CN118140065A - 具有致动装置的联接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将输入部件联接至输出部件以便以可切换的方式传递扭矩的联接装置(1)，所述联接装置包括联接器(2)，所述联接器设计成在打开位置中将所述输入部件和所述输出部件分离并且在闭合位置中将部件连接以传递扭矩，并且所述联接装置包括致动装置(3)，所述致动装置能够在基本位置与切换位置之间移动以调节所述联接器(2)。所述致动装置(3)具有位于所述基本位置与所述切换位置之间的中间位置，并且所述致动装置(3)设计成使得所述致动装置(3)在所述中间位置中沿所述切换位置和/或所述基本位置的方向被预张紧。

Description

具有致动装置的联接装置

技术领域

本发明涉及用于将输入部件与输出部件联接以便以可切换的方式传递扭矩的联接装置，该联接装置具有联接器、特别是形状配合锁定联接器、比如爪式联接器，该联接器设计成在打开位置将输入部件与输出部件分离以传递扭矩，并且在闭合位置将部件连接以传递扭矩，并且该联接装置具有致动装置，该致动装置能够在基本位置与切换位置之间移动以在联接器的打开位置与联接器的闭合位置之间对联接器进行调节。

背景技术

用于将两个轴彼此连接或分离以传递扭矩的联接装置在现有技术中是已知的。特别地，这种联接装置用在机动车辆的驱动装置中、特别是由电动马达供电的机动车辆的驱动装置中，在所述驱动装置中存在两个驱动车桥，但至少暂时仅一个驱动车桥用于驱动，并且为了减少摩擦，不用于驱动的另外的驱动车桥借助于联接装置与传动系断开联接。

然而，现有技术始终具有这样的缺点：先前的联接装置是借助于具有致动器驱动器的致动装置来致动的，该致动器驱动器必须具有高动态性以实现快速连接和分离。然而，这种致动器驱动器通常是成本密集且空间密集的。

发明内容

因此，本发明的目的是避免或至少减轻现有技术的缺点。特别地，应当提供一种具有致动装置的联接装置，在该致动装置中，可以使用具有低动态要求的成本有效且紧凑的致动器驱动器，而不会对系统性能产生负面影响，或者如果不能满足故障安全要求，比如在致动器驱动器出现故障的情况下，致动装置保持在两个切换状态之间的中间位置中。

该目的通过具有权利要求1的特征的联接装置来实现。有利的改进方案形成从属权利要求的主题。

特别地，该目的在根据本发明的通用装置中实现，在该通用装置中，致动装置具有位于基本位置与切换位置之间的中间位置，其中，致动装置设计成使得致动装置在中间位置被预张紧。这意味着预张紧沿致动装置的切换方向作用在致动装置上。这具有的优点是，预张紧支持调节的动态性，使得具有低动态性的致动器驱动器也可以用于足够快的调节。因为致动装置在实际切换/切换命令之前在切换方向上被预张紧，所以加速了实际切换/切换命令的触发/执行。上游预张紧过程，即向中间位置的调节，可以不受时间限制地进行，即也可以缓慢地进行。

根据优选实施方式，致动装置可以具有用于使致动装置沿第一切换方向移动的第一致动器元件、用于使致动装置沿第二切换方向移动的第二致动器元件以及弹簧装置。在预张紧状态下，弹簧装置可以在第一切换方向上按压第一致动器元件和/或在第二切换方向上按压第二致动器元件。因此，弹簧装置增大两个致动器元件的力，这引起致动装置的运动。

根据优选实施方式的进一步改进，弹簧装置可以是作用在第一致动器元件与第二致动器元件之间的(压力)弹簧。特别地，弹簧可以轴向布置在两个致动器元件之间。这意味着弹簧以双侧/对称的方式使用，使得仅需要单个弹簧来产生预张紧。

根据优选实施方式，致动装置可以具有换挡拨叉和止动件，换挡拨叉可以通过两个致动器元件轴向移位。止动件可以设计成将换挡拨叉锁定在其轴向端部位置中。特别地，换挡拨叉的轴向端部位置对应于联接器的位置，即打开位置和闭合位置。这意味着换挡拨叉本身的位置不会由于预张紧的产生而改变，使得当致动装置处于其中间位置时换挡拨叉以及因此联接器不会移动到(未限定的)中间位置。

