CN105793093B - 主动的差速器和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种主动的差速器，用于受控制地分配通过驱动马达(2、9、20)产生的驱动力矩到两个输出轴(3、4、10、11)上，该主动的差速器包括用于使所述输出轴(3、4、10、11)与所述驱动马达(2、9、20)的驱动轴和分配马达(6、13)的分配轴耦联的行星齿轮传动装置(5、12)，其中，所述驱动力矩到所述输出轴(3、4、10、11)上的分配依赖于由所述分配马达(6、13)施加的转动力矩，其中，所述分配轴和所述行星齿轮传动装置(5、12)通过能够分离的离合装置(7、14)耦联，其中，所述离合装置(7、14)如下地构造，在所述差速器(1、8、21)的运行参数超过规定的限值时使所述分配轴与所述行星齿轮传动装置(5、12)分离。

Description

主动的差速器和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于受控制地分配通过驱动马达产生的驱动力矩到两个输出轴上的主动的差速器，该主动的差速器包括用于使所述输出轴与驱动马达的驱动轴和分配马达的分配轴耦联的行星齿轮传动装置，其中，驱动力矩到所述输出轴上的分配依赖于通过所述分配马达施加的转动力矩。

背景技术

主动的差速器被使用用以将驱动力矩分配到多个、尤其两个输出轴上。所述差速器在此实现：所述两个输出轴具有不同的转动速度。如果所述差速器在没有额外的分配马达的或者完全或部分地锁止所述差速器的情况下被运行，那么相同的转动力矩被传递到两个输出轴上。到差速器中的、依赖于另外的引入的转动力矩而改变到所述输出轴上的转动力矩分配的主动的嵌接允许转动力矩的灵活的分配。

主动的差速器尤其在机动车中被使用用于分配驱动马达的驱动力矩到机动车的待驱动的轮上。在机动车领域(Kraftfahrzeugsegment)中，这样的主动的差速器的使用常常被称作“扭矩控制”(torque vectoring)或者“主动横摆”(active yaw)。主动的差速器在机动车中的使用尤其允许主动地影响所述机动车的偏转角度，因为通过所述主动的差速器，在各个轮处的转动力矩以及由此在相应的轮处传递到道路上的力能够单独地被控制或者得到匹配。

尤其在机动车中使用主动的差速器时可能的是，在所述差速器中出现高的负载。这样的高的负载尤其在输出轴的转速差异很大时或者在差异很大的转动力矩通过所述输出轴作用到所述差速器上时会出现。也可能的是，基于不同的车辆系统的不同的反应时间，大的转动力矩由驱动马达传递到所述轮上，而这些轮被制动。在该情况下，所述主动的差速器也被强烈地加载。基于该高的负载，不仅所述差速器的机械的元件的使用寿命会减少，而且主动的差速器中电力电子部件的使用寿命也会减少。

发明内容

由此，本发明基于以下的任务，提供如下的主动的差速器，其能够实现：减少所述主动的差速器的电的和机械的构件的负载并且由此尤其延长所述构件的使用寿命。

根据本发明，该任务通过开头提到的类型的差速器得到解决，其中，分配轴和行星齿轮传动装置通过能够分离的离合装置耦联，其中，所述离合装置如下地构造，在所述差速器的运行参数超过规定的限值时使所述分配轴与所述行星齿轮传动装置分离。

本发明基于如下的构思：通过如下方法避免所述传动装置的损坏以及高的负载，即在运行参数超过一定的限值时使所述分配轴与行星齿轮传动装置分离。由此，给出所述差速器的主动的控制并且在没有设置额外的元件用于完全地或者部分地锁止所述差速器时，所述差速器将所述驱动马达的转动力矩均匀地分配到所述输出轴上。所述分配轴与所述行星齿轮传动装置的分离尤其是有利的，因为，所述分配轴或者说所述分配马达典型地以高的转速运行，也就是说，所述行星齿轮传动装置或者另外的传动装置如下地构造，使得所述分配轴的转速在所述主动的差速器运行期间比输出轴之间的转速差别高出规定的因子。由此，尤其在所述输出轴之间突然出现大的转速差别时会出现所述分配轴的以及由此所述分配马达的非常高的转速，这会导致所述分配马达的损坏。这能够通过及时地使所述分配轴以及由此所述分配马达与所述行星齿轮传动装置分离得到避免。同样能够避免尤其突然地出现所述分配轴的以及由此所述分配马达的高的转动力矩负载。

