CN103328860A - 用于汽车加工机器的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及驱动装置（10），包括：第一液压电动机（12a），其与输出轴（16）耦合；第二液压电动机（12b）；以及耦合装置（18），通过所述耦合装置（18），第二液压电动机（12b）能够在第一切换状态下与所述输出轴（16）耦合用于向所述输出轴（16）增加扭矩并且在第二切换状态下与输出轴（16）分离。耦合装置（18）包括：至少一个同步体（20），其与第二液压电动机（12b）耦合且具有锥形摩擦表面（22）；以及齿轮（24），其与输出轴（16）耦合且能够相对于同步体（20）移位且具有对应的摩擦表面（26）。

Description

用于汽车加工机器的驱动装置

技术领域

本发明涉及在权利要求1的前序部分指定的类型的用于汽车加工机器的驱动装置。本发明进一步涉及具有驱动装置的汽车加工机器以及涉及用于操作汽车加工机器的驱动装置的方法。

背景技术

用于移动式加工机器的常规的驱动装置由液压电动机驱动。然而，液压电动机的工作范围通常不允许从低速的最大牵引力到最大行驶速度覆盖加工机器的整个驱动范围。因此，常规的驱动装置具有两种换档状态，其中具有较大传动比的第一换档状态适于较慢的速度和大的牵引力，并且其中具有较低传动比的第二换档状态适于较快的速度和较小的牵引力。其中，液压电动机通常保持以恒定传动比永久啮合并且覆盖具有低牵引力的整个速度范围。第二液压电动机被连接以便以较大的传动比实现扭矩增加，从而允许在低速时具有较大的牵引力。然而，由于较大的传动比，第二液压电动机在相对低速时就达到其转速极限并且不得不在较大速度时分离。然而，在许多驱动装置中，换档状态的变化仅在静止时才可以进行。

为了允许通过整个速度范围而不造成牵引力的中断，存在各种构思。例如，根据DE 44 04 829 A1，驱动装置能够集合在一起，除了其它部件之外，包括叠加变速器、两个液压电动机和多个多盘式离合器。为了在行驶过程中改变与所述第二液压电动机连接的传动比，第二液压电动机的耦合从太阳齿轮轴变换成行星齿轮装置的环形齿轮。这允许加工机器能够通过整个速度范围而不造成牵引力的中断，因为液压电动机保持永久连接并且因此甚至在换档操作过程中提供扭矩。

然而，在这种驱动装置中要考虑不利的情形，即两个液压电动机不得不获得由系统确定的其自身的液压驱动。因此，对于牵引驱动，总是需要至少两个泵送装置。而且，为了保持多盘式离合器上恒定的压力，需要多个多盘式离合器、多个旋转馈穿件以及泵送装置。这导致驱动装置的相应高的安装空间要求以及高的制造成本。

另外，已知这样的驱动装置：其中两个液压电动机中的一个与多盘式离合器啮合和分离。然而，多盘式离合器必须配置成使得其能够安全地传输液压电动机的全部扭矩。另外，在这些构思中，多盘式离合器通常布置在中心轴上，从而避免随后分离的驱动分支上在较大速度时过高的转速，由此最大传输的扭矩变得甚至更大。而且，因此需要单独的泵送装置，从而能够在所有工作状态下为多盘式离合器提供足够的压力。可替代地，离合器由以任何方式提供的流体静力学牵引驱动的进给压力进给。然而，该进给压力通常能够以因数3变化，例如在大约10巴和大约30巴之间，使得作用于多盘式离合器上的摩擦功率也大幅变化。因此，多盘式离合器必须能够以甚至相对低的进给压力传输要求的扭矩。然而，这要求多盘式离合器具有相对大的尺寸，由此驱动装置的安装空间要求和制造成本依次显著增加。

发明概述

本发明的目的是提供最初提及类型的驱动装置，其具有低的安装空间要求并且制造更廉价。本发明的另一目的是提供用于操作汽车加工机器的这种驱动装置的对应方法。

根据本发明，所述目的是通过具有权利要求1的特征的驱动装置、根据权利要求11所述的加工机器以及通过根据权利要求12所述的用于操作汽车加工机器的驱动装置的方法来解决的。在各从属权利要求中说明了具有本发明的方便的进一步发展的有利发展，其中驱动装置的有利发展应视为方法的有利发展，并且反之亦然。

