CN108138953B - 用于机动车的切换装置和驱动单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于选择性地选择机动车变速器的多个同轴的轴(110,120,130)的抗扭的联结的切换装置，切换装置包括可相对于壳体轴向移动的移动套(140)，移动套(140)具有带有两个彼此以轴向空隙间隔开的啮合‑轴向区域(143,144)的内啮合部并且同轴地包围多个彼此轴向邻近地布置的啮合体(111,121,131)，啮合体(111,121,131)抗扭地分别与轴(110,120,130)中的一个相连接并且各载有与移动套(140)的内啮合部对应的外啮合部(113,123,133)，其中，移动套(140)具有第一部分套(141)和第二部分套(142)，第一部分套和第二部分套轴向固定地且旋转脱开联结地相互连接，其中，第一部分套(141)是第一啮合‑轴向区域(143)的载体，并且第二部分套(142)是第二啮合‑轴向区域(144)的载体。

Description

用于机动车的切换装置和驱动单元

技术领域

本发明涉及一种用于选择性地选择机动车变速器的多个、尤其地三个同轴的轴的抗扭的联结的切换装置，该切换装置包括可相对于壳体轴向移动的移动套，移动套具有带有两个彼此以轴向空隙间隔开的啮合-轴向区域的内啮合部并且同轴地包围多个、尤其地三个彼此轴向邻近地布置的啮合体，啮合体抗扭地分别与轴中的一个相连接并且各载有与移动套的内啮合部对应的外啮合部。

本发明此外涉及一种用于机动车的驱动单元，其包括

- 带有定子和可旋转地布置在定子中的转子的电机，

- 带有多个、尤其地三个轴的变速器组件，多个且尤其三个轴彼此同轴地布置并且在其彼此台阶形地突出的联接端部处各载有带有外啮合部的啮合体，以及

- 带有可轴向移动的移动套的切换装置，移动套同轴地包围啮合体并且具有与啮合体的外啮合部对应的、带有两个彼此以轴向空隙间隔开的啮合-轴向区域的内啮合部。

背景技术

从文献DE 10 2014 201 251 A1中已知这种类型的用于机动车的切换装置和驱动单元。

现代化的机动车变速器的特征在于，在非常紧凑的结构形式同时多个挡位和/或运行模式选择可能性。这尤其通过同轴的轴嵌套和在变速器中的相对旋转体的紧贴性实现。在这种关系中，相对旋转体应称为变速器的可相对于彼此旋转地支承的元件。其例如可为可相对于彼此旋转但是也可相对于壳体旋转的轴。另一方面，在此固然相对于轴示出相对旋转的、固定在壳体处的元件也应理解成可归入在该概念下。挡位或运行模式变换通常通过在此被称为切换过程的、在这种相对旋转体之间的联结的改变实现。在此，典型的切换元件为制动器(例如用于轴与壳体的抗扭的联结)和离合器(例如用于两个轴的彼此抗扭的联结)。在此，元件的紧密嵌套允许多重地将多个切换功能组合在一个切换模块中，或甚至需要这种集成。

从以上所述的这种类型的出版文献中已知这种多重切换模块，其实现在三个同轴的轴之间的不同的、形状配合的联结。在此，三个同轴的轴中的两个彼此轴向地间隔开并且共同地被第三个轴同轴地穿过。首先提到的两个轴的端部分别载有啮合体。第三轴的啮合体在这些轴之间的空隙中延伸。所有啮合体载有相同类型的外啮合部。三个啮合体被具有对应的内啮合部的移动套包围。然而，内啮合部不是轴向连续的区域，而是包括两个通过空隙彼此间隔开的啮合-轴向区域。根据移动套的移动位置，其内啮合部可接合到两个(在不同的配合副中的)或所有三个啮合体的外啮合部中并且如此使其相互联结。显然，移动套必须能够与轴一起旋转，也就是说可旋转地支承在壳体中。为了能够引起对于切换过程、也就是说对于轴的联结状态变化所需的移动套的轴向移动，移动套自身支承在将其包围的操纵套中。借助于承受轴向力的径向轴承实现支承，也就是说移动套和操纵套彼此旋转地脱开联结；尽管如此，可将作用到操纵套上的轴向力传递到移动套上。自身又滑动支承在固定在壳体处的、开槽的引导套中的操纵套经由杠杆连接与马达的驱动部相连接，利用马达的驱动部引起其用于切换过程所需的轴向运动。

