专利名称：差速器总成及带差速器总成的驱动总成的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种差速器总成，更具体地涉及一种用于机动车传动系的差速器总成。所述类型差速器总成的功用是将转矩从驱动马达传递给驱动桥的两个侧轴。此外，本发明还涉及一种带电驱动装置、以及可以被电驱动装置驱动的这种差速器总成的驱动总成。
背景技术：
从US 6027422中可知一种用于四轮驱动车辆的可切换同步装置。该同步装置可以切换成使得其适合于两轮驱动和四轮驱动。为了此目的，该专利提供了一种带可切换爪形联接器的差速器总成，所述爪形联接器在闭合状态下将转矩传递给差速器且在打开状态下中断转矩流。从DE 10216290A1中可知一种适合于从两轮驱动转变成四轮驱动的类似差速机 构。该差速机构包括差速传动装置、联接器、和用于致动联接器的电磁致动器。文件DE 10151713A1提出了一种用于混合动力车辆的差速系统。该混合动力车辆包括带内燃发动机的前轮驱动系统和带电动机的后轮驱动系统。电动机经由减速齿轮而驱动桥差速器，该桥差速器将转矩传递给左侧和右侧的侧轴。该专利提供了一种带传感器的控制系统，所述传感器是用于记录行驶状态以及用于生成电动机的电动机信号。在正常行驶状态下，内燃发动机驱动前轮。如果有必要，例如当起动或加速车辆时或者当前轮打滑时，则另外由电动机驱动后轮。从DE 102004039826B4中已知一种离合器单元，其中可以限制爪形离合器的接合直到输入轴的旋转与输出轴的旋转彼此相互对应从而适于接合。因此，可以可靠地将转矩从驱动源经减速机构传递给车轮。从US 2008/0122436A1中已知一种电磁致动器组件和一种包含该电磁致动器组件的差速器总成。所述电磁致动器组件包括框架、可移动柱塞、联接到柱塞并随其运动的第一和第二传感器目标、联接到框架和控制器的第一和第二传感器。所述第一和第二传感器分别配置成感测第一和第二传感器目标的位置并响应于该位置感测而产生第一和第二传感器信号。电动机具有有限的转速范围，因此电动机通常是用作机动车中的辅助驱动装置，机动车除电动机外还包括作为主驱动装置的内燃发动机。因此，电动机主要是用于低车速下驱动车辆，例如在需要频繁的起动操作和制动操作的市区交通中。由于电动机提供相对较高的转矩值，因而存在良好的牵引条件和良好的起动性能。在车速较高的情况下，例如在长距离行驶期间，关闭电动机使得电动机的阻力力矩(drag moment)不对机动车效率和燃料消耗产生负面影响。为了关闭电动机，使用设置在传动系中在电动机与差速传动装置之间的可控联接器。
发明内容
本发明的目的是提出一种差速器总成，更具体地提出一种用于机动车传动系中由电动机驱动的驱动桥的差速器总成，该差速器总成可靠地确定联接器的切换状态并且具有简单且节省空间的设计。通过提供一种差速器总成而实现所述目的，更具体地提供一种用于可由电动机驱动的机动车驱动桥的差速器总成。该差速器总成包括驱动齿轮；具有一输入部件和两个输出部件的差速传动装置，其中输出部件驱动地连接到输入部件并且相对于彼此具有差速效果；有效地设置在驱动齿轮与差速传动装置之间的联接器，其中，在联接器闭合状态下转矩从驱动齿轮传递给差速传动装置，在联接器打开状态下中断转矩的传递；用于致动联接器的可控致动器；和用于确定联接器的至少三个切换位置的传感器。本文上下文中的“至少三个切换位置”表示除了联接器完全打开的第一切换位置和联接器完全闭合的第二切换位置外，传感器还能够确定至少一个优选二个或更多的处在第一切换位置与第二切换位置之间的中间位置。传感器能够记录的中间位置越多，对联接器位置的确定就越准确。根据本发明的对联接器切换位置的确定还应包括对另一部件的切换位置的确定，所述另一部件的位置是联接器切换位置的代表。差速传动装置的输入部件例如可以是差速器座架，该差速器座架也可称为差速器壳。如果使用锥齿轮差速器或冠状齿轮差速器，那么差速传动装置的输出部件可以是侧轴齿轮。如果使用行星齿轮差速器，那么输出部件也可以是空心齿轮和/或太阳齿轮。