CN113396076A - 用于车辆的车桥的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种根用于双轮辙的车辆的车桥(VA)的驱动装置，驱动装置具有驱动单元，驱动单元尤其具有电机(EM)，电机在输出侧作用到至少一个通向车轮(5)的驱动轴(9)上，驱动轴(9)分为车轮侧的轴区段(17)和车桥侧的轴区段(19)，两个轴区段可借助于形锁合离合器(21)传动地相互联接或彼此断开联接，以用于在行驶运行中在驱动单元(EM)去激活时避免在去激活的驱动单元(EM)中的拖拽损失。

Description

用于车辆的车桥的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于双轮辙的车辆的车桥的驱动装置。
背景技术
在这种类型的具有电驱动装置的全轮驱动的车辆中，前桥和后桥可彼此独立地具有至少一个电机。例如，根据行驶运行情况，不为前桥的电机供电并且仅仅为后桥的电机供电，从而仅仅以后桥驱动车辆。由此，提高了整体的效率并且增大了有效路程。然而，在这种单纯的后桥运行时，由于被牵引的、去激活的前桥驱动装置，出现摩擦损失(空气和轴承摩擦，在变速器中的啮合摩擦，搅油损失等)。
从专利文献DE 10 2015 210 227 A1中已知一种用于具有离合器控制的全轮驱动装置的车辆的动力传动系统。从专利文献DE202015000397U1中已知一种用于爪式离合器的操纵装置。从专利文献DE 1 575 783 A中已知一种电磁离合器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于尤其是用于电动运行的车辆的车桥的驱动装置，在其中，在行驶运行中能降低在去激活的驱动单元中的拖拽损失。
该目的通过权利要求1所述的特征实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选的改进方案。
根据本发明，驱动单元在输出侧作用到至少一个通向车辆车轮的驱动轴上。根据权利要求1的特征部分，驱动轴分为车轮侧的轴区段和车桥侧的轴区段，两个轴区段可借助于形锁合离合器传动地相互联接或彼此断开联接。在断开联接的状态中，在车轮侧的轴区段和车桥侧的轴区段之间没有扭矩传递，从而在行驶运行中并且在驱动单元去激活时，避免了在去激活的驱动单元中的拖拽损失。以这种方式，例如可根据需要断开或联上车桥(特别是前桥)，确切的说优选地与行驶状态无关。
在一种技术实现方案中，形锁合离合器具有滑套，滑套以不能相对转动的方式、然而可轴向移动地布置在第一轴区段的插接齿部上。滑套可借助于由执行器产生的轴向调节力在其中滑套与第二轴区段脱开形锁合连接的离合器分离状态和在其中滑套与第二轴区段形锁合连接的离合器接合状态之间移动。
在车桥的区域中高的安装密度方面，形锁合离合器连同执行器的减少结构空间的、紧凑的实现方案非常重要。在该背景下，为执行器分配执行器套，执行器套布置在圆柱形的滑套外周上。为了与在运行中旋转的滑套旋转退耦，执行器套可通过至少一个滚动轴承支承在滑套外周上，确切的说使得由执行器产生的轴向调节力通过旋转退耦的执行器套和滚动轴承传递到滑套中。
在第一实施变型方案中，为了传递调节力，不仅将滚动轴承的轴承外圈以传递调节力的方式连接到执行器套上，而且将滚动轴承的轴承内圈以传递调节力的方式连接到滑套上。
上述执行器套可借助于执行器在其中形锁合离合器断开的断开位置和闭合位置之间调整。为此，执行器可通过变速器级与执行器套共同作用。在结构空间适宜的实现方案中，变速器级可具有在圆柱形的滑套外周上的外齿部。在外齿部中，齿在轴向上彼此间隔开并且与形成执行器的电动机的执行器轴的齿轮啮合。
优选地，形锁合离合器设计成爪式离合器，其中，滑套和第二轴区段具有轴向面对彼此的、车轮侧的和车桥侧的切换爪。圆柱形的滑套外周可在形成内角区域的情况中过渡到直径更大的切换爪中。在如此形成的内角区域中可结构空间适宜地布置执行器套。