在此可行的是，所述离合装置如下地构造，使得仅仅基于所述离合装置的机械的构造，分配轴和行星齿轮传动装置之间的连接在超过所述运行参数时被分离。此外，能够使用已知的、依赖于转速地或者依赖于转动力矩地连接和/或分离两个轴之间的联接的离合器类型。替代地或者补充地，然而也可行的是，通过传感器分析所述分配马达处的电流或者类似物来获得所述运行参数并且通过控制装置依赖于这些获得的运行参数来控制所述离合装置。

所述运行参数可以是所述输出轴的转速之间的转速差。所述分配轴的转速以及由此典型地所述分配马达的转速相应于以转化因子刻度化的、所述输出轴之间的转速的差。为了通过相对紧凑的分配马达实现所述输出轴之间的大的转动力矩差别，所述行星齿轮传动装置或者另外的传动装置典型地如下地构造，使得所述转化因子相对较大，也就是说所述分配轴具有比所述输出轴的转速之间的差别大得多的转速。如果所述差速器现在例如在机动车中被使用并且轮失去牵引力——例如由于所述轮的抬起或者由于突然的摩擦值改变，那么可行的是，基于规定的、到所述输出车轴上的转动力矩传递以及可能通过所述驱动马达的一种调节短时间地强烈地提高所述轮的转速以及由此所述输出轴的转速。在该情况下，所述输出轴之间的转速差别以及由此所述分配轴的转速是非常高的。如果所述分配马达的最大的转速(其在典型的电机的情况下位于典型地10000至15000转每分钟的范围内)被超过，那么在相对短的时间后已经会出现所述分配马达的损坏。此外可能的是，通过大的转速在所述分配马达中感应出高的电流，所述高的电流必须被导出。这强烈地加载于所述主动的差速器的电力电子部件(Leistungselektronikteile)。通过所述驱动马达的和/或所述分配马达的控制所实现的干预仅仅能够以相对大的响应时间实现，因为马达具有一定的惯性。因此，这样的调节干预常常不能足够用以避免所述主动的差速器的强烈的加载并且根据本发明的、所述分配轴与所述行星齿轮传动装置通过所述离合装置的分离是有利的。

如提到的那样，所述转速差的缓慢的改变在许多情况下能够通过所述驱动马达的或者所述分配马达的控制得到补偿。因此，可行的是，所述运行参数是所述输出轴的转速之间的转速差的时间导数。根据本发明的、分配轴和行星齿轮传动装置的分离在如下的情况下通过所述离合装置实现，即当所述转速差的时间导数超出规定的限值时。所述转速差的时间导数尤其能够通过以下方式获得，即所述转速差自身或者所述分配轴的转速周期性地被检测并且周期性地检测的信号被求导。周期性地检测的信号的时间导数例如通过以下方式是可行的，即时间上先后相继的测量值彼此减去。

所述运行参数也可以是由所述输出轴传递到所述行星齿轮传动装置上的转动力矩之间的输出力矩差。在出现大的输出力矩差时，这些输出力矩差必须通过相应地转化的分配马达施加。这会导致所述分配马达的高的负载并且因此应该被避免。在机动车中使用所述差速器时，高的输出力矩差例如会在基于摩擦值差别而高速转动的车轴通过其它车辆系统被制动时出现。在车轴的轮之间的高动态的转速改变的情况下也会出现高的输出力矩差。因此，根据本发明，在超过由输出力矩差的规定的限值时分离所述分配轴与所述行星齿轮传动装置是有利的。

特别当所述输出力矩差突然地出现时，其通过另外的车辆系统也很少能够补偿。因此，也可行的是，所述运行参数是由所述输出轴传递到所述行星齿轮传动装置上的转动力矩之间的输出力矩差的时间导数。在该情况下有利的是，通过传感器检测所述输出力矩差并且如以上说明的那样对传感器信号进行求导。