根据本发明的用于汽车加工机器的驱动装置包括：第一液压电动机，其与从动轴耦合；第二液压电动机；以及耦合装置，通过所述耦合装置，所述第二液压电动机能够在第一换档状态下与所述从动轴耦合以用于扭矩增加并且能够在第二换档状态下与所述从动轴分离。其中，所述耦合装置包括：具有锥形摩擦表面的至少一个同步体，其与所述第二液压电动机耦合；以及具有对应摩擦表面的齿轮，其能够相对于所述同步体移动并且与所述从动轴耦合，其中在所述第二液压电动机与所述从动轴耦合时，至少可减少同步体和齿轮之间的可能的转速差，并且能够通过使同步体和齿轮的摩擦表面相对于彼此移动来建立同步体的摩擦表面和齿轮的摩擦表面之间的摩擦配合。在第二液压电动机与从动轴分离时，能够通过使同步体和齿轮相对地移动而远离彼此来取消同步体的摩擦表面和齿轮的摩擦表面之间的摩擦配合。换言之，根据本发明提供了，耦合装置包括不同于现有技术的液压电动机侧同步体和与从动轴耦合的齿轮，在第二液压电动机与从动轴耦合时，也就是在将耦合装置从第二换档状态转变到第一换档状态时，液压电动机侧同步体与从动轴朝向彼此移动，使得建立同步体和齿轮的摩擦表面之间的至少间接的摩擦配合并且因此将第二液压电动机的扭矩增加到第一液压电动机的扭矩。基本上，其中当然还提供的是，根据运动学换向齿轮布置在液压电动机侧，并且同步体与从动轴耦合。由于省去成本高且昂贵的多盘式离合器、行星齿轮装置等，根据本发明的驱动装置因此能够以构造尤其简单且安装空间节约方式形成且相应廉价地制造。其中，同步体的摩擦表面向齿轮的摩擦表面移动越强，由于锥形构造使得两个摩擦表面之间的摩擦力变得越高。因此，对于根据摩擦力的最晚实现的摩擦配合，还能够至少部分地减小或完全补偿同步体和齿轮之间的可能的转速差。因此，通过较大的致动力，能够实现转速的相应的更快同步，并且在建立摩擦配合时能够补偿与同步体耦合的第二液压电动机和旋转的齿轮之间的可能存在的转速差。其中，第二液压电动机优选地以比第一液压电动机大的传动比啮合在驱动系中。相反，在第二液压电动机与从动轴分离时，也就是在耦合装置从第一换档状态转变到第二换档状态时，能够根据本发明来取消摩擦配合，其中同步体和齿轮自己的可能的转速差由于分离而不显著。如果第二液压电动机以较大的传动比耦合，则能够在超过预设速度极限时方便地实现分离。其中，基本上还能提供的是，驱动装置的换档状态之间的变更手动地、自动化地和/或自动地执行。

在本发明的有利发展中，提供的是，同步体和齿轮包括彼此对应的齿形接碴口，其中齿形接碴口至少在第二液压电动机与从动轴耦合的情况下彼此啮合。换言之，提供的是，在耦合装置的第一换档状态下，同步体和齿轮另外经由至少通过建立的摩擦配合的壳式连接（form-fit connection）彼此耦合。因此，能够可靠地传输第二液压电动机的特别高的扭矩。齿形接碴口能够例如形成为同步体和/或齿轮上的所谓的前齿形接碴口。另一优点在于，同步体和齿轮的摩擦表面主要仅用于可能的转速差的短时补偿。因此，能够尤其紧凑地设计同步体和齿轮。因此，常规的齿形接碴口的优点（独立于压力的壳式连接）与多盘式离合器的优点（甚至在负荷下能够啮合/分开）组合。

在本发明的另一有利的发展中，提供的是，耦合装置形成使得在超过同步体和齿轮之间的预设转速差时使得齿形接碴口的相互啮合不可能。换言之，提供的是，耦合装置具有锁定同步件以使得首先同步体和齿轮的至少近似同步必须在齿形接碴口能够彼此啮合之前存在。只要不实现该至少近似同步，齿形接碴口彼此啮合被阻止。因此，所涉及的部件受到机械保护，并且有利地提高耦合装置的寿命。

如果齿形接碴口形成为爪形齿形接碴口，尤其是带有底切齿的齿形接碴口，则出现另一的优点。以此方式，确保在第一换档状态下可靠地保持耦合装置，并且甚至在高负荷下可靠地保持第二液压电动机和从动轴之间的耦合。而且，不同于多盘式离合器，形成为爪形齿形接碴口的齿形接碴口确保在突然压力损失的情况下或者摩擦配合的非期望取消时同步体和齿轮仍相对于彼此保持在其当前位置上。因此，耦合装置的致动能够有利地且安全地在以任意方式要求的液压电动机的进给压力的辅助下实现，由此能够尤其紧凑且廉价地形成驱动装置。

在本发明的另一有利发展中，提供的是耦合装置包括换档气缸，同步体和齿轮能够通过所述换档气缸相对于彼此移动。由此，允许第一换档状态和第二换档状态之间的耦合装置的简单换档。其中，换档气缸适于使同步体相对于齿轮移动。基本上，能够机械地、电气地、气动地、磁性地和/或液压地操作换档气缸。

在本发明的另一发展中，已经证实如果这样的有利的：换档气缸包括具有工作空间的气缸元件，容纳在工作空间中的第一和第二活塞能够相对于所述气缸元件移位，工作空间由第一和第二活塞划分成以下三个室：第一工作室，其能够经由换档气缸的第一连接加载工作介质；第二工作室，其能够经由换档气缸的第二连接加载工作介质；以及第三工作室，其布置在第一和第二工作室之间，并且至少一个弹簧元件一方面能够支撑在第一活塞上并且另一方面支撑在第二活塞上，通过至少一个弹簧元件，活塞能够相互加载力。此外，提供的是，换档气缸的第一止挡件与第一活塞相关联，通过所述第一止挡件，第一活塞朝向第二活塞的移动受限制，并且换档气缸的第二止挡件与第二活塞相关联，通过所述第二止挡件，所述第二活塞朝向第一活塞的移动受限制。

通过为第一和/或第二活塞加载对应的工作介质并且因此加载对应的压力，活塞能够在工作空间中相对于所述工作空间移位，工作空间与第一和第二工作室的相应的容积增加或容积减小相关联。而且，换档气缸包括至少一个弹簧元件，尤其为压缩弹簧，所述弹簧元件一方面能够支撑在第一活塞上并且另一方面支撑在第二活塞上。其中，弹簧元件例如布置在第三工作室中。因此，活塞经由弹簧元件彼此间隔开。作为弹簧元件在活塞上的可支撑的结果，通过使活塞相对于彼此移动，尤其朝向彼此，能够压迫弹簧元件。通过弹簧元件，活塞能够相互加载力。