已知的切换装置相对笨重并且也仅仅实现了在所述轴之间的联结。利用已知的装置不能实现，这些轴中的一个或多个与变速器的外部的相对旋转体、例如电机的转子和/或变速器壳体的联结。由此可实现的联结状态的复杂性是相应受限的。

发明内容

本发明的目标是，提供一种用于机动车的改进的切换装置以及由此改进的驱动单元，在其中，可实现更复杂的联结状态。

根据本发明，通过以下方式实现该目标，即，移动套具有第一部分套和第二部分套，第一部分套和第二部分套轴向固定地且旋转脱开联结地相互连接，其中，第一部分套是第一啮合-轴向区域的载体，并且第二部分套是第二啮合-轴向区域的载体。

此外，根据本发明，通过以下方式实现该目标，即，切换装置构造成这种类型的、根据本发明的切换装置，其中，移动套的第二部分套与电机的转子相连接。

本发明的核心是，移动套设计成两件式的。在此，两个部件轴向地相互连接，从而一如既往地给出整个移动套的共同的轴向移动性。然而，与现有技术相反地，两个部分套彼此旋转地脱开联结。换句话说，其可相对于彼此旋转地支承。两个部分套中的每一个在此载有内啮合部的两个啮合-轴向区段中的一个。在该上下文中，本领域的技术人员认识到，两个啮合-轴向区段的预设无论如何不理解成这种啮合-轴向区段的最大数量。显然，原则上可行的是，在每个单个部分套之内，设置多于一个啮合-轴向区段，从而可利用单个部分套满足现有技术的功能。在此，对于本发明仅仅重要的是，两个彼此旋转脱开联结的部分套中的每一个载有至少一个啮合-轴向区段。该措施允许，使啮合体与不同的外部相对旋转体联结。在此，相对旋转体应理解成外部的相对旋转体，其不是载有啮合体的同轴的轴中的一个。尤其地，外部的相对旋转体中的一个可为壳体，并且另一外部旋转体可为电机的转子。在表示根据本发明的驱动单元的优选的实施例的该配置方案中，根据切换位置，为了支撑扭矩的目的，不同的啮合体可借助于部分套中的一个的啮合-轴向区段固定在壳体处，并且为了引入扭矩的目的，啮合部体中的另一个借助于另一部分套的啮合-轴向区段与电机的转子相联结。由此，本发明实现两个可彼此独立旋转的、然而可共同移动的移动套，然而，移动套在此描述成两件式的移动套的部分套。

结果是，可实现明显更复杂的切换状态，其尤其地也包括外部的相对旋转体。

根据一优选的实施形式，设置成，第一部分套和第二部分套彼此轴向重叠并且在重叠区域中借助于承受轴向力的径向支承部彼此支承。在此，宽的重叠区域给出防倾斜支承的可能性。在原则上同样可设想的、部分套在其端侧处彼此轴向支承的情况中，必须以其它方式实现防倾斜。

由类似的想法所考虑到的也是本发明的适宜的设计方案，据此，啮合体构造成嵌套地布置的圆锥凸缘，其成对地彼此轴向支承。显然也可设想啮合体的基本上柱形的设计方案。然而，作为嵌套的圆锥凸缘的设计方案允许分别在两个啮合体之间的轴向的重叠区域，其可用于布置径向轴承。该高度集成的结构形式是尤其结构空间适宜的。

为了尽可能节省结构空间地实现移动套的轴向驱动，优选地设置成，移动套借助于轴向延伸的螺纹结构支承在同轴地包围移动套的操纵套中。换句话说，可通过蜗杆传动的形式轴向推动移动套。在此，对于本领域技术人员来说显然的是，操纵套就此而言仅仅在部分套的区域中允许与移动套相互作用。操纵套可借助于马达的执行机构绕其纵轴线旋转。在本发明的优选的实施形式中，执行机构抗扭地支承在壳体处。这涉及如下优选的实施形式，即，在其中，分别与第一部分套啮合的啮合体应固定在壳体处。于是，在该实施形式中，移动套的第一部分套也抗扭地支承在壳体处。操纵套被固定在壳体处的执行机构驱动地相对于移动套旋转。相反地，第二部分套可自由旋转，然而在第一部分套的轴向移动的过程中同样轴向移动。

