CN112135757A - 驻车锁止单元和带有这样的驻车锁止单元的驱动组件 - Google Patents

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Abstract

用于尤其带有电动机的驱动组件的驻车锁止单元，包括：驻车锁壳体、驻车锁止齿轮，其与驱动组件的通过至少一个轴承围绕转动轴线被可转动地支承的部分抗扭地相连接且具有经由接片区段彼此相连接的连接区段以及锁定区段；锁止元件，其被支承在驻车锁壳体中且可锁止和释放驻车锁止齿轮围绕驻车锁止齿轮的纵轴线的转动运动，和可控制的锁止促动器，其可将锁止元件可逆地转移到锁止驻车锁止齿轮的位置和释放驻车锁止齿轮的位置中，其中，驻车锁止齿轮如此地设计，即，锁止区段相对连接区段被轴向偏移。

Description

驻车锁止单元和带有这样的驻车锁止单元的驱动组件
技术领域
本发明涉及一种用于尤其带有电动机的机动车的驱动组件的驻车锁止单元(Parksperreneinheit)以及一种带有这样的驻车锁止单元的驱动组件。
背景技术
在驱动组件中可设置有驻车锁止单元，其主要目的是将车辆可靠地保持(festhalten，有时称为固定)在停车状态中。尤其通过使用经电气操纵的驻车制动器(Feststellbremse)替代经机械操纵的驻车制动器，驻车锁越来越频繁地是防止车辆无意的移动的主要保障。在此，锁止作用一般而言通过锁止元件实现，其形状配合地卡入到驻车锁止齿轮中。在此，驻车锁止单元机械地或电子机械地如此设计，即，在5km/h的车速之上的无意的挂入被排除。在5km/h之下，其因此可产生驻车锁止单元的挂入。由于产生的扭矩冲击，一方面在驻车锁与轮胎之间且另一方面在驻车锁与驱动单元之间的功率路径中的机械元件被加载且须相应地被定义尺寸。
由WO 2018/001476 A1已知一种用于电驱动组件的驻车锁止单元。该驻车锁止单元包括驻车锁壳体、呈套管状的轴凸出部(Wellenansatz，有时称为轴附加部)，其被可转动地支承在驻车锁壳体中，其中，轴凸出部具有用于与电驱动组件的驱动轴抗扭连接的连接轮廓。锁止齿轮与轴凸出部抗扭地相连接且具有直的齿轮体。锁止元件，其被可移动地支承在驻车锁壳体中且通过可控制的促动器可被转移到用于卡住锁止齿轮的关闭位置中且可被转移到用于释放锁止齿轮的释放位置中。
发明内容
本发明基于如下目的，即，建议一种用于驱动组件的驻车锁止单元，其通过其结构降低驱动组件的机械元件在卡入驻车锁的情形中的负载。此外，该目的在于如下，即，建议一种带有这样的驻车锁止单元的相应的驱动组件，其使得功率路径的可靠的封锁成为可能，可吸收在挂入驻车锁的情形中的动能且要求较小的结构空间。
为了实现该目的建议了一种用于尤其带有电动机的驱动组件的驻车锁止单元，包括：驻车锁壳体、驻车锁止齿轮，其与驱动组件的通过至少一个轴承围绕转动轴线被可转动地支承的部分抗扭地相连接且具有经由接片区段彼此相连接的连接区段以及锁定区段(Rastabschnitt)；锁止元件，其被支承在驻车锁壳体中且可锁止和释放驻车锁止齿轮围绕驻车锁止齿轮的纵轴线的转动运动，和可控制的锁止促动器，其可将锁止元件可逆地转移到锁止驻车锁止齿轮的位置和释放驻车锁止齿轮的位置中，其中，驻车锁止齿轮如此地设计，即，锁止区段相对连接区段被轴向偏移。