本发明差速器总成的优点是传感器能够记录至少一个中间位置，然后可以将该至少一个中间位置用作控制电动机的输入值。因此，实现了较高的控制精度和减小的易出错率。特别有利的是传感器能够确定递增的阶段，即连续地确定联接器或代表联接器位置的部件的位置。因此，传感器能够准确地记录联接器的切换位置，至少在联接器切换运动的部分范围内准确地记录。这样，可以特别准确地记录位置，因而可以基于作为输入信号的传感器信号而更快速更准确地控制电动机。根据一个优选实施例，相对于差速传动装置的旋转轴线共轴地设置联接器和致动器。这导致整个单元的紧凑设计。所述联接器优选地采用形状锁定联接器(form-locking coupling)的形式,更具体地采用齿形联接器或爪形连接器的形式。当然也可想到能够启动或中断转矩传输的其它类型联接器，例如摩擦联接器。根据一个优选实施例，所述联接器包括连接到差速传动装置的差速器座架的第一联接部件、以及被保持成相对于差速器壳体旋转固定且轴向可动的第二联接部件。为了使制造和组装过程简单化，如果将差速器座架与第二联接部件制成整体则是特别有利的。第二联接部件可以以齿或爪等形式而设置在差速器座架的端面上。优选地将第二联接部件至少部分地设置在差速器壳体的内部，并且优选地使致动器位于差速器壳体的外部，更具体地使得致动器轴向地毗邻第二联接部件。这样，定位在差速器壳体内部的联接器可以被设置在差速器壳体外部的致动器所致动；优选地给差速器壳体设置轴向孔口，第一联接部 件的轴向突出部穿过这些轴向孔口。此外，根据一个有利实施例，差速器壳体包括套筒突出部，致动器设置在该套筒突出部上。可以利用滚动接触轴承轴向地支持致动器，滚动接触轴承的功用是支持在固定壳体内的旋转的差速器壳体。根据一个优选实施例，所述致动器是包括电磁体和活塞的电磁致动器。将活塞优选地设计成当给电磁体提供电流时它轴向地向联接器加载并且在无电流的情况下它从联接器移开并向电磁体移动。活塞优选地包括活塞，其采用锚固元件的形式，更具体地由铁磁性材料构成；以及套筒，其牢固地连接到锚固元件，更具体地由顺磁性材料特别是非磁性材料构成。电磁致动器具有某些空间上的优点，因为它可以设置在差速齿轮箱附近并且不需要任何其它部件。然而，当然也可以使用液力或气动致动器来代替电磁致动器。根据本发明另一个优选实施例，设置了在活塞与第二联接部件之间的滑动装置，更具体地该滑动装置采用滑动衬套的形式。该滑动装置的功用是解除旋转的第二联接部件相对于固定的活塞的旋转运动，从而减小磨损。优选地，该滑动装置是顺磁性的，特别是非磁性的。该滑动装置具有两个功能第一，增大电磁体与联接器之间的距离，因此减小漏磁并增大致动力。第二，减小旋转部件与非旋转部件(即活塞)之间的摩擦值。因此，防止了活塞和锚固元件与旋转部件共同旋转，从而减小磨损。该滑动装置可以包括设置在活塞与第二联接部件之间的路径中某处的单独元件。然而，该滑动装置可以采用减小摩擦的涂层的形式，其中将涂层设置在布置在活塞与第二联接部件之间的路径中的各部件中的至少一个部件上，即设置在活塞和/或任何中间部件和/或第二联接部件上。
根据一个优选实施例，将所述滑动装置设计成滑动衬套的形式，该滑动衬套至少间接地轴向地支持在第二联接部件上。由于滑动装置，在滑动装置与第二联接部件或连接到它的部件之间的表面配对，特别是滑动装置与活塞或连接到它的部件之间的表面配对的特征是较低的摩擦系数。较低的摩擦系数更具体地是指小于钢/钢组合的摩擦系数的摩擦系数。所述滑动装置例如可以由青铜制成或者包含青铜，但也可以由任何其它适当的抗摩擦材料制成。根据一个优选实施例，设置了传输器元件，其与传感器合作并且被设计成当致动器被致动时它做轴向运动。根据第一种可能性，将传输器元件至少间接地牢固地连接到第二联接部件，并且当致动器运行时传输器元件与第二联接部件共同地做轴向运动。传输器元件优选采用环形盘的形式，其牢固地连接到第二联接部件并且与第二联接部件共同地围绕旋转轴线旋转。更具体地，所述环形盘从第二联接部件径向地向外突出。