CN113557368A - 用于将第一可旋转部件互锁地连接至第二可旋转部件的爪形联接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将第一可旋转部件(1)互锁地连接至第二可旋转部件(2)的爪形联接件(20)，其中，滑动套筒(3)不可旋转地并且可轴向滑动地布置在第一可旋转部件(1)上，并且联接本体(4)不可旋转地布置在第二可旋转部件(2)上，滑动套筒(3)可轴向移动以互锁地连接到联接本体(4)，从而将第一部件(1)连接至第二部件(2)，至少一个弹簧加载的移位环(5)相对于滑动套筒(3)不可旋转地并且可轴向移动地安装在滑动套筒(3)上，并且取决于相对运动而形成的阻尼腔室(6)被设置用于延迟该轴向运动。本发明进一步涉及一种至少具有爪形联接件(20)的车辆电动驱动桥。此外，本发明涉及一种经由爪形联接件(20)将第一可旋转部件(1)互锁地连接至第二可旋转部件(2)的方法。

Description

用于将第一可旋转部件互锁地连接至第二可旋转部件的爪形 联接件

本发明涉及一种用于将第一可旋转部件互锁地连接至第二可旋转部件的爪形联接件，该爪形联接件类型在专利权利要求1的前序部分中有更详细的定义。本发明进一步涉及一种具有爪形联接件的车辆的电动驱动桥。此外，本发明涉及一种藉由爪形联接件互锁地连接两个可旋转部件的方法。

爪形联接件，也被称为互锁移位元件，在车辆技术中是众所周知的。例如，从公开DE 10 2011 010 616 A1已知一种具有可致动爪形联接件的机动车辆的传动系。爪形联接件包括具有第一带齿结构的第一联接部分以及具有第二带齿结构的第二联接部分，这两个联接部分可以彼此接合以用于传递扭矩。为了致动第一联接部分，设置了具有致动器马达的致动器，该致动器的旋转运动经由主轴和螺母转换为移位拨叉的枢转运动，该移位拨叉与第一联接部分联接以便使得联接部分的带齿结构接合。已经显示出，由于齿对齿位置，带齿结构的啮合有时会受到阻碍。由于联接部分突然受阻，这在致动器上产生了相当大的机械应力。此外，除了机械应力，会出现不期望的声学噪音，尤其是在消除齿对齿位置时。

因此，本发明的目的在于提出一种爪形联接件和具有爪形联接件的电动驱动桥，以及一种藉由爪形联接件互锁地连接两个部件的方法，其中这些部件可以尽可能快速且无噪音地连接。

根据本发明，该目的分别通过专利权利要求1或11或12的特征来实现。有利的并且要求保护的进一步的发展将从各个从属权利要求和描述以及从附图中得出。

相应地，提出了一种用于将第一可旋转部件互锁地连接至第二可旋转部件的爪形联接件或互锁移位元件，其中，作为第一联接元件的滑动套筒不可旋转地并且可轴向平移地布置在例如第一可旋转部件上，并且作为第二联接元件的联接本体不可旋转地布置在例如第二可旋转部件上。滑动套筒可轴向移动来互锁地连接至联接本体，从而将第一部件连接到第二部件。为了确保这些部件尽可能快且无噪音地移位或互锁地连接，提供的是至少一个由弹簧加载的移位环或类似物相对于滑动套筒不可旋转地并且可轴向移动地安装在滑动套筒上，其中取决于相对运动而形成的阻尼腔室被设置用于减缓滑动套筒和移位环的轴向运动。

通过设置移位环，产生了呈多件形式的滑动套筒，从而使得滑动套筒与移位环之间的相对运动成为可能。因此，例如在滑动套筒由于齿对齿位置而受阻的情况下，移位环的进一步的运动成为可能，并且由此以有利的方式形成阻尼腔室，以防止特别是在爪形联接件的致动器上的不必要的机械应力。甚至当齿对齿位置消除并且移位环因此突然运动时，防止了在所提出的爪形联接件中出现应力和不期望的声学噪音，因为已经流入阻尼腔室的阻尼介质被压缩。同时，确保了足够的移位动力。

