CN116867663A - 差速器齿轮单元，包括差速器齿轮单元的车辆和用于操作差速器齿轮单元的方法 - Google Patents

差速器齿轮单元，包括差速器齿轮单元的车辆和用于操作差速器齿轮单元的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆的差速器齿轮单元包括：被布置成能够围绕在轴向方向上延伸的旋转轴线旋转的环形齿圈；第一侧齿轮和第二侧齿轮，第一侧齿轮被构造成用于将第一输出扭矩分配到第一驱动轴上，第二侧齿轮被构造成用于将第二输出扭矩分配到第二驱动轴上；能够旋转地布置在小齿轮销上的至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮，其被构造成用于接合第一侧齿轮和第二侧齿轮。差速器齿轮单元还包括沿径向布置在齿圈的内侧的去耦元件，其中，去耦元件相对于齿圈能够旋转地布置。小齿轮销与去耦元件相连并且在直径方向上延伸过去耦元件。差速器齿轮单元还包括在轴向方向上相对于齿圈和去耦元件能够滑动地布置的离合器套筒。离合器套筒在沿轴向方向移位时被构造成用于：在第一轴向位置将齿圈与去耦元件断开连接，以允许去耦元件相对于齿圈的旋转运动；在第二轴向位置将齿圈与去耦元件相连，以防止去耦元件相对于齿圈的旋转运动；以及在第三轴向位置将齿圈与停车‑锁定结构相连。

Description

差速器齿轮单元，包括差速器齿轮单元的车辆和用于操作差 速器齿轮单元的方法
技术领域
本公开内容涉及一种用于车辆的差速器齿轮单元。差速器齿轮单元包括布置成围绕在轴向方向上延伸的旋转轴线旋转的环形齿圈。第一侧齿轮被构造成用于将第一输出扭矩分配到第一驱动轴上，并且第二侧齿轮被构造成用于将第二输出扭矩分配到第二驱动轴上。至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮，其能够旋转地布置在小齿轮销上，并且被构造成用于接合第一侧齿轮和第二侧齿轮。本公开内容还涉及包括差速器齿轮单元的车辆，以及用于操作差速器齿轮单元的方法。
背景技术
差速器齿轮单元通常用于车辆应用中，以用于将扭矩从旋转输入驱动轴传递到车辆的车轴和车轮上。差速器齿轮单元也可用于四轮驱动系统中前轮和后轮之间的扭矩分配。旋转的输入驱动轴传统上与连接到差速器壳体上的齿圈接合，并且差速器齿轮单元被布置成经由齿圈、差速器小齿轮和侧齿轮将扭矩从输入驱动轴传递到输出驱动轴。通常，一对侧齿轮直接附接到输出驱动轴上，并且一对差速器小齿轮与侧齿轮互相连接。差速器小齿轮由小齿轮销支撑，小齿轮销通常延伸过差速器壳体。差速器小齿轮被允许在小齿轮销上旋转，这转而允许车辆的输出驱动轴相对于彼此旋转。旋转负载从输入驱动轴传递到齿圈，并通过差速器壳体传递到小齿轮销上。
在某些行驶条件下，为了实现让车轮能够以最小的阻力自由滚动的目的，需要将传动系统扭矩与车轮去耦合。传统的差速器器齿轮单元被制造的结构坚固且不灵活，以支撑通过壳体结构传递的负载，因此传动系统扭矩的去耦合通常应用于变速器中。在变速器的去耦合期间，一对或多对齿轮由驱动轴驱动，这在齿轮接触、旋转轴、轴承和油流中产生传动损失(损耗)。通常，需要在变速器中集成机械式停车-锁定机构，当档位选择器设置为停车档位时，它会自动阻止旋转。具有扭矩去耦合和停车-锁定机构的传统变速器的构造会产生损耗，增加总长度，并使传动系统的构造复杂且成本高昂。因此需要改进的传动系统构造，使其更加简单、紧凑并且高效。
发明内容
本公开内容的一个目的是提供一种避免了前述问题的差速器齿轮单元、包括差速器齿轮单元的车辆、以及用于操作差速器齿轮单元的方法。该目的至少部分地通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求包含差速器齿轮单元和用于操作差速器齿轮单元的方法的进一步改进。
本公开内容涉及一种用于车辆的差速器齿轮单元。其中，差速器齿轮单元包括：环形齿圈，该环形齿圈布置成围绕在轴向方向上延伸的旋转轴线旋转；第一侧齿轮和第二侧齿轮，第一侧齿轮被构造成用于将第一输出扭矩分配到第一驱动轴，并且第二侧齿轮被构造成用于将第二输出扭矩分配到第二驱动轴；能够旋转地布置在小齿轮销上的至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮，其中，至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮被构造成用于接合第一侧齿轮和第二侧齿轮。差速器齿轮单元还包括沿径向布置在齿圈的内侧的去耦元件，其中，去耦元件相对于齿圈能够旋转地布置。小齿轮销与去耦元件连接并且在直径方向上延伸过去耦元件。差速器齿轮单元还包括离合器套筒，离合器套筒在轴向方向上相对于齿圈和去耦元件能够滑动地布置。离合器套筒在沿轴向方向移位时被构造成用于：在第一轴向位置将齿圈与去耦元件断开连接，以允许去耦元件相对于齿圈的旋转运动；在第二轴向位置将齿圈与去耦元件相连，以防止去耦元件相对于齿圈的旋转运动；以及在第三轴向位置将齿圈与停车-锁定结构相连。