为了达到被固定到第二联接部件的目的，所述环形盘优选地包括多个接合元件，这些接合元件以形状锁定的方式与第二联接部件中的相应凹陷接合。也可以采用其它固定手段来代替形状锁定连接；诸如力锁定连接(例如利用螺栓)或者采用焊接连接方式的材料锁定连接。根据第二种可能性，将传输器元件至少间接地连接到活塞，更具体地传输器元件从活塞径向地向外突出。本实施例的优点在于传输器元件不与第二联接部件共同旋转，但仅跟随活塞的轴向运动，因而将性能损失保持在最小程度。为了将传输器元件连接到活塞，所有上述可能性都是合适的。根据一个优选实施例，设置了复原弹簧，其至少间接地设置在第二联接部件与壳体之间，并且在要打开的情况下复原弹簧给第二联接部件加载。在此情况下的“至少间接地”表示复原弹簧可以分别直接地支持在差速器壳体和第二联接部件上或者经由另一部件(例如环形盘)而间接地支持在差速器壳体和第二联接部件上。复原弹簧优选地在预拉伸的情况下定位在壳体与环形盘之间，更具体地采用板簧的形式，也适合使用其它弹簧例如一个或多个螺旋弹簧。根据一个优选实施例，传感器确定代表传输器元件的路径的信号，即传感器采用路径传感器的形式。更具体地，传感器是非接触式传感器，优选磁场传感器(也可以称为霍尔传感器)或者感应传感器。使用非接触式传感器的优点是性能损失低及磨损程度低。此夕卜，传感器可以从外部安装在固定壳体中，差速器总成被支持在该固定壳体中。传感器优选地延伸穿过定心孔和螺纹，从而定位成平行于但偏离定心孔，因此可以容易地更换。利用有效地插入传感器与固定的壳体之间的O型圈来实现密封。霍尔传感器或感应传感器记录与传输器元件(特别是环形盘)之间的距离，并且将相应的传感器信号传送给电子控制单元。根据一个优选实施例，将传感器设置成毗邻电磁体，以便更具体地在电磁体区域中轴向地延伸并且径向地毗邻电磁体。关于这一点,“在电磁体区域内轴向地”表示在侧视图中传感器被设置成与电磁体至少部分地轴向重叠。更具体地，提出了传感器具有主延伸方向，根据第一种可能性传感器被设置成主延伸方向平行于差速传动装置的旋转轴线而延伸。在这种情况下，传感器确定与传输器元件之间的距离。根据第二种可能性，传感器也可以相对于差速传动装置的旋转轴线设置在径向方向上，在此情况下传感器确定与相应传输器元件的轴向重叠。如果使用霍尔传感器，那么传输器元件由铁磁性材料构成。如果使用感应传感器，则传输器元件由顺磁性材料特别是非磁性材料构成。更具体地，当传感器采用霍尔传感器的形式并且设置成毗邻电磁体时，如果当记录传输器元件的位置时考虑用于致动电磁体的致动电流则是有利的。根据一个优选实施 例，设置了电子控制单元，其利用从传感器传输给电子控制单元的传感器信号来控制电动机。为了特别准确地确定联接器的位置，当评估传感器信号时考虑代表电磁体线圈电流的电流信号。更具体地，传感器的特征曲线与致动电流线性相关。本发明的另一方面在于提供一种控制本发明差速器总成中的致动器的方法，基于或者根据联接器的切换位置(更具体地在完全打开位置与完全闭合位置之间的切换位置)来控制致动器。例如，可以在联接器处在其闭合位置(在该闭合位置，联接部件完全彼此接合)之前，闭合联接器所需的致动器的闭合力已减小。这样，可以使致动器的能量需求(例如使用电磁致动器时的电流需求)适应于联接器的切换位置，甚至是在完全打开位置与完全闭合位置之间的中间区域。此外，上述的目的通过提供一种用于驱动机动车驱动桥的驱动总成而实现，所述驱动总成具有电动机和可以被电动机驱动的差速器总成，其中根据上述实施例中的一个实施例来设计差速器总成。通过使用本发明的驱动总成，可以确保上述优点，即准确可靠地记录联接器的位置，更具体地第二联接部件的位置，特别是活塞的位置。这转而导致对电动机准确快速的控制以及对传递给机动车的相关驱动桥的驱动力矩的可靠快速的控制。因此，可以通过控制电动机对各个行驶状态做出快速响应，例如当接合ABS系统或ESP系统时。本发明的又一个方面在于提供一种控制所述驱动总成的电动机的方法，根据联接器的切换位置(更具体地也可在完全打开位置与完全闭合位置之间的任何中间位置)来控制电动机。