根据优选实施方式，致动装置可以具有可马达调节的切换轮廓，第一致动器元件和第二致动器元件沿着该切换轮廓的轮廓在第一切换方向和/或第二切换方向上被导引。优选地，两个致动器元件设计成遵循切换轮廓的轮廓(即，轮廓随动件)，使得致动器元件的位置可以通过切换轮廓的形成和调节来确定。

根据优选实施方式的进一步改进，切换轮廓可以设计成使得第一致动器元件和第二致动器元件可以各自在偏转位置与非偏转位置之间移动。特别地，致动装置可以设计成使得当第一致动器元件和第二致动器元件两者均处于偏转位置时弹簧装置被预张紧(或最大程度地预张紧)。优选地，致动装置可以设计成使得当两个致动器元件中的一个致动器元件处于偏转位置并且两个致动器元件中的一个致动器元件处于非偏转位置时弹簧装置被松弛(或最小程度地预张紧)。这意味着切换轮廓的设计和调节决定了弹簧装置是否预张紧。

根据优选实施方式的进一步改进，切换轮廓可以设计为圆环，该圆环可以旋转以使致动装置移位。这具有的优点是，切换轮廓可以沿一个方向旋转，以在基本位置(经由中间位置)到切换位置与再次(经由中间位置)到基本位置等之间重复地来回切换。

根据优选实施方式的进一步改进，致动装置可以具有用于调节切换轮廓的致动器驱动器，其中，致动器驱动器设计成自锁的。由于自锁设计，致动器驱动器可以被成本有效地设计。

根据优选实施方式的进一步改进，致动器驱动器和切换轮廓可以经由齿轮级彼此连接以用于调节切换轮廓。这具有的优点是，可以补偿自锁产生的低传动效率。

换句话说，本发明涉及一种用于机动车辆的从动轮的断开联接单元，其可以用于使机动车辆、特别是电动车辆的(全轮)驱动装置中的摩擦最小化。特别地，如果在具有各自由至少一个发动机驱动的两个车桥的车辆中两个车桥中的仅一个车桥用于驱动车辆，则当另一个车桥、包括驱动轴和可能的发动机一起被车轮承载时，会产生摩擦损失。为了减少摩擦损失，特别是为了消除摩擦损失，可以使用根据本发明的断开联接单元/联接单元。断开联接单元特别地可以是诸如爪式联接器之类的形状配合锁定联接器，其与许多摩擦联接器不同，可以完全释放。爪式联接器的致动，即打开和闭合，借助于弹簧进行，弹簧优选地在发出切换命令之前通过致动器驱动器预张紧，以使切换动态性最大化，而无需使用具有高动态要求的致动器驱动器。因此，不需要“快速驱动”，因为根据本发明，在切换命令之前缓慢预张紧以及根据切换命令的触发是可能的。为此目的，弹簧、特别是压缩弹簧的两个端部各自连接至轮廓随动件/致动器元件。由于弹簧的预张紧，两个轮廓随动件各自在一侧遵循切换轮廓，该切换轮廓可以优选地通过致动器马达/驱动马达例如借助于正齿轮级精确地沿一个方向推进。为此目的，切换轮廓优选地设计为圆环，使得切换轮廓可以沿一个方向不受限制地旋转。换挡拨叉在两侧夹紧轮廓随动件的外部，该换挡拨叉例如用于使换挡套筒移动。换挡套筒优选地在两侧具有端部位置锁，使得在没有主动弹簧作用的情况下，换挡套筒不能由于振动等而(无意地)移动。此外，NVH(噪声、振动、声振粗糙度)性能得到改善。在基本位置中，第一轮廓随动件处于偏转位置，并且第二轮廓随动件处于非偏转位置，即，处于(切换)轮廓的间隙中。这意味着弹簧被最小程度地预张紧，并且换挡拨叉在两侧抵靠轮廓随动件搁置。如果轮廓现在借助于致动器驱动器进行调节/推进、特别是旋转，则第一轮廓随动件保持处于偏转位置，第二轮廓随动件也借助于轮廓上的斜坡移动到偏转位置，使得弹簧预张紧至最大，但换挡拨叉由于其锁定而保持在其位置，直到给出切换命令为止。如果给出切换命令，则轮廓进一步被调节/推进、特别是旋转，使得第二轮廓随动件保持处于偏转位置，但第一轮廓随动件由于预张紧弹簧而被压入轮廓中的间隙中，并且因此使换挡拨叉移动或用弹簧力按压换挡拨叉。在换挡套筒撞击爪式齿部的齿使得换挡套筒无法移位的情况下，弹簧的力保留在换挡拨叉上。一旦齿对齿位置被释放，换挡套筒就可以通过弹簧移动，而致动器驱动器不必在此期间保持通电。有利地，由于弹簧/致动弹簧的双侧(对称)使用，在两个切换方向上仅需要恰好一个弹簧进行切换。另外，致动器驱动器可以设计成自锁的。然而，在电力故障的情况下，换挡套筒不能保持在基本位置与切换位置之间的(轴向)位置，因为在中间位置仅进行弹簧的预张紧，而最初不会使换挡套筒移位。由于致动器驱动器的动态要求较低并且可以将驱动器设计成自锁的，因此非常成本有效且紧凑的致动器驱动器是可能的，而不会损害系统性能或不满足故障安全要求，因为只有切换频率取决于致动器驱动器的速度。此外，致动装置可以优选地不使用(允许自锁的)滚动轴承，因为由此产生的较低传动效率可以通过对应可能的较大传动比来补偿，由此可以节省成本和安装空间。特别优选的是，根据本发明的断开联接单元由于其紧凑性和坚固性可以定位在驱动轮上(而不是变速箱/差速器上)。此外，断开联接单元可以用于使侧轴或整个车桥(驱动轴)断开联接。为了使轮廓旋转，可以使用电动马达、优选地使用具有(自锁)齿轮级的电动马达。。