阻尼腔室可以根据可用的安装空间设置在滑动套筒和移位环的区域中。然而，还可以设想的是阻尼空间设置在致动器区域中。

本发明的结构简单且在安装空间方面有利的进一步的改进提供的是，阻尼腔室由滑动套筒与移位环之间的相对运动形成，因为作为环形活塞或类似物的移位环与至少由滑动套筒形成的环形圆柱形阻尼腔室相关联。阻尼腔室的其他结构形式也是可能的。特别地，作为阻尼腔室的圆柱形腔室可以由滑动套筒以及相应形状的滑动套筒形成，或者由滑动套筒上的单独的部件形成。

为了实现部件在爪形联接件中的移位运动或互锁连接，有必要为滑动套筒的轴向运动提供相应的致动。该致动可以机械地、电动地、液压地或以类似方式发生。无论何种致动类型，它都与移位环联接以便相应地致动滑动套筒。

为了以特别简单的方式产生移位环与滑动套筒之间的相对运动，提供的是移位环经由至少一个弹簧元件或类似物与滑动套筒相联接。因此弹簧元件用作一种能量储存器，并且由此可以使得这两个部件之间的相对运动成为可能。

为了阻尼介质在滑动套筒与移位环之间的相对运动期间进出阻尼腔室的流入和流出，例如至少一个具有任何期望的形状的通气口可以与阻尼腔室相关联。如果需要，来自环境的空气或气油混合物可以通过通气孔进入阻尼腔室，并且如果需要，也可以再次通过通气孔排放到环境中。阻尼介质形成一种气油缓冲物(air-oil cushion)，通过该气油缓冲物可以例如在滑动套筒突然啮合之后相应地制动移位环的轴向运动，并且可以因此阻尼移位运动。

为了相应地控制阻尼介质进出阻尼腔室的流入和流出，并且为了能够调节爪形联接件的移位运动或轴向运动的行为，在本发明的更进一步的发展范围内可以提供的是，每个通气口与至少一个隔膜或类似物相关联以控制阻尼介质的流入和流出。

为了相应地对由作为环形活塞的移位环和作为环形腔室的滑动套筒形成的阻尼腔室进行密封，提供的是至少一个密封唇在移位环的区域中与阻尼腔室相关联，这具有形成负压的效果，藉由该负压可以使阻尼介质穿过通气口被吸入。

本发明的另一方面提出，要求对具有至少一个上述爪形联接件的车辆电动驱动桥的保护。在例如具有作为驱动器的电动机器、传动级和轴差速器中使用电动驱动桥是特别适合的，因为电动驱动器本身非常快速且无噪音，并且因此快速且无噪音地工作的爪形联接件也是特别有利的。然而，所提出的爪形联接件也可以在其他应用中使用。

此外，本发明还要求保护一种藉由上述爪形联接件互锁地连接两个部件的方法。在所提出的方法的范围内，相应地阻尼了在齿对齿位置的情况下滑动套筒与联接至滑动套筒的移位环之间的相对运动。

下文将参考附图更详细地解释本发明，其中：

图1是根据本发明的具有互锁地连接在一起的部件的爪形联接件的可能的实施例变体的剖切视图；

图2是爪形联接件在部件未连接状态下的剖切视图；

图3是处于齿对齿位置的爪形联接件的剖切视图；

图4是消除了齿对齿位置之后具有互锁地连接的部件的爪形联接件的剖切视图；

图5至图9是根据本发明的处于各种不同状态下的爪形联接件的示意性展示。

在图1至图9中，以示例的方式展示了根据本发明的用于将第一可旋转部件1互锁地连接至第二可旋转部件2的爪形联接件20的各种不同视图和展示。

根据本发明，爪形联接件20包括滑动套筒3，该滑动套筒在所示的实施例变体中不可旋转地并且可轴向平移地布置在例如第一可旋转部件1上。为此目的，可以在滑动套筒3和部件1上设置彼此接合的带齿结构3a、1a或替代地设置具有彼此接合的径向轮廓等形式的结构。在所示的实施例变体中，第一可旋转部件1例如具有正齿轮的形式。爪形联接件20进一步包括联接本体4，该联接本体不可旋转地布置在第二可旋转部件2上。在所示的实施例变体中，第二可旋转部件2例如呈轴的形式。

