本发明涉及一种机动车的车桥动力传动设备，其具有至少一个动力装置，所述动力装置与变速器的输入轴作用连接，所述变速器将所述动力装置与轮轴作用连接。本发明还涉及一种运行车桥动力传动设备的方法。
背景技术
车桥动力传动设备可以是机动车的组成部分。车桥动力传动设备用于驱动机动车的轮轴的至少一个车轮，优选地轮轴的多个车轮。借助于车桥动力传动设备在此范围内能够提供或者至少可以提供旨在驱动机动车的转矩。车桥动力传动设备具有动力装置，该动力装置原则上可以任意地构造。特别优选地，动力装置是电机的形式。动力装置具有例如驱动轴，动力装置在驱动轴上提供驱动转矩。
动力装置通过变速器与轮轴或轮轴的至少一个子轴/半轴作用连接，特别是永久地作用连接或至少能够作用连接。在动力装置和轮轴之间的作用连接就此而言至少暂时通过变速器建立。变速器具有输入轴和输出轴。动力装置被连接到输入轴上，特别是刚性地和/或永久性地连接。而变速器的输出轴与轮轴作用连接，优选也是刚性地和/或永久性地连接。变速器现在被这样地设计，即它在其输入轴和其输出轴之间设定从多个不同的传动比中选出的一个传动比。变速器就此也可以设计成换挡变速器或多挡变速器。
由现有技术中已知例如文献de102013108416a1。该文献涉及一种用于机动车的电动驱动器，包括：用于驱动机动车的驱动轴的电机、与电机驱动连接的变速器单元和至少一个第一活动键/滑键，该第一活动键装置被布置在电机和一个输出部件之间的第一功率路径中并且可以选择性地建立或中断转矩传递。但是，在所述的文献中描述的用于变速器单元的换挡的方法需要电动驱动器的昂贵/复杂的设计。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种机动车的车桥动力传动设备，它相对于已知的车桥动力传动设备具有如下优点:特别是尽管设计方案简单且成本有利，但仍然能实现灵活的使用，优选在机动车的一个宽的速度范围上。
根据本发明，这一点通过具有权利要求1的特征的、机动车的车桥动力传动设备来实现。在此规定，所述变速器被设计成具有活动键的多挡活动键变速器，所述活动键在不同的位置中在变速器的输入轴和输出轴之间设定出不同的传动比，活动键与离心力盘连接，离心力盘依据输入轴的转速或输出轴的转速使活动键移位。
如上所述，变速器就此被这样地设计，即它在输入轴和输出轴之间并且因此在动力装置和轮轴或轮轴的至少一个车轮之间设置一个从多个不同的传动比中选出的传动比。变速器被设计成活动键变速器，即具有活动键，该活动键优选可以在轴向方向上相对于输入轴或输出轴的旋转轴线移位。依赖于活动键的位置，在输入轴和输出轴之间存在一定的传动比。就此而言，不同的传动比与活动键的不同的位置相关联，由此在将活动键布置在一个位置上时，在输入轴和输出轴之间的传动比中的相应相关联的传动比被设置。
活动键与离心力盘连接或作用连接。离心力盘用于依据转速使活动键移位，其中，作为转速可以使用或者输入轴的转速或者输出轴的转速。如果在本说明书的范围中通常说到转速，那么，除非另有说明，该转速总是应理解为或者输入轴的转速或者输出轴的转速。
特别地，离心力盘被如此设计，即它依赖于转速将力施加到活动键上，该力旨在使活动键移位。通过车桥动力传动设备的这种设计方案，可以以特别简单的方式和方法来致动多挡变速器或活动键变速器。特别地，实现了对活动键变速器的纯粹被动的致动，即没有电动的和/或液压的致动器。而变速器的致动或在输入轴和输出轴之间的不同的传动比的设置仅借助于离心力盘来实现。
