专利名称：用于操作变速器设备的被实施为浮动轮的齿轮的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依据权利要求l前序部分详细限定的类型的装置， 用于操作变速器设备的、被实施为浮动轮的齿轮。
背景技术：
在实践中公知的中间轴变速器中，为挂入或者脱开被实施为浮动 轮的齿轮，而一般借助换挡拨叉或者换挡摇杆对诸如同步件、爪件或 者摩擦件的换挡件操作，换挡拨叉或者换挡摇杆与承载一个或多个浮 动轮的轴相关地从外部作用于换挡件。在此，两个彼此相邻布置的、 可以通过一个共用的换挡件操作的浮动轮之间的最小距离首先通过滑 套的宽度及附加地通过换挡行程确定，该换挡行程为挂入一个和另一 个浮动轮必须将滑套放回原位。
缺点在于，对于从外部对换挡件进行操作的中间轴变速器，这样 的中间轴变速器在径向上具有很高的结构空间需求，这样高的结构空 间需求特别是在汽车中仅有限地提供。
为降低变速器的径向结构空间需求而变为，对诸如双离合器变速 器、自动变速器或者行星变速器的变速器设备的换挡件被从承载浮动
轮的轴的内部进行操作，其中，DE 102 06 84A1、 DE 43 25 964 Al以 及DE 103 02 502 Al公知不同的解决方案，用于从轴借助液压的、气 动的、机械的和/或者电机械的操控对换挡件进行操作。
在由现有技术中公知的机械地或者电机械地对用于挂入或者脱开 被实施为浮动轮的齿轮进行操作而设置的换挡件中，例如设置为，通 过由轴引导的连杆来操作换挡件。在轴或具有浮动轮的齿轮组的周向
5侧上需要适当的换挡系统，用于产生H-换挡图或用于电操作，其在不 希望的范围内增加了变速器设备的制造成本以及重量。在轴的周向区 域内布置的换挡系统在径向上附加地需要大量结构空间并引起摩擦损 耗。
发明内容
本发明的目的因此在于，提供一种用于操作可转动地支承在轴上 的部件的装置，所述部件优选为变速器设备的被实施为浮动轮的齿轮， 该装置可以简单和成本低廉地制造并具有小的结构空间需求以及低的 部件重量并通过使用该装置可以使变速器以良好的效率运行。
依据本发明，该目的利用依据权利要求1所述特征的装置得以实现。
在依据本发明的、用于操作可转动地支承在轴上的部件的装置中， 所述部件优选为变速器设备的被实施为浮动轮的齿轮，所述部件可以 通过至少一个具有电致动器的挂入装置转换到挂入状态下，在该挂入 状态下，第一齿轮与轴抗扭地连接，其中，第一齿轮可以被从轴的内 部施以挂入或者脱开所需的操作力，至少一个电致动器至少部分地布 置在第一轴的内部。
因此，在传统的变速器设备中可支配的、在承载浮动轮的轴(该 轴为了减轻重量而通常在中心被空心地实施)内部的结构空间以简单 的方式通过至少一个电致动器的布置在如下的区域内被利用，所述区 域被设置用于操作被实施为浮动轮的齿轮并且变速器设备的在径向上 和/或者轴向上的结构空间需求以简单方式减少。
通过应用电致动器并将致动器布置在承载所要操作的浮动轮的轴 内部，可以以简单的方式取消由现有技术公知的外部换挡模拟件，并 因此在轴的周向范围内节省了结构空间。此外，通过与传统的变速器设备相比挂入装置在结构上更简单的实施方案，也降低了变速器设备的总重量。此外，由于减小了进行操作或传递浮动轮的用来挂入或者脱开所需的操作力的直径范围，与由现有技术公知的换挡系统相比，在对浮动轮进行操作期间的摩擦损耗得到降低。
在依据本发明的装置的具有优点的改进方案中，电致动器与变速器设备的壳体抗扭地连接，由此可以按照简单方式实现变速器设备的或者具有依据本发明的装置的系统(如楔形制动器系统)的电致动器
与和该致动器共同作用的并被相对于壳体固定的部件之间的能量交换以及数据传输。
对此可选地，在依据本发明的装置另一具有优点的实施方式中设置为，电致动器与承载可转动的部件的轴抗扭地连接并因此在运行中以轴的转速旋转。这样做的优点是，电致动器可以在将轴装入壳体内之前被插入轴内并连同轴构成预集成的组件，该组件在最终装配变速器设备或者其它系统时，可以在唯一的装配步骤期间装入壳体内。附加地，该装置的功能在这种实施方案中可以按照简单方式在变速器设备的外部或者其它系统的壳体外部利用相应的检查装置迸行检查。
用于操作可转动地支承在轴上的部件的装置(所述部件优选为被实施为浮动轮的齿轮)的另一具有优点的实施方式的特征在于，挂入装置的布置在致动器与所述部件之间的传动转换装置，借助该传动转换装置可以将致动器的旋转传动有利于结构空间地在轴内部转换为平移的传动运动。
