CN112815088A - 用于选择性地耦联两个共轴地设置的轴的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于选择性地耦联两个共轴地设置的轴的装置(1)，包括：第一轴(2)和第二轴(3)，它们共轴设置；选择性将第一轴(2)与第二轴(3)耦联的切换单元(4)，其具有电动马达(5)、切换拨叉(6)和起调节作用地与切换拨叉连接的滑动套筒(7)，第一轴至少部段具有第一外齿部(8)，第二轴至少部段具有第二外齿部(9)，第一外齿部与滑动套筒的内齿部(10)接合，第二外齿部能与滑动套筒(7)的内齿部(10)接合，电动马达(5)的输出轴(11)上构成有第一齿部(12)，其与齿轮区段(14)的第二齿部(13)接合，齿轮区段(14)固定设置在切换拨叉(6)上，第一齿部和第二齿部分别构成为正齿轮齿部。

Description

用于选择性地耦联两个共轴地设置的轴的装置
技术领域
本发明涉及一种用于选择性地耦联包括第一轴和第二轴的两个共轴地设置的轴的装置，其中第一轴和第二轴共轴地设置，以及涉及一种用于选择性地耦联第一轴和第二轴的切换单元，其中切换单元具有电动马达、切换拨叉和起调节作用地与切换拨叉连接的滑动套筒。
背景技术
现有技术公开了用于选择性连接两个共轴地设置的轴的大量设计方案。在此，所有设计方案的共同之处在于：致动器，即电动马达或调节磁铁，直至传输功率的构件，即切换套筒的相当复杂的构造。在大多数情况下，弹性元件，例如弹簧是必需的，以便使切换齿部可以进行棘轮运动，并且不会损坏构件。通过弹性元件例如产生附加的自由度，并且无法从电动马达或调节磁铁的位置推断出切换套筒的位置。为了可靠地感测切换套筒位置，始终需要附加的位置传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于选择性地耦联两个共轴设置的轴的改进的设置。
所述目的通过一种用于选择性地耦联包括第一轴和第二轴的两个共轴地设置的轴的装置来实现，其中第一轴和第二轴共轴地设置，以及通过一种用于将第一轴选择性地与第二轴耦联的切换单元来实现，其中切换单元具有电动马达、切换拨叉和起调节作用地与切换拨叉连接的滑动套筒，其中，第一轴至少部段地具有第一外齿部，并且第二轴至少部段地具有第二外齿部，其中所述第一外齿部可与所述滑动套筒的内齿部接合，并且所述第二外齿部可与所述滑动套筒的内齿部接合，其中在电动马达的输出轴上构成有第一齿部，所述第一齿部与齿轮区段的第二齿部接合，其中所述齿轮区段固定地设置在切换拨叉上，并且其中第一齿部和第二齿部分别构成为正齿轮齿部。
因此，根据本发明的装置包括第一轴、与第一轴共轴地设置的第二轴和切换单元。
切换单元用于选择性地将第一轴与第二轴耦联。根据本发明，切换单元具有电动马达、切换拨叉和起调节作用地与切换拨叉连接的滑动套筒。
根据本发明，第一轴至少部段地具有第一外齿部，并且第二轴至少部段地具有第二外齿部。根据本发明，第一外齿部与滑动套筒的内齿部接合，并且第二外齿部能够与滑动套筒的内齿部接合。
此外，根据本发明，在电动马达的输出轴上构成有第一齿部，所述第一齿部与齿轮区段的第二齿部接合，其中齿轮区段固定地设置在切换拨叉上。切换拨叉和齿轮区段之间的固定连接例如能够通过旋拧、铆接、粘接、焊接或其他技术上通用的连接方法来实现。也能够将“固定连接”理解为切换拨叉和齿轮区段的一件式的构成，即构成为一个结构单元。
根据本发明，在电动马达的输出轴上的第一齿部和齿轮区段的第二齿部分别构成为正齿轮齿部。
本发明提出一种非常简单的致动器系统，所述致动器系统将具有仅两个运动的部分的电动马达的旋转运动转移到作为传输功率的构件的切换套筒上，所述两个运动部分即以正齿轮装齿的输出轴和具有正齿轮区段的切换拨叉。正齿轮齿部在此具有效率非常高的优点。由此，一方面对于操作而言仅需要少量的工作，而另一方面，切换齿部即轴的外齿部和切换套筒的内齿部的棘轮运动不会导致切换单元过载，因为电动马达能够回转。因此，电动马达在其他设计理念中如弹簧那样起作用，其中能够经由马达扭矩来调节力。附加地，不存在附加的自由度，因此切换套筒的位置总是能够经由电动马达的旋转角度来确定。
本发明的改进形式在说明书和附图中给出。
优选地，切换拨叉的用于调节滑动套筒的调节运动是枢转运动，并且滑动套筒的用于选择性地耦联第一轴和第二轴的调节运动是轴向运动。
方向说明“轴向”描述了沿着或平行于这两个轴的旋转轴线的方向。