通过驻车锁的挂入，一方面在驻车锁止齿轮与轮胎之间且另一方面在驻车锁止齿轮与驱动单元之间的功率路径的旋转零件的动能被转换成冲击能量。由于该冲击，朝向驻车齿轮作用径向的力分量和切向的力分量，其此外诱发扭矩。由于锁定区段相对连接区段的轴向偏移，所建议的驻车锁止单元具有如下优点，即，一方面在驻车锁与轮胎之间且另一方面在驻车锁与驱动单元之间的功率路径的扭转长度被提高且功率路径的扭转刚度变得更小。此外，由此驻车锁止齿轮的锁定区段可径向偏斜(einfedern，有时称为偏转)，从而使得变形能量可被弹性地存储在驻车齿轮中。通过先前所提及的两种效应，在挂入驻车锁的情形中更高比例的冲击能量可被弹性地转换成夹紧能量或者变形能量且驱动组件的机械元件的负载可被降低。在一种可能的实施形式中，因此驻车锁止齿轮的锁定区段的中间平面相对驻车锁止齿轮的连接区段的中间平面可具有第一间距，其大于接片区段的最小的轴向厚度。
作为构件的中间平面或者构件的区段相应地应被理解为法向处在相应构件的旋转轴线上且在相应的构件或者构件的区段的延伸部的中间沿着其旋转轴线布置的虚拟的平面。
驻车锁止齿轮的锁定区段是在很大程度上呈环形的主体，其径向处在外部地布置且包括多个均匀地在周缘上分布的锁定凹槽。锁止元件可接合到锁定凹槽中且封锁驻车锁止齿轮的旋转自由度。这些凹槽可与锁止元件一起如此地设计，即，在临界的旋转速度之上锁止元件被拒绝(abweisen)且因此驻车锁的挂入被机械阻止(棘轮效应(Ratcheting))。锁定区段的宽度B1可如此来选择，即，在挂入驻车锁的情形中形成的力和压力可被可靠地传递。
驻车锁止齿轮的连接区段是在很大程度上呈环形的主体，其构成驻车锁止齿轮的径向处在内部的部分。连接区段的半长截面的截平面可呈T形地设计。连接区段于是包括在很大程度上呈套管状的部分，其围绕驻车锁止齿轮的旋转轴线延伸，且包括由此径向向外的部分。连接区段的呈套管状的部分用于连接驻车锁止齿轮与驱动组件的被可转动地支承的部分。为此，内周缘的区域可对于挤压配合而言呈圆柱形地设计或具有连接结构(例如楔形啮合部)。使得抗扭的连接成为可能的任意其它的作为轴毂连接的设计方案同样是可能的。呈套管状的部分的宽度B3通过与驱动组件的被可转动地支承的元件处在接触中且可传递转矩的区域来定义。在此，宽度B3如此来选择，即，出现的转矩可通过轴毂连接被可靠地传递。在一种可能的实施形式中，驻车锁止齿轮在外径处的宽度B1相对驻车锁止齿轮在内径处的宽度B3的比例可小于1.0、尤其地小于0.85、尤其地小于0.8且/或大于0.7、尤其地大于0.75。在呈套管状的部分处在轴向上可联接有位置凸肩，其如此地设计，即，驻车锁止齿轮相对驻车锁止齿轮与其抗扭地相连接的构件可被轴向定位和支撑。
连接区段可包括径向向外的部分，其用于力和转矩由接片区段到连接区段的呈套管状的部分中的定义的引入。径向向外的部分可相对呈套管状的部分在中间布置，从而使得在轴毂连接中的均匀的、尤其对称的负荷分布被确保。到连接区段中的过渡可布置在在其处齿轮体由直的形状过渡到弯曲的形状中的位置处。如下是同样可能的，即，径向向外的部分取消且接片区段直接联接到连接区段的呈套管状的部分处。
锁定区段和连接区段的中间平面沿着驻车锁止齿轮的纵轴线间隔，从而使得驻车锁止齿轮具有弯曲的(gekröpft)形状。在一种可能的实施形式中，第一间距A1相对驻车锁止齿轮的外径Da的比例可大于0.08、尤其大于0.10且/或小于0.5、尤其地小于0.4。在另一实施形式中，第一间距A1相对驻车锁止齿轮在外径处的宽度B1的比例可大于0.85、尤其地大于0.9、尤其地大于0.95且/或小于3、尤其地小于2.7。
