CN111520468B - 用于固定电动车辆的静止状态的固定装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于固定电动车辆(100)的静止状态的固定装置(10)，所述固定装置具有变速器锁定装置(20)和车轴锁定装置(40)，其中该变速器锁定装置(20)具有带有变速器锁定轴(24)的变速器锁定驱动器(22)以用于在变速器锁定位置(GS)和变速器释放位置(GF)之间驱动变速器锁定器件(26)，并且该车轴锁定装置(40)具有带有车轴锁定轴(44)的车轴锁定驱动器(42)以用于在车轴锁定位置(AS)和车轴释放位置(AF)之间驱动车轴锁定器件(46)，其中此外，该变速器锁定轴(24)和该车轴锁定轴(44)设计为相互独立的。

Description

用于固定电动车辆的静止状态的固定装置
技术领域
本发明涉及一种用于固定电动车辆的静止状态的固定装置、一种用于固定电动车辆的静止状态的方法、以及一种具有根据本发明的固定装置的电动车辆。
背景技术
已知的是，在电动车辆中以及也在正常驱动式车辆中，必须使车辆在静止状态下固定以防溜车。在具有手动的换挡变速器的车辆中，这通常通过置入第一挡来提供。在这种情况下，驻车制动器也可以额外地以手制动器的形式来保证静止状态固定。在自动变速器中必须置入独立的变速器锁定件，该变速器锁定件在自动变速器中也已知为具有符号“P”的驻车位置。然而，在车辆在倾斜的停车位置驻车的情况下，即例如在斜坡上，通常此外同样必须额外地使用驻车制动器作为摩擦配合的制动器。
在已知的解决方案中不利的是大的结构复杂性，这种复杂性是由于两个完全相互独立的制动装置或固定装置的组合而产生的。因此，除了变速器锁定装置之外，在自动变速器中必须设有独立的摩擦配合的制动装置，该制动装置仅在少的使用情况下(即例如在斜坡驻车时)是必要的。这导致在生产这种车辆时空间需求提高、重量增大并且成本需求提高。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地消除上述缺点。本发明的目的尤其在于，能够以成本有效且简单的方式提供对电动车辆的静止状态固定。
上述目的通过具有优选实施方式所述的特征的固定装置、具有优选实施方式所述的特征的方法、以及具有优选实施方式所述的特征的电动车辆实现。本发明的其他特征和细节从附图和附图说明中得出。在此，结合根据本发明的固定装置描述的特征和细节自然也适用于与根据本发明的方法以及根据本发明的电动车辆相结合，并且相应地反之亦然，使得始终交替地参考或能够参考关于公开的本发明的各个方面。
根据本发明，提出一种用于固定电动车辆的静止状态的固定装置。这样的固定装置具有变速器锁定装置和车轴锁定装置。变速器锁定装置配备有变速器锁定驱动器和变速器锁定轴以用于在变速器锁定位置和变速器释放位置之间驱动变速器锁定器件。此外，车轴锁定装置设计有具有车轴锁定轴的车轴锁定驱动器以用于在车轴锁定位置和车轴释放位置之间驱动车轴锁定器件。该变速器锁定轴和该车轴锁定轴设计为相互独立的。
因此，根据本发明的固定装置原理上基于技术上的考虑来尽可能地简单并且成本有效地使电动车辆在静止状态固定。为此，如在本申请的序言中已经阐述的，对已知变速器锁定装置的变速器的固定或锁定是不够的。现在，为了能够在根据本发明的固定装置中省去摩擦配合的或有摩擦的制动器，在此额外地设有车轴锁定装置。如车轴锁定装置的名称所述，它作用于电动车辆的两个车轴的至少一个车轴的从动轴或驱动轴。因此，车轴锁定装置能够借助于车轴锁定器件在车轴锁定位置阻止这个驱动轴或从动轴的转动。在此，原理上足够的是，这个驱动轴的车轮驱动以车轴锁定器件的车轴锁定位置被阻止。然而优选的是，车轴锁定器件可以在车轴锁定位置作用于相应车轴的两侧并且因此也可以作用于这个车轴的相应车轮的两侧。这允许避免不对称的锁止结果。然而，由于该固定装置涉及电动车辆的静止状态下的固定，原理上保证这样的车轴的唯一侧借助于车轴锁定装置固定就足够了。