移动套优选地抗扭地、可轴向移动地支承在固定地与壳体相连接的、伸入操纵套中的突起部上。如所解释的那样，移动套不仅径向内部地而且径向外部地被可相对于壳体旋转的元件包围。尽管如此为了实现与壳体的旋转联结，所描述的实施形式设置在径向位于内部的轴和径向位于外部的操纵套之间伸入移动套中的突起部，移动套支承、尤其地滑动支承在突起部上。

如开头已经解释的那样，在根据本发明的驱动单元的优选的实施形式中，第二部分套与电机的转子相连接。在此，可以不同的方式设计电机相对于根据本发明的切换装置的相对布置方案。在第一实施形式中设置成，移动套相对于转子同轴地布置并且第二部分套抗扭地与转子相连接。尤其地，在该实施形式中，根据本发明的切换装置可布置在电机的(径向)内部中。这在轴向的结构空间需求方面是尤其有利的。

然而也可设想这样的情况，即，在其中，电机布置成相对于根据本发明的切换装置、尤其地其移动套轴向和/或径向错位。在这种配置方案中优选地设置成，第二部分套经由齿轮级与电机的转子相连接。此外，该设计方案的特别的特征是，可实现在转子和第二部分套之间的传动。齿轮级的概念在该上下文中应广义地理解。在此，其可为简单的、直接的齿轮级，或者可为更复杂的布置方案，例如以行星齿轮组的形式，在其中，第二部分套表示行星齿轮组的太阳轮，并且转子表示行星齿轮组的齿圈。

附图说明

从以下特定的描述和附图中得到本发明的其它特征和优点。

其中：

图1示出了根据本发明的驱动单元的实施形式的截面图，

图2示出了在第一切换位置中的图1的驱动单元的切换装置，

图3示出了在第二切换位置中的图2的切换装置，

图4示出了在第三切换位置中的图2的切换装置，

图5示出了在第四切换位置中的图2的切换装置，

图6示出了在第五切换位置中的图2的切换装置，

图7示出了在第六切换位置中的图2的切换装置，

图8示出了在第七切换位置中的图2的切换装置，

图9示出了在第八切换位置中的图2的切换装置，

图10示出了在第九切换位置中的图2的切换装置。

具体实施方式

在图中相同的附图标记指向相同或相似的元件。

图1以截面图示出了根据本发明的驱动单元10的一实施形式，在其中使用根据本发明的切换装置100。

驱动单元10包括壳体20，在壳体20中包含其余的装置组成部分。在所示出的实施形式中，尤其地电机30集成在壳体20中，其定子31以固定在壳体处的方式装配并且其转子32可旋转地支承在定子31中。切换装置径向地布置在转子32之内，利用切换装置可使三个同轴的轴110,120,130选择性地与转子32或壳体20相联结。三个轴110,120,130同轴地穿过彼此，其中，第一轴110是径向最外部的轴，第二轴120是径向中间的轴，并且第三轴130表示是最内部的轴。同轴的轴110,120,130利用其轴端部彼此台阶式地突出，其中，第二轴120的端部伸出超过第一轴110的端部，并且第三轴130的端部伸出超过第二轴120的端部。轴110,120,130中的每一个在其端部处载有一啮合体111,121或131，其在所示出的实施形式中构造成嵌套的圆锥凸缘。第一啮合体111固定地与第一轴110的端部相连接并且在轴向方向上局部地与第二轴120的第二啮合体121重叠。在啮合体111,121的重叠区域中布置球轴承112，经由球轴承使两个啮合体111,121彼此支撑。固定地布置在第二轴120的端部上的第二啮合体121在轴向方向上局部地与自身固定在第三轴130的端部上的第三啮合体131重叠。在第二啮合体121和第三啮合体131之间的重叠区域中布置球轴承122，利用球轴承122使两个啮合体121,131彼此支撑。第三啮合体132在轴向方向上局部地与固定在壳体处的销21重叠并且利用另一球轴承132撑靠销21。每个啮合体111,121,131在其径向最外部的区域中载有外啮合部113,123或133。外啮合部113,123,133用于与同轴地包围三个啮合体111,121,131的移动套140相互作用。在此，移动套140由两个部分套141,142构成，部分套141,142轴向上彼此重叠。每个部分套141,142载有内啮合部的一个啮合-轴向区段，即，第一部分套141载有第一啮合-轴向区域143，并且第二部分套142载有第二啮合-轴向区域144。移动套140的内啮合部143,144与啮合体111,121,131的外啮合部113,123,133对应。在其重叠区域中，部分套141,142借助于球轴承145一方面彼此旋转地脱开联结，但是另一方面以传递轴向力的方式相互连接。例如，凹槽球轴承可用于满足该双重功能。可看出，根据移动套140的轴向移动位置，可实现一方面在移动套140的内啮合部的啮合-轴向区域143,144和啮合体111,121,131的外啮合部113,123,133之间的另一接合副。