在依据本发明的装置的最后所述的实施方式的改进方案中，传动转换装置被实施为带有或者不带有自制动机构的丝杠-螺母布置，由此，致动器的旋转传动可以以在结构上简单和成本低廉的方式转换成平移的传动运动，用以产生部件的用来挂入或者脱开所需的操作力。为将电致动器的传动功率尽可能低地保持并进而将电致动器的结
构空间需求尽可能低地保持，依据本发明的装置的具有优点的实施方
式，在致动器与传动转换装置之间被实施有变速器，优选为行星变速
器，借助该变速器可以在对于操作部件所需的范围内变换电致动器的传动功率。
在依据本发明的装置的另一具有优点的实施方式中，电致动器被构成为电动机，借助该电动机优选可以保持部件的当前换挡状态，由此，可以取消用于保持部件换挡状态的附加构件。
对此可选地，在依据本发明的装置另一具有优点的构造方案中设置为，为用来保持部件的换挡状态的致动器分配可电操控的制动器，该制动器在无电流的状态下禁止部件换挡状态的改变。
依赖于待由致动器操作的部件的实施方案地，致动器可以依赖于部件的当前换挡状态和/或者依赖于当前所需的传动功率地进行调控和/或者调节。当通过致动器的传动例如对挂入变速器设备的浮动轮的换挡爪进行操作时，那么致动器以依赖于换挡爪的当前位置进行控制和/或者调节的方式运行。当通过致动器对变速器的摩擦配合的薄片换挡件调控时，那么致动器的传动功率可以受控制和/或者被调节地进行调整，因为能通过薄片换挡件引导的转矩依赖于施加到摩擦件上的操作力地存在。
本发明的其它优点和具有优点的改进方案由权利要求书及参照附图原理性地介绍的实施例而得出，其中，在不同实施例的说明中，出于概览的原因对于结构和功能相同的部件使用同一附图标记。
其中
图1示出按照本发明的装置的第一实施例的强烈示意化的部分纵向剖面图，该装置布置在中间轴变速器内；以及
图2示出依据本发明的装置的第二实施例的与图1相应的图示，该装置被用来挂入和脱幵中间轴变速器的浮动轮。
具体实施例方式
在图1中示出被实施为中间轴变速器的变速器设备1的纵向剖面图的一部分，该部分具有变速器主轴2和与该主轴2平行地布置的中
间轴3。在变速器主轴2上布置有多个被实施为固定轮的齿轮2A至2D，它们与多个可转动地支承在中间轴上的并且被实施为浮动轮的齿轮3A至3D啮合。浮动轮3A和3B可以通过用于操作齿轮3A至3D的装置4的第一挂入装置4A挂入，而浮动轮3C和3D可以通过装置4的第二挂入装置4B挂入进而能够与中间轴3抗扭地连接。
装置4的挂入装置4A和4B原则上具有相同的设计上的结构，所以在下面对图1的说明中主要对挂入装置4A进行详细探究。
挂入装置4A带有这里被实施为电动机的电致动器5及分配给电致动器5的控制-和功率电子装置6地构成，电致动器5和控制-和功率电子装置6与变速器设备1壳体的壳体部件7抗扭地连接。电致动器5的未详细示出的电动机输出轴与丝杠-螺母布置8的丝杠8A抗扭地连接，从而当丝杠8A在致动器侧传动时，该丝杠处于旋转中并且通过同样未详细示出的防扭转装置抗扭地实施的、与丝杠8A啮合的螺母8B在中间轴3的轴向上远离电致动器5地运动或者靠近该电致动器5地运动。
螺母8B在这里与两个穿过中间轴3的螺栓9A和9B如此地作用连接，使螺栓9A和9B在中间轴3的轴向上被从螺母8B推移到中间轴3的长孔10A、 IOB内。螺栓9A和9B在中间轴变速器1运行中以中间轴3的转速环绕中间轴3的旋转轴线旋转，而螺母8B被抗扭地实施。这意味着，在螺栓9A和9B与螺母8B之间的区域内，为操作浮动轮3a和3b而提供转速脱耦。
为了可以将浮动轮3a或者浮动轮3b与中间轴3抗扭地连接进而从脱开状态转换到挂入状态，螺栓9a和9b在其远离螺母8b的末端上与围绕中间轴3的套筒件11连接，套筒件11通过形状配合的连接与中间轴3抗扭地连接并在中间轴3的轴向上以在该中间轴3上可推移的方式布置。此外，套筒件11在其远离中间轴3的周向面区域内被构成有齿廓iia，齿廓11a依赖于轴向位置地与牢固地连接浮动轮3a的齿廓12啮合，与牢固地连接浮动轮3b的齿廓13啮合或者在这两个齿廓12与13之间中立的中间位置处不与齿廓12和13中的任何一个啮合并且无论是浮动轮3a还是浮动轮3b均不与中间轴3抗扭地连接。丝杠-螺母布置8和丝杠-螺母布置14分别表现为传动转换装置，借助传动转换装置可以将电致动器的旋转传动转换成用于挂入或脱开浮动轮3a至3d的平移传动运动。
为避免浮动轮3A至3d之一自主地挂入或者脱开，丝杠-螺母布
置8和14在这里:^动地实施，从而丝杠-螺母布置s的螺母sb或丝