如开头提到的那样，可行的是，根据本发明的、分离分配轴和行星齿轮传动装置的功能仅仅通过所述离合装置的机械的构造实现。然而，所述差速器有利地包括用于检测参数的传感器和控制装置，其中，所述离合装置依赖于检测的参数能够通过所述控制装置控制，用于使所述分配轴和所述行星齿轮传动装置之间的耦联分离和连接。通过由控制装置分析所述参数尤其能够考虑所述参数的时间上的走向。由此如已经解释的那样，可行的是，使参数的导数与限值进行比较。替代地或者补充地，在由所述控制装置控制所述离合装置时也特别简单可行的是，监测多个参数。由此例如能够通过单独的传感器监测所述转速差和所述输出力矩差。这例如能够通过所述分配轴处的转动力矩传感器和转速传感器实现。如果现在在所述控制装置中存储用于所述转速差的、所述转速差的时间导数的、所述输出力矩差的和/或所述输出力矩差的时间导数的单独的限值，那么在超过这些限值中的至少一个时能够分离分配轴和行星齿轮传动装置之间的耦联。通过使用能够控制的离合装置以及通过一个或多个传感器检测所述参数，即实现多个运行参数的特别简单的考虑。

在此，所述离合装置可以是磁体离合器或者包括磁体离合器，其中，所述磁体离合器的至少一个磁体能够通过控制装置依赖于检测的参数被控制。磁体离合器能够通过以下方法控制，即盘的位置或者磁性的粉的或者磁流的布置通过磁体的接通被改变，从而依赖于电磁铁的接通，离合器使所述分配轴和所述行星齿轮传动装置连接或者分离。通过使用磁体离合器能够形成特别简单地构造的能够电控制的离合装置。

替代地，所述离合装置可以包括至少一个离合执行元件，其能够通过所述控制装置依赖于检测的参数被控制并且其被构造用于使所述离合装置的至少一个机械的元件运动，所述分配轴和所述行星齿轮传动装置能够通过机械的元件耦联。依赖于对所述主动的差速器中离合装置的具体的要求，这样的能够控制的、机械的耦联在所述离合装置中可以是有利的。在此，所述离合执行元件尤其能够使片式离合器的片运动。

如开头提到的那样，有利地可行的是，所述离合装置自身机械地如下地构造，使得在超过由所述差速器的运行参数的规定的限值时所述分配轴与所述行星齿轮传动装置分离，从而为了构造根据本发明的主动的差速器，控制装置不是一定必要的。这在所述离合装置是滑动离合器或者包括滑动离合器时能够实现。所述滑动离合器在此在施加限定的转动力矩时分离所述分配轴与所述行星齿轮传动装置。施加在布置在分配轴和行星齿轮传动装置之间的离合装置处的转动力矩在此成比例于输出力矩差。由此，当所述运行参数是输出力矩差时，滑动离合器的使用尤其是有利的。

所述滑动离合器能够以多种多样的方式构造。所述滑动离合器尤其能够构造成摩擦离合器。在摩擦离合器的情况下，转动力矩传递力锁合地进行。如果由所述摩擦离合器的构造规定的力被超过，那么所述摩擦离合器的元件能够相对彼此转动并且所述元件的联接被撤除。这样的摩擦离合器例如能够构造成径向摩擦离合器或者锥形离合器。

替代地可行的是，所述滑动离合器构造成液压动力的离合器，其中在其之间转动力矩应该被传递的元件在粘性的介质中运动，所述粘性的介质传递所述转动力矩。在液压动力的离合器的情况下，转动力矩的被传递的份额依赖于施加在所述液压动力的离合器处的转动力矩。

替代地，滑动离合器也可以通过形锁合的力传递实现，其中，所述滑动离合器的形锁合地嵌接的部分如下地支承，使得所述形锁合的联接在超过规定的转动力矩时被撤除。这种支承例如通过以下方法实现，即在弹簧处支承的球或者等臂杆(Wippen)被使用作为形锁合地嵌接的元件。

