
1.一种用于机动车辆的传动系统的联接组件,包括:
第一轴(7);
第二轴(9);
联接器(3),所述联接器(3)可以选择性地使所述第一轴(7)与所述第二轴(9)传动地连接或者断开连接;
制动器(4),所述制动器(4)用于相对于静止部件(13)制动所述第二轴(9);
致动装置(5),所述致动装置(5)用于致动所述联接器(3)和所述制动器(4),其中,所述致动装置(5)包括斜坡机构,所述斜坡机构具有第一环(35)和第二环(36),所述第一环(35)相对于所述静止部件被轴向地支撑,当第一和第二环(35,36)中的一个相对于所述第一和第二环(35,36)中的另一个旋转时,所述第二环(36)能够相对于所述第一环(35)轴向地移动;
其中,所述致动装置(5)配置为:所述制动器(4)不会被致动直到所述联接器(3)已经至少部分地被打开。
2.根据权利要求1所述的联接组件,其特征在于,至少如下中的一个适用:
所述第一环(35)能够由驱动器(37)相对于所述静止部件(13)旋转地驱动;
所述第二环(36)相对于所述静止部件(13)被旋转地固定。
3.根据权利要求3中所述的联接组件,其特征在于,所述联接器(3)包括第一联接部分(6)和第二联接部分(8);其中,所述第一联接部分(6)以旋转固定的方式连接至所述第一轴(7)并且相对于所述静止部件(13)被轴向地支撑,以及其中,所述第二联接部分(8)以旋转固定的方式连接至所述第二轴(9)并且能够相对于所述第一联接部分(6)轴向地移位。
4.根据权利要求1所述的联接组件,其特征在于,所述制动器(4)包括,连接至所述第二联接部分(8)的能够轴向地移动的制动部分(33),以及轴向地被支撑在静止部件(13)上的静止制动部分(34),
其中,借助所述致动装置(5),所述能够移动的制动部分(33)能够被移动至与所述静止制动部分(34)成摩擦接触从而相对于所述静止制动部分(34)被制动。
5.根据权利要求1所述的联接组件,其特征在于,所述斜坡机构设计为,从所述第一环(35)和所述第二环(36)彼此轴向地靠近的端部位置处开始,通过使所述第一环(35)相对于所述第二环(36)旋转而在第一旋转范围中打开所述联接器(3),并且,如果在相同的旋转方向(R1)上继续旋转,则在第二旋转范围中关闭所述制动器(4)。
6.根据权利要求5所述的联接组件,其特征在于,通过在相反的旋转方向(R2)上使所述第一环(35)和所述第二环(36)从所述第二旋转范围相对地旋转至所述第一旋转范围中,再次打开所述制动器(4)。
7.根据权利要求5所述的联接组件,其特征在于,通过在相同的旋转方向(R1)上将所述第一环(35)和所述第二环(36)继续相对旋转超出所述第二旋转范围,再次打开所述制动器(4)。
8.根据权利要求5所述的联接组件,其特征在于,从两个环(35、36)彼此轴向地靠近的所述端部位置处开始,第一和第二环(35,36)中的至少一个包括具有第一坡度的第一斜坡部(44)和具有第二坡度的第二斜坡部(46),其中,所述第一坡度大于所述第二坡度。
9.根据权利要求8所述的联接组件,其特征在于,中间部(45)设置在所述第一斜坡部

说明书全文

联接组件和具有该联接组件的传动系统组件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于由多个轴驱动的机动车辆的联接组件,更加具体地用于传动系统组件,包括用于永久地驱动第一驱动轴的第一传动系统和用于可选地驱动第二驱动轴的第二传动系统。具有可选地可驱动的驱动轴的该驱动概念也称为“悬置(hang-on)”或者“请求(on demand)”系统。

背景技术

[0002] 通常,在机动车辆的不同驱动概念之间具有差异。因此,存在具有前置发动机的机动车辆,在该情况下,前轴被永久地驱动而后轴则可以可选地被驱动。还存在如下机动车辆,在该情况下,后轴被永久地驱动而前轴可以可选地被连接。最后,存在具有后置发动机的机动车辆,在该情况下,后轴被永久的驱动而前轴可以由悬置联接器可选地连接。
[0003] 文件WO 2012/145580 A1公开了一种动传送单元,该动力传送单元用于借助激活组件选择性地将转矩从第一轴传送至第二轴。该激活组件包括滑动凸轮、旋转凸轮、用于使旋转凸轮相对于滑动凸轮旋转的致动器、以及接合齿轮。该齿轮配置为通过滑动凸轮在转矩被传送的第一接合位置与没有转矩被传送的非接合位置之间移动。