滑动套筒3可轴向移动来互锁地连接至联接本体4，从而将第一部件1或正齿轮或可移动齿轮不可旋转地连接至第二部件2或轴。为此目的，滑动套筒3和联接本体4具有相应的可以互相接合的带齿结构3a、4a。在当前情况下，带齿结构3a由此允许滑动套筒3连接至第一部件1并且可选地也允许滑动套筒3连接至联接本体4，尽管它不一定必须如此构造。也就是说，也可以为每处连接而在滑动套筒上形成单独的带齿结构。在爪形联接件20的移位或连接状态下，第一可旋转部件1连接至第二可旋转部件2以用于扭矩传递。相应的力流在图1中用虚线指示。因此，扭矩可以在轴或第二可旋转部件2与正齿轮或第一可旋转部件1之间传递。在爪形联接件20的非移位或未连接状态下，轴或第二可旋转部件2与正齿轮或第一可旋转部件1不彼此联接。

为了尽可能快且无噪音地经由爪形联接件20联接两个部件1、2，提供的是至少一个弹簧加载的移位环5相对于滑动套筒3不可旋转地并且可轴向移动地安装在滑动套筒3上，其中，取决于相对运动而形成的阻尼腔室6(例如参见图3)被设置用于减缓滑动套筒3和移位环5的轴向运动。在示例性实施例中，此阻尼腔室6在滑动套筒3处呈环形腔室的形式，该环形腔室在一侧轴向开放并且一方面，移位环5的至少端部部分5a可以进入该环形腔室。另一方面，具有端部部分5a的移位环5可以在环形腔室中轴向平移，并且/或者当呈现特定状态时，如将在下文解释的，可以被引导出环形腔室。如在附图中可见的，为了形成环形腔室或阻尼腔室6，滑动套筒3包括具有带齿结构3a的圆柱形部分3b、以及径向凸缘3c，环形延伸段3d从该径向凸缘轴向地突出。

因为滑动套筒4经由至少一个弹簧元件7(例如螺旋压缩弹簧、板簧等)与移位环5联接，以允许例如在处于齿对齿位置时的相对运动，可以说是一方面实现了在滑动套筒3与移位环5之间的相对运动，并且另一方面在爪形联接件20的移位运动期间减缓了轴向运动，因此，经由弹簧元件7，即使处于齿对齿位置时也可以继续向滑动套筒3施加移位力，并且不会产生不期望的移位噪音。其结果是，齿对齿位置的快速消除行为成为可能，因为移位力不断增加，并且同时不会阻碍致动器。为了使移位环5在齿对齿位置消除之后不会以无制动的方式撞击滑动套筒3，移位环5进入阻尼腔室6并且被积聚在或位于该腔室中的阻尼介质(例如气油缓冲物)制动。阻尼特性可以额外地被阻尼腔室6处的至少一个通气口8影响。此外，阻尼介质通过旋转被甩出阻尼腔室6，使得阻尼几乎不具有温度依赖性。因此，通过所提出的爪形联接件20，一方面可以确保高移位动力，并且另一方面可以防止不期望的移位噪音。

由于阻尼腔室6通过滑动套筒3与移位环5之间的相对运动形成，阻尼腔室6只有在有必要对轴向运动进行阻尼的情况下才存在，例如当齿对齿位置出现时。移位环5例如作为环形活塞与至少由滑动套筒3形成的环形圆柱形阻尼腔室6相关联。在所示的示例性实施例中，环形圆柱形阻尼腔室6尤其被滑动套筒3的环形延伸段3d与圆柱形部分3b之间径向形成的空间区域跨过。

为了致动爪形联接件20，移位环5与致动器9联接以用于移位环5和相关联的滑动套筒3的轴向运动。移位环5经由弹簧元件7与滑动套筒3联接，以使得即使当滑动套筒3由于齿对齿位置而受阻时移位环5与滑动套筒3之间的上述相对运动也是可能的。

