專利名稱：用于操作變速器設備的被實施為浮動輪的齒輪的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種依據(jù)權利要求l前序部分詳細限定的類型的裝置， 用于操作變速器設備的、被實施為浮動輪的齒輪。
背景技術：
在實踐中公知的中間軸變速器中，為掛入或者脫開被實施為浮動 輪的齒輪，而一般借助換擋撥叉或者換擋搖桿對諸如同步件、爪件或 者摩擦件的換擋件操作，換擋撥叉或者換擋搖桿與承載一個或多個浮 動輪的軸相關地從外部作用于換擋件。在此，兩個彼此相鄰布置的、 可以通過一個共用的換擋件操作的浮動輪之間的最小距離首先通過滑 套的寬度及附加地通過換擋行程確定，該換擋行程為掛入一個和另一 個浮動輪必須將滑套放回原位。
缺點在于，對于從外部對換擋件進行操作的中間軸變速器，這樣 的中間軸變速器在徑向上具有很高的結構空間需求，這樣高的結構空 間需求特別是在汽車中僅有限地提供。
為降低變速器的徑向結構空間需求而變?yōu)椋瑢χT如雙離合器變速 器、自動變速器或者行星變速器的變速器設備的換擋件被從承載浮動
輪的軸的內(nèi)部進行操作，其中，DE 102 06 84A1、 DE 43 25 964 Al以 及DE 103 02 502 Al公知不同的解決方案，用于從軸借助液壓的、氣 動的、機械的和/或者電機械的操控對換擋件進行操作。
在由現(xiàn)有技術中公知的機械地或者電機械地對用于掛入或者脫開 被實施為浮動輪的齒輪進行操作而設置的換擋件中，例如設置為，通 過由軸引導的連桿來操作換擋件。在軸或具有浮動輪的齒輪組的周向
5側上需要適當?shù)膿Q擋系統(tǒng)，用于產(chǎn)生H-換擋圖或用于電操作，其在不 希望的范圍內(nèi)增加了變速器設備的制造成本以及重量。在軸的周向區(qū) 域內(nèi)布置的換擋系統(tǒng)在徑向上附加地需要大量結構空間并引起摩擦損 耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，提供一種用于操作可轉動地支承在軸上 的部件的裝置，所述部件優(yōu)選為變速器設備的被實施為浮動輪的齒輪， 該裝置可以簡單和成本低廉地制造并具有小的結構空間需求以及低的 部件重量并通過使用該裝置可以使變速器以良好的效率運行。
依據(jù)本發(fā)明，該目的利用依據(jù)權利要求1所述特征的裝置得以實現(xiàn)。
在依據(jù)本發(fā)明的、用于操作可轉動地支承在軸上的部件的裝置中， 所述部件優(yōu)選為變速器設備的被實施為浮動輪的齒輪，所述部件可以 通過至少一個具有電致動器的掛入裝置轉換到掛入狀態(tài)下，在該掛入 狀態(tài)下，第一齒輪與軸抗扭地連接，其中，第一齒輪可以被從軸的內(nèi) 部施以掛入或者脫開所需的操作力，至少一個電致動器至少部分地布 置在第一軸的內(nèi)部。
因此，在傳統(tǒng)的變速器設備中可支配的、在承載浮動輪的軸(該 軸為了減輕重量而通常在中心被空心地實施)內(nèi)部的結構空間以簡單 的方式通過至少一個電致動器的布置在如下的區(qū)域內(nèi)被利用，所述區(qū) 域被設置用于操作被實施為浮動輪的齒輪并且變速器設備的在徑向上 和/或者軸向上的結構空間需求以簡單方式減少。
通過應用電致動器并將致動器布置在承載所要操作的浮動輪的軸 內(nèi)部，可以以簡單的方式取消由現(xiàn)有技術公知的外部換擋模擬件，并 因此在軸的周向范圍內(nèi)節(jié)省了結構空間。此外，通過與傳統(tǒng)的變速器設備相比掛入裝置在結構上更簡單的實施方案，也降低了變速器設備的總重量。此外，由于減小了進行操作或傳遞浮動輪的用來掛入或者脫開所需的操作力的直徑范圍，與由現(xiàn)有技術公知的換擋系統(tǒng)相比，在對浮動輪進行操作期間的摩擦損耗得到降低。