[0004] 从US 2010/0089685 A1中已知一种离合器,该离合器具有两个离合器部分,该两个离合器部分可以以形状配合的方式进行接合以便进行转矩传送。换挡元件在第一方向上可移动以便使离合器部分不再接合,以及在第二方向上可移动以便将离合器部分接合。设置有电机以便使换挡元件在第一方向上移动,并且设置有弹簧元件以便使换挡元件在第二方向上移动。
[0005] 从与WO 2010/017882 A1相应的DE 10 2008 037 886 A1中已知一种驱动组件,该驱动组件用于由多个轴驱动的机动车辆。该驱动组件包括永久驱动第一传动系统和可选可驱动第二传动系统。该可选可驱动传动系统包括第一联接器和第二联接器,该第一联接器布置在传动轴前面的动力路径中,该第二联接器布置在传动轴后面的动力路径中。通过打开第一联接器和第二联接器,可以将传动轴切换为无转矩。
[0006] 与WO 2010/078937 A1相应的DE 10 2008 063 904 A1提出了一种用于由多个轴驱动的车辆的驱动组件。该驱动组件包括差速器单元、可控制悬置联接器、以及用于定差速器的差速器移动的锁定联接器。这两个联接器相对于彼此同轴地布置并且可以由球形斜坡组件致动。根据一个实施例,提出首先致动锁定联接器,并且然后致动悬置联接器。根据另一个实施例,提出首先致动悬置联接器,并且然后致动锁定联接器。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提出一种联接组件,该联接组件允许可选地可驱动的驱动轴被牢固地断开连接并且减小不期望的阻力力矩。另一个目的在于提出一种具有该联接组件的驱动组件,在该情况下,不期望的阻力力矩和摩擦损失减小。
[0008] 该目的通过提出一种用于机动车辆的传动系统的联接组件来实现,包括:第一轴;第二轴;联接器,该联接器可以选择性地使第一轴和第二轴连接或者断开连接;制动器,该制动器用于相对于静止部件制动第二轴;以及致动装置,该致动装置用于致动联接器和制动器,其中,该致动装置包括斜坡机构,该斜坡机构具有第一环和第二环,该第一环相对于静止部件被轴向地支撑,当第一环和第二环相对于彼此旋转时,该第二环可相对于第一环轴向地移动。
[0009] 联接组件的一个优点在于,定位在联接器后面(下游)的动力路径中的轴在无转矩条件下可以被主动地制动。因此,在无负载条件下旋转驱动轴所引起的阻力力矩和摩擦损失可以减小。如果在传动系统中设置有摩擦片联接器,则所述摩擦片联接器可以通过使驱动轴制动而快速地脱油,这也减小了阻力力矩和摩擦损失。致动装置按照如下方式设计,即最初使联接器至少部分地打开,制动器随后被关闭。优选地,致动装置配置为,直到联接器已经被至少部分地打开时,制动器才被致动。“至少部分地″意味着,在制动器在关闭方向上被致动以便制动驱动轴之前,联接器取决于其设计可以部分地或者完全地打开。制动器优选地配置为,驱动轴可以相对于静止部件被完全地制动,即,其停止不动。使第二轴制动的操作至少间接地相对于固定部件而实现,即,直接地通过与固定部件的摩擦接触或者间接地通过在其间布置一个或数个其它部件。固定部件可以是联接组件的壳体部分或者是固定地连接至壳体的部件。
[0010] 原理上,联接器可以具有任意设计并且包括适合于选择性地实现或者中断机动车辆的传动系统中的转矩传递的任意联接构件。例如,可以使用形状锁定联接器,诸如,齿形离合器(toothed clutch)、爪式离合器(claw clutch)、或者牙嵌式离合器(dog clutch)。形状配合联接器包括至少两个联接部分,这两个联接部分可以制作为以形状配合的方式彼此接合。在关闭条件下,该联接部分彼此形状配合地接合以便传递转矩。在打开条件下,该联接部分断开接合以便相对于彼此自由地旋转。如果使用了形状锁定联接器,则在致动制动器以便使驱动轴制动之前,该形状锁定联接器应完全地打开。可替代地,还可以使用摩擦联接器,更加具体地是多片联接器。多片联接器通常包括第一联接部分和第二联接部分,第一摩擦片以旋转固定和可轴向地移动的方式连接至该第一联接部分,第二摩擦片以旋转固定和可轴向地移动的方式连接至该第二联接部分。通过轴向地负载由第一摩擦片和第二摩擦片组成的摩擦片组,两个联接部分之间的旋转移动彼此调节。如果使用摩擦联接器,则联接器的打开和制动器的关闭也可以以流动的方式实现,即,当摩擦联接器仅仅部分地打开时,制动器可能已经被加载。
[0011] 根据优选实施例,联接器包括第一联接部分和第二联接部分。优选地,该第一联接部分以旋转固定的方式连接至第一轴,并且轴向地被支撑在静止部件上。该第二联接部分以旋转固定的方式连接至第二轴,并且可相对于第一联接部分轴向地移动。联接器可以可选地被转换至关闭位置和打开位置,在该关闭位置,两个轴传动地彼此连接以便传递转矩,在该打开位置,两个轴彼此断开联接。第二轴的设计取决于安装位置并且可以适应于技术要求和安装条件。在任何情况下,其均是可以被设置为输入轴或者输出轴的形式的转矩传递部件。
