具有可断开接合的驱动器的轮单元、毂单元以及安装方法与流程

1.本发明关于用于电动运载工具的具有可断开接合的驱动器的轮单元，呈包括下者的类型：
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轮支承件，
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轮毂，其由轮支承件可旋转地支承，
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轮销，其借助于彼此轴向地间隔开的两个滚动轴承来可旋转地安装于轮毂的中心开口的柱形壁内，
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其中，轮销由构造成由运载工具的电动马达驱动的可旋转部件承载；以及
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联接装置，其用于使前述从动部件可释放地连接到轮毂。


背景技术：

2.上文提到的类型的解决方案已经在配备有用于分别驱动前轮和后轮的两个电动马达的高级电池电动运载工具(bevs)中使用。在该类型的电动运载工具中，在四轮驱动(所谓的eawd(电动全轮驱动))的情况下，四轮驱动大体上是过多的，但相反，当目标是尽可能多地利用再生制动能力和随之发生的电池再充电或另外用于在轮胎附着的极限状况下驱动时，四轮驱动是有用的。为了能够实现驱动轮轴(通常，前轮轴)的接合和断开接合，根据上文提到的构造而提供对应的轮单元。由于上文提到的联接装置，由电动马达驱动的部件可根据驾驶员的要求或在其它情况下甚至自动地基于所检测到的动态状况而通过运载工具的电子控制器来旋转地连接到轮销或在其它情况下从轮销断开连接。此外，因为断开接合的轮轴(轮轴轴、差速器、电动马达)的被动阻力总体上大幅度地降低成运载工具电池的自主性的优点，从全轮驱动(awd)状况过渡到后轮驱动(rwd)状况是有利的。
3.附图的图10是用于具有可断开接合的前轮驱动器的电动运载工具的具有已知的类型的可断开接合的驱动器的轮单元的示意性横截面图。
4.在图10中，参考编号1作为一个整体指定轮毂的主体，轮毂的主体经由滚动轴承2可旋转地安装于毂支承部件3内，毂支承部件3又例如借助于螺栓来刚性地连接到轮支承件4。
5.参考编号5指定轮销，轮销由从动部件6(典型地，速度恒定万向接头的钟状主体)承载，从动部件6将由设成用于驱动运载工具的前轮的电动马达旋转地驱动。由于轮单元设想使从动部件6与轮毂1之间的旋转连接断开接合的可能性，销5不像在利用永久驱动的常规解决方案中发生的那样刚性地旋转地连接到轮毂1，相反地，借助于彼此轴向地间隔开的两个滚动轴承8、9来可旋转地安装于轮毂1的中心开口的柱形壁7内。以此方式，当轮毂1并非旋转地连接到销5并且电驱动马达被停用时，轮毂1如在任何非驱动轮的情况下那样自由地围绕销5转动。
6.为了能够实现旋转地联接，从动部件6的主体和轮毂1的主体承载彼此相邻的环状齿轮10、11，环状齿轮10、11两者可由环12的内齿接部接合，环12由从动部件6承载，并且可经由致动器装置(未在图10中图示)在下者之间轴向地发生位移：非活动位置，其中，环12仅
接合部件6的环状齿轮10，其中，轮毂1自从动部件6断开连接；和活动位置，其中，环12的内环齿轮与环状齿轮10、11的齿接部中的两者啮合，使得轮毂1旋转地连接到从动部件6并且旋转地连接到轮销5。在后一种状况下，运载工具的前部电动马达可被激活，以便对轮销5进行旋转地驱动并且随之对轮毂1进行旋转地驱动。在该状况下，滚动轴承8、9静止。
7.再一次参考图10，迄今为止已开发的上文提到的类型的已知的解决方案设想使用不存在内环的滚子轴承8，其中，滚子与轮销5的表面直接地接触，并且滚子保持架安装于轮毂1的中心开口的柱形壁7内。滚动轴承9是滚珠轴承。
8.上文描述的已知的解决方案造成一系列缺点。首先，使用滚子与轮销5直接地接触的情况的滚子轴承致使整体随着水、泥和污垢从外部渗透(在安置和移除期间、在生产阶段中或在维护期间)之后特别地暴露于失灵。此外，滚子轴承8以相对宽且不可控制的功能游隙操作，该功能游隙是噪声和/或咔嗒声的起源。另外的缺点在于如下的事实：两个轴承8、9要求调整的操作，该调整的操作必须在生产设备中实行，并且始终造成不在所有情况下都有可能达到轴承的最佳操作状况的风险。又一另外的缺点在于如下的事实：位于柱形壁7的面向外部的端部上的滚珠轴承9必须配备有抵抗水、泥和污垢的渗透的特定密封件，伴随随之发生的源自前述密封装置的被动阻力的增大。再者，上文描述的整个整体还设想在生产设备中应用润滑脂，这又导致生产阶段中的复杂化和源自应用不正确的量的润滑脂的故障的风险。