如已经提到的，换档气缸的第一止挡件与第一活塞相关联，通过所述第一止挡件，第一活塞朝向第二活塞的移动受限制。如果第一工作室加载工作介质，因此第一活塞朝向第二活塞移动，工作介质与第一活塞的增压相关联。其中，第一活塞朝向第二活塞移动或者能够在该移动路径上移动直到第一活塞由于增压而与在其相关联的第一止挡件上形成支撑抵接。如果第一活塞移动而在第一止挡件上支撑抵接，则因此第一活塞不再能够朝向第二活塞进一步移动，即使第一活塞经由工作介质进一步增压。

换档气缸的第二止挡件也与第二活塞相关联，通过所述第二止挡件，第二活塞朝向第一活塞的移动受限制。如果例如第二工作室加载工作介质，由此第二活塞增压，并且因此，由此实现第二活塞朝向第一活塞的移动。现在，第二活塞尽可能长地或者在这样的移动路径上朝向第一活塞移动，直到第二活塞在与其相关联的第二止挡件上形成支撑抵接。如果第二活塞移动而在第二止挡件上支撑抵接，则因此第二活塞不能朝向第一活塞进一步移动，即使第二活塞经由工作介质进一步增压。

换档气缸具有尤其少数量的零件并且因此具有尤其低的复杂度，耦合装置能够经由换档气缸在第一换档状态和第二换档状态之间转变。这与低的安装空间要求、低重量以及低成本相关联。

而且，由于第一或第二活塞经由对应的工作介质的增压的突然终止不会导致第一活塞或第二活塞在工作空间中相对于气缸元件的非期望移动，所以换档气缸允许耦合装置的尤其安全的换档以及因此第二液压电动机的尤其安全的耦合和分离。因此，在所有操作情形下可靠地避免耦合装置的非期望的换档以及因此期望分离的第二液压电动机的非期望耦合或者期望耦合的第二液压电动机的非期望分离。因此，也防止由于耦合装置的非期望换档导致对耦合装置和/或液压电动机造成非期望的破坏。

为使第二活塞朝向第一活塞移动，提供的是由于第二活塞加载工作介质以及由于在第二工作室中工作介质的第二压力产生的作用于第二活塞上的第二力大于由于一方面弹簧元件支撑在第二活塞上以及另一方面弹簧元件支撑在第一活塞上引起的抵消第二力且作用于第二活塞上的弹簧力。其中，第二力和弹簧力大于作用于第一活塞上的第一力，作用于第一活塞上的第一力任选地由于通过第一工作室的工作介质对第一活塞的增压以及因此由于第一工作室中与第一力相反的工作介质的压力而起作用。

为使第一活塞朝向第二活塞移动，提供了与其相反的力关系。其中，由于通过第一工作室中的工作介质对第一活塞的增压引起的作用于第一活塞上的第一力大于由于弹簧元件一方面在第一活塞上的支撑或可支撑性以及另一方面在第二活塞上的支撑或可支撑性而作用于第一活塞上的且方向与第一力相反的弹簧元件的弹簧力。其中，第一力和弹簧力大于由于第二活塞的增压而任选地作用于第二活塞上且与第一力相反的第二力。

有利地，在第二活塞朝向第一活塞移动时，第一力以及因此第一工作室中的压力至少基本上为零，在极有利的方式中，为使第一活塞朝向第二活塞移动，第二力以及因此第二工作室中的压力至少基本上为零。

如果第一室加载与第一活塞的增压相关联的工作介质，并且如果在第一工作室中发生突然的压力损失以使第一活塞加载较低的压力或者不再加载压力，则因此该突然的压力损失不会导致第一活塞在工作空间内的突然的非期望移动。因此，甚至在突然的压力损失时第一活塞保持在工作空间中的期望位置上。因此，甚至在该位置上，避免了耦合装置的非期望换档。

因此，借助于该换档气缸，以构造简单的方式确保，耦合装置总是在压力损失时保持其当前的换档状态。另外，甚至在工作介质的压力不同的情况下，同步体和齿轮总是在建立摩擦配合时经受相同的摩擦动量，由此耦合装置能够通过至少液压电动机的运转所需的工作介质的进给压力有利地且安全地致动。

通过将至少一个同步元件布置在同步体和齿轮之间产生了进一步的优点，经由该布置，能够间接地产生同步体和齿轮之间的摩擦配合。换言之，提供的是在耦合装置转变到第一换档状态时发生的摩擦力分配到至少一个附加的同步元件，经由此间接地建立同步体和齿轮之间的摩擦配合。以此方式，耦合装置包括同步元件的至少两个附加的摩擦表面，由此能够接受较大的扭矩，同步体和齿轮之间的较大的转速差是可容忍的，并且有利地延长了耦合装置的使用寿命。优选地，同步元件的摩擦表面也形成为锥形或者与同步体和/或齿轮的相关的摩擦表面相对应。基本上，能够提供的是两个、三个、四个或另外的同步元件布置在同步体和齿轮之间，由此能够另外地提高所涉及的摩擦对的使用寿命。此外，能够提供的是至少一个同步元件布置在可旋转地固定和/或能够旋转至多±25°的同步体上和/或齿轮上。