[0012] 用于分别致动联接器和制动器的致动装置可以由任何适合的驱动构件驱动,诸如,电动达、液压马达或者气动马达。致动器可以由电子控制单元控制。根据优选实施例,设置有一个单个致动装置,该单个致动装置致动联接器以及制动器。根据一个实施例,致动装置包括电动驱动器变速器,其中,该变速器具有在输入齿轮与输出齿轮之间的传动比,该传动比大于1/25且小于1/15(1/25<i<1/15)。电动马达可以具有0.5 Nm至1.5 Nm的转矩输出,优选地约为1.0 Nm。因此,使用输出转矩为1 Nm的电动马达,可以实现用于负载制动器的致动力,该致动力的量为大于400 N。
[0013] 致动装置包括斜坡机构,该斜坡机构具有第一环和第二环,该第一环相对于静止部件被轴向地支撑并且因此也可以称为支撑环,该第二环通过使这两个环相对于彼此旋转而可轴向地移动并且因此也可以称为设定环。在本文中“相对于彼此旋转″意味着:要么两个环中只有一个旋转,而另一个相对于固定部件旋转地固定,或者两个环相对于彼此旋转。对于提到的旋转的方向的程度,这指的是两个环相对于彼此的相对旋转,即,与仅仅一个环旋转或是两个环均旋转无关。
[0014] 优选地,就环的设计而言,如下内容适用:第一环可相对于静止部件旋转地驱动和/或第二环相对于静止部件旋转固定。更加具体地,这包括如下可能性:第一环轴向地被支撑且可旋转地驱动,并且第二环轴向地可移位且旋转固定;第一环轴向地被支撑且旋转固定,并且第二环轴向地可移位且可旋转地驱动;或者第一环轴向地被支撑并且第二环轴向地可移位并且两个环均可旋转地驱动。原理上,驱动器可以具有任意设计,例如,其可以是电动马达、液压驱动器或者气动驱动器。驱动器围绕旋转轴线驱动从动环,该旋转轴线相对于联接器轴线同轴布置。
[0015] 根据优选实施例,斜坡机构设计为——从第一环和第二环彼此轴向地靠近的端部位置处开始——通过使这两个环相对于彼此地相对旋转而在第一旋转范围中打开联接器,并且,通过在相同的相对旋转方向上继续旋转,在第二旋转范围中关闭制动器。为此,更加具体地提出,两个环中的至少一个包括在周向方向上具有可变高度的设定轮廓,另一个环轴向地被支撑为与之抵抗。
[0016] 在一个实施例中,该设定轮廓——从两个环彼此轴向地靠近的端部位置处开始——可以包括具有第一坡度的第一斜坡部和具有第二坡度的第二斜坡部,其中,更加具体地,第一坡度大于第二坡度。该实施例确保联接器相当快速地打开。具有更小坡度的中间部可以设置在两个斜坡部之间,更加具体地,该中间部的坡度的量为零。第一斜坡部可以在周向方向延伸跨过在15°与25°之间的度范围。第二斜坡部优选地绕旋转轴具有在30°至50°的角度范围。中间部比斜坡部短并且因此延伸跨过小于15°。第一旋转范围优选地具有第一旋转下降比,该第一旋转下降比为大于2°旋转每毫米下降和/或小于8°旋转每毫米下降。2°每毫米的下限创建出的斜坡足够陡以便允许连接时间小于0.5秒。8°的上限创建出的斜坡足够平坦以便允许联接器抵抗阻力转矩产生的摩擦安全地断开连接。在第二旋转范围中,对应的第二旋转下降比优选地为大于15°旋转每毫米下降和/或小于23°旋转每毫米下降。15°每毫米的下限提供的斜坡足够陡以便防止在制动器打开时的自阻塞。23°的上限提供的斜坡足够平坦以便确保大于500 N的轴向制动力,在转矩为1 Nm的电动马达和i=18的传动比下。应理解,取决于技术要求,也可设想其它角度范围、斜坡机构的相应旋转下降比。
[0017] 优选地,两个环分别包括一致地分布在周向上的多个相同的设定轮廓。为了确保一致的轴向支撑,支撑环和设定环分别包括三个或者更多个设定轮廓和分别围绕其圆周的反轮廓。设定轮廓和反轮廓可以直接地轴向地支撑在彼此上。然而,也可设想,致动装置设置为球形斜坡组件。在该情况下,两个环分别包括周向分布的球形凹槽,该球形凹槽在周向方向上具有可变深度。两个相对的球形凹槽分别容纳球,环经由该球间接地支撑彼此。
[0018] 为了相应地打开和关闭联接器和制动器,基本上可设想出致动装置的两个实施例。
[0019] 根据第一可能性,联接器的打开和相应地制动器的关闭是通过使两个环在第一相对旋转方向上相对于彼此旋转而实现,反之,联接器的关闭和相应地制动器的打开是通过使两个环在相反的第二旋转方向上相对旋转而实现。
[0020] 根据第二可能性,联接器的打开和相应地制动器的关闭、以及联接器的关闭和制动器的打开是通过使两个环在一个相同的旋转方向上相对旋转而实现。