这些特征的优点在于，通过差速器齿轮单元的这种设计，传动系统在构造上更简单、紧凑且高效。差速器齿轮单元通过去耦元件和离合器套筒的布置提供传动系统操作的灵活性，其中，离合器套筒在沿轴向方向移位时被构造成用于：在第一轴向位置将齿圈与去耦元件断开连接，在第二轴向位置将齿圈与去耦元件相连，以及在第三轴向位置将齿圈与停车-锁定结构相连。通过去耦元件和离合器套筒的布置，差速器齿轮单元在构造上简单且灵活。通过前述构造，无需在变速器中将传动系统扭矩与车轮去耦合，或者将停车-锁定机构集成到变速器中。通过该差速器齿轮单元，车轮可以在第一轴向位置以最小的阻力自由滚动，并且齿轮接触、旋转轴、轴承和油流中的传动损耗可以最小化。在第二轴向位置，扭矩可以被高效地传递至车辆的车轮。在第三轴向位置，可靠的停车-锁定功能得以实现。此外，差速器齿轮单元使传动系统的构造更不复杂且成本更低。
根据本公开内容的一个方面，在第三轴向位置的离合器套筒被构造成用于将齿圈与停车-锁定结构和去耦元件相连，以防止去耦元件相对于齿圈的旋转运动、以及齿圈相对于停车-锁定结构的旋转运动。通过第三轴向位置的构造，高效的停车-锁定功能得以实现，其中，去耦元件被防止相对于齿圈运动，并且其中，离合器套筒与停车-锁定结构接合。离合器套筒被设计成在第三轴向位置防止齿圈相对于停车-锁定结构的旋转运动，以用于高效的停车-锁定功能，从而防止车辆的车轮旋转。
根据本公开内容的另一个方面，齿圈包括毂结构。去耦元件沿径向布置在毂结构的内侧，并且相对于毂结构的内表面能够旋转地布置。毂结构被用于差速器齿轮单元的部件的高效布置，以实现紧凑的设计。
根据本公开内容的一个方面，离合器套筒包括具有第一带齿表面的套筒主体，其中，第一带齿表面布置在套筒主体的径向内表面。去耦元件包括带齿的径向外表面，该带齿的径向外表面被构造成用于在第一轴向位置脱开接合第一带齿表面，并且在第二轴向位置和第三轴向位置接合第一带齿表面。这些带齿表面用于变速器齿轮单元的高效的接合操作和脱开接合操作。带齿表面适当地布置有齿元件，这些齿元件被构造成用于在第二轴向位置和第三轴向位置接合彼此，以用于高效的扭矩传递。
根据本公开内容的另一个方面，套筒主体包括第二带齿表面，其中，第二带齿表面布置在套筒主体的径向外表面。停车-锁定结构包括带齿区域，该带齿区域被构造成用于在第一轴向位置和第二轴向位置与第二带齿表面脱开接合，并且在第三轴向位置接合第二带齿表面。带齿表面和带齿区域适当地布置有齿元件，齿元件被构造成用于在第三轴向位置接合彼此，以用于高效的停车-锁定功能。
根据本公开内容的再一方面，套筒主体沿径向布置在毂结构的外侧。通过毂结构的外侧的径向的离合器套筒的构造，能够提供变速器齿轮单元的紧凑且灵活的设计。
根据本公开内容的一个方面，去耦元件具有轴环状构造，并且其中，离合器套筒具有轴环状构造。轴环状构造被用于紧凑且灵活的设计，其中，部件能够与差速器齿轮单元的其他部件高效地相互作用。
根据本公开内容的另一个方面，毂结构包括一个或多个沿轴向方向延伸的凹槽，其中，一个或多个凹槽被构造成用于接收第一带齿表面的一个或多个径向地突出的齿元件。一个或多个径向地突出的齿元件通过与一个或多个凹槽的接合而被构造成用于防止离合器套筒相对于毂结构的旋转运动。一个或多个径向地突出的齿元件被构造成用于在第二轴向位置和第三轴向位置接合带齿的径向外表面，以用于变速器齿轮单元的高效的操作。
根据本公开内容的再一方面，停车-锁定结构具有环形构造或者弧形构造，其中，停车-锁定结构沿径向布置在毂结构的外侧。停车-锁定结构与差速器壳体连接。环形构造或者弧形构造被用于紧凑且坚固的设计，其中，这些部件能够与变速器齿轮单元的其他部件高效地相互作用，以用于可靠的停车-锁定功能。
根据本公开内容的一个方面，侧齿轮和至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮沿径向定位在去耦元件的内侧。去耦元件经由至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮被构造成用于将输入扭矩从齿圈传递至第一侧齿轮和第二侧齿轮。该构造能够提供差速器齿轮单元的紧凑设计以及优良的扭矩传递特性。
根据本公开内容的另一方面，差速器齿轮单元还包括与离合器套筒接合的致动单元。致动单元适于使离合器套筒沿轴向方向在第一轴向位置、第二轴向位置和第三轴向位置之间相对于齿圈和去耦元件移位。致动单元用于离合器套筒在轴向方向相对于齿圈和去耦元件的可靠且牢固地定位。
本公开内容还涉及一种车辆，其包括如上所述的差速器齿轮单元。
