CN220185740U - 具有分离式离合器的差速器和车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及具有分离式离合器的差速器和配设有其的车辆。根据本实用新型的差速器包括：第一壳体部分和第二壳体部分，它们能够围绕差速器的纵轴线转动；差速器轮组，其定位在差速器箱中，其中差速器箱构成为单独的构件或构成为第二壳体部分的集成的组成部分，并且其中差速器轮组设计为用于将第一壳体部分的扭矩传递到两个轴上；和能够在第一壳体部分或第二壳体部分上移动地设置的套筒，其能够借助于切换元件切换到第一位置中和第二位置中，其中在第一位置中套筒将第一壳体部分的扭矩直接或间接传递到差速器箱上，在第二位置中第一壳体部分的扭矩与差速器箱脱耦，其中切换元件是切换拨叉或磁性设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有分离式离合器的差速器，一种配设有所述差速器的车辆和一种用于运行这种车辆的方法。
背景技术
从EP3263951A1中已知一种差速器设备，其包括外壳体、容纳在其中的差速器轮组和具有内壳体和离合器环的离合器。在根据需要分离离合器时，施加在外壳体上的扭矩不传递到差速器轮组上。离合器的控制经由第一和第二弹簧以及经由促动器进行，所述促动器具有可由电磁体移动的衔铁。在输入电功率时，经由衔铁的运动引起离合器环与内壳体的分离。
实用新型内容
根据本实用新型的具有分离式离合器的差速器包括
-第一壳体部分和第二壳体部分，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分能够围绕差速器的纵轴线转动，
-差速器轮组，其定位在差速器箱中，其中差速器箱构成为单独的构件或构成为第二壳体部分的集成的组成部分，并且其中差速器轮组设计为用于将第一壳体部分的扭矩传递到两个轴上，和
-能够在第一壳体部分或第二壳体部分上移动地设置的套筒，所述套筒能够借助于切换元件切换到第一位置和第二位置中，其中在所述第一位置中套筒将第一壳体部分的扭矩直接或间接传递到差速器箱上，在所述第二位置中第一壳体部分的扭矩与差速器箱脱耦，其中切换元件是切换拨叉或磁性设备。
由于套筒可切换到第一位置和第二位置中，其中在所述第一位置中套筒将第一壳体部分的扭矩直接或间接传递到差速器箱上，在所述第二位置中第一壳体部分的扭矩与差速器箱脱耦，所以本实用新型可实现与应用特定的边界条件相关地调整在差速器中的力流。
在切换元件是磁性设备的实施方案中，套筒和磁性设备优选构成为，使得它们在套筒的第二位置中经由接触面彼此连接，所述接触面相对于套筒的切换方向倾斜地定向。切换方向是在第一和第二位置之间切换时套筒的运动方向。除了平坦的接触面以外，也可以将拱起的接触面理解为“倾斜地定向”。决定性的是，接触面部分地沿套筒的切换方向延伸，即尤其接触面不正交于切换方向地设置。套筒和磁性设备的构型与倾斜的接触面一起引起，在第一位置中在磁性设备和套筒之间的间距比套筒从第一位置到第二位置的切换行程更小。与之相比，在接触面正交地定向时，在第一位置中在磁性设备和套筒之间的间距对应于套筒的切换行程。因为磁体的吸引力与距其的距离的平方成反比，所以倾斜的接触面相对于正交地定向的接触面可实现，磁性设备在出自其的磁场的强度相同时可应用于套筒的较大的切换行程。特别优选地，接触面对应于截锥或球层的侧表面。
在具有磁性设备的实施方案中，根据本实用新型的差速器还优选包括弹簧元件。弹簧元件构成为，使得其将第一力施加到套筒上以将所述套筒固定在第一位置中。磁性设备构成为，使得其在接通状态中将第二力施加到套筒上。第二力与第一力相反地作用并且在数值上超过第一力，使得套筒在磁性设备的接通状态中切换到第二位置中。通过弹簧元件的和磁性设备的力的相反作用可实现套筒在第一位置中的固定，直至通过接通磁性设备引起到第二位置中的切换。作为弹簧元件可使用扁形弹簧诸如例如碟形弹簧，然而也可使用螺旋弹簧、波形弹簧或其他形式的弹簧。