在其它发展中，允许附加的安装空间和成本节约，因为驱动装置仅包括一个泵送装置，液压电动机和/或耦合装置两者均通过所述一个泵送装置被供给工作介质。其中，已经证实如果这样尤其有利：耦合装置包括上述换档气缸并且可用于通过借助工作介质的相应增压而使耦合装置在第一和第二换档位置之间转变。在其它发展中，允许附加的安装空间和成本节约，因为第一和第二液压电动机通过液压并联连接。而且，以此方式，第一和第二液压电动机能够特别简单地仅通过一个泵送装置被供给工作介质。

在本发明的其它发展中，已经证实如果这样尤其有利：同步体在其其远离齿轮朝向的侧上具有另一摩擦表面，所述另一摩擦表面能够在相对于驱动装置可旋转地固定的箱体的对应摩擦表面上形成抵接。因此，第二液压电动机能够在耦合装置转变到第二换档状态的情况下经由摩擦配合被制动和/或固定到箱体上。其中，能够另外提供的是同步体和箱体具有彼此对应的齿形接碴口，通过齿形接碴口能够另外地建立同步体和箱体之间的壳式连接。在另外的发展中，该齿形接碴口还能够形成为爪形齿形接碴口。

在本发明的另一的发展中，已经证实如果这样尤其有利：耦合装置形成为在从第二换档状态转变到第一换档状态时，尤其在建立同步体和齿轮之间的摩擦配合之前，使第二液压电动机至少加速到预设的最小转速。因此，能够有利地减小在啮合第二液压电动机时产生的摩擦功率。这在如下情况下尤其有利：第二液压电动机从其余部分与移动的齿轮耦合，因为第二液压电动机的短时转出，其发动扭矩不必或者不必独自地由同步体-齿轮的摩擦对来克服。

本发明的另一方案涉及加工机器，尤其是基于陆地的汽车加工机器，其具有根据前述实施方案中的任一项的驱动装置。尤其产生的特征及其优点能够由相应的描述收集到并且相应地适用于加工机器。

本发明的另一方案涉及用于操作汽车加工机器的驱动装置的方法，其中所述驱动装置包括：第一液压电动机，其与从动轴耦合，所述从动轴与加工机器的轮轴耦合用于驱动加工机器；第二液压电动机；以及耦合装置，通过所述耦合装置，第二液压电动机在第一换档状态下从动轴耦合以用于扭矩增加并且在第二换档状态下与从动轴分离。所述耦合装置依次包括：具有锥形摩擦表面的至少一个同步体，其与第二液压电动机耦合；以及具有对应的摩擦表面的齿轮，其能够相对于所述同步体移动并且与从动轴耦合。在根据本发明的方法的范围内，其中，提供的是，在耦合装置从第二换档状态转变到第一换档状态时，同步体和齿轮相对于彼此移动，至少减小同步体和齿轮之间的可能的转速差，并且建立同步体的摩擦表面和齿轮的摩擦表面之间的摩擦配合。此外，提供的是，在耦合装置从第一换档状态转变到第二换档状态时，同步体和齿轮相对地移动而远离彼此，并且取消同步体的摩擦表面和齿轮的摩擦表面之间的摩擦配合。根据本发明的方法允许加工机器在其整个速度范围内通过而不造成牵引力的中断，因为第一液压电动机保持永久啮合并且甚至在转变操作期间提供相应的扭矩。第二液压电动机根据请求耦合并且优选地以比第一液压电动机更大的传动比耦合，因此提供其附加的扭矩。根据加工机器的一定速度，第二液压电动机以上述方式分离从而保护其免于不能容许的高转速破坏。其中，驱动装置能够以构造尤其简单和安装空间节约的方式形成并且相应地制造廉价。同步体的摩擦表面向齿轮的摩擦表面移动得越强，由于锥形构造使得两个摩擦表面之间的摩擦力越高。因此，对于根据摩擦力而最晚实现的摩擦配合，还至少减小或完全地补偿同步体和齿轮之间的可能的转速差。通过较大的致动力，实现了转速的相应更快的同步，并且在建立摩擦配合时补偿与同步体耦合的第二液压电动机和旋转的齿轮之间的可能存在的转速差。另外出现的优点能够从前面的描述中收集到，其中驱动装置的有利发展应视为方法的有利发展，并且反之亦然。

在本发明的有利发展中，提供的是，在耦合装置从第二换档状态转变到第一换档状态时，彼此对应的同步体和齿轮的齿形接碴口彼此啮合，和/或在耦合装置从第一换档状态转变到第二换档状态时，彼此对应的同步体和齿轮的齿形接碴口彼此分开。换言之，提供的是，在耦合装置的第一换档状态下，同步体和齿轮另外经由至少在建立摩擦配合时的壳式连接而彼此耦合。因此，能够可靠地传输第二液压电动机的特别高的扭矩。作为齿形接碴口，例如，所谓的前齿形接碴口能够用在同步体和/或齿轮上。另外的优点在于，同步体和齿轮的摩擦表面主要仅用于可能的转速差的短时补偿。因此，能够尤其紧凑地设计同步体和齿轮。因此，常规的齿形接碴口的优点（独立于压力的壳式连接）与多盘式离合器的优点（甚至在负荷下能够啮合/分开）组合。

如果耦合装置包括换档气缸则将产生另外的优点，通过所述换档气缸同步体和齿轮相对于彼此移动。因此，允许第一换档状态和第二换档状态之间的耦合装置的简单转变。其中，借助于换档气缸，同步体和齿轮相对于彼此移动。基本上，能够机械地、电气地、气动地、磁性地和/或液压地操作换档气缸。

