CN113728173B - 换挡组及具有此类型的换挡组的传动系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的传动系的换挡组(1)，该换挡组用于根据需要使传动系的驱动轴(14、15)联接和断开联接，该换挡组具有用于致动阻挡元件(6)的致动器(2)、选择器杆(8)和与选择器杆(8)连接的选择器拨叉(9)，其中，第一驱动轴(14)和第二驱动轴(15)相对于彼此同轴布置，其中，阻挡元件(6)在第一切换位置中阻挡选择器杆(8)的轴向移位并且在第二切换位置中能够实现所述轴向移位，其中，选择器拨叉(9)接合到驱动轴(14、15)中的一者的凹槽(19)中，其中，换挡组(1)的致动引起驱动轴(14、15)的轴向移位，其中，第一驱动轴(14)与第二驱动轴(15)之间的离合器(50)通过选择器拨叉(9)的轴向移位的方式而打开或关闭。

Description

换挡组及具有此类型的换挡组的传动系

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的用于使轴与机动车辆的传动系联接和断开联接的换挡组以及具有这种换挡组的传动系。

背景技术

在具有可切换的全轮驱动器的机动车辆中，用于使传动系的各部件断开联接的所谓“断开连接系统”是已知的。在机动车辆日益电气化的背景下，混合驱动是已知的，在混合驱动中，主驱动由内燃发动机或第一电动马达提供，该第一电动马达驱动机动车辆的主驱动轴上的车轮。还已知借助于另一电动马达驱动第二轴的车轮，该另一电动马达可以借助于可切换的轴驱动装置联接至传动系。从现有技术中已知下述混合动力车辆：该混合动力车辆具有电驱动马达和内燃发动机，该电驱动马达和内燃发动机操作性地连接在共同的传动系中。已知下述混合动力车辆：在该混合动力车辆中，可以接通电动马达以便在内燃发动机处于低速时增加驱动扭矩。特别地，这种混合动力驱动器可以用来代表用于机动车辆的可切换全轮驱动器，其中，内燃发动机和电动马达作用在不同的驱动轴上。此外，为了在制动时回收能量，可以接通电动马达以用于收回的目的。具有不同驱动机器的混合动力驱动器概念允许可变的驱动概念，该可变的驱动概念可以通过根据需要将各种马达接通和断开而容易地适应相应的运行状态。如有必要，可能必须将一个或更多个驱动马达与机动车辆的传动系分开，以使传动系中的损失最小化和/或避免由于在允许的操作范围之外、特别是在允许的最大速度之外的操作而损坏驱动马达。

替代性地，这种换挡组也可以用于在具有混合驱动的机动车辆中在由电动马达单独提供驱动的运行状态下将变速器与传动系分开，以减少功率损失并使传输噪音最小化。

根据DE 10 2014 217 066 A1已知一种用于可切换的全轮驱动的离合器，其中，两个同轴的驱动轴通过离合器部件连接至彼此，该离合器部件使得能够在两个驱动轴之间进行形状配合连接。离合器具有换挡元件，能够沿轴向方向移位的离合器部件利用该换挡元件以建立起两个驱动轴之间的形状配合连接的方式移位。

根据WO 2011/098 595A1已知一种用于机动车辆的传动系的联接组件，该联接组件包括至少一个离合器，离合器布置在旋转轴上以便选择性地将旋转轴联接至传动系的驱动元件。联接组件还包括用于致动离合器的至少一个致动装置。致动装置被设计成选择性地使接合部段与随轴旋转的螺纹部段接合，以引起接合部段和螺纹部段沿着旋转轴的轴线的相对运动，并且从而沿轴向方向致动离合器。