本公开内容还涉及一种用于操作用于车辆的差速器齿轮单元的方法。差速器齿轮单元包括：布置成能够围绕沿轴向方向延伸的旋转轴线旋转的环形齿圈；第一侧齿轮和第二侧齿轮，第一侧齿轮被构造成用于将第一输出扭矩分配到第一驱动轴上，第二侧齿轮被构造成用于将第二输出扭矩分配到第二驱动轴上；能够旋转地布置在小齿轮销上的至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮，其中，至少第一差速器小齿轮和第二差速器小齿轮被构造成用于接合第一侧齿轮和第二侧齿轮。差速器齿轮单元还包括沿径向布置在齿圈的内侧的去耦元件，其中，去耦元件相对于齿圈能够旋转地布置。小齿轮销与去耦元件相连，并且在直径方向上延伸过去耦元件。差速器齿轮单元还包括离合器套筒，该离合器套筒在轴向方向上相对于齿圈和去耦元件能够滑动地布置。该方法包括以下步骤：使离合器套筒沿轴向方向移位至第一轴向位置，以用于将齿圈与去耦元件断开连接，其中，在第一轴向位置允许去耦元件相对于齿圈的旋转运动；使离合器套筒沿轴向方向移位至第二轴向位置，以用于将齿圈与去耦元件相连，其中，在第二轴向位置防止去耦元件相对于齿圈的旋转运动；使离合器套筒沿轴向方向移位至第三轴向位置，以用于将齿圈与停车-锁定结构相连。
具有这些特征的优点在于，差速器齿轮单元高效的操作在不同的轴向位置之间。差速器齿轮单元通过去耦元件和离合器套筒的布置提供传动系统操作方面的灵活性，其中，离合器套筒沿轴向方向移位时被构造成用于在不同的操作模式下操作差速器齿轮单元。通过去耦元件和离合器套筒的布置，差速器齿轮单元结构简单且灵活。通过所描述的构造，无需在变速器中将传动系统扭矩与车轮去耦合，或者将停车-锁定结构集成于变速器中。通过差速器齿轮单元，车轮在第一轴向位置可以以最小的阻力自由滚动，并且在齿轮接触、旋转轴、轴承和油流中的传动损耗可以最小化。在第二轴向位置，扭矩可以被高效地传递到车辆的车轮。在第三轴向位置，实现可靠的停车-锁定功能。
根据本公开内容的一个方面，该方法还包括以下步骤：在第三轴向位置，通过离合器套筒将齿圈与停车-锁定结构和去耦元件相连，以防止去耦元件相对于齿圈的旋转运动，以及齿圈相对于停车-锁定结构的旋转运动。在第三轴向位置，高效的停车-锁定功能得以实现，其中去耦元件被防止相对于齿圈运动，并且其中，离合器套筒与停车-锁定结构接合。离合器套筒被设计成在第三轴向位置防止齿圈相对于停车-锁定结构的旋转运动，以用于高效的停车-锁定功能，从而防止车辆的车轮旋转。
根据本公开内容的另一个方面，差速器齿轮单元还包括与离合器套筒接合的致动单元。该方法还包括以下步骤：通过致动单元使离合器套筒在轴向方向相对于齿圈和去耦元件移位。致动单元被用于离合器套筒在轴向方向相对于齿圈和去耦元件的可靠且稳固地定位。
附图说明
下面将参照附图详细地描述本公开内容，在附图中，
图1以分解视图示意性地示出了根据本公开内容的差速器齿轮单元，
图2a至2b以透视图示意性地示出了根据本公开内容的差速器齿轮单元，
图3a至3c以横截面视图示意性地示出了根据本公开内容的在不同操作位置的差速器齿轮单元，
图4以透视图示意性地示出了根据本公开内容的替代性实施例的差速器齿轮单元，
图5a至5b以透视图示意性地示出了根据本公开内容的替代性实施例的差速器齿轮单元，
图6a至6c以横截面视图示意性地示出了根据本公开内容的替代性实施例的在不同操作位置的差速器齿轮单元。
具体实施方式
下面将结合附图描述本公开内容的各个方面，以例示而非限制本公开内容，其中，类似的附图标记表示类似的元件，并且所描述的方面的变型不限于具体示出的实施例，而是能够应用于本公开内容的其他变型。
图1、图2a至2b和图3a至3c示意性地示出了根据第一实施例的用于车辆的差速器齿轮单元1，并且图4、图5a至5b和图6a至6c示意性地示出了根据替代性实施例的用于车辆的差速器齿轮单元1。各示意性实施例中的差速器齿轮单元1包括布置成围绕沿轴向方向DA延伸的旋转轴线A旋转的环形齿圈2。齿圈2包括外表面2c和具有内表面2b的毂结构2a。外表面2c布置成用于与未示出的旋转输入驱动轴驱动接合的带齿表面，其中，齿圈2的带齿表面与例如输入驱动轴小齿轮的带齿表面啮合。在替代性未示出的实施例中，带齿表面可以替代性地布置在齿圈2的其他部分上。
所示的实施例中的差速器齿轮单元1还包括锥齿轮类型的侧齿轮和差速器小齿轮。第一侧齿轮3a被构造成用于将第一输出扭矩TO1分配到第一驱动轴S1，并且第二侧齿轮3b被构造成用于将第二输出扭矩TO2分配到第二驱动轴S2。第一侧齿轮3a和第二侧齿轮3b沿轴向方向DA布置在齿圈2的相对侧上。至少第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b被构造成用于接合第一侧齿轮3a和第二侧齿轮3b，并且在图1、图2a至2b、图3a至3c、图4、图5a至5b和图6a至6c所示的实施例中，差速器齿轮单元1包括两个差速器小齿轮。然而，差速器齿轮单元1可以替代地布置有三个或更多个差速器小齿轮。如图所示，差速器小齿轮以传统方式布置有与侧齿轮的带齿表面接合的带齿表面。第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b能够旋转地布置在小齿轮销5上，并且差速器小齿轮构造成用于将扭矩从齿圈2传递到侧齿轮上。
