用于机动车辆的联接装置和传动系的制作方法

本发明涉及用于将机动车辆用的传动系的驱动元件与输出元件联接和断开联接的联接装置，该联接装置包括联接元件，该联接元件可以从联接位置转移到断开联接位置并且可以从断开联接位置转移到联接位置，在联接位置中，联接元件将驱动元件与输出元件联接，在断开联接位置中，驱动元件与输出元件断开联接。

背景技术：

1、传动系被理解为是指机动车辆的这样的部件，通过所述部件，扭矩从发动机传递至轮或者从轮传递至发动机。传动系通常包括诸如传动装置、轴、差速器等部件，所述部件的相应细节对于本领域技术人员来说是众所周知的。

2、特别是在全轮驱动机动车辆中，其中发动机所产生的驱动扭矩选择性地分配给轮，有利的是在某些驱动情况下关闭传动系的某些部件、即将某些部件与其他部件断开联接，使得避免将旋转运动或扭矩传递到已关闭的部件。这确保了由于已关闭的部件缺乏旋转运动而避免能量损失。

3、联接装置设置成用于相应的联接和断开联接，并且一方面连接或能够连接至驱动元件，并且另一方面连接或能够连接至输出元件。这种联接装置通常也被称为断开连接单元。驱动元件被理解为是连接或能够连接至联接装置并且布置在联接装置的发动机侧的部件。输出元件应被理解为连接或能够连接至联接装置并且布置在联接装置的轮侧的部件。当联接装置处于联接状态或者当联接元件处于联接位置时，在这些元件之间发生扭矩的传递。

4、对于联接或断开联接过程，需要以尽可能少的延迟进行，并且从而使切换时间尽可能短。因此，本发明的目的在于提供在这方面与联接装置相关的改进构思。

技术实现思路

1、根据本发明，上述类型的联接装置实现了该目的，其中，设置有至少一个致动器、至少一个闩锁装置和至少一个弹簧元件，其中，能够线性移位的联接元件借助于闩锁装置固定在作为起始位置的联接位置或断开联接位置，而弹簧元件同时处于负载下并将联接元件加载到相应的另一位置，并且其中，弹簧元件可以借助于致动器被进一步加载以转移到相应的另一位置，并且可以取消通过闩锁装置进行的固定，使得联接元件可以在被致动器释放之后借助于弹簧元件移位到另一位置。

2、联接元件能够沿着运动路线一维地移位，其中，联接元件沿着运动路线从联接位置移位到断开联接位置并且从断开联接位置移位到联接位置。联接元件在其位于运动路线的一个端部时处于联接位置，并且在其位于运动路线的另一端部时处于断开联接位置。当联接元件处于起始位置、即联接位置或断开联接位置时，联接元件借助于闩锁装置保持在适当位置。另外，弹簧元件被加载成使得其弹性恢复力预加载或迫使联接元件抵抗闩锁装置的固定作用进入相应的另一位置。

3、如果要将联接元件转移到相应的另一位置，则首先借助于致动器对弹簧元件进行进一步加载。因此，联接元件首先沿着运动路线远离其要被转移到的位置移动。在此过程中，联接元件可以移动到运动路径的末端，确切地说，同时弹簧元件被进一步加载或进一步压缩。另外，取消闩锁装置对联接元件的固定，使得联接元件能够沿着运动路线移动。一旦联接元件的移动以及由此弹簧元件的进一步加载完成，联接元件就被致动器释放或者经由致动器释放，使得联接元件仅借助于弹簧元件的弹性加载力而移位到相应的另一位置。

4、例如，致动器可以是机电部件、比如电动马达或气动致动元件。致动器所产生的运动可以传递至联接元件或与联接元件连接的部件，其中，在弹簧元件被进一步加载之后，产生致动器对联接元件的释放，例如通过将致动器所产生的运动经由具有凸轮的轴或盘传递至联接元件来进行释放。

5、本发明特别地基于下述构思：从联接位置到断开联接位置的转移或者从断开联接位置到联接位置的转移并不完全借助于致动器来进行，而是致动器仅用于进一步加载弹簧元件。相反，联接元件的实际转移过程是借助于弹簧元件中储存的能量进行的。由于弹簧元件的松弛可以说是突然或瞬时发生的，因此与借助于致动器进行的完整转移过程相比，有利地实现了更短的切换时间。为了实现这一较短的切换时间，致动器尤其不需要具有相应的高性能和高动态性。

6、在根据本发明的联接装置的情况下，可以精确地设置一个致动器、一个弹簧元件和一个闩锁装置，使得联接元件借助于这些部件从断开联接位置转移到联接位置或者从联接位置转移到断开联接位置。联接元件可以经由另外的器件转移回来、例如经由另一个致动器转移回来，借助于所述器件可以在没有相应的弹簧元件的情况下完成完整的切换过程。