在本发明的另外的有利发展中，提供的是，在从第二换档状态转变到第一换档状态时，尤其在建立同步体和齿轮之间的摩擦配合之前，耦合装置将第二液压电动机至少加速到预设的最小转速。因此，有利地减小了在啮合第二液压电动机时产生的摩擦功率。如果第二液压电动机从其余部分与移动的齿轮耦合这是尤其有利的，因为第二液压电动机的短时转出，其发动扭矩不必或者不必独自由同步体-齿轮的摩擦对来克服。

附图说明

根据权利要求书、实施方案以及基于附图，本发明的其它特征是显而易见的。上文在说明书中提到的特征和特征组合以及下文在实施方案中提到的特征和特征组合不仅可用于相应指定的组合，而且可用于其它组合或独自使用，而不偏离本发明的范围，其中示出了：

图1是根据本发明的驱动装置的示意性图示；

图2是图1所示的驱动装置的换档气缸的示意性纵向剖视图；以及

图3是换档气缸的另一实施方案的示意性纵向剖视图。

发明详述

图1示出了根据本发明的驱动装置10的示意性图示，其用于基于陆地的汽车加工机器（未示出）。驱动装置10包括第一液压电动机12a，第一液压电动机12a能够由液压流体驱动并且经由轴13a、齿轮对14a、轴13b和齿轮对14b与从动轴16耦合。此外，驱动装置10包括第二液压电动机12b和耦合装置18，第二液压电动机12b能够由液压流体驱动，通过所述耦合装置18，第二液压电动机12b能够在第一换档状态下与从动轴16耦合以用于扭矩增加并且能够在第二换档状态下与从动轴16分离。液压电动机12a具有工作范围，其不允许在低行驶速度到极高行驶速度下覆盖高牵引力的加工机器的整个驱动范围。因此，第一液压电动机12a设置为用于较快的速度和较低的牵引力并且以较小的传动比与从动轴16永久地耦合。第二液压电动机12b能够以用于慢速的较大传动比以及较大的牵引力啮合。按照本身已知的方式，经由从动轴16间接地或直接地实现加工机器的驱动。借助于下文更详细说明的耦合装置18，加工机器能够通过整个速度范围，而不造成牵引力的中断，其中第一液压电动机12a甚至在耦合装置18的第一换档状态和第二换档状态之间转变期间提供相应的扭矩。

为了驱动第一液压电动机12a和第二液压电动机12b，两个液压电动机12a、12b均仅通过驱动装置10的一个共用的泵送装置（未图示）被供给液压流体。因此，驱动装置10具有少数量的零件、低重量和低的安装空间要求并且因此能够廉价地制造。因为在两个方向箭头11a、11b上是可识别的，所以两个液压电动机12a、12b的旋转方向可逆以使加工机器能够例如前后移动。

耦合装置18依次具有至少一个同步体20以及齿轮24，同步体20具有锥形摩擦表面22且与第二液压电动机12b耦合并且当前形成为同步环，齿轮24具有相应的摩擦表面26，齿轮24能够相对于同步体20移动且与从动轴16耦合。目前，齿轮24可旋转地固定连接到轴13b，而同步体20经由轴13c、齿轮对14c和轴13d与第二液压电动机12b耦合。

耦合装置18的替代实施方案由虚线表示，据此同步体20在其远离齿轮24朝向的侧具有另一摩擦表面28，所述另一摩擦表面28能够抵接在可旋转固定地保持在加工机器上的箱体32的相应的摩擦表面30上。因此，第二液压电动机12b能够在耦合装置18转变到第二换档状态的情况下经由摩擦配合被制动或固定到箱体32。其中，能够进一步提供的是，同步体20和箱体32具有彼此对应的齿形接碴口，通过齿形接碴口，能够建立同步体20和箱体32之间的壳式连接。在另一发展中，齿形接碴口34能够形成为爪形齿形接碴口。

为了将第二液压电动机12b与从动轴16耦合，也就是在将耦合装置18转变到第一换档状态时，同步体20朝向轴向固定的齿轮24移动，从而建立同步体20的摩擦表面22和齿轮24的摩擦表面26之间的摩擦配合。同时，在建立摩擦配合时，减小或完全补偿了同步体20或轴13c与齿轮24或轴13b之间的可能的转速差。为了保持出现的摩擦功率尽可能低，通过同时或临时进展的液压同步来支持机械同步。为此，第二液压电动机12b在接触摩擦表面22、26时或之前临时转出（φ2）以使其达到一定的最小转速。随后，第二液压电动机12b能够以上述方式以较低的摩擦功率啮合并且提供其附加扭矩。因此，摩擦表面22、26被保护，因为它们仅用于啮合时低转速差的短时补偿。因此，摩擦表面22、26以及同步体20和齿轮24分别能够设计为极小，由此耦合装置18能够相应地紧凑且廉价地提供。

为了将第二液压电动机12b与从动轴16分离，也就是在将耦合装置18转变到第二换档状态时，同步体20移动而远离齿轮24，由此同步体20的摩擦表面22和齿轮24的摩擦表面26之间的摩擦配合再次取消。根据耦合装置18的构造，第二液压电动机12b随后能够以上述方式任选地固定到箱体32。