例如，如图3a至3c和图6a至6c所示，差速器齿轮单元1还包括沿径向布置在齿圈2的内侧的去耦元件6。去耦元件6相对于齿圈2能够旋转地布置，并且小齿轮销5与去耦元件6相连且在直径方向上延伸过去耦元件6。在所示实施例中，去耦元件6具有轴环状构造。去耦元件6至少部分地沿径向布置在齿圈2的毂结构2a的内侧，并且去耦元件6的外表面6a相对于齿圈2的内表面2b能够旋转地布置。例如如图1和图4示意性所示，一个或多个内轴承14可布置在去耦元件6的外表面6a和齿圈2的内表面2b之间。取决于差速器齿轮单元1的操作状态，小齿轮销5布置成用于将扭矩从齿圈2传递到对应的差速器小齿轮，如将在下面进一步描述的。当齿圈2通过例如输入驱动轴的小齿轮旋转时，根据差速器齿轮单元1的操作状态，通过小齿轮销5与去耦元件6的附接和去耦元件6相对于齿圈2的布置，小齿轮销5被布置成与齿圈2一起旋转。小齿轮销5经由去耦元件6而与齿圈2的旋转运动用于经由第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b将扭矩传递到第一侧齿轮3a和第二侧齿轮3b。通过差速器齿轮单元1的构造，例如图2a至2b和图5a至5b所示，侧齿轮和差速器小齿轮沿径向定位在齿圈2的内侧。因此，小齿轮销5被构造成用于经由差速器小齿轮将输入扭矩TI从齿圈2传递到侧齿轮。
去耦元件6包括在直径方向上相对的开口6c，以用于将小齿轮销5相对于去耦元件6固定(保持)就位。通过这种布置，例如通过图1、图2a至2b、图4和图5a至5b所能够理解的，小齿轮销5在直径方向上穿过去耦元件6地定位。代替开口6c，去耦元件6可以布置有用于固定小齿轮销5的狭槽或类似布置。
差速器齿轮单元1还包括离合器套筒7，该离合器套筒7沿轴向方向DA相对于齿圈2和去耦元件6能够滑动地布置。通过这种构造，离合器套筒7被允许在不同的操作位置相对于齿圈2和去耦元件6轴向地滑动。在轴向方向DA上移位时，离合器套筒7被构造成用于定位在第一轴向位置PA1、第二轴向位置PA2和第三轴向位置PA3。在图1、图2a至2b、图3a至3c、图4、图5a至5b和图6a至6c所示的实施例中，离合器套筒7具有轴环状构造。然而，应当理解的是，离合器套筒7可以具有其他合适的形状和构造。差速器齿轮单元1还包括与离合器套筒7接合的致动单元9。如图3a至3c和图6a至6c示意性所示，致动单元9用于使离合器套筒7沿轴向方向DA相对于齿圈2和去耦元件6移位，并且致动单元9适当地连接至控制单元13，以用于将差速器齿轮单元9操作到不同的轴向位置。致动单元9可以是任何合适的类型，诸如例如线性致动器、螺线管或电机。
图3a至3c和图6a至6c示意性示出了离合器套筒的不同轴向位置。在第一轴向位置PA1，如图3a和图6a所示，齿圈2与去耦元件6断开连接，并且在第一轴向位置PA1允许去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动。在第二轴向位置PA2，如图3b和图6b所示，齿圈2与去耦元件6相连，并且在第二轴向位置PA2防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动。在第三轴向位置PA3，如图3c和图6c所示，齿圈2与停车-锁定结构8相连，并且在第三轴向位置PA3齿圈被防止相对于停车-锁定结构8旋转。
在图3c和图6c所示的实施例中，处于第三轴向位置PA3的离合器套筒7不仅被构造成用于将齿圈2停车-锁定结构8相连，还被构造成用于将齿圈2同时连接至停车-锁定结构8和去耦元件6。这种构造能够防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动，以及齿圈2相对于停车-锁定结构8的旋转运动。因此，去耦元件6和齿圈2两者都被防止相对于停车-锁定结构8旋转，以实现高效的停车-锁定功能，其中防止车辆的车轮旋转。
例如，如图1和图4所示，离合器套筒7包括具有第一带齿表面7b的套筒主体7a。如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，离合器套筒7在所示的实施例中具有轴环状构造，并且套筒主体7a沿径向布置在毂结构2a的外侧。第一带齿表面7b布置在套筒主体7a的径向内表面7d。
毂结构2a包括沿轴向方向DA延伸的一个或多个凹槽10。一个或多个凹槽10被构造成用于接收第一带齿表面7b的一个或多个径向地突出的齿元件11。如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，径向地突出的齿元件11通过与凹槽10的接合被构造成用于防止离合器套筒7相对于毂结构2a的旋转运动。例如如图1和图4所示，去耦元件6包括具有一个或多个径向地突出的齿元件15的带齿的径向外表面6b。第一带齿表面7b的一个或多个径向地突出的齿元件11还被构造成用于在第二轴向位置PA2和第三轴向位置PA3接合带齿的径向外表面6b的一个或多个径向地突出的齿元件15。去耦元件6可设置有用于第一带齿表面7b的齿元件11的轨道、凹槽或类似装置，以防止齿元件11在第一轴向位置PA1接合去耦元件6，从而允许去耦元件6相对于齿圈2旋转。