[0021] 根据可适用于两种方案的优选实施例,制动器包括:连接至第二联接部分的第一制动部分、以及由固定部件轴向地支撑的第二制动部分。借助致动装置,可以将第一制动部分移动至与第二制动部分成摩擦接触以便相对于该第二制动部分被制动。摩擦接触是通过形成在第一制动部分与第二制动部分之间的第一制动表面实现的。另一摩擦接触可以通过形成在第一制动部分与可轴向地移动的设定环之间的第二制动表面实现。该设计是有利的,这是因为制动器包括两组制动面,因此可以实现高制动力矩以便使第一制动部分相对于壳体快速地减速。制动面还可以称为摩擦面。
[0022] 为了实现尤其紧凑且简单的设计,有利地是第一制动部分和第二联接部分彼此整体地连接。然而,应理解,所述部件也可以单独地制造并且然后连接至彼此。为了致动制动器,第一制动部分与第二联接部分一起朝着第二制动部分被共同地负载。由于两个制动部分之间的摩擦接触,所以第二联接部分和与其连接的驱动轴被制动。
[0023] 可以通过使第一环在相反的旋转方向上相对于第二环旋转(即,从第二旋转范围返回至第一旋转范围)来再次释放制动器。可替代地,再次打开制动器的过程可以通过如下方式来实现:通过使第一环在相同的旋转方向上相对于第二环继续相对旋转超出第二旋转范围。斜坡部的最高位置之后是过渡部,该过渡部优选地包括零坡度并且经由阶梯连接至在周向上毗邻的设定轮廓。在两种情况下,设定轮廓优选地包括第一斜坡部和第二斜坡部,该第一斜坡部具有用于打开联接器的第一坡度,该第二斜坡部具有用于关闭制动器的更大的第二坡度。在第一斜坡部与第二斜坡部之间可以设置有中间部,该中间部的坡度优选地为零。
[0024] 根据优选实施例,该优选实施例更加具体地适用于为了打开和关闭目的而在相同的旋转方向上可旋转地驱动的环,设置有支撑弹簧,第二制动部分经由该支撑弹簧弹性地支撑在静止部件上。所述支撑弹簧允许可移动制动部件轴向地移动超出制动器已经被关闭的位置。
[0025] 根据适用于所有实施例的优选设计,设置有回位弹簧,至少如下其中之一适用于该回位弹簧:该回位弹簧在打开意义上负载制动器或者其至少一部分,和/或该回位弹簧在关闭意义上负载联接器或者其至少一部分。然而,原理上,同样可设想的是反向设计,在该反向设计的情况下,回位弹簧在制动器的关闭意义上和/或在联接器的打开意义上是有效的。在该情况下,致动装置将在相应反向方向上操作,即,与弹簧力相对。
[0026] 此外,目的是通过提供一种用于机动车辆的传动系统组件而实现,该传动系统组件包括:具有第一驱动轴的能够永久驱动的第一传动系统;具有第二驱动轴的能够选可驱动的第二传动系统;其中,该第二传动系统包括第一联接组件、第二联接组件和驱动轴,该驱动轴布置在第一联接组件与第二联接组件之间的动力路径中,其中,第一联接组件和第二联接组件中的至少一个根据一个或数个上述实施例设计。在第一联接器和第二联接器的关闭位置中,驱动轴将转矩传递至第二驱动轴。
[0027] 传动系统的优点在于,在两个联接器的打开条件下,定位在第一联接组件与第二联接组件之间的驱动轴可完全地断开连接,这使得不期望的摩擦损失减小。根据本发明,由于两个联接组件中的一个包括制动器,所以可以在联接器被打开后立即使驱动轴制动。在两个联接器中的一个设置为摩擦片联接器的形式的情况下,这尤其有利,因为在打开之后,摩擦片联接器可以快速地脱油,这使得阻力力矩减小。
[0028] 根据优选实施例,传动系统组件包括分动箱,该分动箱将驱动单元引入的转矩分配至第一传动系统和第二传动系统,其中,该第一传动系统传动地连接至分动箱以便永久地将转矩传递至第一驱动轴,以及其中,该第二传动系统可以传动地连接至分动箱以便可选地将转矩传递至第二驱动轴。驱动轴优选地设置为传动轴的形式,该传动轴布置在分动箱与第二驱动轴之间的动力路径中。第一联接组件布置在分动箱与传动轴之间的动力路径中并且根据一个或数个上述设计设置。第二联接组件布置在传动轴与后轴差速器之间的动力路径中并且优选地配置为摩擦片联接器的形式。附图说明
[0029] 下文将参照附图对优选实施例进行解释,其中:图1是通过第一实施例中的创造性的联接组件的纵切面。
[0030] 图2在三维视图中以分解形式示出了根据图1的联接组件。
[0031] 图3在透视图中示出了根据图1的联接组件的第一环的细节。
[0032] 图4是根据图1的联接组件的细节A。
[0033] 图5是根据图1的联接组件在第一开关条件下的图解图示。
[0034] 图6是根据图1的联接组件在第二开关条件下的图解图示。
[0035] 图7是根据图1的联接组件在第三开关条件下的图解图示。