9.鉴于前文，因此感到对于将克服上文提到的缺点并且特别地将使将在生产设备中实行的操作简化的解决方案的需要。
10.从wo 2006/035836 a1获知在本描述开头指示的类型的轮单元。
11.发明目的因此，本发明的目的是提供上文描述的类型的轮单元，该轮单元将能够实现轮上的驱动器的停用，总体上将断开接合的轮轴(轮轴轴、差速器、电动马达)的被动阻力大幅度地降低成电动运载工具的电池的自主性的优点，并且同时将克服已知的解决方案的缺点。
12.特别地，本发明的目的是，使将在生产设备中实行的操作简化，设想如下的可能性：预组装(离线地)轮-毂单元，轮-毂单元然后可在生产设备中利用简单操作来安装于轮支承件上，而不要求复杂的设定的操作和调整的操作。
13.本发明的另外的目的是提供将始终处于恰当且可靠的操作的上文指定的类型的轮单元。
14.本发明的另外的目的是提供上文指定的类型的轮单元，该轮单元将不会由于水、泥或污垢的渗透而暴露于失灵风险。
15.最后，本发明的又一另外的目的是，利用对于生产相对简单且不昂贵的轮单元来实现所有前述目标。


技术实现要素：

16.为了实现前述目的中的一个或多个，本发明的主题是用于电动运载工具的具有可断开接合的驱动器的轮单元，该轮单元包括：
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轮支承件，
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轮毂，其由轮支承件可旋转地支承，
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轮销，其借助于彼此轴向地间隔开的两个滚动轴承来可旋转地安装于轮毂的中心开口的柱形壁内，
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其中，轮销由构造成由运载工具的电动马达驱动的可旋转部件承载，以及
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联接装置，其用于使前述从动部件可释放地连接到轮毂，所述轮单元，其特征在于：
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轮销借助于彼此轴向地间隔开的两个滚动轴承来可旋转地安装于轮毂的柱形壁内，该两个滚动轴承具有相应的外环，其通过干涉配合来安装于所述柱形腔内，抵靠所述柱形腔的两个相应的环形肩部并且面向柱形腔的两个相对端部，并且
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所述滚动轴承具有相应的内环，其刚性地安装于所述轮销上并且借助于具有根据所述环形肩部之间的轴向距离预确定的长度的间隔套筒来刚性地连接在一起，
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单元由所述轮毂与滚动轴承和间隔套筒组成，可在安装于所述轮销上之前组装。
17.在优选实施例中，该两个滚动轴承是两个滚珠轴承。所述滚珠轴承的离轮销的自由端更远的第一滚珠轴承具有其内环，内环抵靠所述从动部件的环形肩部放置。所述滚珠轴承的第二滚珠轴承具有其内环，内环通过以导致将所述滚动轴承的两个内环的整体与介入于其间的间隔套筒一起轴向地按压抵靠从动部件的肩部的方式旋拧于轮销的所述自由端的螺纹部分上的螺母来轴向地紧固。
18.根据本发明的另外的特性，轮毂的柱形壁的面向向外的端部被覆盖元件保护以免受外部侵害并且与外部隔离，该覆盖元件安装于轮毂上。
19.如从前文清楚地显现的那样，在根据本发明的解决方案中，由轮毂与两个前述滚动轴承以及与刚性地介入于两个滚动轴承的内环之间的间隔套筒构成的单元可在生产线之外预组装，并且然后在生产设备中利用简单操作来安装，这不要求任何调整的操作。预组装的单元还已经包括用于使轴承润滑的润滑脂，而不需要在生产设备中实行任何进一步的操作。