如图3a和图6a所示，带齿的径向外表面6b和第一带齿表面7b在第一轴向位置PA1彼此脱开接合。当带齿的径向外表面6b和第一带齿表面7b在第一轴向位置PA1彼此脱开接合时，去耦元件6相对于齿圈2自由旋转，扭矩被防止从齿圈2经由去耦元件6传递到差速器小齿轮。如图3b至3c和图6b至6c所示，带齿的径向外表面6b和第一带齿表面7b在第二轴向位置PA2和第三轴向位置PA3通过第一带齿表面7b的径向地突出的齿元件11和带齿的径向外表面6b的径向地突出的齿元件15彼此接合。当带齿的径向外表面6b和第一带齿表面7b在第二轴向位置和第三轴向位置彼此接合时，防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动，并且扭矩能够从齿圈2通过去耦元件6传递至差速器小齿轮和侧齿轮上。
例如如图1和图4所示，套筒主体7a还包括具有一个或多个突出的齿元件16的第二带齿表面7c。第二带齿表面7c布置在套筒主体7a的径向外表面7e上。例如如图1和图4所示，停车-锁定结构8包括具有一个或多个突出的齿元件17的带齿区域8a。如图3a至3b和图6a至6b所示，第二带齿表面7c和带齿区域8a在第一轴向位置PA1和在第二轴向位置PA2彼此脱开接合。当第二带齿表面7c和带齿区域8在第一轴向位置和第二轴向位置中彼此脱开接合时，齿圈2相对于停车-锁定结构8自由旋转，并且在第一和第二轴向位置，停车-锁定功能被停用。如图3c和图6c所示，第二带齿表面7c和带齿区域8在第三轴向位置PA3彼此接合。当第二带齿表面7c和带齿区域8在第三轴向位置PA3处彼此接合时，防止齿圈2相对于停车-锁定结构8旋转，并且在第三轴向位置，停车-锁定功能被激活。
如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，第二带齿表面7c的一个或多个突出的齿元件16被构造成用于在第三轴向位置PA3接合带齿区域8a的一个或多个的突出的齿元件17。
在图1、图2a至2b、图3a至3c所示的实施例中，停车-锁定结构8具有环形构造。例如如图3a至3c所示，停车-锁定结构8沿径向布置在毂结构2a的外侧。在图4、图5a至5b和图6a至6c所示的实施例中，停车-锁定结构8具有弧形构造。例如如图6a至6c所示，停车-锁定结构8沿径向布置在毂结构2a的外侧。停车-锁定结构8适当地连接至差速器壳体12或车辆传动系统的类似结构。然而，应当理解的是，停车-锁定结构8可以具有用于接合离合器套筒7的任何合适的形状、设计和构造。
如图2a至2b、图3a至3c、图5a至5b和图6a至6c所示，侧齿轮3a、3b和至少第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b沿径向定位在去耦元件6的内侧。去耦元件6经由至少第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b被构造成用于将输入扭矩TI从齿圈2传递到第一侧齿轮3a和第二侧齿轮3b。
如上所述，致动单元9与离合器套筒7接合，并由控制单元13适当地控制。致动单元9适于使离合器套筒7沿轴向方向DA在第一轴向位置PA1、第二轴向位置PA2和第三轴向位置PA3之间相对于齿圈2和去耦元件6移位。
例如，如图1和图4所示，差速器齿轮单元1还包括布置成与齿圈2的第一侧相连的第一支承凸缘18a和布置成齿圈2的第二侧相连的第二支承凸缘18b。第一支承凸缘18a、第二支承凸缘18b被构造成用于至少部分地包围第一侧齿轮3a、第二侧齿轮3b、第一差速器小齿轮4a和第二差速器小齿轮4b。支承凸缘被布置成用于将润滑保持就位和用于固定轴承的盖结构。第一支承凸缘18a和第二支承凸缘18b可以具有任何合适的构造，并且每个支承凸缘可以设置有一个或多个与其对应的侧齿轮相连的密封件。第一支承凸缘18a和第二支承凸缘18b的形状适当地对称，以实现差速器齿轮单元1的具有成本效益且简单的构造。如图1所示，第一支承凸缘18a布置有用于固定第一轴承20a的第一支承表面19a。第二支承凸缘18b布置有用于固定第二轴承20b的第二支承表面19b。第一支承凸缘18a和第二支承凸缘18b中的每一个适当地通过一个或多个焊点(焊缝)或其他紧固装置与齿圈2相连。
为了操作差速器齿轮单元1，致动单元9使离合器套筒7沿轴向方向DA在第一轴向位置PA1、第二轴向位置PA2和第三轴向位置PA3之间相对于齿圈2和去耦元件6移位。可以以任何顺序操作不同的轴向位置(的差速器齿轮单元)，具体取决于车辆的行驶条件。