同步体20和齿轮24包括彼此对应的齿形接碴口36，其中齿形接碴口36能够在第二液压电动机12b与从动轴16耦合的情况（也就是说在耦合装置18的第一换档状态下）彼此啮合，并且除了摩擦配合连接还建立壳式连接。其中，齿形接碴口36当前形成为具有底切齿的爪形齿形接碴口。在第一换档状态下，因此，借助于齿形接碴口36积极地实现力传输，这甚至在负荷下或压力损失时将耦合装置18总是保持为闭合的第一换档状态。

在图示的实施方案中，齿轮对14a的齿轮包括37个齿（轴13a上的齿轮）和31个齿（轴13b上的齿轮），其中得到i=0.838的传动比。齿轮对14b的齿轮分别包括21个齿（轴13b上的齿轮）以及49个齿（从动轴16上的齿轮），由此得到i=2.333的传动比。最后，齿轮对14c的齿轮包括19个齿（轴13d上的齿轮）和52个齿（轴13c上的齿轮），由此得到i=2.737的传动比。因此，齿轮对14a的包括37个齿的齿轮与齿轮对14c的包括19个齿的齿轮成i=3.266的传动比。齿轮对14a的包括37个齿的齿轮与齿轮对14b的包括49个齿的齿轮成i=1.955的传动比。最后，齿轮对14c的包括19个齿的齿轮与齿轮对14b的包括49个齿的齿轮成i=6.386的传动比。然而，应强度的是，这些仅为可能的传动比的非限制性实施例，并且还能够提供可变的传动比。

为了使同步体20和齿轮24相对于彼此移动，耦合装置18包括换档气缸40，下文将基于图2对换档气缸40进行更详细地说明，图2示出了换档气缸40的示意性纵向剖视图。换档气缸40包括具有工作空间42的气缸元件44以及第一活塞46a和第二活塞46b，第一活塞和第二活塞容纳在工作空间42中且能够相对于所述工作空间42移位。通过活塞46a、46b，工作空间42被划分成：第一工作室50a，其能够经由换档气缸40的第一连接48a加载工作介质；第二工作室50b，其能够经由换档气缸40的第二连接48b加载工作介质；以及第三工作室50c，其布置在第一工作室50a和第二工作室50b之间。此外，换档气缸40包括形成为压缩弹簧的弹簧元件52，其一方面能够支撑在第一活塞46a上并且另一方面能够支撑在第二活塞46b上，通过所述弹簧元件52，活塞46a、46b能够相互加载力。

此外，换档气缸40的第一止挡件54a与第一活塞46a相关联，通过所述第一止挡件54a，第一活塞46a朝向第二活塞46b的移动受限制。换档气缸40的第二止挡件54b与第二活塞46b相关联，通过所述第二止挡件54b，第二活塞46b朝向第一活塞46a的移动受限制。第一活塞46a与被引导通过换档气缸40的壳体的推杆56连接，推杆56能够连同第一活塞46a一起运动。此外，推杆56与耦合装置18的同步体20耦合以使得通过使推杆56轴向地运动，同步体20能够分别沿轴13c和13d的轴向方向相对于齿轮24一起运动。

为了闭合耦合装置18，即，为了转变到第一换档状态，第二工作室50b加载液压流体以使压力P2存在于第二工作室50b中，其作用于第二活塞46b。根据压力P2作用的第二活塞46b的面积，与第二活塞46b对应的第二力是由该压力得到的。其中，该第二力比由于其支撑在第一活塞46a上而由弹簧元件52任选地作用于第二活塞46b上的弹簧力高以及比由于以压力P1为第一工作室50a加载液压流体而任选地抵消第二力的对应于第一活塞46a的第一力大。通过第二力，第二活塞46b朝向第一活塞46a移动。第二活塞46b移动直到其支撑抵接在第二止挡件54b上。因此，弹簧元件52被压迫以使第一活塞46a经受源自于受压迫的弹簧元件52的独立于压力P2的限定力。通过该力，第一活塞46a移动远离第二活塞46b，从而使摩擦表面22朝向摩擦表面26移动。

如果轴13c和13d的转速同步，则第一活塞46a进一步移动至其在工作空间42中的最终位置，例如，直到其支撑在将工作空间42与第一工作室50a定界的气缸元件44的端壁60上。在压力P2突然压降时，第一活塞46a保持其与工作空间42的相对位置，同时通过弹簧元件52的弹簧力移动第二活塞46b直到弹簧元件52松弛。然而，耦合装置18保持闭合。这是通过爪形齿形接碴口来支撑的，通过爪形齿形接碴口，甚至在压力损失时，耦合装置18总是至少基本保持其当前的换档状态。

换档气缸40的另一优点在于，即使通过不同的压力P1和P2，相同的摩擦动量在闭合（啮合）耦合装置18时至少基本上总是存在并且作用于耦合装置18上。因此，耦合装置18能够通过驱动装置10的所谓的进给而有利地且安全地闭合。由于至少基本上在将耦合装置18换档时甚至在不同压力P1和P2的情况下相同的恒定力总是存在于推杆56上，耦合装置18的至少基本上总是相同的摩擦和同步行为存在。因此，液压电动机12a、12b以及两个工作室50a、50b能够通过共同的泵送装置被供给液压流体，其中液压流体的进给压力的变化不会引起摩擦动量的变化以及因此不会引起耦合装置18的摩擦功率的变化。这尤其是通过第一活塞46a的弹簧装载实现的，其中换档气缸40同时允许第一活塞46a与工作空间42的相对位置在非期望和突然的压力损失时至少基本上不变。