例如，在联接器已到达其最终闭合位置(在此位置联接部件彼此完全接合)之前，电动机可以已经接通以驱动驱动桥。这样，根据准确的联接器切换位置(特别是在完全打开位置与完全闭合位置之间的中间范围)可靠地控制电动机。在一个优选实施例中，根据控制电磁体所需的安培数、优选地也根据环境温度来控制电动机。根据第一种可能性，可以将学习功能编程写入控制单元，其中学习功能记录接合状态和脱离接合状态下作为安培数和环境温度的函数的传感器信号。基于此学习功能，可以利用某些现有的传感器信号更准确地评估联接器是处于接合状态还是脱离接合状态。根据控制电动机的第二种可能性，可以用特征曲线的形式记录作为安培数和环境温度的函数的传感器信号，并且将该特征曲线编程写入控制单元，这也可称为“映射”。这允许准确检测作为安培数、温度和滞后的函数的致动器位置及联接器位置。
下面将参考附图来说明各优选实施例，其中
图I是第一实施例中的本发明带联接器的差速器总成的纵剖图，其中联接器处于打开位置。图2示出了根据图I的差速器总成，其中联接器处于闭合位置。图3是根据图I的差速器总成的分解透视图。
图4是根据图I的差速器总成的细节的纵剖图。图5是第二实施例中的本发明差速器总成的纵剖图。图6是第三实施例中的本发明差速器总成的纵剖图。图7是具有根据图I的本发明差速器总成的本发明驱动总成的图解视图。图8示出的特征曲线解释了传感器信号与传输器元件和传感器之间的距离之间的联系，它是用于控制电磁体的安培数的函数。
具体实施方式
图I至图4示出了将在下文中共同进行描述的第一实施例中的本发明差速器总成3。图中示出了差速器总成2，其包括差速传动装置3、联接器4、和用于致动联接器4的致动器5。为了导入来自驱动马达(未图示)的转矩而设置驱动齿轮6，驱动齿轮6牢固地(更具体地通过焊接)连接到差速器壳体7。当然，驱动齿轮6与差速器壳体7之间的连接也可以采用不同的方式实现，例如利用螺栓连接或者其它常规连接手段。差速器壳体7构造成两个部件并且包括第一杯状壳体部件8和第二杯状壳体部件9，这两个部件在它们孔口端部区域内各自包括凸缘部10、12，利用凸缘部10、12这两个部件8、9连接到驱动齿轮6。第一壳体部件8包含差速传动装置3,可以围绕旋转轴线A旋转的方式驱动差速传动装置3。差速传动装置3包括差速器座架13，差速器座架13包括大致呈圆柱形的外表面14，利用外表面14以可相对于第一壳体部件8的相应圆柱形内表面部15滑动从而可围绕旋转轴线A旋转的方式支持差速器座架13。在差速器座架13中设置两个孔16，轴颈17插入这两个孔并且用固定销18固定轴颈17。两个差速齿轮19被支持在轴颈17上从而可围绕轴颈轴线B旋转。这两个差速齿轮19与第一和第二侧轴齿轮20、22的齿接合；第一和第二侧轴齿轮20、22相对于旋转轴线A共轴地设置。这两个侧轴齿轮20、22各自包括纵向齿23，分别是花键，其可以插入侧轴的相应反齿(未图示)中。相对于第一壳体部件8轴向地支持第一侧轴齿轮20，并且优选地将滑盘设置在第一侧轴齿轮20与第一壳体部件8的支持面之间。因此，为了支持轴向力，还在第二侧轴齿轮22与第二壳体部件9之间设置滑盘。在本实施例中，联接器4采用形状锁定联接器的形式，更具体地采用齿形联接器或爪形离合器的形式。当然也可以使用其它类型的联接器，例如摩擦联接器。形状锁定联接器4包括第一联接部件25，第一联接部件25牢固地连接到差速器座架13 ；以及第二联接部件26，其可相对于第一联接部件25做轴向运动。为了转矩传递的目的，第二联接部件26可以与第一联接部件25接合，然后就实现了两个联接部件25、26之间的形状锁定连接。通过再一次使第二联接部件26脱离接合，可以中断转矩传递。第一联接部件25包括作为形状锁定元件的带齿环，所述形状锁定元件整体地形成于差速器座架13的端面上。因此，第二联接部件26包括设置在差速器壳体7内部的相应的带齿环。此外，第二联接部件26包括多个周向分布的轴向突出部27，突出部27穿过差速器壳体7的相应通道28。