杠-螺母布置14的螺母14b在无致动器侧的传动的情况下保持其位置。
对此可选地，在附图中未详细示出的、用于对可转动地支承在轴上的部件或被实施为变速器设备的浮动轮的齿轮迸行操作的其它实施方式中设置为，部件的换挡状态可以通过对挂入装置的电致动器的相应的操控，借助在致动器侧产生的卡位力矩得以保持。
对此附加地或者可选地同样可以设置为，为了保持所述部件(例如浮动轮)的换挡状态，而为致动器分配可电操控的制动器，该制动器在无电流的状态下禁止部件或齿轮的换挡状态的改变。在此，该制动器在电致动器作为电动机的实施方案中与电动机输出轴连接，从而在电动机无电流的状态下避免丝杠-螺母布置的转动运动。在中间轴3的内部，除了电致动器5和所分配的控制-和功率电子
装置6外，还具有用于储备电能的蓄能器7，蓄能器7在这里被实施为电容器，借助蓄能器7对输送给电致动器5的电压进行平滑化。对此附加地或者可选地，优选被实施为电容器的蓄能器7也可以用来暂时存储电致动器5运行所需的电能。
此外，表现为组件的、并包括蓄能器7、控制-和功率电子装置6以及电致动器5的结构单元被带有油路地实施，通过该油路在中间轴3的内部，将用于润滑、冷却或者操作变速器设备1的不同部件的液压流体引导到相关的部件。
在图1所示中间轴变速器1的改进方案中，用于操作浮动轮3A至3D的、包括挂入装置4A和4B的装置4在电致动器5与丝杠-螺母布置8之间以及在电致动器17与丝杠-螺母布置14之间的区域内，以未详细示出的方式分别带有变速器设备地构成，以便可以在所需要的范围内变换电致动器5的传动功率并可以凭借用来轴向地推移丝杠螺母8B或14B所需的转矩传动丝杠8A或丝杠14A。
图2示出变速器设备1的第二实施例，该实施例主要区别仅仅在于用来操作齿轮3A至3D的装置4的实施方案，因此在后面的说明中主要仅对该区别进行详细探究。在依据图2的变速器设备1的实施方案中，用于操作浮动轮3A至3D的装置4的电致动器5和17与中间轴3牢固地连接并由此在变速器设备1运行中以中间轴3的转速旋转。因此，在丝杠螺母8B和14B与螺栓9A、 9B及16A、 16B之间的区域内不再需要机械的转速解耦。
在设置在中间轴3的外部并相对于壳体固定的部件与抗扭地与中间轴3连接的致动器5和17之间的能量和/或控制信号传递在这里通过基于电感工作的旋转变压器15来进行。这意味着，通过电感式旋转变压器15，无论是传动电致动器5和17所需的传动能量，还是所需的双
11向控制信号，也就是额定值和实际值，均被无接触地交换。替代电感 式地传输电能和控制信号，电能和控制信号也可以通过相应的滑动触 点进行传输。
无论是挂入装置4A还是挂入装置4B均为组件的一部分，该组件 在装配期间可以作为整体被推入中间轴3的内部。在此，在装配期间， 该组件优选在其轴向终位置上扭转90° ，以便使丝杠螺母8B和14B 与螺栓9A、 9B以及16A和16B之间产生连接。随后，将所述组件通 过相应的措施，如夹紧连接、螺栓连接、销钉连接、粘接连接或者冲 压与中间轴3抗扭地连接。
在依据本发明的装置另一具有优点的构造方案中，该装置仅带有 用于施加挂入或脱开部件或齿轮的操作力的电致动器，为所述部件或 齿轮分配所谓的选择致动器。借助选择致动器，可以在所要操作的不 同部件或齿轮之间迸行选择，从而通过选择致动器选出的齿轮或者部 件或配属于该齿轮或部件的换挡件被施以由电致动器产生的操作能
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在此，选择致动器优选被实施为开关磁体，该开关磁体在装置的 电致动器与待通过装置操作的部件或齿轮之间，分别产生操作部件或 者齿轮或配属于其的换挡件所需的连接。
一般地，上述装置同时也适用于其它自增力的系统，诸如楔形制 动器或者楔形离合器，其中，被设置用于操作元件的系统可以以简单 方式被实施为组件并装配在相应的部位上。附图标记
1变速器设备
2变速器主轴
2A至2D齿轮
3中间轴
3A至3D齿轮
4装置
4A、 B挂入装置
5电致动器
6控制-和功率电子装置
7壳体部件
7A蓄能器
8丝杠-螺母布置
8A丝杠
8B螺母
9A、 B螺栓
IOA、 B长孔
11套筒件
11A齿廓
12齿廓
13齿廓
14丝杠-螺母布置
14A丝杠
14B螺母
15旋转变压器
16A、 B螺栓
17致动器
权利要求