方向说明“径向”描述了相对于这两个轴的旋转轴线的法线方向。
优选地，切换拨叉和/或齿轮区段由金属构成，例如烧结金属。尤其优选地，切换拨叉和/或齿轮区段由铝制成。通过由金属，尤其由铝生产切换拨叉和/或齿轮区段，切换拨叉和/或齿轮区段能够承受较高的载荷。
替选于此，切换拨叉和/或齿轮区段优选由塑料或复合材料制成，例如碳纤维增强的塑料或陶瓷纤维复合材料。切换拨叉和/或齿轮区段的这种设计方案引起尤其重量优化的构造方式。此外，切换拨叉和/或齿轮区段能够在注塑成型法中以简单且低成本的方式方法制造。由于尤其切换拨叉由塑料构成，该切换拨叉具有一定的弹性并且可在滑动套筒上弯曲约0.1mm至1mm。如此，能够用由塑料构成的切换拨叉实现一类弹簧，所述弹簧直接通过切换拨叉本身构成。因此能够简化在齿对齿部位(Zahn-Zahn-Stellung)中对电流消耗的测量。
切换拨叉和齿轮区段优选一件式地构成。但是也可以考虑两件式的实施方案。
例如也可设想的是，由金属生产齿轮区段，而以注塑成型法由塑料制造切换拨叉，其中通过将金属的齿轮区段插入切换拨叉的注射成型模具中并且用塑料注塑包覆齿轮区段来实现齿轮区段在切换拨叉上的固定设置。
滑动套筒优选由金属制成，例如烧结金属。滑动套筒优选由钢构成，尤其在高负荷应用中。然而，也可以考虑的是，由诸如塑料的替选的材料制造滑动套筒。
优选地，切换拨叉的用于调节滑动套筒的调节运动是枢转运动，其中切换拨叉的旋转点在径向上位于轴的旋转轴线下方。如此，能够减小作用到切换单元上的力。
在根据本发明的装置的一个替选的实施方案变型形式中，切换拨叉用于调节滑动套筒的调节运动是枢转运动，其中切换拨叉的旋转点在径向上位于轴的旋转轴线上方。如此，能够实现尤其空间优化的设置。
优选地，经由齿部的传动设计为，使得为了调节切换拨叉进而调节滑动套筒，输出轴进而电动马达最大执行一转。如此，电动马达的旋转角传感器能够用于确定滑动套筒的切换位置。不需要附加的位置传感器。
附图说明
下面参考附图示例性地描述本发明。
图1示出根据本发明的装置的立体视图。
图2从不同的视角示出根据图1的装置的视图。
图3示出根据图1的根据本发明的装置，尤其第一轴、第二轴和切换拨叉的部分剖视图。
图4示出根据图1的根据本发明的装置，尤其电动马达、电动马达的输出轴和切换拨叉的部分剖视图。
图5示出根据图1的切换拨叉的立体视图。
图6示出根据图1的电动马达的输出轴的立体视图。
图7示出根据图1的第一轴、第二轴、切换拨叉和电动马达的输出轴的立体视图，其中第一轴和第二轴尚未驱动有效地彼此连接(“断开”模式)。
图8示出根据图1的第一轴、第二轴、切换拨叉和电动马达的输出轴的立体视图，其中第一轴和第二轴驱动有效地彼此连接(“连接”模式)。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的装置1的实例性的实施方案变型形式。图2至图8示出根据图1的该实施方案变型形式的不同的视角或部分。
装置1包括第一轴2、与第一轴2共轴设置的第二轴3和切换单元4。
切换单元4用于选择性地将第一轴2与第二轴3耦联。切换单元4具有电动马达5、切换拨叉6和滑动套筒7(图1、图2、图4)。
电动马达5具有输出轴11。在输出轴11上部段地构成有环绕的第一齿部12。第一齿部12构成为正齿轮齿部(图6)。
齿轮区段14固定地设置在切换拨叉6上——在当前的实施例中，切换拨叉6和齿轮区段14一件式地构成。齿轮区段14具有第二齿部13，所述第二齿部也构成为正齿轮齿部(图5)。第一齿部12和第二齿部13彼此接合(图1、图4)。
滑动套筒7构成为是轴向可移动的并且起调节作用地与切换拨叉6连接。滑动套筒7基本上环形地构成，并且在内环周上具有环绕的内齿部10(图1、图4)。此外，滑动套筒7在外环周上具有环绕的接片16，切换拨叉6直接接合到所述接片中(图1、图4)。在切换拨叉6中，在与滑动套筒7的接合区域中，更确切地说，在与滑动套筒7的接片16的接合区域中集成有滑动接触部。在一个替选的实施方案中，滑动套筒7也能够取代接片16构成有环绕的槽。然后，切换拨叉6经由销钉或滑块接合到槽中。
因此，切换拨叉6的用于调节滑动套筒7的调节运动是枢转运动，而滑动套筒6的用于选择性地耦联第一轴2和第二轴3的调节运动是轴向运动(图7、图8)。
方向说明“轴向”描述了沿着或平行于这两个轴2、3(图3)的旋转轴线15的方向。
方向说明“径向”描述了相对于这两个轴2、3(图3)的旋转轴线15的法线方向。
