用于致动离合器的系统的制作方法

本发明涉及一种用于致动装置的离合器设备的系统，该装置用于机动车辆、尤其汽车或乘用车的驱动动力的动力传递和/或动力分配，其中，用于动力传递和/或动力分配的装置

-具有主传动件，其在行驶过程中在机动车辆上在用于动力传递和/或动力分配的装置的正确安装和使用期间被永久地驱动或牵引，且

-具有次传动件，其在机动车辆上在用于动力传递和/或动力分配的装置的正确安装和使用期间，在需要的情况下可借助于离合器设备耦合到主传动件或与主传动件分离，

其中，离合器设备包括离合器致动装置，该离合器致动装置具有用于将主和次传动件分离的脱离单元。

本发明还涉及一种用于机动车辆的驱动动力的动力传递和/或动力分配的具有用于致动离合器设备的这种系统的装置以及具有包括这种装置的传动系的机动车辆。

背景技术：

近来，车辆制造商和供应商已经日益发展了可切换式全轮驱动的传动系思想。本发明特别适用的这种传动系思想具有主传动系和可连接的次传动系，永久驱动的主轴和与主轴连接的主驱动轮经由所述主传动系驱动，所述次传动系包括具有次驱动轮的次轴，且如果需要的话可连接至主传动系(接合操作或“连接”操作)或可与之分离(脱离操作或“断开”操作)。

当次传动系连接时，由机动车辆的驱动单元提供的驱动动力借助于用于动力传递和/或动力分配的装置、例如借助于ptu(动力输出单元)和rdu(后驱动单元)在主驱动轮和次驱动轮上进行分配(车辆在4wd模式或“连接”模式下操作)。然而，当次传动系与主传动系分离时，只有主驱动轮被驱动(车辆在2wd模式或“断开”模式下操作)。在道路上行驶时次驱动轮滚动而不对推进力产生贡献。

在这种传动系中，期望在2wd模式下尽可能地使次传动系的构件与主轴以及与在行驶过程中在路上滚动的次驱动轮分离，从而在这种类型的操作过程中，尽可能多的次传动系构件既不由主传动系牵引、也不由次驱动轮牵引。因此，由次传动件所带来的功率损失在很大程度上减小。在2wd模式下停止的构件在本申请的上下文中称为次传动件，而整个传动系的永久旋转构件、包括随在路上滚动的次驱动轮旋转的构件称为主传动件。

因此，这种传动系思想一方面要求一种离合器设备，其用于将次传动系构件耦合至永久驱动的主传动系或与之分离(与主传动系联系)。另一方面，意图提供一种离合器设备，其将次传动系构件连接至次驱动轮或也由在路上滚动的次驱动轮牵引的次传动系构件或者与它们再次分离(与次驱动轮联系)。只有当提供这种离合器设备时，才可将次传动系的一部分、即位于两个离合器设备或联系部之间的部分完全停止，因为在行驶过程中它既不由永久主传动系驱动或牵引，也不由在行驶过程中在路上行进的次驱动轮驱动或牵引。

离合器系统关联于离合器致动，从而实施实际的离合器操作，也就是说，尤其离合器的接合或脱开。离合器操作的启动需要必须在离合器致动时能够获得的能量，以便能够提供执行离合器操作的离合器致动力。

对于离合器致动，已知的是，使用电机、机电式或电磁式致动的致动器或液压泵和液压致动的致动器，从而致动离合器机构或施加离合器操作所需的离合器致动力。

电机或电致动式致动器和在适用的情况下对它们进行供电和控制的电缆线束以及控制装置具有相对较大的重量，占用大量的结构空间，且尤其在它们应用大电流时可能导致电磁感应的故障。

液压泵必须被驱动，以产生离合器操作所需的液压，从而导致功率损失。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种用于致动离合器设备的系统，其能量消耗低，尤其与电机或电致动器相比要求较低的电流强度。此外，离合器致动装置意图具有较低的电磁干扰风险、较小的重量和较少的结构空间要求。意图能够自发地且以独立于车速的较少响应时间来致动离合器，且提供高的离合器致动力。该设计意图使其可用于大量不同的离合器变型。

为此，本发明尤其使得脱离单元操作性地连接至次传动件，以便提供致动离合器设备所需的离合器致动力。替代地或附加地，可使传动离合器能够在主传动件或次传动件与脱离单元之间产生操作性连接，以便提供致动离合器设备所需的离合器致动力。

在上述两种情况下，都保证了脱离单元在次传动件与主轴和次驱动轮分离和根据命令停止时不会产生永久的功率损失，所述脱离单元尤其可包括预期被驱动以用于离合器操作的液压泵。