通过适当地控制致动器5，第二联接部件26可以相对于第一联接部件25做轴向运动，由此确保在接合状态下将转矩从驱动齿轮6传递给差速传动装置3，反之在脱离接合状态下中断转矩的传递。致动器5包括电磁体29和活塞30。将致动器5设计成当给电磁体29提供电流时，活塞30向联接器4加载。为了此目的，电磁体29包括环形壳体32，环形壳体32包括处在面向联接器4的径向内端的孔口 33。活塞30被设置成可在所述壳体部内做轴向运动。利用座架元件31将壳体32设置在第二壳体部件9的套筒部上。活塞30包括由铁磁性材料(例如铁材料)制成的锚固元件34、以及由顺磁性材料(特别是非磁性材料，例如不锈 钢、铜或铝)构成的套筒35。锚固元件34具有套筒形状并且被压在套筒35上。因为锚固元件34是由铁磁性材料制成，所以当电磁体29运行时锚固元件34向联接器4运动并且间隙33被桥接。在其端部位置，锚固元件34邻接磁体壳体32的肩部36并发生摩擦接触。套筒35是顺磁性的，特别是非磁性的，用以防止不合适的向其它部件的磁流泄漏。套筒35在轴向方向上长于锚固元件34，并且包括与滑动装置37接触的端面。滑动装置37是采用滑动衬套的形式，也可以称为滑动环37。滑动装置37是由低摩擦材料制成，例如青铜、烧结金属或者任何其它合适的低摩擦材料。因此，滑动装置37适合于解除旋转的第二联接部件26相对于固定的活塞30的旋转运动。利用传输器元件38相对于第二联接部件26间接地轴向地支持滑动环37。当然，该滑动装置也可以采用抗摩擦涂层的形式，将该抗摩擦涂层设置在相对于另一个部件旋转的至少一个部件上，即以下组中的一个部件套筒35，套筒35与第二联接部件26之间的任何中间部件，例如传输器元件38，和第二联接部件26。滑动装置37也可以与套筒35形成为整体，从而构成由低摩擦材料制成的整体式滑动套筒。滑动装置37也可以与传输器元件38构成为整体，从而形成由低摩擦材料制成的整体式滑动传输器元件。在本实施例中，传输器元件38采用环形盘的形式，在环形盘的径向内侧包括多个周向分布的轴向延伸的弹性接合元件39，接合元件39利用其端部与第二联接部件26的一个或若干个底切部40进行形状锁定接合。在其径向外端，所述环形盘包括圆柱形部42。在差速器壳体7 (特别是第二壳体部件9)与传输器元件38之间设置有复原弹簧43。在本实施例中，复原弹簧43采用板簧的形式，当然也可以使用其它类型的弹簧，例如螺旋弹簧。此外，提供轴向地设置在致动器5区域内的传感器44，传感器44与传输器元件38合作。在本实施例中，传感器44采用霍尔传感器的形式，其能够以不接触的方式记录与传输器元件38间的距离。也可以使用另一类型的非接触传感器，例如感应传感器。传感器44被接收于部分地示于图4的固定壳体41中，且传感器44设置成使得传感器44的主延伸方向平行于差速传动装置3的旋转轴线A而延伸。在联接器4处于打开位置时，即处于传输器元件38轴向地接近传感器44的位置时，在传输器元件38与传感器44之间提供一间隙。图I示出了联接器44处在打开状态时的该位置。图2另一方面示出了切换位置，在该切换位置时为了达到将转矩从驱动齿轮6传递给差速器座架13的目的，联接器4处在接合位置。可以看出，传输器元件38与第二联接部件26 —起已经相对于传感器44分别朝向第一联接部件25和差速传动装置3进行了移动。图I 、图2和图3还示出了连接电缆45以及电缆导管46，电缆导管46用于将电缆45引导穿过固定壳体41。图4以细节的形式部分地示出了传感器44位于其中的固定壳体41。为了此目的，壳体41包括孔口，传感器44可以在其延伸轴线平行于旋转轴线A的方向上插入所述孔口。设置密封环(未图示)以便相对于传感器44密封壳体41。图5中示出了第二实施例中的本发明差速器总成2，其大部分与根据图I至图4的实施例相对应，因此关于它们的共同特征可参考以上描述。给相同的或修改的部件标注了与图I至图4中相同的附图标记，在下文中将对任何差异进行描述。本实施例的特别特征在于传输器元件38牢固地连接到活塞30，更具体地连接到活塞30的套筒35。利用任何类型的可接受固定手段(例如形状锁定、力锁定或材料锁定连接)将传输器兀件38固定到套筒35的轴向端。