在依據(jù)本發(fā)明的裝置的具有優(yōu)點的改進方案中，電致動器與變速器設備的殼體抗扭地連接，由此可以按照簡單方式實現(xiàn)變速器設備的或者具有依據(jù)本發(fā)明的裝置的系統(tǒng)(如楔形制動器系統(tǒng))的電致動器
與和該致動器共同作用的并被相對于殼體固定的部件之間的能量交換以及數(shù)據(jù)傳輸。
對此可選地，在依據(jù)本發(fā)明的裝置另一具有優(yōu)點的實施方式中設置為，電致動器與承載可轉動的部件的軸抗扭地連接并因此在運行中以軸的轉速旋轉。這樣做的優(yōu)點是，電致動器可以在將軸裝入殼體內(nèi)之前被插入軸內(nèi)并連同軸構成預集成的組件，該組件在最終裝配變速器設備或者其它系統(tǒng)時，可以在唯一的裝配步驟期間裝入殼體內(nèi)。附加地，該裝置的功能在這種實施方案中可以按照簡單方式在變速器設備的外部或者其它系統(tǒng)的殼體外部利用相應的檢查裝置迸行檢查。
用于操作可轉動地支承在軸上的部件的裝置(所述部件優(yōu)選為被實施為浮動輪的齒輪)的另一具有優(yōu)點的實施方式的特征在于，掛入裝置的布置在致動器與所述部件之間的傳動轉換裝置，借助該傳動轉換裝置可以將致動器的旋轉傳動有利于結構空間地在軸內(nèi)部轉換為平移的傳動運動。
在依據(jù)本發(fā)明的裝置的最后所述的實施方式的改進方案中，傳動轉換裝置被實施為帶有或者不帶有自制動機構的絲杠-螺母布置，由此，致動器的旋轉傳動可以以在結構上簡單和成本低廉的方式轉換成平移的傳動運動，用以產(chǎn)生部件的用來掛入或者脫開所需的操作力。為將電致動器的傳動功率盡可能低地保持并進而將電致動器的結
構空間需求盡可能低地保持，依據(jù)本發(fā)明的裝置的具有優(yōu)點的實施方
式，在致動器與傳動轉換裝置之間被實施有變速器，優(yōu)選為行星變速
器，借助該變速器可以在對于操作部件所需的范圍內(nèi)變換電致動器的傳動功率。
在依據(jù)本發(fā)明的裝置的另一具有優(yōu)點的實施方式中，電致動器被構成為電動機，借助該電動機優(yōu)選可以保持部件的當前換擋狀態(tài)，由此，可以取消用于保持部件換擋狀態(tài)的附加構件。
對此可選地，在依據(jù)本發(fā)明的裝置另一具有優(yōu)點的構造方案中設置為，為用來保持部件的換擋狀態(tài)的致動器分配可電操控的制動器，該制動器在無電流的狀態(tài)下禁止部件換擋狀態(tài)的改變。
依賴于待由致動器操作的部件的實施方案地，致動器可以依賴于部件的當前換擋狀態(tài)和/或者依賴于當前所需的傳動功率地進行調(diào)控和/或者調(diào)節(jié)。當通過致動器的傳動例如對掛入變速器設備的浮動輪的換擋爪進行操作時，那么致動器以依賴于換擋爪的當前位置進行控制和/或者調(diào)節(jié)的方式運行。當通過致動器對變速器的摩擦配合的薄片換擋件調(diào)控時，那么致動器的傳動功率可以受控制和/或者被調(diào)節(jié)地進行調(diào)整，因為能通過薄片換擋件引導的轉矩依賴于施加到摩擦件上的操作力地存在。


本發(fā)明的其它優(yōu)點和具有優(yōu)點的改進方案由權利要求書及參照附圖原理性地介紹的實施例而得出，其中，在不同實施例的說明中，出于概覽的原因對于結構和功能相同的部件使用同一附圖標記。
其中
圖1示出按照本發(fā)明的裝置的第一實施例的強烈示意化的部分縱向剖面圖，該裝置布置在中間軸變速器內(nèi)；以及
圖2示出依據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施例的與圖1相應的圖示，該裝置被用來掛入和脫幵中間軸變速器的浮動輪。
具體實施例方式
在圖1中示出被實施為中間軸變速器的變速器設備1的縱向剖面圖的一部分，該部分具有變速器主軸2和與該主軸2平行地布置的中