根据差速器的另一优选的实施方案，第二壳体部分或差速器箱具有外齿部并且套筒具有内齿部。第二壳体部分的或差速器箱的外齿部与套筒的内齿部接合。为了切换到第一位置或第二位置中，套筒可在第二壳体部分的或差速器箱的外齿部上移动。通过第二壳体部分的或差速器箱的外齿部和套筒的内齿部可实现，套筒可在切换方向上在第一位置和第二位置之间移动，同时然而防止沿其他空间方向的不期望的移动或旋转。
还优选提出，对于第二壳体部分或对于差速器箱附加地，第一壳体部分也具有外齿部。在第一位置中，套筒跨越地与第一壳体部分的和第二壳体部分的外齿部接合，而套筒在第二位置中仅与第一壳体部分的或第二壳体部分的外齿部接合。第一壳体部分的附加的外齿部可实现，外齿部和内齿部除了将套筒移动外也可用于当套筒位于第一位置中时，将第一壳体部分的扭矩传递到差速器箱上。
根据差速器的另一优选的实施方式，第一壳体部分和套筒或差速器箱和套筒在彼此相向的侧上具有爪。在套筒的第一位置中，第一壳体部分和套筒或差速器箱和套筒经由爪彼此耦联。通过爪可实现在套筒的第一位置中将第一壳体部分的扭矩传递到差速器箱上。
根据本实用新型的车辆包括驱动单元和由驱动单元驱动的车轴，驱动单元具有发动机和根据本实用新型的差速器。差速器设计为用于将驱动单元和车轴根据需要耦联或脱耦。根据本实用新型的差速器在车辆中的使用是有利的，因为借助于其可实现的根据需要将驱动单元和车轴耦联或脱耦可用于有针对性地改善车辆的运行状态或用于提升车辆的效率。
用于运行根据本实用新型的车辆的根据本实用新型的方法包括以下步骤：
-求取车辆参数；
-确定车辆参数的极限值；
-一旦达到车辆参数的极限值，就借助于切换元件将套筒从第一位置切换到第二位置中，用于将驱动单元和车轴脱耦，或者从第二位置切换到第一位置中，用于将驱动单元和车轴耦联。
由于套筒的切换与车辆参数的极限值相关地进行，所述方法可实现在达到车辆的特定的运行状态时将驱动单元与车轴耦联或脱耦，在所述特定的运行状态中驱动单元和车轴的耦联或脱耦是有利的。“达到”极限值可以根据车辆参数的类型通过增加或减小车辆参数来实现。
根据所述方法的一个优选的实施方式，车辆参数是车辆速度。这在具有多个驱动单元的车辆的情况下是有利的，因为车辆速度较高时驱动单元通常足以用于施加所需的扭矩以保持车辆速度。驱动单元与车轴的脱耦可实现降低差速器的机械磨损以及降低驱动单元的功率从而随之节省能量。
附图说明
根据以下附图详细阐述优选的实施例。在此示出：
图1示出根据本实用新型的差速器的第一实施例的横截面；
图2示出根据本实用新型的差速器的第一实施例的分解视图；
图3示出根据本实用新型的差速器的第二实施例的横截面；
图4示出根据本实用新型的差速器的第二实施例的分解视图；
图5示出根据本实用新型的差速器的第三实施例的横截面；
图6示出根据本实用新型的差速器的第三实施例的分解视图；
图7A示出根据本实用新型的差速器的第三实施例的套筒、弹簧元件和磁性设备的细节视图；
图7B示出按照根据本实用新型的差速器的替选的实施例的套筒、弹簧元件和磁性设备的细节视图；
图7C示出按照根据本实用新型的差速器的另一替选的实施例的套筒、弹簧元件和磁性设备的细节视图；
图8示出根据本实用新型的差速器的第四实施例的横截面；
图9示出根据本实用新型的差速器的第四实施例的分解视图；
图10示出根据本实用新型的差速器的第五实施例的横截面；
图11示出根据本实用新型的差速器的第五实施例的分解视图；
图12示出根据本实用新型的差速器的第六实施例的横截面；
图13示出根据本实用新型的差速器的第六实施例的分解视图；
图14示出根据本实用新型的车辆的一个实施例的示意图；
图15示出根据本实用新型的方法的示意图。
具体实施方式
图1和图2示出根据本实用新型的差速器1的第一实施例的横截面和分解视图。下面将图1和2一起描述。差速器1包括第一壳体部分2和第二壳体部分3，它们可围绕差速器1的纵轴线22转动。此外，差速器1包括差速器轮组12，所述差速器轮组定位在差速器箱16中。差速器箱16在差速器1的本实施方式中构成为第二壳体部分3的集成的组成部分。借助于持久地与第一壳体部分2连接的输入齿轮4，第一壳体部分2接收扭矩，所述扭矩围绕纵轴线22作用。位于差速器箱16中的差速器轮组12设计为用于将第一壳体部分2的扭矩传递到两个轴(未示出)上。这如同从现有技术中充分已知那样，经由平衡轮121和从动轮122发生。在从动轮122上分别连接有轴(未示出)，从动轮122的转动运动传递到所述轴上。在其他实施例的附图中，平衡轮121和从动轮122仅为了清晰而没有详尽地表明。