20.保护毂的中心开口的外盖防止诸如水、泥和污垢的外来介质的侵入。优选地，该外盖以导致还发挥抵抗意外冲击和碰撞的保护的作用的方式由金属材料制成。
21.前述间隔套筒以严格地预确定的长度选择，该长度根据两个滚动轴承的外环抵靠其安装的前述环形肩部的轴向距离。
22.间隔套筒例如借助于压接操作来刚性地连接到两个滚动轴承的内环，以便合并进毂单元中。在将旋拧于轮销的螺纹端上的螺母拧紧的情况下，该单元自动地以使每个轴承的剩余滚动转矩最小化并且使该单元在持续时间和恰当且可靠的操作的方面的效率最大化的恰当方式定位，而不存在由不合期望的游隙引起噪声的任何风险。
23.本发明的主题也是轮-毂单元，考虑其本身，轮-毂单元预组装有两个滚动轴承和介入于两个轴承的内环之间的间隔套筒。
24.最后，本发明还关于用于组装上文描述的毂单元的方法，其中，在第一步骤中，毂单元组装有两个滚动轴承和前述间隔套筒，并且在第二步骤中，在第一步骤中组装的前述毂单元安装于轮销上，以导致将滚动轴承的两个内环的整体与介入于其间的间隔套筒一起轴向地按压抵靠前述从动部件的肩部的方式借助于旋拧于轮销的螺纹端上的螺母来使该单元轴向地紧固于安装位置中。
附图说明
25.本发明的另外的特性和优点将参考附图而从随后的描述中显现，附图纯粹通过非限制性示例的方式提供，并且在附图中：
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图1是常规类型的转向前轮单元的透视图，转向前轮单元具有轮支承件，轮支承件可旋转地支承轮毂，轮毂永久地旋转地连接到由运载工具的电动马达驱动的轮轴轴；
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图2是示出本发明的优选实施例所应用于的转向前轮的轮支承件的透视图；
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图3和图4是处于两种不同操作状况的根据本发明的轮单元的优选实施例的横截面图；
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图5是图3和图4的轮单元的处于扩大的比例尺的另外的横截面图；
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图6是图5的细节的处于扩大的比例尺的另外的横截面图；
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图7和图8是根据本发明的毂单元的两个透视图；
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图9是图7和图8的毂单元的横截面图；以及
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图10是根据现有技术的轮单元的局部示意性横截面图。
具体实施方式
26.在图1-9中，关于上文已经描述的现有技术，与图10中所图示的部分共同或对应的部分由相同的参考编号指定。
27.图1示出常规的轮单元，其中，轮毂1由轮支承件(转向节)4可旋转地支承，并且经由速度恒定万向接头13与由运载工具的前部电动马达(未图示)驱动的轮轴轴14永久地旋转地连接。实际上，图1的示例涉及前轮单元，其中，轮支承件4借助于运载工具悬架的部件来围绕轮的转向轴线以摆动方式被支承。在关于本发明的优选实施例的图1和图2-9两者中，由于轮支承件4所连接到的悬架部件可以任何已知的方式提供，并且也因为考虑它们本身，它们不落入本发明的范围内，所以未图示该悬架部件。
28.如上文已经提到的，根据本发明的轮单元呈用于电动运载工具并具有可断开接合的驱动器的类型，该电动运载工具将既利用永久地连接到轮轮轴(典型地，后轮轴)的第一电动马达来操作，又利用与前轮的毂以可释放方式连接的第二电动马达来操作。
29.图2示出将本发明应用于前转向轮的轮支承件4的示例，该前转向轮具有由轮支承件4可旋转地支承的轮毂1和在随后的内容中详细地描述的联接装置15，联接装置15由轮支承件4承载，并且设成用于选择性地使轮毂1与速度恒定万向接头13的从动部件(未在图2中图示)旋转地连接，速度恒定万向接头13又连接到轮轴轴14(也未在图2中图示)。