附图说明

下面借助附图对本发明进行说明。在附图中：

图1示出了联接装置的示意图，

图2a至图2f示出了处于不同位置的联接装置的示意图，

图3示出了联接装置的致动装置的立体截面图，以及

图4示出了联接装置的立体图。

附图本质上仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了联接装置1的示意图。

联接装置1用于将输入部件联接至输出部件，以便以可切换的方式传递扭矩。联接装置1具有联接器2。联接器2设计成在打开位置将输入部件和输出部件分离以传递扭矩，并且在闭合位置将部件连接以传递扭矩。联接器2可以优选地设计为形状配合锁定联接器。在所示实施方式中，联接器2设计为爪式联接器，爪式联接器的部件/爪式齿部连接至输入部件，并且爪式联接器的另一个部件/爪式齿部连接至输出部件。

联接装置1具有致动装置3，该致动装置用于在联接器的打开位置与联接器的闭合位置之间调节联接器2。为此，致动装置3可以在基本位置与切换位置之间移动。当致动装置3处于基本位置时，联接器2处于其打开位置。当致动装置3处于切换位置时，联接器2处于其闭合位置。

另外，致动装置3具有置于基本位置与切换位置之间的中间位置。这意味着致动装置3移动成从基本位置换挡至切换位置或者从切换位置换挡至基本位置，以便从切换位置换挡至基本位置再至中间位置并且从中间位置换挡至切换位置或基本位置。

根据本发明，致动装置3设计成使得致动装置在中间位置沿切换位置和/或基本位置的方向预张紧。这意味着预张紧沿致动装置3的切换方向作用在致动装置3上。

具体地，致动装置3具有：可(轴向)移位的换挡拨叉4；以及第一致动器元件5，该第一致动器元件用于使换挡拨叉4沿第一切换方向、此处沿第一轴向方向(向图1中右侧)(轴向)移动，并且因此用于将致动装置3调节到切换位置中；以及第二致动器元件6，该第二致动器元件用于使换挡拨叉4沿第二切换方向、此处沿第二轴向方向(向图1中左侧)轴向移动，并且因此用于将致动装置3调节到基本位置中。这意味着第一切换方向和第二切换方向是相反方向。

