换挡装置和车轴组件的制作方法

1.本发明涉及用于机动车辆的动力传动系的换挡装置，该换挡装置包括壳体，在壳体中以可旋转的方式安装有第一驱动轴和第二驱动轴，其中，第一驱动轴和第二驱动轴彼此同轴布置，使得第一驱动轴和第二驱动轴具有共同的旋转轴线。此外，设置有可换挡的离合器装置，该离合器装置布置在第一驱动轴与第二驱动轴之间，其中，第一离合器元件连接至第一驱动轴以联合旋转并且第二离合器元件以能够轴向移位的方式连接至第二驱动轴以联合旋转。离合器装置能够转换到断开接合的打开换挡位置中，在该断开接合的打开换挡位置中，第一驱动轴可以相对于第二驱动轴自由旋转，并且离合器装置能够转换到接合的换挡位置中，在该接合的换挡位置中，第一驱动轴经由离合器装置以旋转固定的方式连接至第二驱动轴，其中，设置有控制元件，该控制元件能够在驱动轴的旋转轴线的方向上移位，并且该控制元件根据控制元件的移位位置将离合器装置切换到断开接合的打开换挡位置或接合的换挡位置中。


背景技术：

2.这种换挡装置在现有技术中已经是已知的。
3.从de 10 2014 217 066 a1中已知一种用于可换挡的全轮驱动的离合器，在该离合器中，两个对准的驱动轴通过离合器零件彼此连接，该离合器零件能够实现两个驱动轴之间的刚性连接。离合器具有呈换挡叉形式的换挡元件，能够在轴向方向上移位的离合器零件通过该换挡元件移位使得建立起两个驱动轴之间的刚性连接。
4.从wo 2011/098 595a1已知一种用于机动车辆的动力传动系的联接组件，该联接组件包括至少一个离合器，至少一个离合器布置在旋转轴上以将将旋转轴选择性地联接至动力传动系的驱动元件。该联接组件还包括用于致动离合器的至少一个致动装置。该致动装置被设计成使接合部段与随轴旋转的螺纹部段选择性地接合，以便引起接合部段和螺纹部段在旋转轴的轴线方向上的相对运动，并且由此在轴向方向上致动离合器。


技术实现要素：

5.本发明基于提供一种用于联接和分离两个驱动轴或两个可驱动的轴部段的换挡装置的目的，该换挡装置在噪音产生方面得到了改进。有利地，换挡装置还应具有改进的磨损特性或更少的磨损。此外，本发明的目的是提供一种具有根据本发明设计的换挡装置的车轴布置结构，该车轴布置结构正好具有这些特性。
6.该目的通过具有权利要求1的特征的用于机动车辆的动力传动系的换挡装置和通过具有权利要求11的特征的用于机动车辆的车轴布置结构来实现。
7.根据本发明的换挡装置包括壳体，在壳体中以可旋转的方式安装有第一驱动轴和第二驱动轴，其中，第一驱动轴和第二驱动轴彼此同轴布置，使得第一驱动轴和第二驱动轴具有共同的旋转轴线。此外，设置有可换挡的离合器装置，该离合器装置布置在第一驱动轴与第二驱动轴之间，其中，第一离合器元件连接至第一驱动轴以联合旋转并且第二离合器
元件以能够轴向移位的方式连接至第二驱动轴以联合旋转。离合器装置能够转换到断开接合的打开换挡位置中，在该断开接合的打开换挡位置中，第一驱动轴可以相对于第二驱动轴自由旋转，并且离合器装置能够转换到接合的换挡位置中，在该接合的换挡位置中，第一驱动轴经由离合器装置以旋转固定的方式连接至第二驱动轴，其中，设置有控制元件，该控制元件能够在驱动轴的旋转轴线的方向上移位，并且该控制元件根据控制元件的移位位置将离合器装置切换到断开接合的打开换挡位置或接合的换挡位置中。根据本发明，控制元件由滑动套筒形成，该滑动套筒在轴向部分区域中包围两个驱动轴中的至少一者，并且还在部分区域中包围两个离合器元件中的一者，使得在相应的驱动轴的相应的离合器元件与控制元件之间形成环形空间。控制元件布置成使得其能够相对于离合器元件在限制的轴向移位路径上移位，使得环形空间的体积可以被改变，并且存在于环形空间中的阻尼介质体积(比如包围在环形空间中的空气体积)可以被压缩，使得形成环形空间的离合器元件的轴向振动可以被衰减。以这种方式，可以显著减少通常在不需要的换挡操作期间发生并导致过多的力和噪音排放的冲击。此外，滑动套筒可以实施为特别简单且成本有效的控制元件，该控制元件由于其稳定性而能够实现特别有利的定位精度。