可移动的套筒5设计为用于根据需要将第一壳体部分2的扭矩传递到差速器箱16上，或者用于将第一壳体部分2的扭矩与差速器箱16脱耦。在此，套筒5可借助于切换元件6切换到第一位置和第二位置中，其中所述切换元件在本实施例中是切换拨叉7。
第一壳体部分2在其朝向第二壳体部分3的封闭部上具有外齿部13a。第二壳体部分3具有外齿部13b，使得在差速器1的已接合的状态中外齿部13a和13b的区域彼此邻接。套筒5具有内齿部14。为了变换套筒5的位置，所述套筒沿纵轴线22的方向可移动地设置在第一壳体部分2的外齿部13a上和在第二壳体部分3的外齿部13b上。
在套筒5的第一位置中(如在图1中的情况)，套筒5的内齿部14搭接地与第一壳体部分2的外齿部13a和第二壳体部分3的外齿部13b接合，即第一壳体部分2的扭矩经由套筒5传递到第二壳体部分3和集成到其中的差速器箱16上。在套筒5的第二位置中，套筒5的内齿部14仅与第二壳体部分3的外齿部13b接合并且第一壳体部分2的扭矩与之相应地与第二壳体部分3和集成到其中的差速器箱16脱耦。在一个替选的实施方式中，套筒5在第二位置中仅与第一壳体部分2的外齿部13a接合。
两个轴承17a、17b在示出的实施例中用于将第一壳体部分2和第二壳体部分3支承在差速器的未示出的壳体中。第三轴承17c用于将第二壳体部分3和集成到其中的差速器箱16支承在第一壳体部分2中。对于轴承17a、17b、17c，如也根据另外的实施例的附图可见，可以使用不同类型的轴承，例如深沟球轴承、角接触球轴承、滚针轴承或圆锥滚子轴承。套管18定位在第三轴承17c和第二壳体部分3之间。套管18由紧固环19紧固。
图3和4示出根据本实用新型的差速器1的第二实施例的横截面和分解视图。下面仅阐述对于本实用新型相关的相对于图1和2的第一实施例的区别。
在第二实施例中，仅第二壳体部分3具有外齿部13b。此外，第一壳体部分2和套筒5在彼此相向的侧上具有爪15a、15b。在套筒5的第一位置中，第一壳体部分2和套筒5经由爪15a、15b彼此耦联。第一壳体部件2的扭矩经由被耦联的爪15a、15b传递到套筒5上并且从套筒5经由内齿部14和外齿部13b传递到第二壳体部分3和集成到其中的差速器箱16上。为了变换套筒5的位置，所述套筒沿纵轴线22的方向可移动地设置在第二壳体部分3的外齿部13b上。在第二位置中，将套筒5距第一壳体部分2较大间距地定位，使得第一壳体部分2的爪15a和套筒5的爪15b不彼此耦联并且第一壳体部分2的扭矩不传递到第二壳体部分3或集成到其中的差速器箱16上。
图5和6示出根据本实用新型的差速器1的第三实施例的横截面和分解视图。在套筒5在第二壳体部分3的外齿部13b上的设置方式方面，以及在爪15a、15b在套筒5的第二位置中的耦联方式方面，本实施例对应于第二实施例。
与前面的实施例不同，切换元件6是磁性设备8。磁性设备8包括可调节的电磁体81、电磁体壳体82和接触环83。此外，差速器1在本实施例中包括弹簧元件9。
经由对电磁体81的调节，即经由出自电磁体81的磁场的强度的调节，可以接通和关断磁性设备8。通过接通或关断磁性设备8可以引起套筒5的接通。
差速器1在套筒5和磁性设备8的区域中的细节视图在图7A中示出。
弹簧元件9形成为碟形弹簧，所述碟形弹簧具有多个沿环周方向分布的臂。臂径向向外延伸并且与套筒5形成接触。弹簧元件9构成为，使得其将第一力10施加到套筒5上，用于将套筒5固定在第一位置中。磁性设备8在示出的情况下处于关断状态中，即不为电磁体81输送电流或为电磁体输送少量电流。为了将套筒5从第一位置接入第二位置中，接通磁性设备8，即为电磁体81输送足够强的电流。由此，磁性设备8将第二力11施加到套筒5上。第二力11与第一力10相反地作用并且超过第一力10，使得套筒5切换到第二位置中。(第二力11在图7A中仅为了图解说明而示出。在示出的状态中，磁性设备8处于关断状态中，使得实际上没有产生第二力11。)