[0036] 图8是在第二实施例中的创造性的联接组件在第一开关条件下的图解图示。
[0037] 图9是根据图8的联接组件在第二开关条件下的图解图示。
[0038] 图10是根据图8的联接组件在第三开关条件下的图解图示。
[0039] 图11是在第三实施例中的创造性的联接组件在第一开关条件下的图解图示。
[0040] 图12是根据图11的联接组件在第二开关条件下的图解图示。
[0041] 图13示出了创造性的驱动组件,该创造性的驱动组件具有根据图1至图12的实施例中的任何一个的创造性的联接组件。

具体实施方式

[0042] 下面将结合地描述图1至图7。图1至图7示出了在第一实施例中的创造性的联接组件2。联接组件2用于用在机动车辆的传动系统中以便可选地驱动机动车辆的驱动轴。更加具体地,联接组件2可以用在由多个轴驱动的机动车辆中,并且其包括永久驱动的主驱动轴和可选可驱动的第二驱动轴。
[0043] 联接组件2包括:联接器3,该联接器3用于可选地实现或者中断转矩传递;制动器4,该制动器4用于在联接器3打开时使传动系统的一部分相对于静止部件制动;以及致动装置5,该致动装置5用于致动联接器3和制动器4。更加具体地,提出致动装置5设计为使联接器3和制动器4可以相互依赖地被致动,这将在下文更加详细地解释。
[0044] 联接器3包括第一联接部分6和第二联接部分8,该第一联接部分6以旋转固定的方式连接至第一轴7,该第二联接部分8以旋转固定的方式连接至第二轴9。致动装置5可以选择性地使第一联接部分6和第二联接部分8彼此接合以便传递力矩,或者使其彼此断开接合从而中断转矩的传递。第一轴7设置为中空轴的形式并且借助两个轴承11和12绕旋转轴A相对于静止壳体13被可旋转地支撑。壳体13包括第一壳体部分13′,第二壳体部分13″以及设置于其间的中间第三壳体部分13″′。壳体部分通过诸如螺栓等任何适合的连接构件连接至彼此。壳体13进一步包括连接部14,该连接部14用于将壳体固定至传动系统的其它部件,诸如,齿轮箱。
[0045] 为了引入转矩,第一轴7包括花键15,该花键15可以以旋转固定的方式接合对应的反花键。连通驱动轴16同轴地布置在第一轴7内部。该连通驱动轴16可绕旋转轴A相对于第一轴7旋转并且相对于静止壳体13被其它轴承17可旋转地支撑。在第一端18处,连通驱动轴16包括轴齿(外花键)以便传动地连接至附接部件,并且在相对第二端19处,其包括毂齿(内花键)以便传动地连接其它驱动部件。为了密封形成在第一轴7与壳体13之间的环形腔,在轴7的第一端处设置有第一密封件21并且在轴7的第二端处设置有第二密封件22。
[0046] 可以看到的是,联接器3设置为形状配合联接器的形式,其中,第一联接部分6包括第一接合构件23,该第一接合构件23可以制作为形状配合地接合第二联接部分8的对应接合构件24。第一和第二接合构件23,24设置为冠齿23,24或者爪元件的形式。在这个意义上,联接器3也可以称为齿形或者爪式联接器,各自地为牙嵌式离合器(dog clutch)。然而,应理解,也可以使用其它联接器类型,其可选地实现或者中断转矩的传递。
[0047] 第一联接部分6经由轴承11轴向地被支撑至壳体13并且经由轴连接器25以旋转固定的方式连接至第一轴7。固定环26将第一联接部分6在相反的轴向方向上固定在轴7上。
[0048] 第二联接部分8以旋转固定且可轴向地移位的方式连接至轴9。第二轴9由轴承27,28支撑以便在壳体13中绕旋转轴A可旋转。对第二轴9的轴向支撑由壳体13中的第二轴承27提供。第二联接部分8与第二轴9之间的旋转固定连接是经由花键连接器29实现的,第二联接部分8可相对于第二轴9轴向地移位。第二联接部分8经由弹簧构件31间接地轴向地支撑在固定壳体13上。该支撑之所以是间接的是因为弹簧构件31被支撑在第二轴9的支撑面32上,该第二轴9顺序地经由轴承27轴向地支撑在壳体13中。弹簧构件31内置有轴向预张力并且在联接器3的关闭意义上负载第二联接部分8。弹簧构件31作用为抵抗致动部分5的致动力,因此其也可以称为回位弹簧31。在本实施例中,弹簧构件31设置为由条状材料制成的螺旋弹簧的形式,但也可以使用其它类型的弹簧,诸如由片状弹簧组成的弹簧包。弹簧31的复原力在安装条件下优选地大于100 N和/或小于300 N。
[0049] 制动器4包括第一制动部分33和第二制动部分34,该第一制动部分33被固定地连接至第二联接部分8,该第二制动部分34以相对于固定壳体13旋转固定的方式被连接或者可以被连接。为此,第二制动部分34包括径向突起20,该径向突起20接合壳体部分13'''的相应纵向凹槽40′以便形成反旋转构件。通过轴向地负载第二联接部分8远离第一联接部分6,连接至第二联接部分8且与其共同地旋转的制动部分33被负载为抵抗固定制动部分34。