发明内容

本发明的目的是提出一种特别简单、轻便且成本低廉的换挡组，该换挡组使传动系能够根据需要而被联接以及断开联接。

所提出的机械装置的设计和布置特别地可以将传动系和/或换挡组设计为单独的组件，这些组件可以由于其模块化结构而集成到现有的驱动轴中。

根据本发明，该目的通过一种用于机动车辆的传动系的换挡组来实现，该换挡组用于根据需要使传动系的驱动轴联接和断开联接，该换挡组包括用于致动阻挡元件的致动器、选择器杆以及连接至选择器杆的选择器拨叉，其中，第一驱动轴和第二驱动轴相对彼此同轴布置。阻挡元件在第一换挡位置中阻止选择器杆的轴向移位并且在第二换挡位置中释放轴向移位。规定的是，选择器拨叉接合到驱动轴中的一个驱动轴中的凹槽中，其中，换挡组的致动引起驱动轴的轴向移位。通过使选择器拨叉轴向移位，第一驱动轴与第二驱动轴之间的离合器被打开或关闭，使得在第一操作状态下，驱动扭矩从第一驱动轴传递至第二驱动轴，并且在第二操作状态下，第一驱动轴与第二驱动轴之间的连接被中断。优选地具有能够线性移位的致动器销的致动器使得能够特别简单地致动换挡组，其中，该致动器销在致动器销伸出时与阻挡元件操作性地连接。换挡机构能够以简单的方式被解锁并沿轴向方向移位，以便结束第一驱动轴与第二驱动轴之间的连接，经由该连接可以传递扭矩。以这种方式，可以接通驱动马达、特别是电动驱动马达，以便增加驱动转矩并提高机动车辆的效率、特别是在启动和加速时。致动器可以设计为电动或液压操作的致动器，其中，致动器的致动、特别是向致动器施加电压会导致致动器的致动。这确保了在致动器发生故障的情况下可切换的驱动马达被断开联接。替代性地，传动系的侧轴可以通过致动器断开联接，以使摩擦损失最小化。特别规定的是，第二驱动马达和/或变速器通过致动器而与传动系断开联接，以使变速器与传动系断开联接，并且因此在负载要求低时使功率损失最小化。

在本发明的优选实施方式中规定的是，致动器包括提升磁体。提升磁体使得能够特别简单地使致动器销致动。因此，可以以特别简单的方式致动阻挡元件，由此便于驱动轴的联接或断开联接。

在本发明的优选实施方式中规定的是，阻挡元件具有阻挡棘爪，该阻挡棘爪在第一换挡位置中搁置在选择器杆的凹槽中并且因此阻挡选择器杆的轴向移位，并且在第二换挡位置中阻挡棘爪从凹槽中旋出从而使选择器杆能够轴向移位。选择器轴的轴向移位可以借助于阻挡棘爪以简单的方式被阻挡。阻挡棘爪可以通过旋转阻挡元件来释放或锁定选择器杆的轴向移位。替代性地，阻挡棘爪也可以接合在选择器杆中的凹部中以阻挡轴向移位。

在换挡组的有利的实施方式中规定的是，选择器杆借助于压力弹簧在轴向方向上被预张紧。压缩弹簧允许选择器杆和连接至选择器杆的选择器拨叉以简单且成本低廉的方式移动，以便使驱动轴能够被联接或断开联接。压缩弹簧沿驱动轴离合器的方向推动切换机构，以便在第一驱动轴与第二驱动轴之间建立形状配合连接和/或非形状配合连接，使得可以经由该驱动轴离合器传递扭矩。

在本发明的优选实施方式中规定的是，在选择器杆中接纳有控制销，该控制销在选择器杆上沿径向方向突出。控制销可以用于容易地将开关杆推回到起始位置中。这可以借助于相应设计的机构或附加的致动器来完成。优选的实施方式是借助于合适的机构实现选择器杆的推回以使第二驱动轴断开联接，使得换挡组仅使用一个致动器进行管理。

特别优选的是，在驱动轴中的一者上形成有控制轮廓，该控制轮廓可以与控制销操作性地连接并由此使选择器杆沿轴向方向移位。控制轮廓特别地设计为凸轮或倾斜轮廓。控制销经由控制轮廓以这样的方式被致动：即选择器杆克服压缩弹簧的力被推回到选择器杆的起始位置中。第一驱动轴与第二驱动轴之间的连接因此被释放。如果选择器杆克服压缩弹簧的弹力沿轴向方向移位足够远，则可以通过旋转锁定元件来使阻挡棘爪复位。因此，阻挡元件通过阻挡棘爪阻挡移位单元的轴向运动。一旦选择器杆已经轴向移位，就不再有任何横向负载作用在控制销上，并且销弹簧使控制销返回至控制销的原始位置。选择器杆由压缩弹簧预张紧并压靠阻挡棘爪。