另外，致动装置3具有弹簧装置，此处为(单个)弹簧7的形式的弹簧装置，该弹簧装置在两个致动器元件5、6之间沿相应的切换方向作用。弹簧7特别地轴向布置在两个致动器元件5、6之间。弹簧7布置成使得在其压缩状态下，弹簧向第一致动器元件5施加沿第一轴向方向的方向作用的弹簧力，并且向第二致动器元件6施加沿第二轴向方向的方向作用的弹簧力。这意味着弹簧力沿移位的对应方向作用。因此，弹簧7搁置在相应的致动器元件5、6的弹簧接触表面上，该弹簧接触表面与相应的致动器元件5、6的换挡拨叉接触表面轴向相反。在致动装置3的中间位置中，弹簧7被压缩。致动装置3具有换挡套筒8，该换挡套筒轴向固定至换挡拨叉7并且根据换挡拨叉的轴向位置在爪式联接器的两个部件之间建立或释放在旋转方向上固定的接合。

致动装置3具有止动件9。止动件9具有止动本体10，该止动本体轴向固定至换挡拨叉4或换挡套筒8。另外，止动件9具有第一止动凹槽11和第二止动凹槽12，其中，止动本体10在致动装置3处于基本位置时能够与第一止动凹槽11接合，并且在致动装置3处于切换位置时能够与第二止动凹槽12接合。止动件9具有止动弹簧13，该止动弹簧沿第一止动凹槽11或第二止动凹槽12的方向向止动本体10施加预张紧，使得必须克服该预张紧以使换挡拨叉4移位。因此，止动件9将换挡拨叉4保持在基本位置或切换位置，直到沿移位方向的力大于由止动弹簧13抵消移位的力为止。

致动装置具有切换轮廓14。切换轮廓14用于重新定位两个致动器元件5、6。两个致动器元件5、6各自搁置在切换轮廓14的相反侧部上、特别是沿轴向搁置在外侧部上。

在第一致动器元件5的一侧，切换轮廓14具有第一外表面15、沿切换轮廓14的调节方向(图1中向下)与第一外表面15相邻的第一间隙16、以及沿调节方向与第一间隙16相邻的第一斜坡17，第一斜坡又沿调节方向与第一外表面15相邻。第一间隙16从第一外表面15轴向偏移。第一斜坡17经由倾斜表面连接第一间隙16与第一外表面15之间的轴向偏移。当第一致动器元件5搁置在第一外表面15上时，第一致动器元件处于偏转位置。当第一致动器元件5抵接第一间隙16时，第一致动器元件处于非偏转位置。因此，第一致动器元件5通过切换轮廓14沿调节方向的调节而在偏转位置与非偏转位置之间移位。通过将第一致动器元件5从偏转位置移位至非偏转位置，换挡拨叉4轴向移位并且致动装置3从基本位置移动至切换位置。

在第二致动器元件6的一侧，切换轮廓14具有第二外表面18、沿切换轮廓14的调节方向(图1中向下)与第二外表面18相邻的第二间隙19、以及沿调节方向与第二间隙19相邻的第二斜坡20，第二斜坡又沿调节方向与第二外表面18相邻。第二间隙19从第二外表面18轴向偏移。第二斜坡20经由倾斜表面连接第二间隙19与第二外表面18之间的轴向偏移。当第二致动器元件6搁置在第二外表面18上时，第二致动器元件处于偏转位置。当第二致动器元件6抵接第二间隙19时，第二致动器元件处于非偏转位置。因此，第二致动器元件6通过切换轮廓14沿调节方向的调节在偏转位置与非偏转位置之间移位。通过将第二致动器元件6从偏转位置移位至非偏转位置，换挡拨叉4轴向移位并且致动装置3从切换位置移动至基本位置。