在驻车锁止齿轮的两个先前所描述的区段之间延伸有接片区段，其形状如此来选择，即，相比直的齿轮体驻车锁止齿轮的径向刚度和扭转刚度被降低。接片区段因此也可被称作弹性件区段。在一种可能的设计方案中，为此接片区段至少在部分区域中相比锁定区段和连接区段可具有更薄的壁。在另一实施形式中，为此接片区段的壁的宽度至少在部分区域中可由径向外部朝向径向内部如此地增加，即，出现的应力在该部分区域中至少在很大程度上是恒定的。由此在较小扭转刚度或者弯曲刚度的情形中建立有效的材料应力。与恒定的设计名义应力以+/-5%偏差的应力同样应被理解为至少在很大程度上恒定的应力。
在一种可能的实施形式中，驻车锁止齿轮可布置在驱动组件的被可转动地支承的部分的悬臂式的自由的轴端部上。通过在卡入驻车锁的情形中的径向的力分量，自由的轴端部(例如弯梁)可被弯曲到力作用方向上。由此，额外的变形能量可被弹性地存储在自由的轴端部中且朝向周围的机械元件的负载因此被降低。
在另一实施形式中，驻车锁止齿轮的锁定区段的中间平面可轴向布置在驻车锁止齿轮的连接区段的中间平面与相对驻车锁止齿轮最接近的轴承的中间平面之间。作为最接近的的轴承相应地应被理解为与驻车锁止齿轮一起布置在驱动组件的被可转动地支承的部分上且相对驻车锁止齿轮具有最小间距的那个轴承。由此可实现驻车锁止单元的紧凑的轴向的结构尺寸。此外，由此径向锁止力的力作用平面在相应的最接近的的轴承的方向上被移动且轴承的合成的负载被降低。尤其地，由此锁定区段可布置在最接近的的轴承上方。为此，在一种实施形式中第一间距A1相对在驻车锁止齿轮的连接区段的中间平面与相对驻车锁止齿轮最接近的的轴承的中间平面之间的第二间距A2的比例大于0.25、尤其地大于0.35且/或小于1。
在驻车锁壳体中支承有锁止元件和锁止促动器。此外，驻车锁壳体构成驻车锁止齿轮可被容纳在其中的空间。
本发明的一种改进方案涉及一种用于机动车的电机驱动的驱动组件，包括：先前所描述的驻车锁止单元、壳体组件、电动机，其与壳体组件相连接且具有马达轴，该马达轴可被转动驱动；至少一个传动轴和功率分配单元(Leistungsverzweigungseinheit)，其中，马达轴、至少一个传动轴和功率分配单元相应地被可转动地支承在壳体组件中且经由至少一个用于运动传递和转矩传递的传动级彼此相连接，且其中，驻车锁止齿轮与其抗扭地相连接的被可转动地支承的部分是马达轴、传动轴和功率分配单元(20)这些部分中的其中一个。
带有根据本发明的驻车锁止单元的驱动组件具有类似相同的优点，如上面与驻车锁止单元相关联地描述的那样，对此被简短地参照。
附图说明
优选的实施形式在下面借助附图进行说明。其中：
图1a 以纵截面形式显示了一种根据本发明的驻车锁止单元；
图1b 以横截面形式显示了根据图1a的驻车锁止单元的部分视图；
图2 以透视视图形式显示了根据图1的驻车锁止单元的驻车锁止齿轮；
图3 以透视视图形式显示了带有根据图1的根据本发明的驻车锁止单元的电驱动组件；
图4 以纵截面IV-IV形式显示了根据图3的驱动组件。
具体实施方式
下面一起来描述的图1和2显示了用于机动车的驱动组件的根据本发明的驻车锁止单元2。驻车锁通常用于可逆地封锁驱动组件的功率路径，以便于防止机动车的无意的滚开。
驻车锁止单元2包括驻车锁壳体3、与驱动单元的被可转动地支承的部分22抗扭地相连接的驻车锁止齿轮5、被可移动地支承在驻车锁壳体3中的锁止元件6。通过可控制的促动器7，锁止元件6可被可逆地由锁止位置偏移到释放位置中。转动支承的部分此时设计成轴，对此不被限制。
锁止齿轮5具有径向处在外部的锁定区段8，在其处在外径Da上的外周缘面处布置有大量均匀分布的锁定凹槽13，带有锁止齿14的锁止元件6可形状配合地接合到其中。锁定元件6在锁止位置中被示出，在其中锁止元件与锁止齿轮5形状配合地相连接，从而使得驻车锁止齿轮5被防止围绕自身纵轴线的转动运动。由锁止位置出发，促动器7可将锁止元件6可逆地偏移到释放位置中，在其中其被定位在锁止齿轮5的作用区域之外，从而使得与驻车锁止齿轮5抗扭地相连接的轴22可自由转动。锁定区段8具有宽度B1，其如此地定义尺寸，即，由于挂入驻车锁而出现的力和压力可被可靠地由驻车锁止齿轮5承受。