第一轴2在朝向第二轴3的一端处部段地具有环绕的第一外齿部8。第二轴3在朝向第一轴2的端部处部段地具有环绕的第二外齿部9。第一外齿部8总是与滑动套筒7的内齿部10接合，而第二外齿部9可与滑动套筒7的内齿部10接合(图7、图8)。
滑动套筒7能够占据两个切换位置，即第一切换位置和第二切换位置。在滑动套筒7的第一切换位置中，滑动套筒7的内齿部10仅与第一轴2的第一外齿部8接合(图7)。该切换位置描述了装置1的所谓的“断开”模式。在滑动套筒7的第二切换位置中，滑动套筒7的内齿部10与第一轴2的第一外齿部8并且与第二轴3的第二外齿部9接合(图8)。该切换位置描述了装置1的所谓“连接”模式。
在当前的实施例中，切换拨叉6的用于调节滑动套筒7的调节运动是枢转运动，其中切换拨叉6的枢转点在径向上位于这两个轴2、3的旋转轴线15上方。
第二轴3上的第二外齿部9也能够构成有底切，以便即使在没有电动马达5的主动操控时也能够防止在负荷(力矩)下意外打开。滑动套筒7的内齿部10的在第二切换位置中与第二外齿部9接合的区域也能够构成有底切。
附图标记列表
1 装置
2 第一轴
3 第二轴
4 切换单元
5 电动马达
6 切换拨叉
7 滑动套筒
8 第一外齿部
9 第二外齿部
10 内齿部
11 输出轴
12 第一齿部
13 第二齿部
14 齿轮区段
15 (轴)的旋转轴线
16 接片

Claims (11)

1.一种用于选择性地耦联两个共轴地设置的轴的装置(1)，包括：
-第一轴(2)和第二轴(3)，其中所述第一轴(2)和所述第二轴(3)共轴地设置，
-用于选择性地将所述第一轴(2)与所述第二轴(3)耦联的切换单元(4)，其中所述切换单元(4)具有电动马达(5)、切换拨叉(6)和起调节作用地与所述切换拨叉(6)连接的滑动套筒(7)，
其中，所述第一轴(2)至少部段地具有第一外齿部(8)，而所述第二轴(3)至少部段地具有第二外齿部(9)，其中所述第一外齿部(8)与所述滑动套筒(7)的内齿部(10)接合，而所述第二外齿部(9)能够与所述滑动套筒(7)的内齿部(10)接合，其中在所述电动马达(5)的输出轴(11)上构成有第一齿部(12)，所述第一齿部与齿轮区段(14)的第二齿部(13)接合，其中所述齿轮区段(14)固定地设置在所述切换拨叉(6)上，其中所述第一齿部(12)和所述第二齿部(13)分别构成为正齿轮齿部。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)的用于调节所述滑动套筒(7)的调节运动是枢转运动，而所述滑动套筒(6)用于选择性地耦联所述第一轴(2)和所述第二轴(3)的调节运动是轴向运动。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)和/或所述齿轮区段(14)由金属制成。
4.根据权利要求3所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)和/或所述齿轮区段(14)由铝制成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)和/或所述齿轮区段(14)由塑料或复合材料制成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)和所述齿轮区段(14)一件式地构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，所述滑动套筒(7)由金属制造。
8.根据权利要求7的装置，
其特征在于，所述滑动套筒(7)由钢制造。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)的旋转点在径向上位于所述轴(2、3)的旋转轴线(15)下方。
10.根据权利要求2至8中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，所述切换拨叉(6)的旋转点在径向上位于所述轴(2、3)的旋转轴线(15)上方。
11.根据上述权利要求中任一项所述的装置(1)，
其特征在于，经由所述第一齿部(12)和所述第二齿部(13)的传动设计为，使得为了调节所述切换拨叉(6)进而调节所述滑动套筒(6)，所述输出轴(11)进而所述电动马达(5)最大执行一转。
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