在上述爪式离合器的闭合过程中，车轮侧的和车桥侧的切换爪以齿对空隙的方式在轴向上彼此相对，从而可实现顺畅的形锁合离合器。在更可能的情况中，相反地在闭合过程中，首先切换爪齿对齿地贴靠。从实现齿对齿贴靠开始，根据本发明，继续调整执行器套直至进入其闭合位置中，确切的说在形成轴向地作用到切换爪上的过载弹簧的弹力的情况下，借助于该过载弹簧使车轮侧的和车桥侧的切换爪彼此张紧。一旦通过两个离合器半部的小的相对角度旋转将切换爪置入到齿对空隙的相对位置中，车轮侧的和车桥侧的切换爪可在弹力消减的情况下形锁合地连接。
在一种技术实现方案中，车轮侧的切换爪可构造在承载环上，承载环通过插接齿部以不能相对转动的方式并且可轴向移动地布置在车轮侧的轴区段上。承载环可在其与车桥侧的轴区段轴向相对的侧上通过上述过载弹簧抵靠车轮侧的轴区段的轴向止挡部。因此，如果在爪式离合器的闭合过程中车轮侧的和车桥侧的切换爪齿对齿地贴靠，使执行器套连同滑套一起调整到闭合位置中，从而滑套在形成弹力的情况下使承载环在车轮侧的轴区段上调整补偿行程。一旦通过两个离合器半部的小的相对角度旋转实现齿对空隙，实现形锁合的连接，在其中，车轮侧的承载环在消耗上述补偿行程的情况下并且在弹力消减的情况下与车桥侧的切换爪形锁合地连接。
接下来描述第二实施变型方案，在其中，执行器套不再以传递调节力的方式安装在滚动轴承的轴承外圈上，而是相反地可轴向移动地安装在滚动轴承的轴承外圈上。滚动轴承的轴承内圈如之前那样保持轴向位置固定地并且以不能相对转动的方式、也就是说以传递调节力的方式布置在滑套上。在执行器套和圆柱形的滑套外周之间可提供环形间隙，过载弹簧布置在该环形间隙中。过载弹簧在轴向上支撑在执行器套轴向止挡部和滚动轴承轴承外圈之间。由此，在闭合过程中，运动耦联地调整执行器套和滑套直至实现齿对齿贴靠。从实现齿对齿贴靠开始，继续以与滑套运动退耦的方式调整执行器套直至进入其闭合位置中，确切的说在形成过载弹簧的弹力的情况下。通过两个离合器半部的小的相对角度旋转，将切换爪引入齿对空隙的相对位置中，从而在过载弹簧的弹力消减的情况下使滑套连同构造在其上的车桥侧的切换爪形锁合地连接。
附图说明
接下来根据附图描述本发明的两个实施例。
在附图中：
图1从上方以简要的示意图示出了电动的车辆，其中突出地、示意性地示出了车桥；
图2示出了用于车辆的前桥的驱动装置；
图3以局部视图示出了爪式离合器的第一实施例，其在离合器断开的状态中示出了爪式离合器；
图4示出了相应于图3的视图，该视图示出了爪式离合器的闭合过程；
图5和图6分别示出了相应于图3和图4的视图，该视图示出了过载弹簧的工作原理。
具体实施方式
在图1中示出了电动的车辆，该车辆具有可电驱动的前桥VA和可电驱动的后桥HA。前桥VA配备有刚好一个电机EM，电机通过前桥差速器3作用到通向右侧的和左侧的前轮5的、左侧的和右侧的驱动轴7、9上。后桥HA具有驱动装置，与前桥VA不同地，在该驱动装置中为后轮15中的每一个分别分配电机EM1、EM2，电机通过传动级U1、U2与后桥HA的驱动轴11传动地相连接。如还可从图1中得到的那样，右前的驱动轴9分为车轮侧的轴区段17和车桥侧的轴区段19，这两个轴区段可借助于爪式离合器21联接或彼此断开联接。
因此，在行驶运行中，在爪式离合器21断开时，在前桥差速器3中仅仅保留差速锥齿轮29的无负载的差速运动。相反地，驱动单元的剩余部分(也就是说变速器和电机)静止，从而显著减小了摩擦损失。
为了联接(也就是说，在爪式离合器21闭合时)，首先为电机EM供电并且由此使爪式离合器21的可移动的部分与当前车轮转速同步。如果达到了近似同步，激活执行器49。如稍后描述的那样，执行器49通过齿部作用到不旋转的执行器套53上。执行器套通过弹簧-球轴承组合压到爪式离合器21的可移动的部分上。