为此，使离心力盘与输入轴或输出轴联接，特别是刚性地和/或永久性地联接。这意味着，离心力盘的离心力元件与相应的轴以不能相对转动的方式连接，这取决于应该依赖于哪个转速，即输入轴的转速还是输出轴的转速，来进行传动比的设置。在相应的轴的不同的转速下，离心力元件被加载不同的离心力。离心力盘被这样地设计，即，作用到离心力元件上的离心力被转换成作用到活动键上的力，特别是轴向的力。为此，在离心力元件和活动键之间的作用连接中例如实现一种杆机构或类似装置。
本发明的另一个设计方案规定，在输入轴上支承第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，其中，活动键在所述位置中的第一位置上使第一驱动齿轮与输入轴以不能相对转动的方式联接而使第二驱动齿轮与输入轴脱开；在所述位置中的第二位置上使第二驱动齿轮与输入轴以不能相对转动的方式联接而使第一驱动齿轮与输入轴脱开。因此，可以实现活动键变速器的特别节省空间的设计方案。
优选地，变速器或活动键变速器被设计为两挡变速器，即仅允许设置从恰好两个传动比中选出的传动比。为此，在输入轴上原则上可旋转地支承有至少第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，优选仅仅第一驱动齿轮和第二驱动齿轮。活动键被这样地设计，即它可以相对于输入轴固定驱动齿轮中的任一驱动齿轮，但是此时始终释放另一个驱动齿轮或使之与输入轴脱开。这意味着，活动键始终使第一驱动齿轮或者第二驱动齿轮与输入轴以不能相对转动的方式连接而释放相应的另一个驱动齿轮。
本发明的另一个设计方案规定，第一驱动齿轮与第一从动齿轮啮合，而第二驱动齿轮与第二从动齿轮啮合，第一从动齿轮和第二从动齿轮与输出轴永久地联接。借助于第一驱动齿轮和第一从动齿轮实现第一传动比，而借助于第二驱动齿轮和第二从动齿轮实现第二传动比，两个传动比彼此不同。第一驱动齿轮与第一从动齿轮永久地啮合，而第二驱动齿轮与第二从动齿轮永久地啮合。两个从动齿轮，即第一从动齿轮和第二从动齿轮，与输出轴永久地联接，即与输出轴以不能相对转动的方式连接。因此，可以用简单的方式和方法实现不同的传动比。
本发明的一个扩展方案规定，活动键变速器被这样地设计，即在较高的转速下使活动键设置较低的传动比。就此，活动键变速器的离心力盘在较低的第一转速下将活动键推压到第一位置、而在较高的第二转速下将活动键推压到第二位置，在活动键的第二位置上设置的传动比比在第一位置上低。相应地，借助于车桥动力传动设备，可以在较低的转速下在轮轴上提供比在第二位置上高的转矩，而在第二位置上可以实现比在第一位置上高的轮轴或变速器的输出轴的转速。
本发明的另一个优选的实施方式规定，活动键被弹簧元件施加弹簧力，该弹簧力将活动键推压到所述位置中的一个位置上，在该位置上活动键设置一确定的传动比。活动键与弹簧元件作用连接，例如，弹簧元件一方面作用到活动键上、而另一方面支撑在活动键变速器的一个元件上，例如在变速器的输入轴的内端面上。在这种情况下，输入轴被设计成空心轴，其中，活动键被布置在空心轴中。
借助于弹簧元件产生的弹簧力朝向所述位置之一的方向推压活动键，特别是将其推压到该位置中。在该位置上，活动键设置一确定的传动比，即相对于输入轴固定驱动齿轮中的确定的驱动齿轮。弹簧元件的弹簧力反作用于由离心力盘作用到活动键上的力，即就此而言产生与该力反方向的反作用力。因此，有利地总是设置一个规定的传动比。
本发明的另一个设计方案规定，所述确定的传动比是最大传动比。例如弹簧元件朝向终端止挡的方向推压活动键。如果活动键处于终端止挡处，则它在变速器的输入轴和输出轴之间设置最大传动比。最大传动比应该理解为变速器的可能的最大传动比。这实现了，借助于动力装置始终在轮轴上提供足够的转矩。