如图3a和图6a所示，通过使所示实施例的离合器套筒7沿轴向方向DA移位到第一轴向位置PA1，齿圈2与去耦元件6断开连接。如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，第一轴向位置PA1为从第二轴向位置PA2到达，或者从第三轴向位置PA3经由第二轴向位置PA2到达。在第一轴向位置PA1时，允许去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动，因此由于离合器套筒7的径向地突出的齿元件11和去耦元件6的径向地突出的齿元件15脱开接合，没有扭矩从齿圈2传递到差速器小齿轮和侧齿轮。在车辆行驶期间使用，当不需要将扭矩从推进单元(例如内燃机和/或电机)传递至车辆的车轮时，例如当允许车辆在没有任何扭矩传递的情况下行进时，使用第一轴向位置PA1。
如图3b和图6b所示，通过使所示实施例的离合器套筒7沿轴向方向DA移位至第二轴向位置PA2，齿圈2与去耦元件6相连。如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，从第一轴向位置PA1到达第二轴向位置PA2，或者从第三轴向位置PA3到达第二轴向位置PA2。在第二轴向位置PA2，防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动，因此由于离合器套筒7的径向地突出的齿元件11与去耦元件6的径向地突出的齿元件15的接合，扭矩从齿圈2传递至差速器小齿轮和侧齿轮。在车辆行驶期间，当需要将扭矩从推进单元传递到车辆的车轮时使用第二轴向位置PA2。
如图3c和图6c所示，通过所示实施例的离合器套筒7沿轴向方向DA移位到第三轴向位置PA3，齿圈2与去耦元件6和停车-锁定结构8二者相连。如通过图3a至3c和图6a至6c所能够理解的，从第二轴向位置PA2到达第三轴向位置PA3，或从第一轴向位置PA1经由第二轴向位置PA2到达第三轴向位置PA3。在第三轴向位置PA3，防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动，并且防止齿圈2相对于停车-锁定结构的旋转运动。因此，停车-锁定功能通过以下方式启用：离合器套筒7的径向地突出的齿元件11与去耦元件6的径向地突出的齿元件15的接合，结合离合器套筒7的突出的齿元件16与停车-锁定结构8的突出的齿元件17的接合。在第三轴向位置PA3，齿圈2与停车-锁定结构8和去耦元件6二者相连，以防止去耦元件6相对于齿圈2的旋转运动以及齿圈2相对于停车-锁定结构8的旋转运动。去耦元件6和齿圈2被防止相对于停车-锁定结构8旋转，以实现高效的停车-锁定功能。在车辆的非行驶期间，当需要防止车辆车轮滚动时，诸如当车辆已停放时，使用第三轴向位置PA3。
应当理解的是，以上描述本质上仅是示例性的，而不旨在限制本公开内容及其应用或使用。尽管已经在说明书中描述且在附图中例示了特定示例，但是本领域技术人员将理解，可以在不脱离权利要求中限定的本公开内容的范围内进行各种更改，并且可用等同物替换它们的要素。此外，可进行修改以使具体的情形或材料适应本公开内容的教导，而不脱离其基本范围。因此，并不旨在将本公开内容限于作为当前用于实施本公开内容教导而构思出的最佳实施方式而公开的具体示例，这些具体示例通过附图描绘并在说明书中加以描述。相反，本公开内容的范围将包括落入前述说明和所附权利要求范围内的任何实施方式。权利要求中提到的附图标记不应当视为限制受权利要求保护的主题的范围，它们的唯一作用是使权利要求更容易理解。
附图标记
1： 差速器齿轮单元
2： 齿圈
2a：毂结构
2b：内表面
2c：外表面
3a：第一侧齿轮
3b：第二侧齿轮
4a：第一差速器小齿轮
4b：第二差速器小齿轮
5： 小齿轮销
6： 去耦元件
6a：外表面
6b：带齿的(径向)外表面
6c：开口
7：离合器套筒
7a：套筒主体
7b：第一带齿表面
7c：第二带齿表面
7d：径向内表面
7e：径向外表面
8：停车-锁定结构
8a：带齿区域
9：致动单元
10：凹槽
11：第一带齿表面的齿元件
12：差速器壳体
13：控制单元
14：内轴承
15：带齿的(径向)外表面的齿元件
16：第二带齿表面的齿元件
17：带齿区域的齿元件
18a：第一支承凸缘
18b：第二支承凸缘
19a：第一支承表面
19b：第二支承表面
20a：第一轴承
20b：第二轴承
DA:轴向方向
PA1:第一轴向位置
PA2:第二轴向位置
PA3:第三轴向位置
S1: 第一驱动轴
S2: 第二驱动轴
TI: 输入扭矩
TO1:第一输出扭矩
TO2:第一输出扭矩

Claims (15)