在本发明的有利改进中规定的是，换挡组具有扭转弹簧，该扭转弹簧与阻挡元件操作性地连接，使得当致动器未被致动时，扭转弹簧将阻挡元件旋转返回到阻挡元件的初始位置中。借助于扭转弹簧，可以以简单且成本低廉的方式产生恢复力，该恢复力抵抗致动器的旋转将阻挡元件恢复至阻挡元件的起始位置。这确保棘爪以可靠的方式接合，使得在致动器发生故障的情况下避免选择器杆的轴向移位。

在换挡组的优选实施方式中规定的是，第一驱动轴和第二驱动轴能够借助于爪形离合器连接至彼此。借助于爪形离合器，能够以简单且可靠地方式在两个同轴驱动轴之间传递扭矩。这使第二驱动轴能够以简单的方式连接至传动系。

替代性地，有利地规定的是，在第一驱动轴与第二驱动轴之间布置有同步机构，以便使驱动轴的速度相等。同步机构使第二驱动轴能够以特别方便的方式联接至第一驱动轴。另外，可以避免或减少换挡冲击，换挡冲击会降低离合器的耐用性。

在本发明的有利的实施方式中规定的是，用于选择器杆的止挡部使用塑料盘进行阻尼以优化传动系的声学效果。声学阻尼可以借助于合适的塑料盘来实施，其中，选择器杆能够与其中安装有选择器杆的壳体或承载件断开联接。这使结构生成的噪声的传输最小化，从而减少了噪声的产生。

在换挡机构的有利实施方式中规定的是，选择器拨叉和致动器布置在共同的壳体中。共同的壳体是能够进行声学封装，这可以降低噪音。此外，借助于这种壳体可以使由于进入换挡组的污垢或灰尘而导致发生故障的风险最小化。

在切换机构的进一步改进中规定的是，换挡组包括电子器件、特别是传感器，利用该电子器件可以确定传动系的联接状态。电子装置尤其可以具有用于检测选择器杆的位置的位置传感器。这使得能够检查离合器是打开还是关闭。此外，当传感器检测到传动系处于不应执行用于部件保护的联接或断开联接的运行状态中时，可以防止换挡命令被转发至致动器。

根据本发明，提出一种具有第一驱动轴和第二驱动轴的传动系。传动系的驱动轴能够借助于根据本发明的换挡组经由可切换离合器而连接至彼此。通过这种传动系，能够以简单的方式接通或关断附加的驱动马达。传动系的两个驱动轴之间的速度可以通过同步机构进行调节，以便确保可切换驱动马达的舒适连接并避免换挡冲击，该换挡冲击会降低驱动马达和/或机动车辆变速器的使用寿命，并且具有这种机动车辆变速器的机动车辆的乘客会认为舒适性方面受到干扰。

除非在个别情况下另有说明，否则本申请中引用的本发明的各种实施方式可以有利地组合。

附图说明

在下文中，参照附图借助于优选实施方式来说明本发明。相同的部件或具有相同功能的部件由相同的附图标记标识。在附图中：

图1以三维示意图示出了根据本发明的具有换挡组的传动系的示例性实施方式；

图2示出了根据本发明的具有换挡组的传动系的侧视图；以及

图3示出了根据本发明的具有换挡组的传动系的另一示意图。

具体实施方式

在图1中，机动车辆的传动系的示例性实施方式被示出具有可切换的侧系。这种传动系可以特别地用于具有可切换的全轮驱动或具有多个驱动马达的机动车辆，所述多个驱动马达对机动车辆的不同驱动车轴进行驱动。传动系包括第一驱动轴14和第二驱动轴15，第一驱动轴和第二驱动轴能够借助于可切换的驱动轴离合器50、特别是借助于可切换的爪形离合器16以在旋转方面固定的方式连接至彼此。两个驱动轴14、15在这两个驱动轴的相互面对的端部面17、18上具有轮廓、特别是齿部，经由该轮廓可以在第一驱动轴14与第二驱动轴15之间建立形状配合。第一驱动轴14在其背离驱动轴离合器50的端部处具有齿部26，第一驱动轴能够在该齿部26上以不可旋转的方式连接至驱动单元、特别是电动驱动马达或齿轮箱，以便传递扭矩。第二驱动轴15在其面向驱动轴离合器50的端部处具有齿部27，第二驱动轴15能够利用该齿部以不可旋转的方式连接至第二驱动马达或齿轮、特别是车轴驱动或差速器。