由于制动部分33,34之间的摩擦锁定效应,所以第一制动部分33被延迟直到其停止。因此,传动地连接至制动部分33的所有部分均停止不动。
[0050] 第一制动部分33和第二制动部分34包括第一对摩擦面33′,34′,当制动器4被轴向地负载时,该第一对摩擦面33′,34′使第一制动部分33的旋转移动减速。第二对摩擦面33″,36″形成在第一制动部分33与第二环36之间。因此,制动器4包括两对摩擦面33′,34′;33,
36″,从而可以实现高制动力矩以便使制动部分33和传动地连接至其的部件相对于壳体13快速地减速。
[0051] 更加具体地,第一制动部分33被制造为与第二联接部分8成整体,这对制造和组装程序具有有利影响。第二制动部分34设置为制动盘或者摩擦盘的形式,其相对于壳体13保持在旋转固定的条件下并且轴向地被支撑。在制动器4的关闭条件下,联接器3打开,从而使传动地连接至第二联接部分8的传动系统部分从第一联接部分6上断开连接。在联接器3的关闭条件下,制动器4被释放,从而使第二联接部分8和传动地连接至其的所有部件均能够自由地旋转。可以看到的是,弹簧构件31在打开意义上负载制动器4并且在关闭意义上负载联接器3。更加具体地,第一制动组的摩擦面33′,34′通过弹簧31彼此断开连接,而第二制动组的摩擦面33′,36′被制作为彼此接触。联接器3和制动器4由致动装置5分别致动,下面将参照图4至图6对致动装置5进行更加详细地解释。
[0052] 致动装置5,其也可以称为致动器,包括第一环35和第二环36,该第一环35相对于壳体13被轴向地支撑并且因此也可以称为支撑环,该第二环36在两个环35和36相对于彼此轴向地旋转时可轴向地移位。为了使环35,36相对于彼此旋转,设置有成电动马达37和变速器38的形式的驱动单元。变速器38包括小齿轮30,该小齿轮30可以由电动马达37旋转地驱动并且啮合第一环35的对应外齿39。第二环36包括反旋转构件40,第二环36借助该反旋转构件40以旋转固定的方式容纳在壳体13中。为此,壳体13设置有纵向凹槽40′,第二环36的相应径向突起40″以旋转固定且可轴向地移动的方式保持在该纵向凹槽40′中。
[0053] 第一环35和第二环36共同地形成斜坡机构,该斜坡机构设计为——从第二环36轴向地靠近第一环35的端部位置处开始——通过使第一环35相对地旋转,第二环36轴向地移动远离第一环35。为此,第一和第二环35,36包括对应的设定轮廓41,42,第一环35和第二环36借助该设定轮廓41和42相对于彼此轴向地被支撑。在周向方向上,设定轮廓41和42包括可变高度,从而将两个环35和36相对于彼此的相对旋转移动转换为第二环36的轴向移动。
在第一旋转方向R1上旋转时,第一环35的设定轮廓41分别包括——从具有更大深度的第一部43开始——具有较大坡度的第一斜坡部44、在周向上毗邻的没有坡度的中间部45、和具有较小坡度的也毗邻的第二斜坡部46。提出了第一斜坡部44的圆周角小于第二斜坡部46的圆周角。由于这样定义的轮廓,所以当支撑元件42沿着第一坡度部44移动时,第一盘35在方向R1上的旋转导致第二盘36朝着制动器4相对快速地轴向移动。
[0054] 第一斜坡部44绕旋转轴A在周向方向上延伸越过在15°与25°之间的角度范围。第二斜坡部46绕旋转轴具有在30°至50°的角度范围。中间部比斜坡部更短并且因此延伸越过小于15°。用于致动联接器3的第一旋转范围具有第一旋转下降比,该第一旋转下降比大于2°旋转每毫米下降,并且小于8°旋转每毫米下降。在用于致动制动器4的第二旋转范围中,对应的第二旋转下降比为大于15°旋转每毫米下降并且小于23°旋转每毫米下降。
[0055] 第一环35的每个设定轮廓均与第二环36的支撑元件42相关联。在致动装置5的端部位置中,支撑元件42位于设定轮廓42的第一部43中,从而两个环35,36轴向地靠近彼此。在图5中示出的切换位置中,联接器3处于连接模式中。通过使第一环35在第一旋转方向R1上相对地旋转,支撑元件42沿着坡度部44移动,从而第二环36被轴向地负载为远离第一环