1.一种用于车辆的差速器齿轮单元(1)，其中，所述差速器齿轮单元(1)包括：环形齿圈(2)，所述环形齿圈(2)布置成能够围绕沿轴向方向(DA)延伸的旋转轴线(A)旋转；第一侧齿轮(3a)和第二侧齿轮(3b)，所述第一侧齿轮(3a)被构造成用于将第一输出扭矩(TO1)分配到第一驱动轴(S1)上，所述第二侧齿轮(3b)被构造成用于将第二输出扭矩(TO2)分配到第二驱动轴(S2)上；至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)，所述至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)能够旋转地布置在小齿轮销(5)上，其中，所述至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)被构造成用于接合所述第一侧齿轮(3a)和所述第二侧齿轮(3b)；
其中，所述差速器齿轮单元(1)还包括沿径向布置在所述齿圈(2)的内侧的去耦元件(6)，其中，所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)能够旋转地布置，其中，所述小齿轮销(5)与所述去耦元件(6)相连并且在直径方向上延伸过所述去耦元件(6)，
其特征在于，所述差速器齿轮单元(1)还包括离合器套筒(7)，所述离合器套筒(7)相对于所述齿圈(2)和所述去耦元件(6)沿所述轴向方向(DA)能够滑动地布置，其中，所述离合器套筒(7)在沿所述轴向方向(DA)移位时被构造成用于：在第一轴向位置(PA1)，使所述齿圈(2)与所述去耦元件(6)断开连接，以允许所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)旋转运动；在第二轴向位置(PA2)，使所述齿圈(2)与所述去耦元件(6)相连，以防止所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)的旋转运动；以及在第三轴向位置(PA3)，使所述齿圈(2)与停车-锁定结构(8)相连。
2.根据权利要求1所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，在所述第三轴向位置(PA3)，所述离合器套筒(7)被构造成用于使所述齿圈(2)与所述停车-锁定结构(8)和所述去耦元件(6)相连，从而防止所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)的旋转运动以及所述齿圈(2)相对于所述停车-锁定结构(8)的旋转运动。
3.根据权利要求1或2所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述齿圈(2)包括毂结构(2a)，其中，所述去耦元件(6)沿径向布置在所述毂结构(2a)的内侧，并且相对于所述毂结构(2a)的内表面(2b)能够旋转地布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述离合器套筒(7)包括具有第一带齿表面(7b)的套筒主体(7a)，其中，所述第一带齿表面(7b)布置在所述套筒主体(7a)的径向内表面(7d)上，其中，所述去耦元件(6)包括带齿的径向外表面(6b)，所述带齿的径向外表面(6b)被构造成用于在所述第一轴向位置(PA1)与所述第一带齿表面(7b)脱开接合，并且在所述第二轴向位置(PA2)和所述第三轴向位置(PA3)接合所述第一带齿表面(7b)。
5.根据权利要求4所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述套筒主体(7a)包括第二带齿表面(7c)，其中，所述第二带齿表面(7c)布置在所述套筒主体(7a)的径向外表面(7e)上，其中，所述停车-锁定结构(8)包括带齿区域(8a)，所述带齿区域(8a)被构造成用于在所述第一轴向位置(PA1)和所述第二轴向位置(PA2)与所述第二带齿表面(7c)脱开接合，并且在所述第三轴向位置(PA3)接合所述第二带齿表面(7c)。
6.根据权利要求4或5所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述套筒主体(7a)沿径向布置在所述毂结构(2a)的外侧。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述去耦元件(6)具有轴环状构造，并且其中，所述离合器套筒(7)具有轴环状构造。
8.根据权利要求3和权利要求4至7中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述毂结构(2a)包括一个或多个沿所述轴向方向(DA)延伸的凹槽(10)，其中，所述一个或多个凹槽(10)被构造成用于接收所述第一带齿表面(7b)的一个或多个径向突出的齿元件(11)，其中，所述一个或多个径向突出的齿元件(11)通过与一个或多个凹槽(10)的接合而被构造成用于防止所述离合器套筒(7)相对于所述毂结构(2a)发生旋转运动，其中，所述一个或多个径向突出的齿元件(11)被构造成用于在所述第二轴向位置(PA2)和所述第三轴向位置(PA3)接合所述带齿的径向外表面(6b)。