30.参考图3、图4和图5，在此处图示的实施例的示例中，轮毂1通过毂支承部件3借助于双滚珠环16来可旋转地支承，毂支承部件3刚性地连接(典型地借助于螺栓)到轮支承件4的主体。应当注意到，轮支承件4、毂支承部件3、轮毂1的主体以及由双滚珠环16构成的滚动轴承的特定构造在此纯粹通过示例的方式图示，这些构件可能以任何其它已知的方式提供。
31.速度恒定万向接头的从动部件6具有构成轮销5的轴。如在图10中所图示的已知的解决方案的情况下那样，从动部件6的主体和轮毂1的主体承载彼此相邻的环状齿轮10、11，环状齿轮10、11通过滑环12(参见图3和图4)随着与内齿接部啮合之后能够旋转地连接在一起。图3和图4还示意性地示出致动器装置15，致动器装置15包括电动马达18，电动马达18借
助于任何类型的机械传动装置来以本身已知的方式对环12的轴向移动进行驱动。因为关于由电动马达18控制的机构的结构细节可以任何已知的方式获得，而且因为考虑它们本身，它们不落入本发明的范围内，所以不在本文中描述或图示结构细节。
32.图3示出其中环12具有其的与环状齿轮10和环状齿轮11中的两者啮合的内环状齿轮的操作状况，其中，图4示出其中套筒12仅与环状齿轮10接合的操作状况。因此，在图3的状况下，从动部件6旋转地连接到轮毂1，而在图4的状况下，从动部件6从轮毂1断开联接，从动部件6因而在轮销5上自由地旋转。
33.特别地参考图5和图6，轮毂1在轮销5上的可旋转支承借助于具有单个滚珠环的两个滚动轴承19、20来提供，在优选示例中，滚动轴承19、20两者是滚珠轴承。两个滚珠轴承19、20分别具有外环19a、20a，外环19a、20a安装成压在相应的环形肩部1a上，环形肩部1a面向轮毂1的中心开口的柱形壁7的相对端部，并且由前述壁的加宽端部部分限定。
34.另外，滚珠轴承19、20具有安装于轮销5上的相应的内环19b、20b。
35.间隔套筒21设定于两个滚珠轴承19、20的内环19b、20b之间，间隔套筒21优选地由钢制成，考虑到两个轴承19、20的构造，间隔套筒21具有严格地根据两个肩部1a之间的轴向距离h预确定的长度。在示例中，套筒21的长度等于距离h。
36.间隔套筒21例如借助于压接操作来分别刚性地连接到两个轴承19、20的内环19b、20b。因此，在图9中作为一个整体由参考符号m指定的轮-毂单元可离线地预组装并且在生产设备中以单次操作安装于轮销5上，轮-毂单元包括毂支承部件3，毂1的主体借助于轴承来可旋转地安装于毂支承部件3内，该轴承包括：双滚珠环16；两个滚动轴承19、20，其具有其外环、内环和对应的滚珠，外环通过干涉配合来安装于柱形壁7内；以及具有间隔套筒21，其刚性地连接到轴承19、20的内环。在上文的安装步骤期间，两个轴承19、20与间隔套筒21一起配合于轮销5上，直到使得离轮销5的自由端更远的滚动轴承19抵靠由销5(图6)的扩大的直径的部分限定的环形肩部5a(图6)为止。图7和图8示出图9的毂单元m在其安装于轮销上之前的两个透视图。
37.再一次参考图6，一旦毂单元m已安装于轮销5上，毂单元m就通过将螺母22旋拧于轮销5的螺纹部分5b上来轴向地紧固。将螺母22拧紧导致由两个轴承19、20的内环19b、20b构成的整体与间隔套筒21一起轴向地被按压抵靠从动部件6的环形肩部5a。
38.因此，毂单元的最终安装操作可以快速且高效的方式实行，其中，不需要任何复杂的调整的操作，就保证获得轮单元的恰当操作。
39.本发明的另外的重要特性在于如下的事实：盖23刚性地安装于毂1的主体上，盖23具有保护毂1的其中安装轴承19和轴承20的中心开口以免受外部侵害并且使其与外部隔离的目的，因而防止水、泥或污垢的任何渗透。优选地，盖23由金属材料制成，以便还执行抵抗冲击的保护的功能。
40.在所图示的示例(参见图5)中，毂1的主体包括从毂1的端表面轴向地凸出的柱形壁1b，柱形壁7伸出到该端表面上。再者，在该示例中，盖23呈由片状金属制成的圆顶状元件的形式，其具有通过干涉配合来安装于柱形壁1b内的周向壁23a。当然，任何其它构造的盖23是可能的，正如可采用任何技术用于以可移除方式使盖23刚性地连接到毂1的主体那样。
41.当然，在不损害本发明的原理的情况下，结构细节和实施例可相对于已在本文中纯粹通过示例的方式描述并且图示的内容大地变化，而不会由此从本发明的范围脱离，如
在所附权利要求中限定的那样。