7、然而，与此相反，优选地分别设置有一个致动器、一个弹簧元件和一个闩锁装置，以用于从断开联接位置移动到联接位置并且从联接位置移动到断开联接位置。换句话说，提供两个这些部件中的每一者，使得联接元件可以根据上述构思从断开联接位置转移到联接位置并且从联接位置转移到断开联接位置，并且对于转移到这两个位置都可以获得此处提到的优点。特别优选地，当联接元件从联接位置转移到断开联接位置并且从断开联接位置转移到联接位置时，一个弹簧元件是被加载的并且另一个弹簧元件是松弛的，其中，存储在松弛的弹簧元件中的能量在很大程度上被传递到加载的弹簧元件。因此，在弹簧元件中的一个弹簧元件松弛时所释放的能量不会耗散或损失，而是大部分存储在相应的另一个弹簧元件中。

8、特别地，联接装置相对于运动路线和弹簧元件、并且特别是相对于致动器和闩锁装置镜像对称地构造。因此，在联接位置和断开联接位置中，联接元件可以在各自情况下与运动路线的中心或对称点或者对称轴线相距相同的距离。这同样适用于联接元件的其中相应的弹簧元件已经从起始位置开始被进一步加载的位置。两个弹簧元件优选地具有相同的弹簧刚度。因此，进一步的加载尤其用于补偿当联接元件被转移到相应的另一位置时发生的任何能量耗散或相应的能量损失、尤其是由于摩擦引起的能量耗散或能量损失，并且确保转移过程不会由于这方面的能量不足而过早终止或停止。

9、在根据本发明的联接装置的情况下，可以设想的是，弹簧元件或每个弹簧元件布置在联接元件与相对于联接装置的壳体固定的部件之间，并且支承在部件上。因此，弹簧元件或每个弹簧元件被夹持在联接元件与固定的部件之间和/或在端部处紧固至联接元件和固定的部件。弹簧元件或每个弹簧元件可以直接支承在联接元件和固定的部件上。此外，弹簧元件或每个弹簧元件也可以间接地支承在联接元件和固定的部件上，即至少一个另外的部件位于弹簧元件与联接元件或固定的部件之间。固定的部件可以是壳体本身，使得弹簧元件或每个弹簧元件相应地支承在壳体的内壁上。附加地或替代性地，固定的部件可以例如是内壳体，该内壳体布置在壳体中、可选地紧固至壳体并且封围弹簧元件。

10、弹簧元件或每个弹簧元件可以是螺旋弹簧或者包括螺旋弹簧。特别地，弹簧元件包括多个螺旋弹簧，这些螺旋弹簧设置成彼此相邻并且沿着盘状或环形的联接元件的径向外部部分布置。还可以设想是，弹簧元件是沿着联接元件的径向外部部分延伸的螺旋弹簧。弹簧元件或每个弹簧元件还可以是盘形弹簧或者包括盘形弹簧，该盘形弹簧也可以沿着盘状或环形的联接元件的径向外部部分延伸。

11、特别优选地，联接元件具有或者包括借助于轴承以可旋转的方式安装的换挡套环，其中，换挡套环具有布置在内周上的内齿部，并且该内齿部可以与布置在驱动元件的外周上的外齿部啮合并且同时能够与布置在输出元件的外周上的外齿部啮合，以便将驱动元件联接至输出元件。换挡套环是在其径向内周上设置有内齿部的环形部件。通过使换挡套环沿与驱动元件和输出元件各自的轴向方向一致的轴向方向移位，在换挡套环的内齿部与驱动元件和输出元件的外齿部之间建立了互锁连接。换挡套环的相应轴向移位与该联接元件沿着一维运动路线的移位相对应。

12、由于在设置为换挡套环的联接元件的联接状态下，换挡套环的内齿部与驱动元件和输出元件的外齿部之间存在互锁连接，因此换挡套环与驱动元件和输出元件一起旋转。因此，需要借助于轴承将换挡套环相对于联接装置的固定的部件、特别是相对于壳体以可旋转的方式安装。可以设置轴向滚针轴承来作为轴承，联接元件借助于该轴承以可旋转的方式安装。这可以包括：环形的、相对于联接装置的所述壳体或壳体在旋转方面固定的轴承表面，弹簧元件支承于在旋转方面固定的轴承表面上；以及环形的可旋转轴承表面，该可旋转轴承表面紧固至联接元件、特别是换挡套环，或者形成在换挡套环上，其中，轴向滚针轴承的至少一个滚动体布置于在旋转方面固定的轴承表面与可旋转轴承表面之间。