所述离合装置也可以是离心力式离合器或者包括离心力式离合器。在根据本发明的主动的差速器中，所述离心力式离合器尤其能够如下地构造，使得在超过连接轴的转速时，分配轴和行星齿轮传动装置之间的耦联被分离。离心力式离合器的基本的构造在现有技术中已知并且此处不应该更详细地解释。

根据本发明的主动的差速器的不同的构造方案能够通过本领域技术人员以多种多样的方式结合。由此，所述离合装置例如可以包括离心力式离合器和滑动离合器，用以不仅在超过用于分配轴的转速的规定的限值时，而且也在超过由行星齿轮传动装置传递到所述分配轴上的转动力矩的规定的限值时，分离所述分配轴与所述行星齿轮传动装置。尤其在使用控制装置时能够分析大量不同的运行参数并且依赖于这些运行参数实现所述分配轴与所述行星齿轮传动装置的分离。

此外，本发明涉及包括根据以上说明的实施方式中任一种的差速器的机动车。如开头解释的那样，尤其在机动车中使用主动的差速器时可能的是，突然出现大的转速差或者输出力矩差，其会导致所述差速器的构件的损坏。因此，使用根据本发明的差速器是有利的，其中在运行参数超过规定的限值时使所述分配轴与所述行星齿轮传动装置分离。

在此，所述输出轴尤其能够各与机动车的一个轮耦联。

附图说明

本发明的另外的优点和细节由接下来的实施例以及配属的附图得出。在此示出：

图1示意性地示出根据本发明的主动的差速器的实施例，

图2示意性地示出根据本发明的主动的差速器的另外的实施例，以及

图3示出根据本发明的机动车的实施例。

具体实施方式

图1示出用于受控制地分配通过驱动马达2产生的驱动力矩到两个输出轴3、4上的主动的差速器1的实施例。所述驱动马达2和所述驱动轴到所述输出轴3、4处的耦联通过所述差速器1的行星齿轮传动装置5实现。除了所述行星齿轮传动装置5之外，所述差速器1包括分配马达6，其中，所述驱动力矩到所述输出轴3、4上的分配是依赖于通过所述分配马达6施加的转动力矩的。所述分配马达6在此通过分配轴与离合装置7耦联，所述离合装置又与所述行星齿轮传动装置5耦联。如果所述离合装置7使来源于分配马达6的分配轴与所述行星齿轮传动装置5分离，则所述差速器1由此具有未被锁止的差速器的性能，从而通过所述驱动马达2产生的转动力矩均匀地被分配到所述输出轴3和4上。如果来源于所述分配马达6的分配轴通过所述离合装置7与所述行星齿轮传动装置5连接，那么所述分配马达6的转动力矩控制所述驱动力矩到所述输出轴3和4上的分配。

典型地，所述差速器1的受控制的运行是期望的，从而所述离合装置7在所述差速器1的正常运行状态中使来源于所述分配马达6的分配轴与所述行星齿轮传动装置5连接。然而，所述离合装置7如下地构造，使得在超过由所述差速器1的运行参数规定的限值时所述分配轴与所述行星齿轮传动装置分离。在此，在实施例中不应该设置用于所述离合装置的单独的控制装置，而是所述离合装置应该纯机械地如下地构造，使得不仅在超过所述输出轴3、4的转速之间的转速差时而且也在超过规定的、由所述输出轴3、4传递到所述行星齿轮传动装置5上的转动力矩之间的输出力矩差时实现所述分配轴与所述行星齿轮传动装置5的分离。此外，所述离合装置7包括滑动离合器和离心式离合器。在此，尤其可行的是，所述离心力式离合器如下地构造，使得在离心力式离合器连接时，力传递力锁合地实现并且所述离心力式离合器由此同时用作为滑动离合器，所述滑动离合器在超过规定的转动力矩时使所述分配轴与行星齿轮传动装置脱耦。