在本发明的另一个实施方式的范围中可以规定，所述活动键变速器仅能在无负载的情况下换挡。这意味着，只有当活动键变速器处于无负载状态下，即没有转矩或者低于确定的转矩限的仅仅很小的转矩被在输入轴和输出轴之间传递时，才有可能借助于离心力盘使活动键移位。特别地，活动键变速器被这样地设计，即只有或仅仅当在输入轴和输出轴之间传递的转矩小于所述确定的转矩限时，才进行活动键的移位。
例如规定，当存在一个转矩，特别是存在超过转矩限的转矩时，此时被活动键以不能相对转动的方式联接到输入轴的那个驱动齿轮以力锁合的方式使活动键在轴向方向上固定，即由于传递的转矩而使之固定。就此而言，只要大于转矩限或者至少对应于该转矩限的转矩被传递，则驱动齿轮就使活动键与输入轴卡住。在这样的设计方案中可以放弃用于固定活动键的附加装置。
本发明的一个优选的扩展方案规定，输出轴直接地或经由至少一个齿轮级间接地与车桥差速器的差速器输入轴联接。车桥差速器是车桥动力传动设备的组成部分。车桥差速器具有差速器输入轴和多个差速器输出轴。差速器输出轴与轮轴作用连接，而差速器输入轴被连接到活动键变速器的输出轴上，优选刚性地和/或永久性地连接。
差速器输入轴与输出轴的联接可以或者直接地或者仅仅间接地进行。在直接的联接的情况下，输出轴被直接地连接到差速器输入轴上，即尤其是这样地连接，即它们始终具有相同的转速。在间接的联接的情况下，在输出轴和差速器输入轴之间存在至少一个实现转速变换的齿轮级。如果齿轮级存在，那么输出轴和差速器输入轴彼此间始终具有一定的转速比，至少只要它们的转速大于零。
最后，在本发明的另一个实施方式的范围中可以规定，变速器的差速器输出轴与轮轴的子轴/半轴联接。这已经在上面指出了。轮轴具有子轴，尤其是两个子轴。子轴经由车桥差速器齿轮不仅彼此联接并且与差速器输入轴联接，特别是永久地联接。在子轴中的每个子轴上优选布置机动车的至少一个车轮或至少与相应的子轴作用连接，即，优选刚性地和/或永久地连接。
本发明此外涉及一种运行机动车的车桥动力传动设备，特别是根据前述实施方案所述的车桥动力传动设备的方法，所述车桥动力传动设备具有至少一个动力装置，所述动力装置与变速器的输入轴作用连接，变速器将动力装置与轮轴作用连接。在此规定，变速器被设计成具有活动键的多挡活动键变速器，活动键在不同的位置中在变速器的输入轴和输出轴之间设定出不同的传动比，活动键与离心力盘连接，离心力盘依据输入轴的转速或输出轴的转速使活动键移位。
已经指出了车桥动力传动设备的所述设计方案或者所述方法的优点。不仅车桥动力传动设备而且用于运行它的方法可以根据上述实施方案进行改进，因此在这方面参考所述实施方案。
例如规定，通过相应地控制所述动力装置实现在传动比之间的变换，特别是在活动键变速器仅能在无负载的情况下换挡的情况下。在这种情况下，在由离心力盘作用到活动键上的力的作用下，该力在变速器的无负载的状态下会导致传动比的变换，动力装置被这样地控制，即变速器是无负载的。相应地，活动键可以被移位并设置一个不同的传动比。随后，活动键被再次这样地控制，即经由变速器传递转矩，该转矩特别是在轴向方向上固定活动键。
换句话说，首先规定，这样地运行动力装置，即由于经由变速器传递的转矩，活动键在轴向方向上被固定。相应地，即使在在变速器的无负载的状态下会导致传动比变换的输入轴或输出轴的转速下，该传动比也不被变换。传动比的这种变换最终仅通过相应地控制动力装置通过变速器的无负载换挡来实现。在通过相应地控制动力装置变换传动比之后，动力装置被再次这样地控制，即活动键在轴向方向上被固定。
附图说明
在对本发明不造成限制的情况下，下面借助于在附图中示出的实施例对本发明进行详细解释。