8.本发明的其他有利实施方式在从属权利要求中说明。在从属权利要求中单独列出的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合并且可以限定本发明的其他实施方式。此外，在说明书中更详细地说明和解释了权利要求中所指出的特征，在该说明书中示出了本发明的其他优选实施方式。
9.根据本发明的有利实施方式，可以提供的是，在控制元件与待移动的离合器元件之间设置有设计为滚动轴承的至少一个轴承元件，至少一个轴承元件特别地能够实现控制元件在驱动轴的旋转轴线的方向上的移位运动。轴承元件能够确保控制元件能够可靠地将离合器装置切换到断开接合的打开换挡位置和接合的换挡位置二者中。根据构型，可以可靠地防止控制元件随驱动轴的旋转运动一起旋转。优选地设置有多个轴承元件，例如正好两个轴承元件，两个轴承元件布置成使得两个轴承元件在相反点处支承控制元件。
10.根据本发明的另一优选的进一步开发，还可以提供的是，在轴承元件与环形空间之间布置有圆环形密封元件。该密封元件有利地设计为环形盘。本构型的有利效果是基于这样的事实：通过结构简单的装置产生有效的阻尼机构而不需要额外的安装空间。
11.根据本发明的另一特别优选的实施方式，可以提供的是，设计为滑动套筒的控制元件被设计成使得在控制元件与驱动轴之间形成径向游隙以便实现预定阻尼特性。替代性地或附加地，可以在滑动套筒与驱动轴之间形成一个或更多个轴向通风通道，使得控制元件的预定阻尼特性可以被设定。因此，可以通过结构简单的装置设定期望的阻尼特性。
12.此外，本发明还可以进一步开发成使得设计为滑动套筒的控制元件在其周缘套筒壁中具有一个或更多个节流开口，由于一个或更多个节流开口，可以进一步改进用于阻尼特性的调节选项。
13.在本发明的同样优选的实施方式变型中，还可以提供的是，控制元件在其内侧表面上具有环形凹部，该环形凹部具有限制调节路径的轴向宽度并且该环形凹部定尺寸成使得控制元件可以相对于离合器元件在调节路径上移动。此外，环形凹部可以形成接纳空间以用于将弹簧元件/滚动轴承布置在滑动套筒与离合器元件之间，由于接纳空间的形成，可以找到进一步节省安装空间的设计。
14.弹簧元件有利地与具有阻尼效应的环形空间体积相互作用，使得可压缩的环形空间体积和弹簧元件的组合产生一种类型的减震器。弹簧元件被设计和布置成例如使得布置在背离控制元件的一侧上的第一离合器元件在控制元件的方向上通过弹簧力加压，并且/或者使得直接联接至控制元件的第二离合器元件在第一离合器元件的方向上受到弹簧力。
15.第一实施方式中的弹簧元件可以例如由压缩弹簧形成，该压缩弹簧抵靠第一驱动轴在第二离合器元件或控制元件的方向上向第一离合器元件施加弹簧力，在这种情况下，第一离合器元件则也必须以可移位的方式布置在第一驱动轴上。根据描述的第二实施方式，弹簧元件可以布置在环形空间内，弹簧力在第一离合器元件方向上抵抗压缩方向(特别地支承在第二驱动轴上)作用在第二离合器元件上。因此，可以在最小的空间中实现进一步改进的振动阻尼。
16.还可以有利的是，进一步开发本发明使得在滑动套筒的外周上设置有齿轮元件，其中，齿轮元件优选地由外齿部或外螺纹形成。通过外齿部可以实现容易接近的齿轮元件。外齿部优选地构造成与小齿轮轴接合。外齿部优选地以齿条的方式设计成与外齿部类似。小齿轮轴的旋转则引起外齿部前进使得控制元件也在旋转轴线的方向上移动。
17.进一步提出的是，离合器装置由爪式离合器形成，其中，每个驱动轴连接至爪式离合器以联合旋转。通过使爪式离合器元件中的至少一个爪式离合器元件在旋转轴线的方向上切换，爪式离合器使经由形状配合建立连接以用于联合旋转成为可能。