切换轮廓14优选地设计为圆环，使得第一外表面15、第一间隙16和第一斜坡17或者第二外表面18、第二间隙19和第二斜坡20沿调节方向重复。

在所示的实施方式中，致动装置3具有导引件21，切换轮廓14在该导引件中在两侧上被轴向导引。

致动装置3具有致动器驱动器22，通过该致动器驱动器，切换轮廓14可以通过发动机沿调节方向移动、特别地旋转。

在图1中，示出了驱动轮23，驱动轮可以与联接装置1断开联接、特别是与机动车辆的传动系断开联接。联接装置1直接定位在驱动轮23上。

联接装置1的功能具体参照图2a至图2f进行说明。

在图2a中，致动装置3处于基本位置。第一致动器元件5搁置在第一外表面15上并且处于偏转位置。第二致动器元件6抵靠第二间隙19搁置并且处于非偏转位置。弹簧7被最小程度地预张紧或松弛。止动本体10位于第一止动凹槽11中。联接器2打开。

在图2b中，致动装置3处于中间位置。与图2a相比，切换轮廓14沿调节方向移动。第一致动器元件5通过切换轮廓14的调节而沿着第一外表面15移位、(仍然)抵靠第一外表面15搁置、并且处于偏转位置。第二致动器元件6通过调节切换轮廓14沿着第二斜坡20移位、抵靠第二外表面18搁置、并且处于偏转位置。因为两个致动器元件5、6均处于其偏转位置，所以弹簧7在两个致动器元件5、6之间被压缩。由于止动件9，换挡拨叉4不被轴向调节，但是致动装置3被预张紧。联接器2保持打开。

在图2c中，换挡套筒8接合爪式齿部(齿对齿位置)使得其不能移动并且联接器2保持打开。与图2a相比，切换轮廓14沿调节方向移动。第一致动器元件5通过调节切换轮廓14而沿着第一外表面15移动到第一间隙16中，但是通过爪式齿部和换挡套筒8的错配位置防止了产生与第一间隙16的接触以及到非偏转位置的移位。第二致动器元件6通过切换轮廓14的调节而沿着第二外表面18移位、(仍然)抵靠第二外表面18搁置、并且处于偏转位置。弹簧7的预张紧将第一致动器元件5朝向非偏转位置按压，使得止动件9被释放，但是通过爪式齿部和换挡套筒8的错配位置防止了换挡拨叉4的完全轴向调节。

在图2d中，致动装置3处于切换位置。与图2c相比，齿对齿位置被颠倒，并且致动装置3通过弹簧7的预张紧而移动到切换位置中(即使在不给致动器驱动器22供电的情况下)。第一致动器元件5通过弹簧7的预张紧而移动、现在抵靠第一间隙16搁置、并且处于非偏转位置。第二致动器元件6(仍然)抵靠第二外表面18搁置、并且处于偏转位置。弹簧7被松弛。止动本体10位于第二止动凹槽12中。联接器2闭合。

在图2e中，致动装置3处于中间位置。与图2d相比，切换轮廓14沿调节方向移动。第一致动器元件5通过调节切换轮廓14而沿着第一斜坡17移位、抵靠第一外表面15搁置、并且处于偏转位置。第二致动器元件6通过切换轮廓14的调节而沿着第二外表面18移位、(仍然)抵靠第二外表面18搁置、并且处于偏转位置。因为两个致动器元件5、6均处于其偏转位置，所以弹簧7在两个致动器元件5、6之间被压缩。由于止动件9，换挡拨叉4不被轴向调节，但是致动装置3被预张紧。联接器2保持闭合。

在图2f中，致动装置3处于基本位置。与图2a相比，切换轮廓14沿调节方向移动。第一致动器元件5通过切换轮廓14的调节而沿着第一外表面15移位、(仍然)抵靠第一外表面15搁置、并且处于偏转位置。第二致动器元件6通过调节切换轮廓14而沿着第二外表面18移动到第二间隙19中、抵靠第二间隙19搁置、并且处于非偏转位置。弹簧7被最小程度地预张紧或松弛。止动本体10位于第一止动凹槽12中。联接器2打开。

图3和图4示出了致动装置3的立体图。设计为圆环的切换轮廓14通过致动器驱动器22沿调节方向移动、特别地旋转。为此目的，致动器驱动器22具有正齿轮齿部24，其与形成在切换轮廓14上的正齿轮齿部25齿形接合。特别地，在图4中可以看出，当沿调节方向(即，沿周向方向)观察时，第一外表面15、第一间隙16和第一斜坡17或者第二外表面18、第二间隙19和第二斜坡20重复，使得切换轮廓14可以沿一个方向不受限制地旋转。