根据图2，前桥VA的电机EM通过中间轴23与前桥差速器3的输入侧的外齿轮25传动地相连接。在前桥差速器3的输出侧上，车桥锥齿轮27连接在两个驱动轴7、9上。车桥锥齿轮27以及与其啮合的差速锥齿轮29定位在车桥差速器3的差速器壳体31之内。
接下来根据图3和图4描述根据第一实施例的爪式离合器21的结构和工作原理。在图3中，车桥锥齿轮27被车桥空心轴延长，车桥空心轴形成车桥侧的轴区段19。在车桥空心轴19径向内部，可旋转地支承通向前轮5的插入轴，插入轴形成车轮侧的轴区段17。在图3中，爪式离合器21具有车桥侧的切换爪33和车轮侧的切换爪35，在爪式离合器21闭合时，车桥侧的切换爪和车轮侧的切换爪相互形锁合地相连接。在图3中，车桥侧的切换爪33是滑套37的组成部分，滑套以不能相对转动的方式、然而可轴向移动地布置在车桥空心轴19的插接齿部39上。车轮侧的切换爪35构造在承载环41上，承载环通过插接齿部43以不能相对转动的方式、然而可轴向移动地支承在插入轴17上。承载环41在其与车桥空心轴19轴向相对的侧上借助于过载弹簧45抵靠插入轴17的轴向止挡部47。
在图3中，可通过执行器49操纵可轴向移动地布置在车桥空心轴19上的滑套37，执行器实现成电动机。执行器49通过变速器级51与执行器套53传动地相连接。执行器套布置在圆柱形的滑套外周55上。为了与在工作中旋转的滑套37旋转退耦，执行器套53通过两个滚动轴承(可选地也通过滑动轴承)57、59支承在圆柱形的滑套外周55上。在图3中，滚动轴承57、59的轴承外圈61被压入执行器套53的内周中，也就是说以传递调节力的方式连接在执行器套53上。此外，滚动轴承57、59的轴承内圈63被压紧在滑套外周55上，也就是说以传递调节力的方式连接在滑套37上。以这种方式，由执行器49产生的轴向调节力Fs通过旋转退耦的执行器套53并且进一步通过两个滚动轴承57、59被传递到滑套37中。
在图3中，在执行器49和执行器套53之间连接的变速器级51通过构造在执行器轴上的驱动齿轮67形成，驱动齿轮与在滑套37的外周侧上的外齿部69啮合。外齿部69具有在轴向上彼此间隔开的齿。
接下来根据图3描述爪式离合器21的闭合过程，在其中，车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35以齿58对空隙60的方式彼此轴向相对。在这种情况中，激活执行器49，以用于使执行器套53连同与其运动耦联的滑套37从所示出的断开位置I中移动到闭合位置S中，在闭合位置中，使车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35平稳地接合。
根据图4描述了闭合过程，在其中，车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35不是以齿58对空隙60的方式彼此轴向相对，而是相反地以齿58对齿58的方式彼此相对。在这种情况中，在闭合过程中，车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35首先以齿58对齿58的方式彼此贴靠。从实现齿58对齿58贴靠开始(图4)，继续将执行器套53连同滑套37调整过载行程Δh(在图4中未示出)直至进入闭合位置II中，其中，承载环41在形成过载弹簧45的弹力的情况下在插入轴17上移动过载行程Δh。一旦通过小的相对角度旋转使齿58面对空隙60，在消耗过载行程Δh的情况下并且在过载弹簧45的弹力消减的情况下使承载环41突然与滑套37的车桥侧的切换爪33形锁合地连接。
在图5和图6中示出了第二实施例，在其中，承载环41不再可轴向移动地、而是相反地轴向位置固定地并且以不能相对转动的方式压紧在插入轴17上。在图7中，过载弹簧45布置在执行器套53和圆柱形的滑套外周55之间的环形间隙71中。