在示出的实施例中，套筒5和接触环83构造为，使得在这些部件之间产生倾斜的平坦的接触面。接触面对应于截锥的侧表面。
在套筒5和接触环83之间的间距S2明显小于套筒5从第一位置到第二位置的切换行程S1。因为磁体的吸引力与距其距离的平方成反比，所以倾斜的接触面相对于正交地定向的接触面可实现，磁性设备8在出自其的磁场的强度相同时可用于套筒5的较大的切换行程S1。
在图7B和7C的替选的实施方式中，套筒5和接触环83构造为，在这些部件之间同样产生倾斜的、然而朝磁性设备8的方向或朝套筒5的方向拱起的接触面。倾斜的接触面的所描述的优点以类似方式适用。
图8和9示出根据本实用新型的差速器1的第四实施例的横截面和分解视图。与前面的实施例不同，差速器箱16构成为单独的构件。此外，第一壳体部分2和第二壳体部分3借助于螺栓20连接。
差速器箱16在本实施例中直接装入第一壳体部分2中，即差速器箱16不像在前面的实施例中那样经由轴承17c装入第一壳体部分2中。相应地，设有差速器箱16的和第一壳体部分2的接触面的适合的润滑，使得可实现差速器箱16在第一壳体部分2中的无阻碍的旋转。
套筒5具有孔24，借助于所述孔，套筒5定位在第一壳体部分2的齿23上。第一壳体部分2的旋转由此传递到套筒5上。此外，套筒5借助于切换拨叉7在第一壳体部分2上沿纵轴线22的方向的移动是可行的。在本实施方式中，套筒5和第一壳体部分2经由光滑的接触面，即不经由如在前面的实施例中的齿部彼此接触。
套筒5具有爪15b，所述爪在套筒5的第一位置中与差速器箱16的爪15a耦联。在套筒5的第一位置中，第一壳体部分2的扭矩经由套筒5传递到差速器箱16上。经由切换拨叉7的移动，套筒5可切换到第二位置中，在所述第二位置中爪15a、15b彼此分离，并且第一壳体部分2的扭矩不传递到差速器箱16上。
图10和11示出根据本实用新型的差速器1的第五实施例的横截面和分解视图。套筒5具有内齿部14并且差速器箱16在朝向套筒5的侧上具有外齿部13a。在套筒5的第一位置中，内齿部14和外齿部13a接合，使得第一壳体部分2的扭矩传递到套筒5上并且继续传递到差速器箱16上。套筒5可以从第一位置中借助于切换拨叉7切换到第二位置中。为此，套筒5朝第二壳体部分3的方向移动，使得内齿部14和外齿部13a不彼此接合并且第一壳体部分2的扭矩不传递到差速器箱16上。
图12和13示出根据本实用新型的差速器1的第六实施例的横截面和分解视图。与前面的实施例不同，差速器1包括多个构成为压力弹簧的弹簧元件9，所述弹簧元件由板21支撑。对于压力弹簧替选地或附加地，可以使用扁形弹簧、波形弹簧或其他弹簧类型作为弹簧元件9。
根据本实用新型的车辆50的一个实施例在图14中示出。在示出的实施例中，车辆50包括两个驱动单元51，所述驱动单元分别具有构成为电动机的发动机52和差速器1以及两个车轴53，所述车轴分别由驱动单元51驱动。差速器1设计为用于将驱动单元51根据需要与车轴53脱耦。在根据本实用新型的车辆50的替选的实施方案中，所述车辆包括仅一个驱动单元51或多于两个驱动单元51，其中每个驱动单元51包括一个或多个发动机52。替选地，发动机52可以构成为内燃机。在具有多个发动机52的实施方案中，电动机和内燃机的组合也能以混合动力车辆的意义存在。此外，驱动单元51也可以驱动两个或更多个车轴53，其中所有车轴53或其仅一个选择可借助于差速器1与驱动单元51脱耦。
图15示意地示出一种用于运行根据本实用新型的车辆50的方法的流程。所述方法包括以下步骤：
-求取车辆参数；
-确定车辆参数的极限值；
-一旦达到车辆参数的极限值，就借助于切换元件6将套筒5从第一位置切换到第二位置中，用于将驱动单元51和车轴53脱耦，或者从第二位置切换到第一位置中，用于将驱动单元51和车轴53耦联。