間軸3。在變速器主軸2上布置有多個被實施為固定輪的齒輪2A至2D，它們與多個可轉動地支承在中間軸上的并且被實施為浮動輪的齒輪3A至3D嚙合。浮動輪3A和3B可以通過用于操作齒輪3A至3D的裝置4的第一掛入裝置4A掛入，而浮動輪3C和3D可以通過裝置4的第二掛入裝置4B掛入進而能夠與中間軸3抗扭地連接。
裝置4的掛入裝置4A和4B原則上具有相同的設計上的結構，所以在下面對圖1的說明中主要對掛入裝置4A進行詳細探究。
掛入裝置4A帶有這里被實施為電動機的電致動器5及分配給電致動器5的控制-和功率電子裝置6地構成，電致動器5和控制-和功率電子裝置6與變速器設備1殼體的殼體部件7抗扭地連接。電致動器5的未詳細示出的電動機輸出軸與絲杠-螺母布置8的絲杠8A抗扭地連接，從而當絲杠8A在致動器側傳動時，該絲杠處于旋轉中并且通過同樣未詳細示出的防扭轉裝置抗扭地實施的、與絲杠8A嚙合的螺母8B在中間軸3的軸向上遠離電致動器5地運動或者靠近該電致動器5地運動。
螺母8B在這里與兩個穿過中間軸3的螺栓9A和9B如此地作用連接，使螺栓9A和9B在中間軸3的軸向上被從螺母8B推移到中間軸3的長孔10A、 IOB內(nèi)。螺栓9A和9B在中間軸變速器1運行中以中間軸3的轉速環(huán)繞中間軸3的旋轉軸線旋轉，而螺母8B被抗扭地實施。這意味著，在螺栓9A和9B與螺母8B之間的區(qū)域內(nèi)，為操作浮動輪3a和3b而提供轉速脫耦。
為了可以將浮動輪3a或者浮動輪3b與中間軸3抗扭地連接進而從脫開狀態(tài)轉換到掛入狀態(tài)，螺栓9a和9b在其遠離螺母8b的末端上與圍繞中間軸3的套筒件11連接，套筒件11通過形狀配合的連接與中間軸3抗扭地連接并在中間軸3的軸向上以在該中間軸3上可推移的方式布置。此外，套筒件11在其遠離中間軸3的周向面區(qū)域內(nèi)被構成有齒廓iia，齒廓11a依賴于軸向位置地與牢固地連接浮動輪3a的齒廓12嚙合，與牢固地連接浮動輪3b的齒廓13嚙合或者在這兩個齒廓12與13之間中立的中間位置處不與齒廓12和13中的任何一個嚙合并且無論是浮動輪3a還是浮動輪3b均不與中間軸3抗扭地連接。絲杠-螺母布置8和絲杠-螺母布置14分別表現(xiàn)為傳動轉換裝置，借助傳動轉換裝置可以將電致動器的旋轉傳動轉換成用于掛入或脫開浮動輪3a至3d的平移傳動運動。
為避免浮動輪3A至3d之一自主地掛入或者脫開，絲杠-螺母布
置8和14在這里:^動地實施，從而絲杠-螺母布置s的螺母sb或絲
杠-螺母布置14的螺母14b在無致動器側的傳動的情況下保持其位置。
對此可選地，在附圖中未詳細示出的、用于對可轉動地支承在軸上的部件或被實施為變速器設備的浮動輪的齒輪迸行操作的其它實施方式中設置為，部件的換擋狀態(tài)可以通過對掛入裝置的電致動器的相應的操控，借助在致動器側產(chǎn)生的卡位力矩得以保持。
對此附加地或者可選地同樣可以設置為，為了保持所述部件(例如浮動輪)的換擋狀態(tài)，而為致動器分配可電操控的制動器，該制動器在無電流的狀態(tài)下禁止部件或齒輪的換擋狀態(tài)的改變。在此，該制動器在電致動器作為電動機的實施方案中與電動機輸出軸連接，從而在電動機無電流的狀態(tài)下避免絲杠-螺母布置的轉動運動。在中間軸3的內(nèi)部，除了電致動器5和所分配的控制-和功率電子
裝置6外，還具有用于儲備電能的蓄能器7，蓄能器7在這里被實施為電容器，借助蓄能器7對輸送給電致動器5的電壓進行平滑化。對此附加地或者可選地，優(yōu)選被實施為電容器的蓄能器7也可以用來暫時存儲電致動器5運行所需的電能。
此外，表現(xiàn)為組件的、并包括蓄能器7、控制-和功率電子裝置6以及電致動器5的結構單元被帶有油路地實施，通過該油路在中間軸3的內(nèi)部，將用于潤滑、冷卻或者操作變速器設備1的不同部件的液壓流體引導到相關的部件。