18.此外，本发明所基于的目的通过用于机动车辆的具有差动齿轮的车轴布置结构来实现，其中，根据前述权利要求中的任一项的换挡装置布置在差动齿轮与车轮之间，并且车轮借助于该换挡装置可以在驱动操作状态与非驱动操作状态之间切换。
附图说明
19.下文将参照附图对本发明和技术领域两者进行更详细地说明。应当注意的是，本发明不旨在受所示的示意性实施方式的限制。特别地，除非另有明确说明，否则还可以提取附图中概述的实质性主题的部分方面并且将其与来自本说明书和/或附图的其他部件和知识相结合。特别地，应当注意的是，附图和特别是所示的比例仅是示意性的。相同的附图标记指示相同的对象，因此也可以使用来自其他附图的说明。
20.在附图中：
21.图1示出了本发明的可能实施方式中的换挡装置的轴向截面的示意图，以及
22.图2示出了根据图1的换挡装置的立体图。
具体实施方式
23.图1示出了具有第一驱动轴3和第二驱动轴4的换挡装置1，第一驱动轴和第二驱动轴可以经由离合器装置6彼此连接以联合旋转。在右手侧从壳体突出的第二驱动轴4包括两个子轴，两个子轴可以在一些区域中彼此插入并且两个子轴经由齿部9彼此连接以联合旋转。第二驱动轴4在包括具有减小的直径的部段的一个轴向端部处经由径向滚针轴承安装在第一驱动轴3的保持器25中。第二驱动轴4在其另一轴向端部处经由滚珠轴承23相对于壳体2安装。第一驱动轴3通过滚珠轴承24和通过第二驱动轴4的突出到第一驱动轴3的保持器25中的延伸部支承在壳体2内。第一驱动轴3和第二驱动轴4彼此同轴对准并且因此绕共同
的旋转轴线5旋转。
24.第一驱动轴3和第二驱动轴4中的每一者的一个端部从壳体2突出。在组装状态下，例如第一驱动轴3则可以连接至差动齿轮以联合旋转，并且例如第二驱动轴4可以连接至驱动轮，或反之亦然。
25.在第一驱动轴3和第二驱动轴4彼此相对的端部处设置有离合器装置6，该离合器装置包括分配至第一驱动轴3的第一(爪式)离合器元件12和分配至第二驱动轴4的第二(爪式)离合器元件13。离合器装置6可以切换到断开接合的打开换挡位置中，在该断开接合的打开换挡位置中，第一驱动轴3和第二驱动轴4彼此不连接以联合旋转。此外，离合器装置6可以切换到接合的换挡位置，在该接合的换挡位置中，第一驱动轴3连接至第二驱动轴4以联合旋转。离合器装置6借助于控制元件7被控制，该控制元件以可轴向移位的方式，即，在旋转轴线5的方向上安装在第二驱动轴4上。在该实施方式中，控制元件7设计为滑动套筒，其中，套筒形状从具有扩大直径的部段的传递元件8延伸至控制力被引入到离合器装置6中的点。
26.齿轮元件8具有呈齿条形式的齿部，使得齿轮元件8可以与控制元件7一起在旋转轴线5的方向上移位。传递元件8可以例如经由在图1中未示出的小齿轮轴被驱动，使得控制元件7沿着旋转轴线5的进给由小齿轮轴的旋转运动产生。
27.控制元件7的运动经由滚动轴承28传递至第二爪式离合器元件13。滚动轴承28确保由于第二爪式离合器元件13的任何旋转运动，至多将最小扭矩传递至控制元件7。离合器装置6因此可以借助于控制装置7切换到接合的换挡位置或断开接合的打开换挡位置中。通过使控制元件7在旋转轴线5的方向上朝向第一爪式离合器元件12移动，第二爪式离合器元件13可以与第一爪式离合器元件12以形状配合的方式连接成处于接合的换挡位置中。通过使控制元件7在相反方向上移动，离合器装置6可以切换到断开接合的打开换挡位置中，在该断开接合的打开换挡位置中，爪式离合器元件12和13彼此不接合。控制元件7还具有延伸部26，该延伸部在径向方向上向外延伸并且该延伸部在断开接合的打开换挡位置中与壳体2接触，使得控制元件7的端部位置被固定。