在图5中，与第一实施例不同地，执行器套53不再以传递调节力的方式，而是相反地可轴向移动地布置在相应的滚动轴承57、59的轴承外圈61上。滚动轴承57、59的轴承内圈63如之前那样轴向位置固定地并且以不能相对转动的方式，也就是说以传递调节力的方式定位在滑套37上。在图5中，过载弹簧45在轴向上支撑在执行器套53的轴向止挡部73和中间盘75之间。中间盘活动地定位在环形间隙71之内并且压靠滚动轴承57的轴承外圈61。
接下来，描述在图5中示出的爪式离合器21的闭合过程。在图5中，车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35以齿58对空隙60的方式彼此相对，从而可将执行器套53连同滑套37运动耦联地平稳地调整到闭合位置II中，以便在车轮侧的和车桥侧的切换爪33、35之间建立形锁合的连接。
根据图6说明闭合过程，在其中，切换爪33、35以齿58对齿58的方式彼此相对。在这种情况中，在闭合过程中，首先运动耦联地调整执行器套53连同滑套37，确切的说直至实现齿58对齿58的贴靠(图6)。从实现齿58对齿58的贴靠(图6)开始，继续将执行器套53调整过载行程Δh(与滑套37运动退耦地)直至进入其闭合位置II中，确切的说在形成过载弹簧45的弹力的情况下。通过小的相对角度旋转，将切换爪33、35引入齿58对空隙60的相对位置中，从而在弹力消减的情况下可突然使切换爪33、35形锁合地连接。
为了联接(闭合过程)，首先为电机EM供电，并且由此使离合器的可移动的部分与车轮转速同步。如果达到了近似同步，激活执行器49，执行器通过齿部作用到不旋转的执行器套53上。执行器套通过弹簧球轴承组合压到爪式离合器的可移动的部分上。
附图标记列表
3 前桥差速器
5 前轮
7、9 前桥的驱动轴
11 后桥的驱动轴
15 后轮
17 车轮侧的轴区段
19 车桥侧的轴区段
21 爪式离合器
23 中间轴
25 外齿轮
27 车桥锥齿轮
29 差速锥齿轮
31 差速器壳体
33 车桥侧的切换爪
35 车轮侧的切换爪
37 滑套
39 插接齿部
41 承载环
43 插接齿部
45 过载弹簧
47 轴向止挡部
49 执行器
51 变速器级
53 执行器套
54 内角区域
55 圆柱形的滑套外周
57、59 滚动轴承
61 轴承外圈
63 轴承内圈
67 驱动齿轮
69 外齿部
71 环形间隙
73 轴向止挡部
75 中间盘
EM、EM1、EM2 电机
U1、U2 传动级
Δh 过载行程
I 断开位置
II 闭合位置。

Claims (8)

1.一种用于双轮辙的车辆的车桥(VA)的驱动装置，该驱动装置具有驱动单元，驱动单元尤其具有电机(EM)，电机在输出侧作用到至少一个通向车轮(5)的驱动轴(9)上，其特征在于，驱动轴(9)分为车轮侧的轴区段(17)和车桥侧的轴区段(19)，两个轴区段能借助于形锁合离合器(21)传动地相互联接或彼此断开联接，以避免在行驶运行中在驱动单元(EM)去激活时在去激活的驱动单元(EM)中的拖拽损失。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，形锁合离合器(21)具有滑套(37)，滑套以不能相对转动的方式、然而能轴向移动地布置在第一轴区段(17)的插接齿部(39)上，滑套(39)能借助于由执行器(49)产生的轴向调节力(Fs)在离合器分离状态和离合器接合状态之间移动，在离合器分离状态中，滑套(39)与第二轴区段(19)脱开形锁合的连接，在离合器接合状态中，滑套(37)与第二轴区段(17)形锁合地连接。