在锁定区段8处径向内部联接有接片区段9，其在该实施形式中在很大程度上以45°的迎角(Anstellwinkel，有时称为定位角)α相对驻车锁止齿轮5的旋转轴线倾斜且其中间的宽度B2大约与锁定区段8的宽度B1的25%相符。接片区段9的宽度B2由径向外部朝向径向内部的走向在此如此来选择，即，出现的应力尽可能是恒定的。经由宽度B2和迎角α，此外不仅可调整扭转特性而且可调整接片区段的弯曲特性，从而使得其按照应用情况可被可变地设计。备选地如下是同样可能的，即，接片区段9具有不同于直的走向、尤其呈蜿蜒状的走向。
此外，驻车锁止齿轮5径向在内部具有连接区段10，驻车锁止齿轮5经由其与轴22相连接。在所示出的实施形式中，该连接实施成带有名义直径Di的花键轴啮合部(Keilwellenverzahnung)。备选地，其它的轴毂连接同样是可能的，例如按压连接。连接区段10在半长截面中的截平面呈T形地设计。圆柱形的部分的承载转矩的区域的宽度B3可如此来选择，即，出现的转矩可被可靠地由驻车锁止齿轮5传递到轴上。在所示出的实施方案中，锁定区段8的宽度B1大约与连接区段的宽度B3的0.75倍相符。轴向联接到连接区段10的圆柱形部分处延伸有位置凸肩11，驻车锁止齿轮5可以其被轴向相对轴22定位且支撑。连接区段10的径向朝向外部的部分大致用于将连接区段10连结到接片区段9处。按照接片区段9的设计方案，该部分因此同样可取消。锁定区段8相对连接区段10被轴向偏移。在此，在法向处在驻车锁止齿轮5的旋转轴线上的锁定区段8的虚拟的中间平面E1相对连接区段10的虚拟的中间平面E2之间构成间距A1。在该实施形式中，第一间距A1大约与锁定区段的宽度B1或者驻车锁止齿轮5的外径Da的15%相符，而不限制于此。
通过将锁止元件6卡入到驻车锁止齿轮5中，驻车锁与其相连接的功率路径的旋转零件的动能被转换成冲击能量。朝向驻车锁止齿轮5，通过该冲击作用径向的力分量和切向的力分量，其此外诱发扭转力矩或者制动力矩。通过平面E1和E2和布置在其间的接片区段9的轴向偏移，功率路径的扭转长度被提高且功率路径的扭转刚度被降低。此外，驻车锁止齿轮5的锁定区段8可径向偏斜。两个先前所提及的效应引起如下，即，更高比例的冲击能量在将锁止元件6卡入到驻车锁止齿轮5中的情形中可被转换成夹紧能量或者(弹性的)变形能量且周围的机械元件的负载被降低。
在所显示的实施形式中，驻车锁壳体3包括构成环形腔的第一壳体区段4和壳体盖板形式的第二壳体区段4'，其与第一壳体区段4被拧紧。第一壳体区段4与驱动组件的传动装置壳体32一件式地实施。备选地如下是同样可能的，即，驻车锁止单元2可模块化地实施且驻车锁壳体3如此地设计，即，壳体区段4可与驱动组件的壳体被连接。
下面一起来描述的图3和4显示了带有根据图1和2的根据本发明的驻车锁止单元2的电驱动组件17。
电驱动组件17包括电机18、与电机18为了传递转矩被驱动连接的减速器19、如先前所描述那样的驻车锁止单元2以及与减速器19为了传递转矩被驱动连接的差速器20。此外，电驱动组件17包括壳体组件15，在其中布置有电机18、减速器19、根据本发明的驻车锁止单元2和差速器20。
减速器4包括传动轴22，其纵轴线相对马达轴16的纵轴线平行偏移地布置且其经由两个轴承24,25被可转动地支承。传动轴22也可被称作中间轴。在传动轴22上支承有可换挡的驱动齿轮27，其与马达轴16的驱动小齿轮21啮合。从动小齿轮28与传动轴22抗扭地相连接且与用于驱动差速器20的环形齿轮29啮合。环形齿轮29固定地与差速器20的差速笼30相连接且可例如与其一件式地设计。