13、在根据本发明的联接装置的情况下，闩锁装置或每个闩锁装置可以包括能够从闩锁位置移动至释放位置的闩锁棘爪。在闩锁位置中，闩锁棘爪突出到运动路线中，联接元件在从起始位置转移到相应的另一位置时沿着该运动路线移动。替代性地，在闩锁位置中，闩锁棘爪突出到运动路径中，与联接元件一起移动的导引元件在从起始位置转移到相应的另一位置时沿着该运动路径移动。闩锁棘爪在释放位置释放运动路线或运动路径。如果联接元件处于联接位置或断开联接位置，则导引元件借助于弹簧元件压靠位于闩锁位置的闩锁棘爪，其中，将联接元件固定所需的反作用力借助于闩锁棘爪施加。一旦借助于致动器进一步加载弹簧元件来使联接元件远离闩锁棘爪移动，则闩锁棘爪就被转移到释放位置，使得联接元件或导引元件可以不受阻碍地通过相应的起始位置，以便在联接元件被致动器释放之后转移到相应的另一位置。

14、如果联接元件是通过轴向滚针轴承而轴承安装的换挡套环，那么导引元件可以布置在轴向滚针轴承的在旋转方面固定的轴承表面与弹簧元件之间。为了实现联接元件的一维运动路线，导引元件和弹簧元件可以布置在所述内壳体或者一内壳体、特别是长形的内壳体内，导引元件在内壳体内以能够线性运动的方式被引导。内壳体可以是中空筒形的，并且导引元件可以是环形的。导引元件可具有至少一个突出部，所述至少一个突出部向外突出穿过内壳体中的纵向开口。当换挡套环沿着轴向方向移位时，突出部沿着运动路径移动，其中，在闩锁状态下，闩锁棘爪可以突出到突出部的运动路径中，而在释放位置中，将闩锁棘爪释放。

15、可以设想的是，闩锁装置或每个闩锁装置具有与闩锁棘爪联接的复位弹簧和棘爪致动器，其中，闩锁棘爪能够借助于棘爪致动器并抵抗复位弹簧的弹性恢复力从释放位置转移到闩锁位置或者从闩锁位置转移到释放位置，其中，闩锁棘爪能够借助于弹性恢复力转移到相应的另一位置。棘爪致动器可以是机电或气动操作的致动元件。为了将闩锁棘爪从闩锁位置转移到释放位置，棘爪致动器可以产生克服复位弹簧的弹性恢复力的力，使得闩锁棘爪相应地进入释放位置。一旦该棘爪致动器的力被去除，复位弹簧就会自动将闩锁棘爪迫使到闩锁位置。

16、闩锁棘爪可以是斜角的和/或倾斜地突出到闩锁位置中的运动路线或路径中，使得联接元件或导引元件在从起始位置转移到相应的另一位置时可以不受阻碍地经过将联接元件固定在相应的另一位置的闩锁棘爪。当经过该点时，联接元件或导引元件沿着闩锁棘爪的相对于运动路线或路径倾斜的表面滑动并且抵抗复位弹簧的恢复力迫使闩锁棘爪离开运动路线或路径。

17、利用根据本发明的联接装置，可以将联接装置或机动车辆的控制装置连接至致动器或每个致动器以及闩锁装置或每个闩锁装置、特别是棘爪致动器或每个棘爪致动器，其中，控制装置被配置成当存在指示联接元件从起始位置转移到相应的另一位置的控制信号时，驱动致动器或相应的致动器以及闩锁装置或相应的闩锁装置，使得弹簧元件借助于致动器被进一步加载，并且取消通过闩锁装置进行的固定。控制装置经由相应的电连接件连接至致动器和闩锁装置、特别是棘爪致动器，这些致动器各自构造为机电致动器件。如果致动器和/或棘爪致动器构造为气动操作的致动器件，则控制装置可以连接至能够相应驱动的阀装置，借助于该阀装置可以将致动器致动。

18、本发明还涉及一种用于机动车辆的传动系，该传动系包括驱动元件、输出元件和根据以上描述的用于将驱动元件与输出元件联接和断开联接的联接装置。以上说明的关于根据本发明的联接装置的所有优点和特征适用于根据本发明的传动系，并且根据本发明的传动系的所有优点和特征适用于根据本发明的联接装置。

19、特别优选地，驱动元件和输出元件各自为传动系的轴或者包括传动系的轴。例如，驱动元件可以是连接或能够连接至机动车辆的发动机的驱动轴。输出元件可以是机动车辆的轮的相对于驱动轴同轴布置的轮毂或者直接与轮毂连接的轴。发动机可以是电机或内燃发动机。还可以设想的是，传动系既包括电机也包括内燃发动机，或者连接或能够连接至电机和内燃发动机，其中，传动系在这种情况下旨在用于混合动力车辆。