现在，由于根据本发明除了变速器锁定装置之外也额外地设有另外的车轴锁定装置，因此可以省去独立的、有摩擦的用于固定静止状态的制动器装置。因此在使用根据本发明的固定装置时，不再需要机械地可偏移的制动钳或所谓的手制动器。在正常车辆使用中应提供车辆减速的现有制动系统可以对应更小地设计，因为尤其在纯电动车辆中可以通过可由电动马达再生的制动来提供大部分的制动功能。因此，除了省去有摩擦的、额外的制动器之外，这也使得借助于根据本发明的固定装置电动车辆的正常的运行制动器也可以设计得更小、更成本有效并且更轻。
因此，根据本发明的固定装置尤其被设计为不具有摩擦配合的驻车制动器。此外，这允许以特别低的耗费并且首先以自给自足或统一的方式提供用于电动车辆的固定装置。尤其也可以设想的是，车轴锁定装置至少部分地集成在变速器壳体中。
本发明的根据本发明的核心思想在于：两个锁定装置，即一方面变速器锁定装置和另一方面车轴锁定装置，设计为相互独立的。这种独立性尤其理解为以独立的方式用于相应的锁定运动和释放运动。变速器锁定轴因此在其自身的运动能力方面完全以机械方式独立于车轴锁定轴。这意味着：通过相互独立的设计，变速器锁定轴可以自由地沿预先确定的运动规则运动，并且车轴锁定轴也同样可以，而不影响另一构件的相应运动。因此可能的是，变速器锁定轴转动，而车轴锁定轴不动。在本发明的意义上，变速器锁定轴和车轴锁定轴可以同时共同运动。在此，自然也可以设想不同的转动速度或甚至不同的转动方向。在本发明的意义上，通过相互独立的设计可以提供单独地驱动的车轴锁定轴、而不驱动变速器锁定轴。这允许，相互自由地或大体上相互自由地占据单独的位置，即车轴锁定位置和车轴释放位置以及变速器锁定位置和变速器释放位置。此外，可以以这种方式(例如软件)联接，开环控制或闭环控制并且因此提供对相应锁定功能的直接控制。因此，多种不一样复杂的并且任意的停驻情况可以配备有不同强度的固定功能。如果识别到例如车辆位于平面上，那么因此通过变速器锁定装置进行锁定可能就足以。这也可以实现，因为变速器锁定器件可以到达变速器锁定位置，而车轴锁定轴由于变速器锁定轴的独立设计而不必执行共同的运动。车轴锁定器件因此可以保持在车轴释放位置。此外也可以设想的是，例如针对坡道起步辅助，用于车轴锁定轴的运动的车轴锁定驱动器置于运动，以便插入车轴锁定位置，而变速器锁定器件位于变速器释放位置。然而在此仅涉及固定装置的工作方式的单独示例。如从上述两个示例可以看出的，可以大体上自由地选择：哪些功能可以在车辆中通过变速器锁定装置和车轴锁定装置相互独立地感知到。
根据本发明的上述固定装置可以进一步有利地设计：车轴锁定器件具有车轴锁定区段，该车轴锁定区段在车轴锁定位置形状配合地接合入配合车轴锁定区段中。在本发明的意义上可以设想，形状配合的接合是例如呈爪式联接或花键连接的形式(例如借助于滑动套筒)。替代于原理上可能的摩擦配合的锁定功能，形状配合的锁定实现了安全性的提高。由于固定装置仅必须保证电动车辆的静止状态下的固定，因此用于降低动能的摩擦配合在此也是不必要的。硬固定在此提供了更大的优点，因为它一方面是大体上无磨损的并且另一方面带来特别紧凑的根据本发明的优点。
另一个优点在于：在根据本发明的固定装置中，在变速器锁定位置和变速器释放位置之间的路径传动比与在车轴锁定位置和车轴位置之间的路径传动比相对应或大体上相对应。在本发明的意义上，路径传动比与在锁定位置和所属的释放位置之间的总路径和驱动运动的对应传动比相对应。路径传动比的组合因此可以说给出了在锁定位置和释放位置之间的运动时长。通过变速器锁定驱动器和车轴锁定驱动器的受控制的联接和在这两个路径传动比之间的对应一致(例如通过软件关联)可以实现，这些运动至少部分地同步地或甚至同时或大体上同时地执行。与两个锁定驱动器是否提供完全的功能无关，通过路径传动比的关联性同时或大体上同时到达相应锁定位置和/或相应释放位置。
可以进一步有利的是，在根据本发明的固定装置中，变速器锁定器件和/或车轴锁定器件具有弹簧补偿件以用于在相应的驱动运动时提升或取消锁止位置。这样的弹簧补偿件在锁止位置(即例如在爪式离合器中以齿对齿的方式锁止)形成尤其在侧向方向上的补偿可能性。因此，相应的锁定器件可以向锁定位置运动，以便即使在锁止情况下也可靠地卡入相应的锁定位置。固定功能因此明显改善。