驱动轴离合器50可以借助于换挡组1打开和关闭。换挡组1包括致动器2，该致动器优选地被设计为电动致动器4，特别是被设计为提升磁体24。替代性地，致动器2也可以被设计为液压致动器3。致动器2具有致动器销5，该致动器销能够在致动器2被启用时进行线性移位并且作用在阻挡元件6上，该阻挡元件在致动器2被启用时进行旋转。换挡组1还包括换挡机构8、9，换挡机构具有选择器杆8和与该选择器杆8牢固连接的选择器拨叉9。选择器拨叉9借助于连接元件10连接至选择器杆8。选择器拨叉9接合到第一驱动轴14中的凹槽19或肩部中，由此在选择器拨叉9与第一驱动轴14之间形成形状配合连接。选择器杆8借助于压缩弹簧11预张紧并且通过阻挡棘爪20固定在该选择器杆的起始位置中，其中，阻挡棘爪20接合到选择器杆8的凹槽21或肩部中并且因此将选择器杆8固定在该选择器杆的位置中。阻挡棘爪20可以借助于阻挡元件6打开。为此，阻挡元件6通过致动器销5克服扭转弹簧12的力而旋转，并且因此将阻挡棘爪20从选择器杆8的凹槽21或肩部中提升出来。

控制销7接纳在选择器杆8中并且在该选择器杆8上沿径向方向突出。控制销7被销弹簧13预张紧。可以与控制销7进行操作性连接的控制轮廓、特别是倾斜轮廓23或凸轮25形成在第二驱动轴15上。如果致动器2的启用结束并且致动器销5再次缩回，则扭转弹簧12使阻挡元件6返回至该阻挡元件的起始位置。控制销7克服压缩弹簧11的弹力将推动选择器杆8返回到该选择器杆的初始位置，直到阻挡棘爪20再次接合到选择器杆8的凹槽21或肩部中并且将该选择器杆沿轴向方向锁定。换挡组1还包括传感器22、特别是位置传感器，以便监控换挡位置并且确定两个驱动轴14、15是否处于联接或断开联接的操作状态。换挡组1还可以包括其他电气部件和/或传感器，以便有利于致动和/或有利于检查功能。

在图2中，示出了根据本发明的换挡组1的实施方式，该换挡组用于基于需要而使机动车辆的传动系中的驱动马达接通和断开。换挡组1包括致动器2、特别是可电动致动的致动器4，该致动器在致动器2被启用时导致致动器销5的线性移位。当致动器2被启用时，致动器销5与阻挡元件6进行操作性连接，该阻挡元件在致动器销5的线性移位期间进行旋转，使得换挡组1的切换机构8、9的轴向移位被释放。换挡机构8、9包括选择器杆8和选择器拨叉9，该选择器拨叉借助于连接元件10连接至选择器杆8。选择器杆8被压缩弹簧11预张紧，使得当换挡机构8、9通过使阻挡元件6旋转而被释放时，阻挡棘爪20的释放导致选择器杆8的轴向移位并且因此导致选择器拨叉9的轴向移位。为此，选择器拨叉9接合在第一驱动轴14中的凹槽19中，因此在选择器拨叉9与第一驱动轴14之间形成形状配合连接。

选择器杆8承载控制销7，该控制销在选择器杆8上沿径向方向突出。控制销7可以与控制轮廓23、尤其是第二驱动轴15上的倾斜轮廓或凸轮25进行操作性连接，其中，控制销7优选地以形状配合的方式接纳在控制轮廓24中并且闩锁到该控制轮廓中。换挡组1还包括扭转弹簧12，当致动器2的启用、特别是通电结束时，该扭转弹簧克服致动器2的运动使阻挡元件6转回到该阻挡元件的起始位置中。

在图3中，传动系被以进一步的改进示出。换挡组1特别地设置成在具有两个驱动马达的机动车辆中将驱动马达和/或变速器与传动系分开，并且因此在机动车辆中仅存在低功率需求时使摩擦和功力损失最小化，这可以由驱动马达中的一个驱动马达来满足。在图1至图3中，驱动轴离合器50被示出处于打开操作状态，在打开操作状态中，致动器2未被启用并且因此两个驱动轴14、15彼此分开，使得在第一驱动轴14与第二驱动轴15之间没有传递驱动扭矩。通过启用致动器2，阻挡元件6进行旋转，因此阻挡棘爪20从选择器杆8的凹槽21中提升出来。因此，由压缩弹簧11的弹簧力预张紧的选择器杆8沿轴向方向移位，使得驱动轴14、15的两个相互面对的端部面17、18彼此压靠并且驱动轴离合器50关闭。因此，第二驱动轴15联接至第一驱动轴14。