驻车锁止单元2的驻车锁止齿轮5与传动轴22的自由轴端部23经由轴毂连接抗扭地相连接且通过卡环26被轴向固定。驻车锁止齿轮5具有锁止区段8、接片区段9和连接区段10。锁定区段8的中间平面E1相比连接区段10的中间平面E2具有更小的相对轴承24的中间平面E3的间距。锁定区段8部分在与轴承24被可转动地支承在其中的壳体区段轴向重叠中布置。由此，电驱动组件17的轴向结构空间可被降低。此外，在将锁止元件6卡入到驻车锁止齿轮5中的情形中的冲击的径向力分量的力作用平面紧接(heranrücken，有时称为接近)到轴承24处。由此，轴承24的合成的负载被降低。
通过接片区段9，一方面在驻车锁止齿轮与差速器20(未示出)的从动轴之间且另一方面在驻车锁止齿轮与驱动单元之间的功率路径的合成的扭转长度被提高且功率路径的扭转刚度被降低。此外，锁定区段8在卡入驻车锁的情形中可径向偏移。通过这两个效应，在将锁止元件6卡入到驻车锁止齿轮5中的情形中更多的冲击能量可被转换成夹紧能量或者(弹性的)变形能量，从而使得电驱动组件17的机械元件的负载被降低。
通过驻车锁止齿轮5在自由的轴端部23上的布置，额外的变形能量可被吸收，因为在驻车齿轮5的径向负载的情形中自由的轴端部22与弯梁相应地同样可径向地在力引入方向上偏移。
壳体组件15由多个单独的壳体件组成。尤其地，壳体组件15包括第一壳体区段31，在其中容纳有电机18以及传动轴22的轴承25，以及包括第二壳体区段32和中间板33，在其中容纳有差速器20和轴承24。中间板33布置在第一与第二壳体区段31,32之间且与其固定连接。驻车锁壳体3在该实施形式中被部分集成在壳体区段32中。如下然而同样是可能的，即，驻车锁壳体3单独地实施且与壳体区段32可被可脱开地连接。
附图标记列表
2 驻车锁止组件
3 驻车锁壳体
4,4' 壳体区段
5 锁止齿轮
6 锁止元件
7 促动器
8 锁定区段
9 接片区段
10 连接区段
11 位置凸肩
12
13 锁定凹槽
14 锁止齿
15 壳体组件
16 马达轴
17 电驱动组件
18 电机
19 减速器
20 差速器
21 驱动齿轮
22 传动轴
23 自由的轴端部
24,24',24'' 轴承
25,25',25'' 轴承
26 卡环
27 驱动齿轮
28 从动齿轮
29 环形齿轮
30 差速笼
31 壳体区段
32 壳体区段
33 中间板
A 间距
B 宽度
E 中间平面
α 迎角

Claims (11)

1.用于尤其带有电动机(18)的驱动组件(17)的驻车锁止单元(2)，包括：
驻车锁壳体(3)，
驻车锁止齿轮(5)，其与所述驱动组件(17)的通过至少一个轴承(24,24',24'',25,25',25'')围绕转动轴线(X1)被可转动地支承的部分(22)抗扭地相连接且具有经由接片区段(9)彼此相连接的连接区段(10)以及锁定区段(8)，
锁止元件(6)，其被支承在所述驻车锁壳体(3)中且可锁止和释放所述驻车锁止齿轮(5)围绕所述驻车锁止齿轮(5)的纵轴线的转动运动，和
可控制的锁止促动器(7)，其可将所述锁止元件(6)可逆地转移到锁止所述驻车锁止齿轮(5)的位置和释放所述驻车锁止齿轮(5)的位置中，
其特征在于，
所述驻车锁止齿轮(5)如此地设计，即，所述锁定区段(8)相对所述连接区段(10)被轴向偏移。