在圖1所示中間軸變速器1的改進方案中，用于操作浮動輪3A至3D的、包括掛入裝置4A和4B的裝置4在電致動器5與絲杠-螺母布置8之間以及在電致動器17與絲杠-螺母布置14之間的區(qū)域內(nèi)，以未詳細示出的方式分別帶有變速器設備地構成，以便可以在所需要的范圍內(nèi)變換電致動器5的傳動功率并可以憑借用來軸向地推移絲杠螺母8B或14B所需的轉矩傳動絲杠8A或絲杠14A。
圖2示出變速器設備1的第二實施例，該實施例主要區(qū)別僅僅在于用來操作齒輪3A至3D的裝置4的實施方案，因此在后面的說明中主要僅對該區(qū)別進行詳細探究。在依據(jù)圖2的變速器設備1的實施方案中，用于操作浮動輪3A至3D的裝置4的電致動器5和17與中間軸3牢固地連接并由此在變速器設備1運行中以中間軸3的轉速旋轉。因此，在絲杠螺母8B和14B與螺栓9A、 9B及16A、 16B之間的區(qū)域內(nèi)不再需要機械的轉速解耦。
在設置在中間軸3的外部并相對于殼體固定的部件與抗扭地與中間軸3連接的致動器5和17之間的能量和/或控制信號傳遞在這里通過基于電感工作的旋轉變壓器15來進行。這意味著，通過電感式旋轉變壓器15，無論是傳動電致動器5和17所需的傳動能量，還是所需的雙
11向控制信號，也就是額定值和實際值，均被無接觸地交換。替代電感 式地傳輸電能和控制信號，電能和控制信號也可以通過相應的滑動觸 點進行傳輸。
無論是掛入裝置4A還是掛入裝置4B均為組件的一部分，該組件 在裝配期間可以作為整體被推入中間軸3的內(nèi)部。在此，在裝配期間， 該組件優(yōu)選在其軸向終位置上扭轉90° ，以便使絲杠螺母8B和14B 與螺栓9A、 9B以及16A和16B之間產(chǎn)生連接。隨后，將所述組件通 過相應的措施，如夾緊連接、螺栓連接、銷釘連接、粘接連接或者沖 壓與中間軸3抗扭地連接。
在依據(jù)本發(fā)明的裝置另一具有優(yōu)點的構造方案中，該裝置僅帶有 用于施加掛入或脫開部件或齒輪的操作力的電致動器，為所述部件或 齒輪分配所謂的選擇致動器。借助選擇致動器，可以在所要操作的不 同部件或齒輪之間迸行選擇，從而通過選擇致動器選出的齒輪或者部 件或配屬于該齒輪或部件的換擋件被施以由電致動器產(chǎn)生的操作能
里°
在此，選擇致動器優(yōu)選被實施為開關磁體，該開關磁體在裝置的 電致動器與待通過裝置操作的部件或齒輪之間，分別產(chǎn)生操作部件或 者齒輪或配屬于其的換擋件所需的連接。
一般地，上述裝置同時也適用于其它自增力的系統(tǒng)，諸如楔形制 動器或者楔形離合器，其中，被設置用于操作元件的系統(tǒng)可以以簡單 方式被實施為組件并裝配在相應的部位上。附圖標記
1變速器設備
2變速器主軸
2A至2D齒輪
3中間軸
3A至3D齒輪
4裝置
4A、 B掛入裝置
5電致動器
6控制-和功率電子裝置
7殼體部件
7A蓄能器
8絲杠-螺母布置
8A絲杠
8B螺母
9A、 B螺栓
IOA、 B長孔
11套筒件
11A齒廓
12齒廓
13齒廓
14絲杠-螺母布置
14A絲杠
14B螺母
15旋轉變壓器
16A、 B螺栓
17致動器
權利要求
1.用于操作能轉動地支承在軸(3)上的部件的裝置(4)，所述裝置(4)優(yōu)選為變速器設備(1)的被實施為浮動輪的齒輪(3A至3D)，所述部件能夠通過至少一個具有電致動器(5、17)的掛入裝置(4A、4B)而轉換到掛入狀態(tài)，在所述掛入狀態(tài)下，所述部件與所述軸(3)抗扭地連接，其中，所述部件能夠被從所述軸(3)的內(nèi)部施以掛入或者脫開所需的操作力，其特征在于，所述至少一個電致動器(5、17)至少部分布置在所述軸(3)的內(nèi)部。
2. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電致動器(5、 17)與殼體部件(7)抗扭地連接。
3. 按權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電致動器(5、 17)與所述軸(3)抗扭地連接。