35。因此,第二联接部分6(第一环35轴向地支撑于其上)被负载为远离第一联接部分6,从而打开联接器3。当支撑元件42布置在无坡度的中间部45中时,达到完全打开的条件。该条件在图6中示出。可以看到的是,联接器3以及制动器4已经被打开。该条件还可以称为空转模式或者断开连接模式。通过使第一环35在第一旋转方向R1上继续旋转超出该空转条件,第二环36,与第二联接部分8和连接至其的第一制动部分33一起,朝着第二制动部分34被负载。其实现在于支撑元件42在周向方向上沿着第一环35的更平坦的坡度部46滑动。在该过程中,两个制动部分33,34彼此摩擦接触,从而使旋转制动部分33,与传动地连接的部件一起,相对于静止部件13被致动。该致动模式在图7中示出。在制动器4的区域中的箭头指示两个制动部分33,34之间的摩擦锁定条件。在该条件下,第二轴9停止不动并且不会传递任何转矩。通过以该方式设计斜坡组件,确保了制动器4仅仅在联接器3完全打开时才关闭。
[0056] 如果需要更新的转矩传递,则第一环35现在在相反的旋转方向R2上旋转。然后设定环42将沿着坡度部36移动回到更深的区域,从而,由于回位弹簧31的弹簧力,第二制动部分33再次被负载为远离第一制动部分34。第二轴6的制动功能因此被消除。通过使第一环35继续旋转超出空转条件,第二环36的支撑元件42可以移动到第一环35的相应端部43中。这样,第二联接部分8也再次轴向地朝着第一联接部分6被负载,直到齿彼此完全地接合。在该条件下,可以再次发生经由联接器3从第一轴7将转矩传递至第二轴9。如果存在联接器3的对齿(tooth-on-tooth)条件,则当可驱动第一环36被旋转至第二方向R2时,可轴向地移动的第二环36保持其轴向位置。换言之,通过使第一环35朝着设定轮廓41的更深区域旋转,第二环36在轴向方向上被解锁并且因此能够朝着第一环35轴向地移动,从而再次关闭联接器3。一旦联接部分6,8中的一个的齿布置为与联接部分6,8中的另一个的齿隙相对,第二环35,以及因此第二联接部分8,被轴向地移动以便借助预张力弹簧31接合第一联接部分6。
[0057] 根据图5至图7的实施例示出了斜坡组件,其中,设定轮廓41与可旋转地驱动的第一环35相关联,而支撑元件42与可轴向地移动的第二环36相关联。应理解,同样可设想的是运动学上反向的布置。
[0058] 根据图8至图10的实施例示出如下实施例:设定轮廓和支撑元件的布置分别颠倒过来。可以看到的是,支撑元件42′与可旋转地驱动的第一环35相关联,而相应设定轮廓41′与可轴向地移动的第二环36相关联。功能的模式与上述实施例相同,因此,对此可以参照上文的描述。
[0059] 在两个盘35,36轴向地靠近彼此的端部位置在图8中示出。在该条件下,联接器3处于连接模式中。图9示出了空转条件,在该空转条件中,联接器3和制动器4均处于断开连接的模式中。图10示出了第二端部条件,通过使第一环35继续在第一旋转方向R1上旋转而达到该第二端部条件。在该端部条件下,制动器4关闭以便使第二轴9相对于固定壳体13静止(制动模式)。通过再次使第一环35在相反的旋转方向R2上旋转,制动器4再次打开并且联接器3再次关闭。
[0060] 图11和图12示出了另一个实施例中的创造性的联接组件2,该实施例很大程度上与根据图8至图10的实施例相应,从而就共同特性而言,参照上文的描述。对相同的部件或者彼此相对应的部件给出与在图8至图10中相同的附图标记。下面,尤其对差异进行参照。
[0061] 根据图11和图12的实施例的特殊特征在于,联接器的打开和相应地制动器的关闭的操作,是通过使第一环35在与联接器的关闭和相应地制动器的打开相同的旋转方向R1上旋转而发生。为此,提出了第二制动部分34经由弹簧48被轴向地抵抗静止壳体13支撑。当支撑元件42′还未达到设定轮廓41′的最高部47时,以及当制动器4已经被激活时,所述弹簧48允许支撑元件42′在第一旋转方向R1上移动超出所述制动条件。因此已经与第二制动部分34接触的第一制动部分33与该第二致动部分34一起共同被负载为朝着壳体13的接触面49抵抗弹簧48的复原力。在已经旋转地超过最高部47之后,由第一制动部分33、第二联接部分
8和第二环36组成的组件,分别朝着第一环35和第一联接部分6轴向地扣合,支撑元件42′终止于在周向上毗邻的设定轮廓41′的最深点43处。在该条件下,制动器4再次打开并且联接器3关闭,如在图11中示出的。
[0062] 本实施例中未示出中间条件。当支撑元件41′大体上定位在朝着坡度部44的半途时,达到该中间条件。在该条件下,联接器3打开,但制动器4还未被激活。根据图11和图12的实施例的一个优点是,其允许快速地从制动条件改变为转矩传递条件,在制动条件下,第二轴相对于固定壳体13被制动,在转矩传递条件下,联接器3关闭以便可以将转矩传递至第二轴9。应理解,支撑元件41′的轮廓还可以配置为如根据图8至图10的实施例中示出的那样。此外,根据修改的实施例,设定轮廓41′和支撑元件42′的布置还可以颠倒,即,设定轮廓41′还可以与可旋转地驱动的第一环35相关联,而相应支撑元件42′则将与可轴向地移动的第二环36相关联。