9.根据权利要求3和权利要求4至8中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述停车-锁定结构(8)具有环形构造或者弧形构造，其中，所述停车-锁定结构(8)沿径向布置在所述毂结构(2a)的外侧，其中，所述停车-锁定结构(8)与差速器壳体(12)相连。
10.根据前述权利要求中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述侧齿轮(3a、3b)和所述至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)沿径向定位在所述去耦元件(6)的内侧；其中，所述去耦元件(6)经由所述至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)被构造成用于将输入扭矩(T1)从所述齿圈(2)传递至所述第一侧齿轮(3a)和第二侧齿轮(3b)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的差速器齿轮单元(1)，其特征在于，所述差速器齿轮单元(1)还包括与所述离合器套筒(7)接合的致动单元(9)，其中，所述致动单元(9)适于使所述离合器套筒(7)相对于所述齿圈(2)和所述去耦元件(6)沿所述轴向方向(DA)在所述第一轴向位置(PA1)、所述第二轴向位置(PA2)和所述第三轴向位置(PA3)之间移位。
12.一种车辆，包括根据权利要求1至11中任一项所述的差速器齿轮单元(1)。
13.一种用于操作用于车辆的差速器齿轮单元(1)的方法，其中，所述差速器齿轮单元(1)包括：环形齿圈(2)，所述环形齿圈(2)布置成能够围绕沿轴向方向(DA)延伸的旋转轴线(A)旋转；第一侧齿轮(3a)和第二侧齿轮(3b)，所述第一侧齿轮(3a)被构造成用于将第一输出扭矩(TO1)分配到第一驱动轴(S1)上，所述第二侧齿轮(3b)被构造成用于将第二输出扭矩(TO2)分配到第二驱动轴(S2)上；能够旋转地布置在小齿轮销(5)上的至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)，其中，所述至少第一差速器小齿轮(4a)和第二差速器小齿轮(4b)被构造成用于接合所述第一侧齿轮(3a)和所述第二侧齿轮(3b)；
其中，所述差速器齿轮单元(1)还包括沿径向布置在所述齿圈(2)的内侧的去耦元件(6)，其中，所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)能够旋转地布置，其中，所述小齿轮销(5)与所述去耦元件(6)相连并且在直径方向上延伸过所述去耦元件(6)，
其中，所述差速器齿轮单元(1)还包括离合器套筒(7)，所述离合器套筒(7)相对于所述齿圈(2)和所述去耦元件(6)沿所述轴向方向(DA)能够滑动地布置，其中，所述方法包括以下步骤：
使所述离合器套筒(7)沿所述轴向方向(DA)移位至第一轴向位置(PA1)，以使所述齿圈(2)与所述去耦元件(6)断开连接，其中，在所述第一轴向位置(PA1)，允许所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)旋转运动；
使所述离合器套筒(7)沿所述轴向方向(DA)移位至第二轴向位置(PA2)，以将所述齿圈(2)连接至所述去耦元件(6)，其中，在所述第二轴向位置(PA2)，防止所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)进行旋转运动；以及
使所述离合器套筒(7)沿所述轴向方向(DA)移位至第三轴向位置(PA3)，以使所述齿圈(2)与停车-锁定结构(8)相连。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
在所述第三轴向位置(PA3)，通过所述离合器套筒(7)使所述齿圈(2)与所述停车-锁定结构(8)和所述去耦元件(6)相连，以防止所述去耦元件(6)相对于所述齿圈(2)的旋转运动，以及防止所述齿圈(2)相对于所述停车-锁定结构(8)的旋转运动。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述差速器齿轮单元(1)还包括与所述离合器套筒(7)接合的致动单元(9)，其中，所述方法还包括以下步骤：
通过所述致动单元(9)使所述离合器套筒(7)沿所述轴向方向(DA)相对于所述齿圈(2)和所述去耦元件(6)移位。
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