4. 按權利要求1至3之一所述的裝置，其特征在于，所述掛入裝 置(4A、 4B)在所述致動器(5、 17)與所述部件之間具有傳動轉換裝 置(8、 14)，借助所述傳動轉換裝置(8、 14)能夠將所述致動器(5、 17)的旋轉傳動轉換為平移的傳動運動。
5. 按權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述傳動轉換裝置(8、 14)被實施為帶有或者不帶自制動機構的絲杠-螺母布置。
6. 按權利要求4或5所述的裝置，其特征在于，在所述致動器與 所述傳動轉換裝置之間布置有變速器，優(yōu)選為行星變速器。
7. 按權利要求l至6之一所述的裝置，其特征在于，所述電致動 器(5、 17)被構成為電動機，借助所述電致動器(5、 17)優(yōu)選能夠 保持所述部件的當前的換擋狀態(tài)。
8. 按權利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，用于保持所述部件的所述換擋狀態(tài)的所述致動器(5、 17)提供卡位力矩。
9. 按權利要求l至8之一所述的裝置，其特征在于，為用于保持 所述部件的所述換擋狀態(tài)的所述致動器分配可電操控的制動器，所述 制動器在無電流的狀態(tài)下禁止所述部件的所述換擋狀態(tài)的改變。
10. 按權利要求1至9之一所述的裝置，其特征在于，所述致動 器(5、 17)能夠依賴于配屬于所述部件的所述掛入裝置(4A、 4B)的 當前換擋狀態(tài)和/或依賴于當前傳動功率而被控制和/或被調(diào)節(jié)。
11. 按權利要求1至IO之一所述的裝置，其特征在于，設置有多 個致動器(5、 17)，所述多個致動器(5、 17)被集中在一個組件內(nèi)。
12. 按權利要求1至11之一所述的裝置，其特征在于，配屬于所 述電致動器(5、 17)的功率-和/或控制電子裝置(6)至少部分地布置 在所述軸(3)的內(nèi)部。
13. 按權利要求1至12之一所述的裝置，其特征在于，配屬于所 述電致動器(5、 17)的功率-和/或控制電子裝置(6)連同所述電致動 器(5、 17)構成--個共用的組件。
14. 按權利要求1至13之一所述的裝置，其特征在于，配屬于所 述致動器(5)的電存儲器(7A)至少部分地布置在所述軸(3)的內(nèi) 部。
15. 按權利要求3至14之一所述的裝置，其特征在于，在設置在 所述軸(3)的外部并相對于殼體固定的部件與抗扭地連接所述軸(3) 的所述致動器(5、 17)之間的能量和/或者控制信號傳遞能夠通過滑動接觸或者電感進行。
16.按權利要求1至15之一所述的裝置，其特征在于，所述致動 器的布置在所述軸內(nèi)部的部分帶有用于引導液壓流體的油路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置(4)，用于操作可轉動地支承在軸(3)上的部件，所述部件優(yōu)選為變速器設備(1)的被實施為浮動輪的齒輪(3A至3D)，該部件可以通過至少一個具有電致動器(5、17)的掛入裝置(4A、4B)而轉換到掛入狀態(tài)，在該掛入狀態(tài)下，所述部件與軸(3)抗扭地連接，以及其中，部件可以被從軸(3)的內(nèi)部施以掛入或者脫開所需的操作力。依據(jù)本發(fā)明，至少一個電致動器(5、17)至少部分地布置在軸(3)的內(nèi)部。
文檔編號F16H61/32GK101529133SQ200780038783
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月2日 優(yōu)先權日2006年10月19日
發(fā)明者拉爾夫·德雷布霍爾茲, 馬克·莫爾, 馬斯亞斯·雷思琪 申請人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司