图2示出了主动的差速器的另外的实施例。所述主动的差速器8在此基本上如在图1中示出的差速器1那样地构造，其中，其与在图1中示出的差速器1的区别在于离合装置14的构造以及额外的传感器15的和控制装置16的使用。如在图1中示出的差速器1中那样，在图2中也通过所述差速器1的行星齿轮传动装置12将马达9的驱动力矩分配到输出轴10和11上。在此，分配马达13通过分配轴和离合装置14与所述行星齿轮传动装置12耦联。在行星齿轮传动装置12和离合装置14之间此外布置有传感器15，所述传感器不仅检测行星齿轮传动装置12和离合装置14之间的轴的转速而且也检测通过所述轴传递的转动力矩。由所述传感器检测的数据被提供给所述控制装置16支配。所述控制装置16在此依赖于通过传感器15检测的数据以及另外的在机动车中存在的数据控制驱动马达9、分配马达13以及离合装置14。

所述离合装置14在此构造为磁体离合器，其依赖于所述控制装置16的控制信号使所述分配轴与所述行星齿轮传动装置12连接或者不连接。所述控制装置16为了控制所述离合装置不仅检测由所述传感器15检测的转动力矩而且检测由所述传感器15检测的转速。此外，在所述控制装置16中这些量的时间导数被计算。为这些值(即所述转动力矩、所述转动力矩的时间导数、所述转速、所述转速的时间导数)中的每个存储限值在所述控制装置16中。如果所述值中的一个超出配属的限值，那么通过给出控制信号到所述离合装置14处使得所述分配轴和所述行星齿轮传动装置12之间的耦联被分离。

图3示出包括主动的差速器的机动车的实施例。所述机动车17具有后轮驱动装置，其中，后轮18、19由驱动马达20运行。由所述驱动马达20提供的驱动力矩到轮18、19上的分配通过所述主动的差速器21实现。所述主动的差速器21相应于在图1中示出的差速器1构造。替代地，所述差速器21的相应于在图2中示出的差速器8的构造当然也会是可行的。

Claims (7)

1.一种主动的差速器，用于受控制地分配通过驱动马达(2、9、20)产生的驱动力矩到两个输出轴(3、4、10、11)上，该主动的差速器包括用于使所述输出轴(3、4、10、11)与所述驱动马达(2、9、20)的驱动轴和分配马达(6、13)的分配轴耦联的行星齿轮传动装置(5、12)，其中，所述驱动力矩到所述输出轴(3、4、10、11)上的分配依赖于由所述分配马达(6、13)施加的转动力矩，其中，所述分配轴和所述行星齿轮传动装置(5、12)通过能够分离的离合装置(7、14)耦联，

其特征在于，

所述离合装置(7、14)如下地构造，在所述差速器(1、8、21)的运行参数超过规定的限值时使所述分配轴与所述行星齿轮传动装置(5、12)分离以避免分配马达(6、13)的高负载，所述运行参数是由所述输出轴(3、4、10、11)传递到所述行星齿轮传动装置(5、12)上的转动力矩之间的输出力矩差或者是输出力矩差的时间导数。

2.根据权利要求1所述的差速器，其特征在于，所述差速器(1、8、21)包括用于检测参数的传感器(15)和控制装置(16)，其中，所述离合装置(7、14)依赖于所述检测的参数能够由所述控制装置(16)控制，用于分离和连接在所述分配轴与所述行星齿轮传动装置(5、12)之间的耦联。

3.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述离合装置(7、14)是磁体离合器或者包括磁体离合器，其中，所述磁体离合器的至少一个磁体能够通过所述控制装置(16)依赖于所述检测的参数被控制。

4.根据权利要求2所述的差速器，其特征在于，所述离合装置(7、14)包括至少一个离合执行元件，所述离合执行元件能够通过所述控制装置(16)依赖于所述检测的参数被控制并且所述离合执行元件被构造用于使所述离合装置(7、14)的至少一个机械的元件运动，通过所述机械的元件能够使所述分配轴和所述行星齿轮传动装置(5、12)耦联。

5.根据权利要求1或2所述的差速器，其特征在于，所述离合装置(7、14)是滑动离合器或者包括滑动离合器。

6.一种机动车，其特征在于，所述机动车包括按前述的权利要求中任一项所述的差速器(1、8、21)。

7.根据权利要求6所述的机动车，其特征在于，所述输出轴(3、4、10、11)分别与所述机动车(17)的一个轮(18、19)耦联。