附图标记列表

1换挡组

2致动器

3液压致动器

4电动致动器

5致动器销

6阻挡元件

7控制销

8选择器杆

9选择器拨叉

10连接元件

11压缩弹簧

12扭转弹簧

13销弹簧

14第一驱动轴

15第二驱动轴

16爪形离合器

17第一面

18第二面

19凹槽

20阻挡棘爪

21凹槽

22传感器

23倾斜轮廓

24提升磁体

25凸轮

26齿部

27齿部

50驱动轴离合器。

Claims (9)

1.一种用于机动车辆的传动系的换挡组(1)，所述换挡组用于根据需要使传动系的驱动轴(14、15)联接和断开联接，所述换挡组包括：

-致动器(2)，所述致动器用于致动阻挡元件(6)，

-选择器杆(8)和选择器拨叉(9)，所述选择器拨叉连接至所述选择器杆(8)，其中

-第一驱动轴(14)和第二驱动轴(15)相对于彼此同轴布置，

-所述阻挡元件(6)在第一换挡位置中阻挡所述选择器杆(8)的轴向移位并且在第二换挡位置中释放所述选择器杆，

其特征在于，

-所述选择器拨叉(9)接合到所述驱动轴(14、15)中的一者的凹槽(19)中，其中，所述换挡组(1)的致动引起驱动轴(14、15)的轴向移位，其中

-所述第一驱动轴(14)与所述第二驱动轴(15)之间的离合器(50)通过所述选择器拨叉(9)的轴向移位的方式而打开或关闭，使得

-在第一操作状态下，驱动扭矩从所述第一驱动轴(14)传递至所述第二驱动轴(15)，并且

-在第二操作状态下，所述第一驱动轴(14)与所述第二驱动轴(15)之间的连接被中断；

所述阻挡元件(6)具有阻挡棘爪(20)，所述阻挡棘爪在所述第一换挡位置中搁置在所述选择器杆(8)的凹槽(21)中并且因此阻挡所述选择器杆(8)的轴向移位，并且在第二换挡位置中所述阻挡棘爪(20)从所述凹槽(21)中旋出从而使所述选择器杆(8)能够轴向地移位。

2.根据权利要求1所述的换挡组(1)，其特征在于，所述致动器(2)包括提升磁体(24)。

3.根据权利要求1或2所述的换挡组(1)，其特征在于，所述选择器杆(8)借助于压缩弹簧(11)在轴向方向上被预张紧。

4.根据权利要求1或2所述的换挡组(1)，其特征在于，所述选择器杆(8)中接纳有控制销(7)，所述控制销在所述选择器杆(8)上沿径向方向突出。

5.根据权利要求4所述的换挡组(1)，其特征在于，在所述驱动轴(14、15)中的一者上形成有控制轮廓(23、25)，所述控制轮廓能够与所述控制销(7)进行操作性连接，并且从而使所述选择器杆(8)沿所述轴向方向移位。

6.根据权利要求1，2或5中的任一项所述的换挡组(1)，其特征在于，所述换挡组(1)具有扭转弹簧(12)，所述扭转弹簧与所述阻挡元件(6)进行操作性连接，使得在所述致动器(2)未被致动时，所述扭转弹簧(12)使所述阻挡元件(6)旋转返回至所述阻挡元件的初始位置。

7.根据权利要求1，2或5中的一项所述的换挡组(1)，其特征在于，所述第一驱动轴(14)和所述第二驱动轴(15)能够借助于爪形离合器(16)连接至彼此。

8.根据权利要求1，2或5中的任一项所述的换挡组(1)，其特征在于，所述第一驱动轴(14)与所述第二驱动轴(15)之间布置有同步机构以便使所述驱动轴(14、15)的速度相等。

9.一种具有第一驱动轴(14)并且具有第二驱动轴(15)的传动系，所述第一驱动轴能够连接至第一驱动马达或变速器，所述第二驱动轴能够连接至第二驱动马达，所述第一驱动轴(14)和所述第二驱动轴(15)能够经由驱动轴离合器(50)连接至彼此并且连接至根据权利要求1至8的任一项所述的换挡组(1)。