3.根据权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，为执行器(49)分配有执行器套(53)，该执行器套布置在圆柱形的滑套外周(55)上，为了与在行驶运行中旋转的滑套(37)旋转退耦，执行器套(53)通过至少一个转动轴承(57、59)支承在滑套外周(55)上，使得由执行器(49)产生的轴向调节力(Fs)通过旋转退耦的执行器套(53)和转动轴承(57、59)传递到滑套(37)中，以及，尤其是为了传递调节力，不仅将转动轴承(57、59)的轴承外圈(61)以传递调节力的方式连接到执行器套(53)上，而且将转动轴承(57、59)的轴承内圈(63)以传递调节力的方式连接到滑套(37)上。
4.根据权利要求2或3所述的驱动装置，其特征在于，执行器套(53)能借助于执行器(49)在形锁合离合器(21)断开的断开位置(I)和闭合位置(II)之间调整，和/或，执行器(49)通过变速器级(51)与执行器套(53)共同作用，为了实现变速器级(51)，在滑套(37)的外周侧上构造外齿部(69)，外齿部具有在轴向上彼此间隔开的齿，所述齿与电动机(49)的执行器轴(65)的齿轮(67)啮合。
5.根据上述权利要求中任一项所述的驱动装置，其特征在于，滑套(37)和第二轴区段(17)具有轴向面对彼此的、车轮侧的和车桥侧的切换爪(33、35)，圆柱形的滑套外周(35)在形成内角区域的情况中过渡到直径更大的切换爪(19)中，执行器套(53)结构空间适宜地布置在内角区域(54)中。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，在闭合过程中，要么车轮侧的和车桥侧的切换爪(33、35)以齿(58)对空隙(60)的方式彼此相对，从而平稳地实现形锁合的连接，要么，首先切换爪(33、35)齿(58)对齿(58)地贴靠，从实现齿(58)对齿(58)贴靠开始，继续调整执行器(53)套直至进入闭合位置(I)中，确切的说在形成轴向地作用到切换爪(33、35)上的、过载弹簧(45)的弹力的情况下，所述弹力使切换爪(33、35)彼此张紧，并且通过小的相对角度旋转将切换爪(33、35)置于齿(58)对空隙(60)的相对位置中，使得切换爪(33、35)在弹力消减的情况下形锁合地连接。
7.根据权利要求5或6所述的驱动装置，其特征在于，车轮侧的切换爪(35)构造在承载环(41)上，承载环通过插接齿部(43)以不能相对转动的方式以及能轴向移动地布置在车轮侧的轴区段(17)上，承载环(41)在其与车桥侧的轴区段(19)轴向相对的侧上借助于过载弹簧(45)抵靠车轮侧的轴区段(17)的轴向止挡部(47)上，以及，尤其是在齿(58)对齿(58)贴靠时，将执行器套(53)连同滑套(37)调整到闭合位置(II)中，从而滑套(37)使承载环(41)在形成弹力的情况下在车轮侧的轴区段(17)上调整过载行程(Δh)。
8.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，执行器套(53)能轴向移动地、也就是说以不传递调节力的方式安装在滚动轴承(57、59)的轴承外圈(61)上，滚动轴承(57、59)的轴承内圈(63)轴向位置固定地并且以不能相对转动的方式、也就是说以传递调节力的方式安装在滑套(37)上，和/或在执行器套(53)和圆柱形的滑套外周(55)之间提供环形间隙(71)，过载弹簧(45)布置在所述环形间隙中，并且过载弹簧(45)在轴向上支撑在执行器套(53)的轴向止挡部(73)和滚动轴承(57、59)的轴承外圈(63)之间，在闭合过程中，运动耦联地调整执行器套(53)和滑套(37)直至实现齿(58)对齿(58)贴靠，从实现齿(58)对齿(58)贴靠开始，继续以与滑套(37)运动退耦的方式调整执行器套(53)直至进入闭合位置(II)中，确切的说在形成过载弹簧(45)的弹力的情况下。
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