传输器兀件38从套筒35径向地向外突出并终止于传感器44的区域。正如已经在根据图I至图4的实施例中所述，传输器元件38是由铁磁性材料构成。本实施例的优点是传输器元件38固定到活塞30，因此不做旋转运动而仅做平移运动。结果，传输器元件38在周向方向上仅需大致地在传感器44的部分区域内延伸，从而总体上讲是更轻重量的。此外，本发明中的性能损失是非常小的。图6示出了第三实施例中的本发明差速器总成2，其大部分与根据图I至图4的实施例相对应，因此关于它们的共同特征可参考以上描述。给相同的或修改的部件标注了与图I至图4中相同的附图标记，在下文中将对任意差别进行描述。本发明的特别特征是传感器44的主延伸方向相对于差速传动装置3的旋转轴线A径向延伸。在某些空间条件下这会是有利的。在本实施例中，传感器44产生传感器信号，该传感器信号取决于传输器元件38的外部特别是圆柱形部与传感器44的轴向重叠。与在以上实施例中一样，传感器44被接收于固定壳体41内。图7在图解视图中示出了具有根据图I至图4的本发明差速器总成2的本发明驱动总成47。齿轮箱组件47包括电动机48，电动机48经由变速器阶段49驱动差速器总成2，即差速器总成2的驱动齿轮6。当闭合联接器4时，转矩从差速传动装置3传递给两个侧轴齿轮20、22。为了转矩传输目的，利用纵向齿23 (特别是花键连接)以旋转固定的方式将侧轴50、52连接到侧轴齿轮20、22。在侧轴50、52的端部设置等速万向接头53、54，等速万向接头53、54转而经由传动轴55、56和等速接头57、58而连接到机动车的车轮59、60，用以将转矩传输给车轮59、60。可以看出，差速器总成2相对于固定壳体41被轴承61、62支持，以便可相对于旋转轴线A旋转。图8示出的图解释了传感器信号与传输器元件38和传感器44之间的距离之间的联系，它是用于控制电磁体29的不同安培数值的函数。在Y轴上，以脉冲宽度调制(PWM)百分率的形式给出传感器信号。在X轴上，输入的是以毫米为单位的与传输器元件38和传感器44间的距离。连续线63、64表示向电磁体29提供的安培数，下面较粗的线63表示安培数为2. 3A时的过程，而上面的线64表示安培数为3. OA时的过程。虚线标明第一和第二连续线63、64的上容许限和下容许限。三个灰色区域65、66和67代表联接器4的不同的切换状态。特征是传输器元件38与传感器44之间距离为大约O. 45mm至O. 65 mm以及传感器信号为大约10PWM至21PWM的下面的区域65表示联接器4安全地关闭(swithed off )的特征范围，即在此特征范围内第二联接部件26明确地与第一联接部件25脱离接合。由传输器元件38与传感器44之间的距离为大约I. 43mm至2. 05mm并且传感器信号为29PWM至59PWM所限定的中部区域66代表中间位置，在该中间位置时联接器4部分闭合，即第二联接部件26的齿已部分地接合第一联接部件25的齿。特征是传输器元件38与传感器44之间距离为大约3. Imm至3. 7mm以及传感器信号为大约69PWM至90 PWM的第三区域67表示联接器4安全地开启(switchedon)的特征范围，即在此特征范围内，第一联接部件25与第二联接部件26完全接合。在此位置，锚固元件34与套圈36发生表面接触，并且在表面接触的情况下在这两个元件之间存在的摩擦力防止锚固元件34和活塞30发生旋转。这样，也使磨损保持在最小程度。在此完全接合位置，电磁体29的安培数可以保持在低维持电流，这在能量消耗方面具有有利的效果。