28.图1还示出了控制元件7由滑动套筒形成，该滑动套筒在轴向部分区域中周向地包围两个驱动轴3、4中的至少一者并且还在部分区域中周向地包围两个离合器元件12、13中的一者，使得在相应的离合器元件12、13、相应的驱动轴3、4与控制元件7之间形成环形空间30，其中，控制元件7布置成使其可以相对于离合器元件12、13在限制的轴向移位路径x上移位，使得环形空间30在其体积上能够变化并且环形空间30中存在的阻尼介质体积可以被压缩。以这种方式，例如，可以压缩包围在环形空间中的空气体积并且可以衰减也形成环形空间30的第二离合器元件13的任何振动。弹簧元件35或弹簧元件36与具有阻尼效应的环形空间体积相互作用，使得可压缩的环形空间体积与弹簧元件35、36的组合产生一种类型的减震器。图示实施方式中的弹簧元件36由压缩弹簧形成，该压缩弹簧抵靠第一驱动轴3在第二离合器元件13或控制元件7的方向上向第一离合器元件12施加弹簧力。出于该目的，第一离合器元件12则也以可滑动的方式布置在第一驱动轴3上。此外，在图示的实施方式中，另一个弹簧元件35由压缩弹簧形成，该压缩弹簧在第一离合器元件12的方向上抵靠第二离合器元件13支承在第二转子轴4的径向加宽的突出部上。
29.从图1还可以看出，在控制元件7与待移动的离合器元件12、13之间设置有设计为
滚动轴承的至少一个轴承元件28。在轴承元件10与环形空间30之间布置有设计为环形盘用以密封环形空间的圆环形密封元件31。
30.设计为滑动套筒的控制元件7设计成使得在控制元件7与驱动轴3、4之间存在预定的径向游隙32，或者使得在滑动套筒与驱动轴4之间形成一个或更多个轴向通风通道，使得可以设定控制元件7的预定阻尼特性。
31.图1还示出了设计为滑动套筒的控制元件7在其周缘的套筒壁中具有一个或更多个节流开口33，一个或更多个节流开口还设置成能够设定控制元件7的预定阻尼特性。控制元件7在其内侧表面上具有环形凹部34，该环形凹部具有限制调节路径x的轴向宽度b。凹部34定尺寸成使得控制元件7可以相对于离合器元件12、13在调节路径x上移位。
32.图1还示出了在滑动套筒的外周上设置有齿轮元件8，其中，齿轮元件8可以由外齿部形成。
33.图2以立体图示出了根据图1的换挡装置1的表示，其中，可以看到壳体2的分割。壳体2具有带有紧固装置21的安装凸缘20，换挡装置1经由该安装凸缘可以紧固至变速器壳体。优选地设置有多个紧固装置21使得与变速器壳体的稳定且可靠的连接是可能的。紧固装置21优选地由安装凸缘20中的孔形成，使得简单的紧固、例如使用螺栓或螺钉成为可能。
34.壳体2被分割成第一壳体部分17和第二壳体部分19。第一壳体部分17具有筒形的外轮廓，使得第一壳体部分17可以插入到变速器壳体的同样的筒形保持器中并且可以储存在该保持器中。在安装状态下，第一壳体部分17突出到变速器壳体中使得安装凸缘20搁置在变速器壳体上。第二壳体部分19则包括壳体2的具有从变速器壳体突出的安装凸缘20的部分。
35.本发明不限于附图中所示的实施方式。因此以上描述不应被视为限制性的，而应被视为说明性的。以下权利要求应理解为在本发明的至少一个实施方式中存在命名特征。这不排除其他特征的存在。如果专利权利要求和以上说明书限定了“第一”和“第二”特征，则该名称用于在相同类型的两个特征之间进行区分而不限定优先顺序。
36.附图标记列表
37.1 换挡装置
38.2 壳体
39.3 驱动轴
40.4 驱动轴
41.5 旋转轴线
42.6 离合器装置
43.7 控制元件
44.8 齿轮元件
45.9 齿部(驱动轴)
46.12 第一离合器元件
47.13 第二离合器元件
48.17 第一壳体部分
49.19 第二壳体部分
50.20 安装凸缘
51.21 紧固装置
52.23 滚珠轴承
53.24 滚珠轴承
54.25 保持器(驱动轴)
55.26 径向延伸部(控制元件)
56.28 轴承元件
57.30 环形空间
58.31 密封元件
59.32 游隙
60.33 节流开口
61.34 凹部
62.35 弹簧元件
63.36弹簧元件(环形空间)
64.x调节路径
65.b宽度(凹部)