附图标记列表

1 联接装置

2 联接器

3 致动装置

4 换挡拨叉

5 第一致动器元件

6 第二致动器元件

7 弹簧

8 换挡套筒

9 止动件

10 止动本体

11 第一止动凹槽

12 第二止动凹槽

13 止动弹簧

14 切换轮廓

15 第一外表面

16 第一间隙

17 第一斜坡

18 第二外表面

19 第二间隙

20 第二斜坡

21 导引件

22 致动器驱动器

23 驱动轮

24 正齿轮齿部

25 正齿轮齿部

Claims (10)

1.一种用于将输入部件与输出部件联接以便以可切换的方式传递扭矩的联接装置(1)，所述联接装置具有联接器(2)，所述联接器设计成在打开位置中将所述输入部件和所述输出部件分离以传递扭矩并且在闭合位置中将所述输入部件和所述输出部件连接以传递扭矩，并且所述联接装置具有致动装置(3)，所述致动装置能够移动成在基本位置与切换位置之间调节所述联接器(2)，其特征在于，所述致动装置(3)具有位于所述基本位置与所述切换位置之间的中间位置，其中，所述致动装置(3)设计成使得所述致动装置(3)在所述中间位置中沿所述切换位置和/或所述基本位置的方向被预张紧。

2.根据权利要求1所述的联接装置(1)，其特征在于，所述致动装置(3)具有用于使所述致动装置(3)沿第一切换方向移动的第一致动器元件(5)、用于使所述致动装置(3)沿第二切换方向移动的第二致动器元件(6)、以及弹簧装置(7)，其中，所述弹簧装置(7)在预张紧状态下沿所述第一切换方向按压所述第一致动器元件(5)和/或沿所述第二切换方向按压所述第二致动器元件(6)。

3.根据权利要求2所述的联接装置(1)，其特征在于，所述弹簧装置(7)是作用在所述第一致动器元件(5)与所述第二致动器元件(6)之间的弹簧(7)。

4.根据权利要求2或3所述的联接装置(1)，其特征在于，所述致动装置(3)具有止动件(9)和能够通过两个致动器元件(5、6)轴向移动的换挡拨叉(4)，其中，所述止动件(9)设计成将所述换挡拨叉(4)锁定在所述换挡拨叉的轴向端部位置中。

5.根据权利要求2或4中的一项所述的联接装置(1)，其特征在于，所述致动装置(3)具有可马达调节的切换轮廓(14)，所述第一致动器元件(5)和所述第二致动器元件(6)沿着所述切换轮廓的轮廓在所述第一切换方向和/或所述第二切换方向上被导引。

6.根据权利要求5所述的联接装置(1)，其特征在于，所述切换轮廓(14)设计成使得所述第一致动器元件(5)和所述第二致动器元件(6)能够各自在偏转位置与非偏转位置之间移动，其中，所述弹簧装置(7)在所述第一致动器元件(5)和所述第二致动器元件(6)两者均处于所述偏转位置时被预张紧。

7.根据权利要求6所述的联接装置(1)，其特征在于，当两个致动器元件(5、6)中的一个致动器元件处于所述偏转位置并且所述两个致动器元件(5、6)中的一个致动器元件处于所述非偏转位置时，所述弹簧装置(7)被松弛。

8.根据权利要求5至7中的一项所述的联接装置(1)，其特征在于，所述切换轮廓(14)设计为圆环，所述圆环能够旋转以使所述致动装置(3)移位。

9.根据权利要求5至8中的一项所述的联接装置(1)，其特征在于，所述致动装置(3)具有用于调节所述切换轮廓(14)的致动器驱动器(22)，其中，所述致动器驱动器(22)设计成自锁的。

10.根据权利要求5至9中的一项所述的联接装置(1)，其特征在于，所述致动器驱动器(22)和所述切换轮廓(14)经由齿轮级彼此连接以用于调节所述切换轮廓(14)。