如果脱离单元操作性地连接至次传动件且次传动件在2wd模式下停止，脱离单元就不能从停止的次传动件获取任何功率来产生离合器致动力。脱离单元的构件、例如已经提到的液压泵不运行，而是也停止，且完全不造成功率损失。

当传动离合器用于在次或主传动件与脱离单元之间产生操作性连接时，离合器致动装置或其构件也停止，且不会产生功率损失。在传动离合器设置于在行驶过程中永久旋转的主传动件与离合器致动装置之间的情况下，这当然只适用于打开的传动离合器。当传动离合器设置于次传动件与脱离单元之间时，附加的优点是：只要传动离合器不被控制且因而不传递扭矩，则尽管次传动件共同旋转，离合器致动装置本身在4wd模式下也不会引起任何功率损失。

用于与主和次传动件耦合或分离的离合器设备优选是以形状锁合的方式工作的离合器(也称为牙嵌式离合器(dogclutch))，尤其爪形离合器或具有滑动套筒的离合器，滑动套筒以形状锁合的方式连接主和次传动件，且可在主和次传动件以形状锁合的方式彼此连接的连接位置与主和次传动件彼此分离的断开位置之间来回移动。

传动离合器优选是可按要求切换的传动离合器。为了保证传动离合器本身不引起或仅引起可忽略的动力损失，可尤其提供以非接触方式操作的离合器。这可优选是以非接触方式操作的电磁离合器。这种传动离合器的另一示例是涡流离合器。

使用这种以非接触方式工作且可优选电控制的离合器也被认为是特别有利的，因为由这种离合器保证的扭矩传递能力是有限的。例如在使用液压泵来提供保证离合器致动力的液压时，这种传动离合器因而可有效地用作压力限制器或过载保护构件。此外，这种离合器能够在离合器件的行进方向或旋转方向上都实现有效的压力限制。

另外，这种传动离合器的扭矩传递能力取决于离合器的功率供送，因而可通过选择性地施加电流来选择性地调节。由于通过供送给离合器的电流来调节扭矩传递能力，因此，能够传递到脱离单元且确定了离合器致动力水平的扭矩不仅能够被有效地限制，且在必要时也可选择性地被调节。离合器致动力和压力积累的速度以及接合或脱离操作的速度也可选择性被影响。也可实现无缝的平滑的耦合和分离。

对于接合操作，离合器致动装置除了脱离单元之外优选地还具有接合单元。接合单元保证离合器设备的接合，且因而保证次传动系的在2wd或断开模式下停止的部分相对于主轴的连接以及由次驱动轮牵引的构件相对于主传动件的连接。

接合单元优选具有预张紧元件，该预张紧元件储存用于接合操作的势能。这保证了接合操作所需的离合力持续保持就绪。弹性元件尤其可充当预张紧元件。

当离合器设备未操作性地连接至传动系的旋转部分且因而不能产生任何新的离合器致动力时，为了也保持预张紧元件尤其张紧(在保持势能就绪的位置)，脱离单元可具有保持元件，该保持元件在车辆的操作过程中在2wd模式下在断开位置借助于保持力保持离合器。

在该情况下，保持元件优选构造成：在车辆的操作过程中在2wd模式下，在没有恒定的能量供送的情况下且因而以永久无功率损失的方式，能够使离合器设备保持在断开位置，且当意图释放储存在预张紧元件中的能量以通过施加保持力而启动接合操作时，它必须主动地被控制，例如被提供电流或以其他方式被致动。因此，仅对于实际的离合器操作、即接合或脱离而言需要能量，而对于在连接或断开模式下保持离合器状态而言则不需要。尤其可考虑具有永磁体的电可控磁性保持件作为保持装置。

上述的接合单元的实施例还附加地独立于当前行进状态的可用“能量密度”、即尤其独立于车辆速度而保证接合操作的启动和实施，因为通过预张紧元件所保持就绪的势能是不变的且与行进状态无关。因此，无论驾驶员当前驾驶得多快，他总是感觉到接合操作与行进状态无关地在相同的速度下执行。

上述实施例还保证了：用于致动离合器设备的系统能够以双稳态的方式构造。这意味着，不必为永久保持2wd或断开模式、或者永久保持4wd或连接模式而供送能量，而是相应的状态在无能量供送的状态下保持。仅在启动和执行接合或脱离操作时才提供能量以产生所需的离合器致动力。

应该注意，接合单元和脱离单元不必是彼此完全独立的装置。相反，这两个单元也可共享构件及其功能。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从从属权利要求和以下参考附图对优选实施例的描述中理解。