2.根据权利要求1所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述驻车锁止齿轮(5)的锁定区段(8)的中间平面(E1)相对所述驻车锁止齿轮(5)的连接区段(10)的中间平面(E2)具有第一间距(A1)，其大于所述接片区段的最小的轴向厚度(B2)。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述接片区段(9)至少在部分区域中相比所述锁定区段(8)和所述连接区段(10)具有更薄的壁。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述接片区段(9)的壁的宽度(B2)至少在部分区域中由径向外部朝向径向内部如此地增加，即，出现的应力在该部分区域中至少在很大程度上是恒定的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述驻车锁止齿轮(5)布置在所述驱动组件(17)的被可转动地支承的部分(22)的悬臂式的自由的轴端部(23)上。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述驻车锁止齿轮(5)的锁定区段(8)的中间平面(E1)轴向布置在所述驻车锁止齿轮(5)的连接区段(10)的中间平面(E2)与相对所述驻车锁止齿轮最接近的轴承(24,24',24'',25,25',25'')的中间平面(E3)之间。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述第一间距(A1)相对在所述驻车锁止齿轮(5)的连接区段(10)的中间平面(E2)与相对所述驻车锁止齿轮最接近的轴承(24,24',24'',25,25',25'')的中间平面(E3)之间的第二间距(A2)的比例大于0.25、尤其地大于0.35且/或小于1。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述第一间距(A1)相对所述驻车锁止齿轮(5)的外径(Da)的比例大于0.08、尤其地大于0.10且/或小于0.5、尤其地小于0.4。
9.根据权利要求8所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述第一间距(A1)相对所述驻车锁止齿轮(5)在外径(Da)处的宽度(B1)的比例大于0.85、尤其地大于0.9、尤其地大于0.95且/或小于3、尤其地小于2.7。
10.根据权利要求9所述的驻车锁止单元，其特征在于，所述驻车锁止齿轮(5)在所述外径(Da)处的宽度(B1)相对所述驻车锁止齿轮(5)在内径(Di)处的宽度(B3)的比例小于1.0、尤其地小于0.85、尤其地0.8且/或大于0.7、尤其地大于0.75。
11.用于机动车的电动驱动的驱动组件，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的驻车锁止单元(2)，
壳体组件(15)，
电动机(18)，其与所述壳体组件(15)相连接且具有可被转动驱动的马达轴(16)；
至少一个传动轴(22)，和
功率分配单元(20)，
其中，所述马达轴(16)、至少一个传动轴(22)和所述功率分配单元(20)相应可转动地被支承在所述壳体组件(15)中且经由至少一个用于运动传递和扭矩传递的传动级彼此相连接，且
其中，所述驻车锁止齿轮(5)与其抗扭地相连接的被可转动地支承的部分(22)是马达轴(16)、传动轴(22)和功率分配单元(20)这些部分中的其中一个。
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