[0063] 图13是具有创造性的联接组件2的创造性的传动系统组件50的图解图示。该传动系统组件50包括:驱动单元51、用于驱动第一驱动轴53的第一传动系统52、和用于驱动第二驱动轴55的第二传动系统54。该驱动单元51包括内燃机56和多极变速器57,转矩经此被引入到第一和第二传动系统52,54中。应理解,驱动单元51可以是任何一种驱动器,例如,电动马达。
[0064] 为了划分驱动单元51生成的转矩用于两个传动系统52,54,设置有分动箱58,该分动箱58可以设置为例如差速器驱动器的形式。分动箱58连接至创造性的联接组件2,该创造性的联接组件2可以设置为根据图1至图12的实施例中的一个的形式。为此,壳体13经由连接部14连接至变速器57的壳体。连通驱动轴16连接至分动箱58的第一输出部分,而第一轴7传动地连接至分动箱58的第二输出部分。第一传动系统52包括侧轴59,60,该侧轴59,60连接至分动箱58并且经由该侧轴59,60将引入的转矩传递至相关联的轮子61,62。
[0065] 创造性的联接组件2也可以称为动力输出单元,可以经由该联接组件2将转矩的一部分从第一轴7传递至第二轴9,其中,联接器3关闭。第二传动系统54经由第二轴9被驱动,所述第二传动系统54包括串联连接的如下部件,这些部件传动地连接至彼此以便传递转矩:第一角度传动器63、传动轴64、第二角度传动器65、第二联接组件66、和第二轴差速器67,该第二轴差速器67经由侧轴68,69驱动第二驱动轴55的轮子71,72。第二联接组件可以布置在差速器的上游或者下游或者在其中一个侧轴68,69中。
[0066] 角度传动器63包括环形齿轮73和锥齿轮74,该环形齿轮73以旋转固定的方式连接至第二轴9,该锥齿轮74经由等速万向节75连接至传动轴64。锥齿轮74经由滚动接触轴承76,77旋转地连接在壳体13的套管突起中以便可绕旋转轴B旋转。旋转轴B分别相对于第二轴9和环形齿轮73的旋转轴A垂直地延伸。
[0067] 传动系统组件50的特殊特征在于:当第一联接组件2的联接器3和第二联接器66打开时,可以将布置在两个联接器3,66之间的动力路径中的传动系统部设定在无转矩条件中。联接器3可以用于将轴9以及传动地与其连接的部件在转矩传递条件或者无转矩条件中转换。在无转矩条件下,第一联接组件2的制动器4使得传动系统完全能够停止不动,从而减小阻力力矩和摩擦引起的性能损失。因此,减少了如下驱动条件的耗油量:在该驱动条件下,仅仅第一驱动轴被驱动,并且其中,第二驱动轴在无转矩条件下运行。更加具体地,制动器4以有利地方式确保了:在将系统切换至无转矩条件时,优选地设置为摩擦片联接器的形式的联接器66可以快速地脱油,从而可以减小阻力力矩。
[0068] 附图标记列表2  连接组件
3  联接器
4  制动器
5  致动装置
6  第一联接部分
7  第一轴
8  第二联接部分
9  第二轴
10 -
11 轴承
12 轴承
13 壳体
13′、13″、13'''壳体部分
14 连接构件
15 附接构件
16 连通驱动轴
17 轴承
18 第一端
19 第二端
20 反旋转构件
21 密封件
22 密封件
23 第一接合构件
24 第二接合构件
25 轴齿
26 固定环
27 轴承
28 轴承
29 轴齿
30 小齿轮
31 弹簧
32 支撑面
33 第一制动部分
33′摩擦表面
33″摩擦表面
34 第二制动部分
34′摩擦表面
35 第一环
36 第二环
36″摩擦表面
37 驱动器
38 齿轮驱动器
39 外齿
40 反旋转构件
40′凹槽
40″径向突起
41 设定轮廓
42 支撑元件
43 第一部
44 第二部
45 第三部
46 第四部
47 端部
48 弹簧
49 接触面
50 传动系统组件
51 驱动单元
52 第一传动系统
53 第一驱动轴
54 第二传动系统
55 第二驱动轴
56 马达
57 变速器
58 分动箱
59 侧轴
60 侧轴
61 轮子
62 轮子
63 角度传动器
64 传动轴
65 角度传动器
66 联接器
67 差速器
68 侧轴
69 侧轴
70 –
71 轮子
72 轮子
A  旋转轴
B  旋转轴
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