在所示出的实施形式中，第一部分套141抗扭地且可轴向移动地支承在固定在壳体处的突起部22处，突起部22局部地包围同轴的轴110,120,130。在所示出的实施形式中，第二部分套142经由联结套160抗扭地与电机30的转子32相连接。由此，在所示出的实施形式中，其相关联的外啮合部113,123,133与移动套140的内啮合部的第一啮合-轴向区域143啮合的轴110,120,130分别以这种方式抗扭地与壳体20相联结，而其相关联的外啮合部113,123,133与移动套140的内啮合部的第二啮合-轴向区域144啮合的轴110,120,130抗扭地与电机30的转子32相连接。

为了操纵移动套，也就是说为了其轴向移动，设置操纵套150，操纵套150局部地同轴地包围第一部分套141并且经由螺纹结构151与第一部分套141相连接。由此，操纵套150的旋转以蜗杆传动的方式导致移动套140的轴向运动，确切地说不仅其第一部分套141而且其第二部分套142的轴向运动，然而如所解释的那样，第二部分套140经由轴承145与第一部分套141旋转脱开联结。操纵套150的角度精确的旋转通过未示出的经由联结轮152联结的电的执行机构引起。

图2示出了在第一切换位置中的图1的驱动单元10的切换装置100。部分图2a在此以部分剖切的图示示出了切换装置100；部分图2b以非常示意性的图示示出了切换装置100。在该切换位置中，内啮合部的第一啮合-轴向区域143与第二啮合体121的外啮合部123啮合。在该切换位置中，第二啮合-轴向区域144与第三啮合体131的外啮合部133啮合。由此，第二轴120固定在壳体20处，而第三轴130抗扭地与转子32相联结。在该切换位置中，第一轴110不受切换装置100影响。

图3示出了在与图2相同的图示形式中的切换装置100，然而其中，在此切换装置100处于第二切换位置中，在该切换位置中，移动套140稍微向左移动，从而其第二部分套142与第三啮合体133脱开接合。

图4示出了在第三切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动，从而不仅第一部分套141而且第二部分套142与第二啮合体121处于齿啮合。在该切换位置中，不仅第二轴120而且转子32固定在壳体20处。

图5示出了在第四切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动，从而第一部分套141与啮合体121脱开齿啮合并且仅仅第二部分套142与第二啮合体122啮合。在该切换位置中，第二轴120抗扭地与转子32相连接。

图6示出了在第五切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动。在此，第一部分套141与第一啮合体111处于齿啮合，并且第二部分套142与第二啮合体121处于齿啮合。在该切换位置中，第一轴110固定在壳体20处，而第二轴120抗扭地与转子32相连接。

图7示出了在第六切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动。在此，第二部分套142与第二啮合体121脱开齿啮合，而第一轴110还始终经由第一部分套141固定在壳体20处。

图8示出了在第七切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动。在此，不仅第一部分套141而且第二部分套142与第一啮合体111啮合。在该切换位置中，轴110和转子32固定在壳体20处。

图9示出了在第八切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140更加向左移动。在此，仅仅第二部分套142还与第一啮合体111处于齿啮合。在该切换位置中，第一轴抗扭地与转子32相连接。

图10示出了在第九切换位置中的切换装置100，在该切换位置中，移动套140最大地向左移动。在此，部分套141,142都不与任何啮合体处于齿啮合。所有相对旋转元件，也就是说第一轴110、第二轴120、第三轴130、转子32和壳体20可独立地相对于彼此旋转。