为了打开耦合装置18，即，为了转变到第二换档状态，第一工作室50a加载液压流体以使压力P1存在于第一工作室50a中，该压力P1作用于第一活塞46a上。根据第一活塞46a的压力P1所作用的面积，第一力由压力P1得到，其朝向第二活塞46b作用。其中，第一力比任选地作用于第一活塞46a上的与弹簧元件52的第一力相反的力大且比第二力大，其中弹簧元件52作用的力比第二力大。通过使第一活塞46a朝向第二活塞46b移动，弹簧元件52再次受压以使弹簧元件52将弹簧力作用于第二活塞46b上。通过该弹簧力，第二活塞46b朝向气缸元件44的另一端壁62移动，通过另一端壁62部分地界定工作空间42和第二工作室50b。弹簧元件52的以及气缸元件44的以及因此工作空间42的长度的轴向伸展例如被定尺寸为使得在耦合装置18打开的情况下弹簧力不再作用于第一活塞46a上。因此，压力P1的突然压力损失不会引起第一活塞46a相对于工作空间42的非期望运动。因此，使得耦合装置18的非期望换档不可能发生。换言之，因此，压力P2的压力损失以及P1的压力损失都不会对耦合装置18的换档状态以及因此对加工机器的工作状态造成影响。因此，换档气缸40实质上不同于常规的弹簧装载活塞，因为它们在会导致非期望工作状态的压力损失时（例如，在第二液压电动机12b非受控失控时）能够突然地改变其位置。

图3示出了换档气缸40的另一实施方案的示意性纵向剖视图。不同于之前的实施方案，弹簧元件52基于第一活塞46a以使其仅能够在其工作范围内移动。为此，根据图3的换档气缸40包括具有轴环66的活塞杆64。第一活塞46a具有例如构造为镗孔的受器68，其中活塞杆64的与轴环66相对的端部区域被容纳在所述受器68中，例如通过螺纹装配、压配合或可移动地支撑。

完全松弛的弹簧元件52和完全啮合耦合装置18所需的该长度之间的非要求长度范围被偏置在活塞杆64和第一活塞46a处或上，其中在偏置状态下，弹簧元件52一方面将其自身支撑在轴环66上，另一方面将其自身支撑在活塞46a上。不同于第一实施方案，换档气缸40能够被设计得较短，因此得到进一步的安装空间节约。与第一实施方案的另一区别在于，活塞46a、46b的止挡件54a、54b布置在气缸元件44的外部，由此允许弹簧元件52的弹簧力的后续可调节性。

在耦合装置18转变到第一换档状态的情况下，也就是在第二液压电动机12b啮合的情况下，第一活塞46a抵接在端壁60上，其中残余的弹簧力仍经由第二活塞46b和偏置的弹簧元件52起作用。第二活塞46b作用于第二止挡件54b上。在第二工作室50b中的压力P2出现压力损失的情况下，第二活塞46b不回移整个路径直到弹簧元件52的完全松弛以及第二活塞46a抵接在端壁62上，而是仅相对短的路径直到弹簧元件52抵接在轴环66上。弹簧力由活塞杆64和轴环66保持。

气缸元件44被定尺寸以使得在耦合装置18转变到第二换档状态的情况下（也就是在第二液压电动机12b分开的情况下）不具有弹簧元件52的弹簧力而使第二活塞46b停留。由于弹簧元件52的偏置，在弹簧元件52完全松弛之前总是到达该位置以使得与之前的实施例相比气缸元件44能够相应地形成得较短。从图3中能够看出，第二活塞46b具有受器70，活塞杆64能够容纳在受器70中的至少部分面积中。因此，同样与之前的实施例相比气缸元件44能够相应地形成得较短。

原则上，所描述的换档气缸40不仅适用于上述耦合装置18，而且能够独立于耦合装置而使用，例如，用于带有多盘式离合器的变速器或者甚至在不同压力关系情况下总是通过相同的力致动具有摩擦元件的离合器其它应用。其中，基本上有利的是，活塞46a、46b被定尺寸为使得甚至在期望最低压差△P=|P1-P2|的情况下活塞充分地张紧弹簧元件52并且能够在其所有可设想的工作状态下在其相应的最终位置之间移动。

Claims (15)

1.用于汽车加工机器的驱动装置（10），包括：

-第一液压电动机（12a），其与从动轴（16）耦合；

-第二液压电动机（12b）；以及

耦合装置（18），通过所述耦合装置（18），所述第二液压电动机（12b）能够在第一换档状态下与所述从动轴（16）耦合以用于扭矩增加并且能够在第二换档状态下与所述从动轴（16）分离，

其特征在于

所述耦合装置（18）包括：

-具有锥形摩擦表面（22）的至少一个同步体（20），其与所述第二液压电动机（12b）耦合；以及

-具有对应的摩擦表面（26）的齿轮（24），其能够相对于所述同步体（20）移动并且与所述从动轴（16）耦合，

其中在所述第二液压电动机（12b）与所述从动轴（16）耦合时，能够至少减小所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间的可能的转速差，并且能够通过使所述同步体（20）和所述齿轮（24）相对于彼此移动来建立所述同步体（20）的所述摩擦表面（22）和所述齿轮（24）的所述摩擦表面（26）之间的摩擦配合；并且

-在所述第二液压电动机（12b）与所述从动轴（16）分离时，能够使所述同步体（20）和所述齿轮（24）相对移动而远离彼此来取消所述同步体的所述摩擦表面（22）和所述齿轮（24）的所述摩擦表面（26）之间的所述摩擦配合。