另一个可获得的优点是，在根据本发明的固定装置中，变速器锁定装置对多挡变速器起作用。因此在电动马达中也可以使用输入变速器，以保证希望的驱动功能。然而，尤其提供优选具有两个或多个前进挡的多挡变速器，以便即使在电动马达功率较低的情况下也可以在电动车辆上提供高的速度差。变速器锁定装置被安装在这样的变速器中，并且可以额外地设计为已知的停车位置。
可以进一步的优点是，在根据本发明的固定装置中，车轴锁定器件对电动车辆的驱动轴的第一侧起作用。该第一侧尤其与驱动轴的第二侧不同，在该第二侧布置有对应的变速器，例如所谓的扭矩矢量变速器。因此，这意味着：锁定藉由变速器锁定装置在驱动轴的一侧发挥作用，而在变速器的另一侧通过车轴锁定器件在驱动轴上直接提供锁定。在此，锁定车轴也可以理解为打开差速器，使得在没有接合入差速器结构中的情况下在两侧锁定驱动轴变得可能。如开篇已经阐述的，车轴锁定器件可以因此仅仅并且设置在驱动轴的唯一侧，使得产生成本有效且简单的结构方式，以便以轻的并且紧凑的构造方式提供根据本发明的固定装置。
同样有利的是，在根据本发明的固定装置中，变速器锁定装置和/或车轴锁定装置在驱动轴的两个转动方向锁定。这意味着，驱动轴在两个方向上的转动被禁止或阻止。车辆的前进方向上的溜车因此同样被阻止，如电动车辆在车辆的倒退方向上的溜车。这同样使电动车辆在斜坡上的驻车方向上在两个方向上被固定。尤其，变速器锁定装置的和/或车轴锁定装置的锁定功能设计为对称的，使得借助于相同的锁定单元和相同的锁定力在两个方向上提供锁定功能。
同样地，本发明的主题是一种用于固定电动车辆的静止状态的方法，尤其借助于根据本发明的固定装置，该方法具有如下步骤：
-执行变速器锁定运动以使变速器锁定器件从变速器释放位置向变速器锁定位置运动，
-执行车轴锁定运动以使车轴锁定器件从车轴释放位置向车轴锁定位置运动。
通过参照本发明的固定装置，本发明方法带来了已经详细地参照本发明的固定装置所阐述的优点相同的优点。
此外有利的是，在根据本发明的方法中，变速器锁定运动和车轴锁定运动至少部分地同时执行，尤其以相同的开始时间点和/或相同的结束时间点。这使得同步或至少部分同步地执行这两种锁定运动。例如可以以几何结构上的方式来提供关联，如参照路径传动比已经阐述的。然而在本发明的意义上，原理上也可设想借助于开环控制和/或闭环控制进行关联，即这种关联的软件技术上的解决方案。
同样地，本发明的主题是一种电动车辆，该电动车辆具有根据本发明的固定装置。由此，根据本发明的电动车辆带来了与参照根据本发明的固定装置已经详细描述的优点相同的优点。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节从下文的说明中得出，其中参照附图对本发明的实施例进行详细说明。在此，在权利要求书和说明书中提及的特征可以分别单独地或在任意组合中是对本发明而言重要的。附图中示意性地示出：
图1：以侧向图示示出根据本发明的固定装置的实施方式，
图2：示出车轴锁定器件在车轴释放位置的图1的实施方式的细节图示，
图3：示出车轴锁定器件在车轴锁定位置的图1和图2的实施方式，
图4：以前视图示示出图1至图3的实施方式，
图5：示出根据本发明的固定装置的另一种实施方式，
图6：以侧向图示示出图5的实施方式，
图7：以部分截面图示出图5和图6的实施方式，并且
图8：示出根据本发明的固定装置的示意性图示。
具体实施方式
图1至图4中示出根据本发明的固定装置10的第一实施方式。
图1示出透视底视图，尤其上侧的变速器锁定装置20和下侧的车轴锁定装置40的组合。在此，车轴锁定装置40设有车轴锁定驱动器42，为了执行车轴锁定运动，该车轴锁定驱动器可以将车轴锁定轴44置于转动。车轴锁定轴44的转动引起车轴锁定器件46的平移锁定运动，该车轴锁定器件在此被设计为爪式离合器区段。对应的单独的爪式区段作为车轴锁定区段48同样在图1中在车轴锁定器件46处可以看到。同样示意性示出了配合车轴锁定区段50，该配合车轴锁定区段可以对应地防转动地例如布置在多挡变速器110的变速器壳体上。