中部区域66的上端标明联接器4的接合的第一限制线68。在所述第一限制线68之上，联接器4已接合到可以传递转矩的程度，即在联接器4完全闭合前电动机48能够将转矩导入差速器总成2。因此，本实施例允许对电动机48进行准确和改善的控制。第二限制线69为联接器4的接合标明中部区域66的下端，即在所述第二限制线69之下，联接器4脱离接合到它不再能够传递转矩的程度。在上面的第一限制线68与下面的第二限制线69之间所形成的中部区域表示切换位置，在该切换位置，第一和第二联接部件25、26的齿彼此相遇。在此区域，所述齿尚未彼此接合。如果传输器元件38与传感器44之间的距离是在由限制线68、69所限定的此中部区域66内，转矩一定还不能从电动机48导入差速器总成2，因为尚不能确保两个联接部件25、26之间的安全的转矩传递。在第一限制线68(59%PWM)之上，齿发生接合并且电动机48可以将转矩导入差速器总成2。由图8可以看出，传输器元件38与传感器44之间的距离——在相同的传感器信号下——取决于给电磁体29提供的安培数。如果，例如给电磁体29提供3. OA并且如果传感器44生成50 PWM的信号，则可以从其得出传输器元件38与传感器44之间的距离为2.0mm。如果在2. 3A的安培数下确定了相同的50PWM的传感器信号,这表不传输器兀件38与传感器44之间的距离更大且达到约2. I。因此，为了尽可能准确地确定传输器元件38与传感器44之间的距离，有利的是如果当进行计算时考虑用于控制电磁体29的安培数。因此，这样能够获得特别可靠的有关于联接器4的闭合位置的信息。确定传输器元件38与传感器44之间距离的过程发生在中央控制单元(未图示)中。输入数据至少是传感器44的传感器信号和电磁体29的安培数信号，然后根据该输入数据计算出传感器44与传输器元件38之间的距离，根据该距离的值可以得出有关于第二联接部件26在第一联接部件25中的接合深度的结论。总体上讲，本发明的驱动总成47和本发明的差速器总成2的优点在于能够准确地记录联接器4的位置。因此，可靠地产生有关于联接器4接合状态的信息，S卩，如果使用形状锁定联接器，则可以确定齿的重叠是否足以将转矩传递给差速齿轮箱3和驱动桥。此外，通过准确地确定切换位置，可以在早期阶段检测出任何缺陷并且可以避免任何故障。
附图标记的列表 2差速器总成 3差速传动装置 4联接器 5致动器 6驱动齿轮 7差速器壳体 8第一壳体部件 9第二壳体部件 10凸缘部
11-
12凸缘部 13差速器座架 14外表面 15表面部 16孔 17轴颈 18固定销 19差速齿轮 20侧轴齿轮 21 -
22侧轴齿轮 23纵向齿 24 -
25第一联接部件 26第二联接部件 27突出部 28孔口 29电磁体 30活塞 31座架元件
32磁体壳体 33间隙 34锚固元件 35套筒 36肩部 37滑动环 38传输器兀件 39接合元件40底切部41固定的壳体42圆柱形部43复原弹簧44传感器45电缆46电缆导管47驱动总成48电动机49变速器50轴51 -52轴53接头 54接头 55、56传动轴57,58接头59,60车轮61,62轴承63,64 线65、66、67 区域68,69限制线A旋转轴线B轴颈轴线
权利要求
1.一种差速器总成，更具体地一种用于可由电动机驱动的机动车驱动桥的差速器总成，包括 驱动齿轮(6)； 具有一输入部件(13)和两个输出部件(20、22)的差速传动装置(3)，其中输出部件(20,22)驱动地连接到输入部件(13)并且相对于彼此具有差速效果； 有效地设置在驱动齿轮(6)与差速传动装置(3)之间的联接器(4)，其中，在联接器(4)的闭合状态下，转矩从驱动齿轮(6)传递给差速传动装置(3)，在联接器(4)的打开状态下，中断转矩的传递； 用于致动联接器⑷的可控的致动器(5);以及 用于确定联接器(4)的至少三个切换位置的传感器(44)。
2.如权利要求I所述的差速器总成，其特征在于，联接器(4)的第一联接部件(25)连接到差速传动装置(3)的差速器座架(13)，并且联接器(4)的第二联接部件(26)以旋转固定且轴向可动的方式相对于差速传动装置(3)的差速器壳体(7)被保持。
3.如权利要求I或2所述的差速器总成，其特征在于，致动器(5)包括电磁体(29)以及可轴向移动的活塞(30)，其中，当给电磁体(29)提供电流时活塞(30)向联接器(4)轴向加载，并且其中，在电磁体(29)的无电流状态下活塞(30)被安排离开联接器(4)。