在附图中：

图1是根据现有技术的机动车辆的整个传动系的示意图，其具有永久驱动的主传动系并具有次传动系，次传动系在需要的情况下可连接至主传动系或与之分离，

图2示出了根据现有技术的ptu(动力输出单元)以及它如何用于图1所示的传动系中，

图3示出了根据现有技术的rdu(后驱动单元)，以及它如何用于图1所示的传动系中，

图4是双稳态离合器致动装置的示意图，其具有脱离单元和接合单元以及在主或次传动件与操作变量单元之间操作的传动离合器，

图5是图4所示实施例的一个变型的示意图，其具有在次传动件和操纵变量单元之间的直接连接以及附加的限压阀，

图6是双稳态离合器致动装置的示意图，其具有双作用离合器致动器和双稳态保持元件以及在主或次传动件与操作变量单元之间操作的传动离合器，和

图7是图6所示实施例的一个变型的示意图，其具有在次传动件与操作变量单元之间的直接连接并具有附加的限压阀。

具体实施方式

图1示出了现有技术已知的传动系构造，其具有：永久驱动的主传动系，在图1中通过示例的方式示出了总传动系的一部分，该部分由前发动机永久地驱动且将驱动动力引导至前轮；和仅按需要驱动的次传动系，且驱动动力经由次传动系也按需要引导至次驱动轮。当然，也可想到其他传动系构造，其中，主驱动轴例如是后轴和/或使用后部或中央电机。

在4wd模式或连接模式下，经由图2中详细示出的ptu1，驱动动力在主传动系处获取并经由万向轴引导到rdu2，rdu2在图3中详细示出，且承担横向补偿的功能，并将驱动动力传递至两个次驱动轮。在本发明的上下文中，ptu和rdu分别构成用于驱动动力的动力传递和/或动力分配的装置。

在ptu1和rdu2上都提供了离合器设备3，该离合器设备3以形状锁合的方式起作用，且ptu或rdu的主传动件4和次传动件5能够借助于该离合器设备3彼此耦合或彼此分离。为此，液压致动器7作为离合器致动装置的脱离单元的一部分使滑动套筒6在连接位置(主和次传动件彼此耦合)和断开位置(主和次传动件彼此分离)之间移位。

图4至图7是根据本发明的离合器致动装置的示意图，其可用于传动系或用于驱动动力的动力传递和/或动力分配的装置中的一个中，如图2或图3所示。图4至图7所示的滑动套筒6在其功能上对应于图2和图3所示的滑动套筒6，且可借助于液压致动器7从连接位置移位至断开位置(由滑动套筒6下方的双箭头表示)。也可使用非液压作用的致动器。

液压致动器7被提供了由液压泵8产生的液压，以便使滑动套筒6克服充当预张紧元件的弹簧9的力从连接位置移位到断开位置，因而完成离合器的脱离操作。液压泵8作为脱离单元的一个构件代表操纵变量单元，其提供用于产生离合器脱离力的操纵变量(在该情况下为液压)。当然，对于本发明，原则上也可想到使用提供不同类型的操纵变量的其他类型的不同操纵变量单元。尤其可提供驱动斜坡机构的电磁离合器，以代替由传动离合器驱动的液压泵。

液压泵8(离合器设备的操纵变量单元)通过操作性连接10和介入的传动离合器11操作性地连接至次传动件5，以便传递动力。操作变量单元与之操作性地连接的次传动件可由次传动系的在2wd模式下停止的且在4wd模式下旋转的部分的任何期望的驱动件来形成，例如，由万向轴或用于驱动动力的动力传递和/或动力分配的装置的输入或输出轴形成。

传动离合器11优选是电磁或涡流离合器，其以非接触方式操作、可按要求切换、且可优选电控制。使用这种限制可传递的扭矩的离合器具有的优点是：由于无接触运行和只能以有限的方式传递的扭矩，所以它充当压力限制器，因为由液压泵产生的压力直接取决于传递至液压泵的扭矩。因此，当使用这种传动离合器11时，可省去限压阀。离合器仅需要相对于其扭矩传递能力配置成：使得所产生的液压足以在断开操作过程中迫使滑动套筒到达断开位置。此外，意图经由传动离合器传递至液压泵的动力可借助于对泵的相应控制而改变，且在必要时可减小到零。

除了相应的切换操作之外，所描述的布置使得能够在4wd模式或连接模式下以及在2wd或断开模式下都能够在没有显著的牵引损失且不消耗电能的情况下操作。

以上关于图4所描述的构件和操作涉及脱离单元或其对于断开操作的功能，而接合操作或涉及接合操作的构件和操作在下文描述。

充当预张紧元件的弹簧9储存在脱离操作过程中引入系统的能量的大部分以便产生离合器操作。弹性力希望将滑动套筒6从断开位置推回到连接位置，但是借助于磁性保持件12保持在断开位置，磁性保持件12在2wd模式下在操作过程中充当保持元件。磁性保持件12的尺寸被选择成使得其保持力大于在相反方向上作用的预张紧元件的弹性力。