1.用于操作能转动地支承在轴(3)上的部件的装置(4)，所述装置(4)优选为变速器设备(1)的被实施为浮动轮的齿轮(3A至3D)，所述部件能够通过至少一个具有电致动器(5、17)的挂入装置(4A、4B)而转换到挂入状态，在所述挂入状态下，所述部件与所述轴(3)抗扭地连接，其中，所述部件能够被从所述轴(3)的内部施以挂入或者脱开所需的操作力，其特征在于，所述至少一个电致动器(5、17)至少部分布置在所述轴(3)的内部。
2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电致动器(5、 17)与壳体部件(7)抗扭地连接。
3. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电致动器(5、 17)与所述轴(3)抗扭地连接。
4. 按权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，所述挂入装 置(4A、 4B)在所述致动器(5、 17)与所述部件之间具有传动转换装 置(8、 14)，借助所述传动转换装置(8、 14)能够将所述致动器(5、 17)的旋转传动转换为平移的传动运动。
5. 按权利要求4所述的装置，其特征在于，所述传动转换装置(8、 14)被实施为带有或者不带自制动机构的丝杠-螺母布置。
6. 按权利要求4或5所述的装置，其特征在于，在所述致动器与 所述传动转换装置之间布置有变速器，优选为行星变速器。
7. 按权利要求l至6之一所述的装置，其特征在于，所述电致动 器(5、 17)被构成为电动机，借助所述电致动器(5、 17)优选能够 保持所述部件的当前的换挡状态。
8. 按权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于，用于保持所述部件的所述换挡状态的所述致动器(5、 17)提供卡位力矩。
9. 按权利要求l至8之一所述的装置，其特征在于，为用于保持 所述部件的所述换挡状态的所述致动器分配可电操控的制动器，所述 制动器在无电流的状态下禁止所述部件的所述换挡状态的改变。
10. 按权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，所述致动 器(5、 17)能够依赖于配属于所述部件的所述挂入装置(4A、 4B)的 当前换挡状态和/或依赖于当前传动功率而被控制和/或被调节。
11. 按权利要求1至IO之一所述的装置，其特征在于，设置有多 个致动器(5、 17)，所述多个致动器(5、 17)被集中在一个组件内。
12. 按权利要求1至11之一所述的装置，其特征在于，配属于所 述电致动器(5、 17)的功率-和/或控制电子装置(6)至少部分地布置 在所述轴(3)的内部。
13. 按权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，配属于所 述电致动器(5、 17)的功率-和/或控制电子装置(6)连同所述电致动 器(5、 17)构成--个共用的组件。
14. 按权利要求1至13之一所述的装置，其特征在于，配属于所 述致动器(5)的电存储器(7A)至少部分地布置在所述轴(3)的内 部。
15. 按权利要求3至14之一所述的装置，其特征在于，在设置在 所述轴(3)的外部并相对于壳体固定的部件与抗扭地连接所述轴(3) 的所述致动器(5、 17)之间的能量和/或者控制信号传递能够通过滑动接触或者电感进行。
16.按权利要求1至15之一所述的装置，其特征在于，所述致动 器的布置在所述轴内部的部分带有用于引导液压流体的油路。
全文摘要
本发明涉及一种装置(4)，用于操作可转动地支承在轴(3)上的部件，所述部件优选为变速器设备(1)的被实施为浮动轮的齿轮(3A至3D)，该部件可以通过至少一个具有电致动器(5、17)的挂入装置(4A、4B)而转换到挂入状态，在该挂入状态下，所述部件与轴(3)抗扭地连接，以及其中，部件可以被从轴(3)的内部施以挂入或者脱开所需的操作力。依据本发明，至少一个电致动器(5、17)至少部分地布置在轴(3)的内部。
文档编号F16H61/32GK101529133SQ200780038783
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月2日 优先权日2006年10月19日
发明者拉尔夫·德雷布霍尔兹, 马克·莫尔, 马斯亚斯·雷思琪 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司