图1示出用于机动车的车桥动力传动设备的示意图。
具体实施方式
图1示出了机动车的车桥动力传动设备1的示意图。动力传动设备1具有动力装置2，该动力装置在此处所示的实施例中构造为电机。动力装置2具有驱动轴3，在该驱动轴处可以提供驱动转矩。除了动力装置2以外，车桥动力传动设备1还具有变速器4，经由该变速器动力装置2轮轴5连接与或至少是能与轮轴5连接。
轮轴5具有两个子轴6和7，子轴6和7通过车桥差速器8与变速器4联接。子轴6和7就此被连接到车桥差速器8的差速器输出轴9和10上或者与它们联接，特别是刚性和/或永久性地联接。而车桥差速器8的差速器输入轴11与变速器4的输出轴12联接，或者直接地联接或者如在所示的实施例中那样通过齿轮级13间接地联接，该齿轮级具有与输出轴12联接的第一齿轮14和与差速器输入轴11联接的第二齿轮15。而变速器4的输入轴16与动力装置2的驱动轴3联接，优选刚性地和/或永久性地联接。
第一驱动齿轮17和第二驱动齿轮18被支承在，特别是以可旋转的方式支承在变速器4的输入轴16上。第一驱动齿轮17与第一从动齿轮19永久地啮合，而第二驱动齿轮18与第二从动齿轮20永久地啮合。两个从动齿轮19和20与输出轴12联接，特别是被布置在该输出轴上并且优选刚性地和/或永久地与其作用连接。
变速器4被设计成活动键变速器并且就此具有活动键21/21'，该活动键可以布置在两个不同的位置上，其中，不同的附图标记表示在不同的位置上的活动键21/21'。在第一位置上，活动键21使第一驱动齿轮17与输入轴16以不能相对转动的方式联接，但使第二驱动齿轮18与输入轴16脱开。而在它的第二位置上，活动键21'使第二驱动齿轮18与输入轴16以不能相对转动的方式联接，但使第一驱动齿轮17与该输入轴脱开。相应地，在活动键21/21'的这两个不同的位置上，在变速器4或活动键变速器的输入轴16和输出轴12之间设定不同的传动比。
活动键21/21'可以相对于输入轴16的旋转轴线22在轴向方向上移位。它优选被弹簧元件23加载弹簧力，该弹簧元件将活动键压向活动键21/21'的位置之一。例如规定，由弹簧元件23产生的力——如图所示——朝第一位置的方向推压活动键21/21'。但是优选规定，弹簧元件23和由它产生的弹簧力朝向所述位置之一的方向上推压活动键21/21'，在该位置上存在最大传动比，即在所示的实施例中，是第二位置。
活动键21/21'与离心力盘24连接，该离心力盘依据输入轴16的转速使活动键21/21'沿轴向移位。离心力盘24具有至少一个离心力元件25/25'，该离心力元件在这里在两个不同的位置示出，其中，不同的位置通过不同的附图标记标示。在较低转速下存在的位置上，离心力元件用附图标记25标示，而在较高转速下存在的第二位置上，用附图标记25'标示。
显然，离心力元件25/25'以沿径向可移动的方式支承在输入轴16上。它通过杆机构26与活动键21作用连接，所述杆机构26被这样地设计，即它将离心力元件25/25'的径向位移转换成活动键21/21'的轴向位移。借助于离心力盘24实现对变速器4的纯粹被动的致动。就此而言没有设置任何用于操作变速器4的电动的和/或液压的致动器。通过这种方式可以实现一种车桥动力传动设备1，其提供多挡变速器4的优点，但是其可以极其成本有利地实施。
此外，可以存在可选的保持装置27，借助于该保持装置可以将活动键21固定在其位置之一上。保持装置27例如以电动保持装置的形式存在并且就此具有用于固定和释放活动键21的电动致动器。借助于保持装置27，可以预先确定限定的换挡时间点或者可以在限定的时间点实现换挡。