磁性保持件12是可电切换的，且具有可施加电流的永磁体13。为了启动连接操作，永磁体被电控制，从而失去其磁力。保持力因而取消或减小，且磁开关释放预张紧元件9的恢复力以启动连接操作。在连接模式下，在永磁体13与磁性保持件12的将其保持在断开模式的构件之间存在空气间隙(例如，间隙宽度>2mm)，从而即使当电流供送关断时，永磁体也不被“拉”回断开位置。

设有这种磁性保持件的保持装置能够在低电流强度(i<2a)下实现高的恢复力(f>1000n)，其中，根据电流要求，应当假设磁性保持件仅需要能够可靠地使预张紧元件的弹性力保持大于300n。另外，这种磁性保持件仅具有小的结构空间要求。

应该指出，当使用图4所示的且以无基础损失的方式操作的传动离合器11时，脱离单元与主传动件4的动力传递操作性连接也是可能的，因为在这种情况下，也可防止任何牵引损失。

图5示出了图4所示实施例的稍微的变型，其中，省去了如上所述地也实施压力限制器的功能的传动离合器。因此，脱离单元的一部分也是限压阀16，该限压阀16使得由液压泵8产生的压力不超过适当的最大值。为了在连接模式下保持尽可能小的功率损失，压力限制器在该行进模式下优选地被调节到低压，优选到零。

此外，图5示出了成切换止动件14形式的保持元件的一个替代实施例，其中，电磁致动的锁定止动件接合在卡止槽中，且因而能够以无能量供送的方式将滑动套筒保持在断开位置。在这种情况下，也可使切换止动件14必须受控制以释放由预张紧元件9施加的预张紧力，以用于接合操作。

当然，切换止动件14也可用在图4所示的实施例中，以代替其中示出的磁性开关12，反之亦然。

图6示出了本发明的一个变型，其中，省去了如图4和图5所示的储存势能的预张紧元件9。而是使用了成板簧形式的双稳态保持元件17。这种保持元件在它逆着内部阻力被推动越过中性稳定的零位置的情况下，可从本身稳定的第一位置开始移动到本身稳定的第二位置。因此，当使用这种保持元件时，也保证了一般的双稳态离合器设备，且在机动车辆的操作过程中在2wd模式下或在其操作过程中在4wd模式下，都不需要能量供应来保持相应的离合器状态。能量供应仅在实际的离合器操作中需要。

为了控制液压致动器，还提供了液压泵8，液压泵8可通过能限制可传递的扭矩的介入的传动离合器11操作性地连接至次传动件5(在适用的情况下也连接至主传动件4)，以传递动力。液压泵8在图6所示的示例中控制双作用液压致动器，并具有为该目的所需的控制阀15。

图7最后示出了用于控制离合器设备的系统的一个实施例，其中，与图6所示的实施例相比，省去了传动离合器11，借助于该传动离合器11也能够限制可传递至液压泵8的扭矩。因此，在这种情况下也提供了限压阀，该限压阀使得由液压泵8产生的压力不超过合适的最大值。

当离合器致动装置构造成使用于提供致动离合器设备所需的离合器致动力的脱离单元操作性地连接至次传动件时——无论这是通过传动离合器11(图4和图6)还是在无这种传动离合器(图5和图7)的情况下进行——还可使传动扭矩在脱离操作后用作用于次传动件的制动扭矩，该传动扭矩通过操作性连接从次构件获取、以提供用于离合器致动力的操纵变量。尤其地，通过调节高的操纵变量(例如，高的液压)，可要求高的传动扭矩，该传动扭矩在完成脱离操作后用作制动扭矩。因此，可防止在多盘式离合器中断开模式下例如由于液力效应而可能发生的次传动件的进一步的减速旋转。

作为离合器致动装置的保持元件和构件、尤其作为离合器致动装置的接合单元的构件的电可控式磁性开关的使用与上述脱离单元的特征独立地看作是可单独提出的独立的发明。

附图标记列表

1动力输出单元(ptu)

2后驱动单元(rdu)

3离合器设备

4主传动件

5次传动件

6滑动套筒(接合件)

7液压致动器

8操纵变量单元(液压泵)

9预张紧元件(弹性元件)

10操作性连接

11传动离合器

12保持元件(磁性保持件)

13永磁体

14保持元件(切换止动件)

15控制阀

16限压阀

17双稳态保持元件