图1示出了爪形联接件20的联接状态，而图2展示了两个部件1、2的未联接状态。从此状态开始，在如图3所示的滑动套筒3的齿对齿位置的情况下，弹簧元件7可以在移位环5与滑动套筒3之间被张紧，并且由于所产生的滑动套筒3与移位环5之间的相对运动，形成了阻尼腔室6。阻尼腔室6可以说是通过移位环5的进一步的轴向运动形成的，因为滑动套筒3由于齿对齿位置而受阻。如图4所展示的，在消除齿对齿位置并且弹簧元件7松弛后，移位环5与滑动套筒3之间的相对快速的相对运动被阻尼介质制动或阻尼，该阻尼介质经由通气口8流入阻尼腔室6，由于通气口8的相对较小的截面防止了阻尼介质的快速流出，并且阻尼介质缓冲物因此仅可以相对缓慢地耗散。由此减缓了滑动套筒3相对于移位环5的轴向复位运动。因此，可以实现滑动套筒3无噪音地啮合到联接本体4的带齿结构中以用于两个部件1、2的互锁连接。

在图1至图4中以示例方式示出的部件1、2是车辆的电动驱动桥的一部分，其中设置有上述爪形联接件20，用于将车辆的电动驱动桥与驱动轴分开，从而减小阻力矩。在电动驱动桥中使用是特别有利的，因为通过这种驱动桥，驾驶员几乎感受不到任何噪音。更重要的是，快速且无噪音地执行了爪形联接件20的用于连接部件1、2的移位操作。

图5至图9示出了爪形联接件20的示意性展示。藉由这些展示，下文将描述同样要求保护的藉由爪形联接件20互锁地连接两个部件1、2的方法。

在根据本发明的方法中，滑动套筒3与联接至滑动套筒3的移位环5之间的相对运动在齿对齿位置的情况下被阻尼，因为滑动套筒3与移位环5之间的相对运动首先在发生齿对齿位置时成为可能，并且在齿对齿位置消除后，该相对运动被制动。

为此目的，图5示出了两个部件1、2彼此未联接的状态。在图6中，相应的移位力经由致动器9传递到移位环5以用于移位环5的轴向运动。该移位力也经由弹簧元件7传递到滑动套筒3，使得滑动套筒同样地轴向运动。

在图7中展示的齿对齿位置中，滑动套筒3不再能够进一步地轴向运动。因此，在滑动套筒3与移位环5之间发生相对运动，因为，通过弹簧元件7的压缩，移位环5的进一步的运动成为可能。由于移位环5的进一步的轴向运动，在移位环5与滑动套筒3之间或跨过该移位环与滑动套筒形成阻尼腔室6，如从图7中可以清楚地看到的。

由于移位环5的轴向运动，阻尼介质能够通过通气口8流入阻尼腔室6。进一步地，由于移位环5相对于滑动套筒3的轴向运动，弹簧元件7被预紧。如图8所展示的，当齿对齿位置消除并且滑动套筒3能够啮合到联接本体4的带齿结构中时，滑动套筒3被预紧的弹簧元件7显著加速。阻尼腔室6中的阻尼介质可以因此被压缩以相应地对移位环5的反冲运动进行阻尼或制动。

阻尼介质可以通过阻尼腔室6处的通气口8逸出，以便使得移位环5再次与滑动套筒3轴向抵靠。为了能够相应地控制阻尼介质通过通气孔8的流入和逸出，可以将至少一个隔膜或类似物与通气口或通气孔8相关联以用来控制阻尼介质的流入和流出。进一步有利的是，密封唇10在移位环5的用作活塞的区域中与阻尼腔室6相关联。

通过根据本发明的方法，确保了移位环5与滑动套筒3之间通过高移位动力的温和且无噪音的抵靠。

附图标记

1 第一可旋转部件或正齿轮或可移动齿轮

1a 带齿结构

2 第二可旋转部件或轴或中间轴

3 滑动套筒

3a 带齿结构

3b 圆柱形部分

3c 径向凸缘

3d 环形延伸段

4 联接本体

4a 带齿结构

5 移位环

5a 端部部分

6 阻尼腔室

7 弹簧元件

8 通气口或通气孔

9 致动器

10 密封唇

20 爪形联接件

Claims (13)