4.如权利要求3所述的差速器总成，其特征在于，在活塞(30)与第二联接部件(26)之间，设置了滑动装置(37)用于解除第二联接部件(26)相对于活塞(30)的旋转运动，其中，更具体地滑动装置(37)是顺磁性的。
5.如权利要求4所述的差速器总成，其特征在于，滑动装置(37)包括滑动衬套(37)，滑动衬套(37)至少间接地轴向地支持在第二联接部件(26)上。
6.如权利要求4或5所述的差速器总成，其特征在于，在滑动装置(37)与第二联接部件(26)之间和/或滑动装置(37)与活塞(30)之间形成配对的面，其中，所述配对的面具有低摩擦系数。
7.如权利要求2至6中任一项所述的差速器总成，其特征在于，设置了与传感器(44)合作的传输器元件(38)，其中，传输器元件(38)被设计成当致动器(5)运行时它做轴向运动。
8.如权利要求7所述的差速器总成，其特征在于，传输器元件(38)至少间接地连接到第二联接部件(26)，并且更具体地采用环形盘的形式，其中，当致动器(5)运行时，传输器元件(38)与第二联接部件(26) —起做轴向运动。
9.如权利要求2至8所述的差速器总成，其特征在于，设置了复原弹簧(43)，复原弹簧(43)至少间接地设置在第二联接部件(26)与差速器壳体(7)之间，其中，复原弹簧(43)给第二联接部件(26)加载以打开联接器(4)。
10.如权利要求7所述的差速器总成，其特征在于，传输器元件(38)至少间接地连接到活塞(30)，其中更具体地传输器元件(38)从活塞(30)径向地向外延伸。
11.如权利要求7至10中任一项所述的差速器总成，其特征在于，传感器(44)确定代表传输器兀件(38)的路径的信号。
12.如权利要求I至11中任一项所述的差速器总成，其特征在于，传感器(44)是非接触传感器，更具体地是磁场传感器(霍尔传感器)或者感应传感器。
13.如权利要求3至12中任一项所述的差速器总成，其特征在于，传感器(44)被设置成毗邻电磁体(29)，更具体地，被轴向地设置在电磁体(29)的区域中并且径向地毗邻电磁体(29)。
14.如权利要求2至13中任一项所述的差速器总成，其特征在于，设置了电子控制单元，更具体地电子控制单元的功用是控制电动机(48)，其中，传感器信号从传感器(44)传送给电子控制单元，其中，当对传感器信号进行评估时，更具体地，考虑代表电磁体(29)的线圈电流的电流信号。
15.一种用于驱动机动车的驱动桥的驱动总成，包括电动机(48)和能由电动机(48)驱动的差速器总成(2)，其特征在于，根据权利要求I至14中任一项来设计差速器总成(2)。
16.一种用于控制如权利要求15所述驱动总成(47)中的电动机(48)的方法，其特征在于，基于联接器(4)的切换位置，更具体地在完全打开位置与完全闭合位置之间的切换位置，来控制电动机(5)。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，基于用于控制电磁体的电流，优选地也根据环境温度，来控制电动机。
全文摘要
本发明涉及一种差速器总成，更具体地涉及一种用于可由电动机驱动的机动车驱动桥的差速器总成。差速器总成(2)包括驱动齿轮(6)；具有一输入部件(13)和两个输出部件(20、22)的差速传动装置(3)，其中输出部件(20、22)驱动地连接到输入部件(13)并且相对于彼此具有差速效果；有效地设置在驱动齿轮(6)与差速传动装置(3)之间的联接器(4)，其中，在联接器(4)的闭合状态下，转矩从驱动齿轮(6)传递给差速传动装置(3)，在联接器(4)的打开状态下，中断转矩的传递；用于致动联接器(4)的可控致动器(5)；和用于确定联接器(4)的至少三个切换位置的传感器(44)。此外，本发明涉及一种具有这种差速器总成(2)的驱动总成(47)。
文档编号F16H48/20GK102713357SQ201080054221
公开日2012年10月3日 申请日期2010年11月29日 优先权日2009年11月30日
发明者H.赛德尔, J.马克斯 申请人:Gkn 动力传动系统国际有限责任公司