当然，在特定的描述中讨论的且在附图中示出的实施形式仅仅是本发明的说明性的实施例。对于本领域技术人员来说，在本公开文献的指导下，可给出广泛的变化可能性。尤其地，可设想这样的配置方案，即，在其中，切换装置100不是同轴地和/或径向地布置在转子32之内。相反地，电机30也可布置成相对于切换装置100轴向和/或径向错位。在这种情况中，在转子32和第二部分套142之间的旋转联结优选地经由简单的或复杂的齿轮级实现。

附图标记清单

10驱动单元

20壳体

21固定在壳体处的销

22固定在壳体处的突起部

30电机

31定子

32转子

100切换装置

110第一轴

111第一啮合体

112第一轴承

113 111的外啮合部

120第二轴

121第二啮合体

122第二轴承

123 121的外啮合部

130第三轴

131第三啮合体

132第三轴承

133 131的外啮合部

140移动套

141第一部分套

142第二部分套

143第一啮合-轴向区段

144第二啮合-轴向区段

145轴承

150操纵套

151螺纹结构

152联结轮

160联结套。

Claims (9)

1.一种用于选择性地选择机动车变速器的多个同轴的轴(110,120,130)的抗扭的联结的切换装置，所述切换装置包括可相对于壳体轴向移动的移动套(140)，所述移动套(140)具有带有两个彼此以轴向空隙间隔开的啮合-轴向区域(143,144)即第一啮合-轴向区域(143)和第二啮合-轴向区域(144)的内啮合部并且同轴地包围多个彼此轴向邻近地布置的啮合体(111,121,131)，所述啮合体(111,121,131)抗扭地分别与所述轴(110,120,130)中的一个相连接并且各载有与所述移动套(140)的内啮合部对应的外啮合部(113,123,133)，其特征在于，所述移动套(140)具有第一部分套(141)和第二部分套(142)，所述第一部分套和第二部分套轴向固定地且旋转脱开联结地相互连接，其中，所述第一部分套(141)是所述第一啮合-轴向区域(143)的载体，并且所述第二部分套(142)是所述第二啮合-轴向区域(144)的载体。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于，所述第一部分套(141)和所述第二部分套(142)彼此轴向重叠并且在所述重叠区域中借助于承受轴向力的径向支承部(145)彼此支承。

3.根据上述权利要求1至2中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述啮合体(111,121,131)构造成嵌套地布置的圆锥凸缘，其成对地彼此轴向支承。

4.根据上述权利要求1至2中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述移动套(140)借助于轴向延伸的螺纹结构(151)支承在同轴地包围所述移动套的操纵套(150)中。

5.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述操纵套(150)可借助于马达的执行机构绕其纵轴线旋转。

6.根据权利要求4所述的切换装置，其特征在于，所述移动套(140)抗扭地、可轴向移动地支承在固定地与壳体(20)相连接的、伸入所述操纵套(150)中的突起部(22)上。

7.一种用于机动车的驱动单元，其包括

- 带有定子(31)和可旋转地布置在所述定子(31)中的转子(32)的电机(30)，

- 带有多个轴(110,120,130)的变速器组件，所述轴(110,120,130)彼此同轴地布置并且在其彼此台阶形地突出的联接端部处各载有具有外啮合部(113,123,133)的啮合体(111,121,131)，以及

- 带有可轴向移动的移动套(140)的切换装置(100)，所述移动套(140)同轴地包围所述啮合体(111,121,131)并且具有与所述啮合体(111,121,131)的外啮合部(113,123,133)对应的、带有两个彼此以轴向空隙间隔开的啮合-轴向区域(143,144)的内啮合部，

其特征在于，

所述切换装置(10)构造成根据上述权利要求中任一项所述的切换装置，

其中，所述移动套(140)的第二部分套(142)与电机(30)的转子(32)相连接。

8.根据权利要求7所述的驱动单元，其特征在于，所述移动套(140)相对于所述转子(32)同轴地布置并且所述第二部分套(142)抗扭地与所述转子相连接。

9.根据权利要求8所述的驱动单元，其特征在于，所述第二部分套经由齿轮级与相对于所述移动套轴向和/或径向错位地布置的电机的转子相连接。