2.根据权利要求1所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述同步体（20）和所述齿轮（24）包括彼此对应的齿形接碴口（36），其中所述齿形接碴口（36）至少在所述第二液压电动机（12b）与所述从动轴（16）耦合的情况下彼此啮合。

3.根据权利要求2所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述耦合装置（18）形成为使得在超过所述同步体（20）和所述齿轮（24）的预设转速差时使得所述齿形接碴口（36）的相互啮合不可能。

4.根据权利要求2或3所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述齿形接碴口（36）形成为爪形齿形接碴口，尤其具有底切齿。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述耦合装置（18）包括换档气缸（40），通过所述换档气缸（40），所述同步体（20）和所述齿轮（24）能够相对于彼此移动。

6.根据权利要求5所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述换档气缸（40）包括：

-气缸元件（44），其具有工作空间（42），

-第一和第二活塞（46a，46b），其容纳在所述工作空间（42）中且能够相对于所述工作空间（42）移位，所述工作空间（42）被所述第一和第二活塞（46a，46b）划分成：第一工作室（50a），其能够经由所述换档气缸（40）的第一连接（48a）加载工作介质；第二工作室（50b），其能够经由所述换档气缸（40）的第二连接（48b）加载工作介质；以及第三工作室（50c），其布置在所述第一和第二工作室（50a，50b）之间，以及

-至少一个弹簧元件（52），其一方面能够支撑在所述第一活塞（46a）上且另一方面支撑在所述第二活塞（46b）上，通过所述至少一个弹簧元件（52），所述活塞（46a，46b）能够相互加载力，其中

-所述换档气缸（40）的第一止挡件（54a）与所述第一活塞（46a）相关联，通过所述第一止挡件（54a），所述第一活塞（46a）朝向所述第二活塞（46b）的运动受限制，并且

-所述换档气缸（40）的第二止挡件（54b）与所述第二活塞（46b）相关联，通过所述第二止挡件（54b），所述第二活塞（46b）朝向所述第一活塞（46a）的运动受限制。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动装置（10），

其特征在于

在所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间，布置有至少一个同步元件，经由所述同步元件，能够间接地产生所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间的所述摩擦配合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述驱动装置（10）包括仅一个泵送装置，通过所述泵送装置，两个液压电动机（12a，12b）和/或所述耦合装置（18）被供给工作介质，和/或所述第一和第二液压电动机（12a，12b）并联地液压连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述同步体（20）在其远离所述齿轮（24）朝向的侧具有另一摩擦表面（28），所述另一摩擦表面（28）能够与相对于所述驱动装置（10）旋转固定的箱体（32）的对应摩擦表面（30）形成抵接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的驱动装置（10），

其特征在于

所述耦合装置（18）形成为在从所述第二换档状态转变到所述第一换档状态时，优选地在建立所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间的所述摩擦配合之前，将所述第二液压电动机（12b）至少加速到预设的最小转速。

11.加工机器，尤其是基于陆地的汽车加工机器，包括根据权利要求1至10中任一项所述的驱动装置（10）。

12.用于操作汽车加工机器的驱动装置（10）的方法，其中所述驱动装置（10）包括：

-第一液压电动机（12a），其与从动轴（16）耦合，所述从动轴（16）与所述加工机器的轮轴耦合，用于驱动所述加工机器；

-第二液压电动机（12b）；以及

耦合装置（18），通过所述耦合装置（18），所述第二液压电动机（12b）在第一换档状态下与所述从动轴（16）耦合以用于扭矩增加并且在第二换档状态下与所述从动轴（16）分离，

其中所述耦合装置（18）包括：

-具有锥形摩擦表面（22）的至少一个同步体（20），其与所述第二液压电动机（12b）耦合；以及

-具有对应摩擦表面（26）的齿轮（24），其能够相对于所述同步体（20）移动并且与所述从动轴（16）耦合，

其中

-在将所述耦合装置（18）从所述第二换档状态转变到所述第一换档状态时，所述同步体（20）和所述齿轮（24）相对于彼此移动，至少减小所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间的可能的转速差，并且建立所述同步体（20）的所述摩擦表面（22）和所述齿轮（24）的所述摩擦表面（26）之间的摩擦配合；并且

-在将所述耦合装置（18）从所述第一换档状态转变到所述第二换档状态时，所述同步体（20）和所述齿轮（24）相对地移动而远离彼此，并且取消所述同步体（20）的所述摩擦表面（22）和所述齿轮（24）的所述摩擦表面（26）之间的所述摩擦配合。

13.根据权利要求12所述的方法，

其特征在于

在将所述耦合装置（18）从所述第二换档状态转变到所述第一换档状态时，所述同步体（20）和所述齿轮（24）的彼此对应的齿形接碴口（36）彼此啮合，和/或在将所述耦合装置（18）从所述第一换档状态转变到所述第二换档状态时，所述同步体（20）和所述齿轮（24）的彼此对应的所述齿形接碴口（36）彼此分离。

14.根据权利要求12或13所述的方法，

其特征在于

所述耦合装置（18）包括换档气缸（40），通过所述换档气缸（40），所述同步体（20）和所述齿轮（24）相对于彼此移动。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，

其特征在于

在从所述第二换档状态转变到所述第一换档状态时，优选地在建立所述同步体（20）和所述齿轮（24）之间的所述摩擦配合之前，所述耦合装置将所述第二液压电动机（12b）至少加速到预设的最小转速。

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