在方法的一个实施例中，求取的车辆参数是车辆速度。这例如可以应用在具有多个驱动单元51的车辆50中，因为在车辆速度较高时驱动单元通常足以用于施加所需的扭矩以保持车辆速度。驱动单元51与车轴53的脱耦可实现降低差速器1的机械磨损以及降低驱动单元51的功率从而随之节省能量。
根据本实用新型的方法的另一应用可行性是具有选择性的全轮驱动的车辆50，在全轮驱动中通过将套筒5从第二位置切换到第一位置中来从前轮驱动模式或后轮驱动模式变换到全轮驱动模式中。在此情况下，作为适合的车辆参数例如可考虑由驾驶员要求的加速度。如果所述加速度超过限定的极限值，则套筒5从第一位置切换到第二位置中，以便变换到全轮驱动模式中。
Claims (7)
1.一种具有分离式离合器的差速器(1)，包括：
-第一壳体部分(2)和第二壳体部分(3)，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分能够围绕所述差速器(1)的纵轴线(22)转动，
-差速器轮组(12)，其定位在差速器箱(16)中，其中所述差速器箱(16)构成为单独的构件或构成为所述第二壳体部分(3)的集成的组成部分，并且其中所述差速器轮组(12)设计为用于将所述第一壳体部分(2)的扭矩传递到两个轴上，
其特征在于，所述差速器包括能够在所述第一壳体部分(2)或所述第二壳体部分(3)上移动地设置的套筒(5)，所述套筒能够借助于切换元件(6)切换到第一位置和第二位置中，其中在所述第一位置中所述套筒(5)将所述第一壳体部分(2)的扭矩直接或间接传递到所述差速器箱(16)上，在所述第二位置中所述第一壳体部分(2)的扭矩与所述差速器箱(16)脱耦，其中所述切换元件(6)是切换拨叉(7)或磁性设备(8)。
2.根据权利要求1所述的差速器(1)，其中所述套筒(5)和所述磁性设备(8)构成为，使得所述套筒和所述磁性设备在所述套筒(5)的所述第二位置中经由接触面彼此连接，其中所述接触面相对于所述套筒(5)的切换方向倾斜地定向。
3.根据权利要求1或2所述的差速器(1)，其中所述差速器(1)包括弹簧元件(9)，所述弹簧元件构成为，使得所述弹簧元件将第一力(10)施加到所述套筒(5)上以将所述套筒(5)固定在所述第一位置中，并且其中所述磁性设备(8)构成为，使得所述磁性设备在接通状态中将第二力(11)施加到所述套筒(5)上，其中所述第二力(11)与所述第一力(10)相反地作用并且所述第二力在数值上超过所述第一力，使得所述套筒(5)在所述磁性设备(8)的接通状态中切换到所述第二位置中。
4.根据权利要求1或2所述的差速器(1)，其中所述第二壳体部分(3)或所述差速器箱(16)具有外齿部(13b)，其中所述套筒(5)具有内齿部(14)，所述内齿部与所述第二壳体部分(3)的或差速器箱(16)的外齿部(13b)接合，并且其中所述套筒(5)为了切换到所述第一位置或第二位置中能够在所述第二壳体部分(3)或所述差速器箱(16)的外齿部(13b)上移动。
5.根据权利要求4所述的差速器(1)，其中所述第一壳体部分(2)具有外齿部(13a)，并且其中所述套筒(5)在所述第一位置中搭接地与所述第一壳体部分(2)和所述第二壳体部分(3)的外齿部(13a、13b)接合，并且在所述第二位置中仅与所述第一壳体部分(2)或所述第二壳体部分(3)的外齿部(13a、13b)接合。
6.根据权利要求1或2所述的差速器(1)，其中所述第一壳体部分(2)和所述套筒(5)或所述差速器箱(16)和所述套筒(5)在彼此相向的侧上具有爪(15a、15b)，并且其中所述第一壳体部分(2)和所述套筒(5)或所述差速器箱(16)和所述套筒(5)在所述套筒(5)的第一位置中经由所述爪(15a、15b)彼此耦联。
7.一种车辆(50)，其特征在于，其包括驱动单元(51)和由所述驱动单元(51)驱动的车轴(53)，所述驱动单元具有发动机(52)和根据上述权利要求中任一项所述的差速器(1)，其中所述差速器(1)设计为用于根据需要将所述驱动单元(51)和所述车轴(53)耦联或脱耦。
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| GR01 | Patent grant |