除了借助于车轴锁定器件46锁定之外，具有变速器驱动器22的变速器锁定装置20同样可以执行变速器锁定轴24的转动运动。示意性示出的变速器锁定器件26能够以这种方式到达变速器锁定位置GS，使得多挡变速器110或这个多挡变速器110中的齿轮的运动被阻止。
图2和图3以示意性截面图示出车轴锁定装置40的运动可能性和不同的终止位置。在电动车辆100中，现在在此可以看到车轴锁定器件46和变速器锁定器件26的组合。为了提供用于电动车辆100的正常驾驶运行的释放，车轴锁定器件46必须位于根据图2的车轴释放位置AF。现在，如果车辆被制动或置于静止状态，并且期望静止状态固定(因为电动车辆100例如位于斜坡上)，因此可以独立于变速器锁定装置20借助于车轴锁定装置藉由车轴锁定驱动器42来使车轴锁定器件46从图2的车轴释放位置AF转移到图3的车轴锁定位置AS。在这个运动中，车轴锁定区段48的爪式元件或爪齿接合入配合锁定区段50中，该配合锁定区段防转动地布置在多挡变速器110的变速器壳体上。因此在车轴锁定位置AS中，电动车辆100的驱动轴120被阻止转动，从而防止车辆溜车。与变速器锁定装置20的锁定功能的启用和停用相比，这个运动可以通过车轴锁定轴44与变速器锁定轴24之间的独立驱动或独立性而自由地启用和停用。
图4示出可以如何以特别紧凑的构造方式来利用这种不同的作用。因此，在此在电动车辆100的电动马达或变速器的俯视图中可以看到，驱动轴120的两侧的力路径KP以及这个驱动轴120的相应左侧和右侧的驱动轮的力路径如何延伸。在图4右侧，力路径KP例如由于作用在电动车辆100的布置在那里的驱动轮上的下坡从动力而首先到达车轴锁定装置40的局部部位。由于在这种情况下已藉由车轴锁定驱动器42和锁定轴44使车轴锁定器件46向车轴锁定位置AS运动，力路径KP在此例如防转动地支撑到多挡变速器110的壳体中，从而使得驱动轴120的子区段被阻止转动。现在，在驱动轴120的相反侧，下坡从动力经由力路径KP同样到达多挡变速器110。然而，在此已经在多挡变速器110内通过变速器锁定装置20和尤其变速器锁定器件26在变速器锁定位置GS上实现锁止。多挡变速器110中变速器自身保持大体上不受从两侧接入的下坡从动力的载荷。在此也可以很好地看出，可以如何以这两个独立的锁定装置的不同工作方式来独立地控制不同的停车情况和不同的固定情况。然而，除了自由选择，可以设想这两种运动的在软件技术上的关联，使得可以例如以相同的开始时间点和/或相同的结束时间点同时或大体上同时地到达相应的锁定位置和相应的释放位置。
图5至图7示出另一实施方式，该实施方式示出关于结构灵活性的决定性的优点。通过将车轴锁定轴44和变速器锁定轴24设计为彼此单独并且独立的，在此可以提出的是，车轴锁定装置40布置在电动车辆100的多挡变速器110的相反端部。在此，车轴锁定区段48是通过与单独的齿相啮合而设计的，尤其可以在图5和图6中很好地看出。该车轴锁定区段接合入布置在驱动轴120上的作为配合车轴锁定区段50的小齿轮中。在此也可以再次很好地看出，可以如何在多挡变速器的不同侧彼此单独并且独立地设计车轴锁定装置和变速器锁定装置的不同的锁定功能。
最后，图8示出用于固定电动车辆100的静止状态的固定装置10的示意性图示。固定装置10具有变速器锁定装置20和车轴锁定装置40。变速器锁定装置20借助于机电的或液压的变速器锁定驱动器22驱动变速器锁定轴24，使得变速器锁定器件26可以在变速器锁定位置GS和变速器释放位置GF之间运动。车轴锁定装置40具有机电或液压的、具有车轴锁定轴44的车轴锁定驱动器42，由此车轴锁定器件46可以在车轴锁定位置AS和车轴释放位置AF之间移动。如可以从示意性图示中进一步看到的，变速器锁定轴24和车轴锁定轴44设计为相互独立的。