1.一种用于将第一可旋转部件(1)互锁地连接至第二可旋转部件(2)的爪形联接件(20)，其中，滑动套筒(3)不可旋转地并且可轴向平移地布置在所述第一可旋转部件(1)上，并且联接本体(4)不可旋转地布置在所述第二可旋转部件(2)上，其中，所述滑动套筒(3)可轴向移动以互锁地连接至所述联接本体(4)，从而将所述第一部件(1)连接至所述第二部件(2)，其特征在于，至少一个由弹簧加载的移位环(5)相对于所述滑动套筒(3)不可旋转地并且可轴向移动地安装在所述滑动套筒(3)上，其中，取决于所述相对运动而形成的阻尼腔室(6)被设置用于减缓所述轴向运动。

2.如权利要求1所述的爪形联接件，其特征在于，所述阻尼腔室(6)能够由所述滑动套筒(3)与所述移位环(5)之间的相对运动形成，其中，所述移位环(5)作为环形活塞与至少由所述滑动套筒(3)形成的环形圆柱形的所述阻尼腔室(6)相关联。

3.如权利要求1或2所述的爪形联接件，其特征在于，所述移位环(5)与致动器(9)联接以用于所述移位环(5)和所述相关联的滑动套筒(3)的轴向运动。

4.如前述权利要求之一所述的爪形联接件，其特征在于，所述移位环(5)经由至少一个弹簧元件(7)与所述滑动套筒(3)联接。

5.如权利要求4所述的爪形联接件，其特征在于，在所述滑动套筒(3)和所述联接本体(4)的带齿结构之间的齿对齿位置的情况下，所述弹簧元件(7)能够通过所述移位环(5)相对于受阻的所述滑动套筒(3)的轴向运动在所述移位环(5)与所述滑动套筒(3)之间被张紧，并且由于所述滑动套筒(3)与所述移位环(5)之间产生的相对运动，能够形成所述阻尼腔室(6)。

6.如权利要求4或5所述的爪形联接件，其特征在于，在所述齿对齿位置消除后，所述移位环(5)与所述滑动套筒(3)之间的相对运动能够被已经流入所述阻尼腔室(6)的阻尼介质制动。

7.如权利要求6所述的爪形联接件，其特征在于，至少一个通气口(8)与所述阻尼腔室(6)相关联，以用于所述阻尼介质的流入和流出。

8.如权利要求7所述的爪形联接件，其特征在于，至少一个隔膜与所述通气口(8)相关联以控制所述阻尼介质的流入和流出。

9.如前述权利要求之一所述的爪形联接件，其特征在于，至少一个密封唇(10)在所述移位环(5)的用作活塞的区域中与所述阻尼腔室(6)相关联。

10.如前述权利要求之一所述的爪形联接件，其特征在于，设置有呈可移动齿轮形式的正齿轮作为所述第一部件(1)，以及呈中间轴形式的轴作为所述第二部件(2)。

11.一种车辆电动驱动桥，所述电动驱动桥具有至少一个如前述权利要求之一所述的爪形联接件。

12.一种藉由爪形联接件(20)将第一可旋转部件(1)互锁地连接到第二可旋转部件(2)的方法，所述爪形联接件具有滑动套筒(3)和联接本体(4)，所述滑动套筒不可旋转地且可轴向平移地布置在所述第一可旋转部件(1)上，所述联接本体不可旋转地布置在所述第二可旋转部件(2)上，其特征在于，所述滑动套筒(3)与联接至所述滑动套筒(3)的移位环(5)之间的相对运动在发生齿对齿位置时成为可能，并且其特征在于，在所述齿对齿位置消除后，所述相对运动被制动。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述滑动套筒(3)的所述齿对齿位置发生时，所述滑动套筒(3)与所述移位环(5)之间的相对运动形成阻尼腔室(6)，并且在于，在所述齿对齿位置消除之后，已经流入所述阻尼腔室(6)的阻尼介质被所述滑动套筒(3)与所述移位环(5)之间产生的相对运动压缩，使得所述滑动套筒(3)与所述移位环(5)之间的相对运动被制动并且因此被阻尼。

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