上述说明仅在示例的范围内描述了本发明。在不背离本发明的范围的情况下，自然也可以将这些实施方式的单独的特征自由地彼此组合。

Claims (14)

1.一种用于固定电动车辆的静止状态的固定装置，所述固定装置具有：
变速器锁定装置；和
车轴锁定装置，
该变速器锁定装置具有带有变速器锁定轴的变速器锁定驱动器以在变速器锁定位置(GS)和变速器释放位置(GF)之间驱动变速器锁定器件，并且
该车轴锁定装置具有带有车轴锁定轴的车轴锁定驱动器以在车轴锁定位置(AS)和车轴释放位置(AF)之间驱动车轴锁定器件，
其中，该变速器锁定轴和该车轴锁定轴是相互独立的部件，
其中，该变速器锁定轴配置为转动到变速器释放位置，而该车轴锁定轴保持在车轴锁定位置中。
2.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，该车轴锁定器件具有车轴锁定区段，该车轴锁定区段在该车轴锁定位置上形状配合地接合入配合车轴锁定区段中。
3.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，在该变速器锁定位置和该变速器释放位置之间的路径传动比与在该车轴锁定位置和该车轴释放位置之间的路径传动比相对应或大体上相对应。
4.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，该车轴锁定器件作用于驱动轴的第一侧。
5.根据权利要求4所述的固定装置，其特征在于，该变速器锁定装置和/或该车轴锁定装置在该驱动轴的两个转动方向上锁定。
6.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，该变速器锁定器件的变速器锁定驱动器被实施为机电的或液压的驱动器。
7.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，差速锁定器件的车轴锁定驱动器被实施为机电的或液压的驱动器。
8.一种用于操作电动车辆的方法，该电动车辆包括：
变速器锁定装置和车轴锁定装置，该变速器锁定装置具有带有变速器锁定轴的变速器锁定驱动器以在变速器锁定位置(GS)和变速器释放位置(GF)之间驱动变速器锁定器件，并且该车轴锁定装置具有带有车轴锁定轴的车轴锁定驱动器以在车轴锁定位置(AS)和车轴释放位置(AF)之间驱动车轴锁定器件，该方法具有：
-使该变速器锁定轴转动到变速器释放位置(GF)，而该车轴锁定轴保持在车轴锁定位置(AS)中；
-使车轴锁定器件从车轴锁定位置(AS)运动到车轴释放位置(AF)；
-通过使变速器锁定器件从变速器释放位置(GF)运动到变速器锁定位置(GS)来执行变速器锁定运动；
-通过使车轴锁定器件从车轴释放位置(DF)运动到车轴锁定位置(DS)来执行车轴锁定运动，以将该电动车辆固定在静止状态中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该变速器锁定运动和该车轴锁定运动至少部分地同时执行，具有相同的开始时间点和/或相同的结束时间点。
10.一种具有根据权利要求1所述的固定装置的电动车辆。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该变速器锁定轴和该车轴锁定轴是相互独立的部件。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该车轴锁定装置和该变速器锁定装置是相互独立的部件。
13.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，该车轴锁定装置和该变速器锁定装置是相互独立的部件。
14.根据权利要求1所述的固定装置，其特征在于，该固定装置还具有传感器，用于感测电动车辆的倾斜度，并且用于在感测到该电动车辆停驻在斜坡上时致动该车轴锁定装置和该变速器锁定装置。
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