具有至少一个电活化的介电变形体的切换元件的制作方法

专利名称：具有至少一个电活化的介电变形体的切换元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切换元件，借助该切换元件至少一个第一构件和一个第二构件在 操作时可进行力传递的并且可分离的连接。该切换元件优选在传动装置中如汽车变速器或 机器变速器中用作制动器或离合器。
背景技术：
日本专利申请JP中公开了一种用于在第一和第二构件之间建立可 分离的力传递连接的切换元件(在此情况下是离合器)，为了进行操作，该切换元件具有压 电变形体。在此，变形体贴靠在第一构件上地设置在两个构件之间的间隙中。为了操作切 换元件，对变形体进行电控制，由此变形体膨胀地与第二构件进行接触并且因此在第一和 第二构件之间建立力传递连接。日本专利申请JP 63-289333A中公开了另一种用于在两个构件之间建立可分离 的力传递连接的切换元件(同样是离合器)，为了进行操作该切换元件也具有压电变形体。 此外，切换元件还具有两个接触元件，在操作切换元件时这两个接触元件通过变形体被相 互压在一起，由此在两个构件之间建立可分离的连接。申请人:的德国专利申请DE 10213915A1中公开了在切换元件中设置多个压电变 形体，借助这些压电变形体可操作切换元件。此外，申请人的德国专利申请DE 102004040586A1中公开了使用一种由电致伸缩 的聚合物构成的执行器来操作切换元件。电致伸缩和压电作用的变形体具有极小的调整位移，由此在所述类型的切换元件 中在没有其它的用于扩大调整位移的装置的情况下不能确保在构件之间可靠地建立或分 开连接。

发明内容
因此本发明的任务是提供一种所述类型的切换元件，其中，确保在可分离连接的 构件之间可靠地建立或分开连接。该任务通过具有权利要求1的特征的切换元件解决。据此，用于操作切换元件的 变形体至少部分地由一种电活化的介电聚合物构成。在电活化介电材料的情况下变形基于 静电力进行，电活化介电材料相对于压电或电致伸缩材料具有明显更大的变形能力。因此， 至少部分地由电活化介电材料构成的变形体相对于压电或电致伸缩作用的变形体可以产 生大得多的调整位移，由此确保在构件之间可靠地建立或分开力传递连接。在此，电活化介 电材料是聚合物，因为聚合物相对于金属或晶体材料具有较好的阻尼特性并且因此对于例 如出现在变速器中的机械振动具有较好的抵抗力，此外这可以从较长的使用寿命和更好的 噪音特性看出。在本发明的第一种构型中，切换元件具有至少一个第一接触元件和至少一个第二 接触元件，第一接触元件与第一构件处于作用连接，第二接触元件与第二构件处于作用连接。为了操作切换元件，第一接触元件能借助变形体在至少两个位置之间运动，其中，第一 接触元件在第一位置上力传递地贴靠在第二接触元件上，由此在第一和第二构件之间建立 通过变形体引起的力传递连接，并且第一接触元件在第二位置上与第二接触元件松脱，由 此使通过变形体引起的、在第一和第二构件之间的力传递连接分开。在本发明的第二种构型中，变形体包括至少一个材料层，该材料层在纵轴线上卷 绕成圆筒形。由此可以实现收缩变形体圆周的变形同时引起沿变形体纵轴线膨胀的变形， 这种变形可以很好地用来操作切换元件。在本发明特别优选的第三种构型中，变形体优选借助弹性元件如弹簧或橡胶式构 件预紧。由此，第一接触元件的运动可以在至少一个运动方向上通过预紧得到支持或者甚 至是完全通过预紧产生。因此，第一接触元件从第一位置到第二位置上的运动例如可以通 过变形体产生并且从第二位置返回第一位置的运动可以通过预紧和在运动中形成的应力 产生。相反地，也可以通过预紧产生运动并且通过变形体产生返回运动。此外，对变形体加 载预紧稳定了变形体的介电聚合材料并且因此防止了变形体的快速老化。在本发明的第四种构型中，第一接触元件具有至少一个成型部如齿部或爪部，当 第一接触元件处于第一位置上时，该成型部与第二接触元件处于形锁合接触。相反，当第一 接触元件处于第二位置上时，该成型部与第二接触元件松脱。在本发明的第五种构型中，第一接触元件具有至少一个摩擦表面，当第一接触元 件处于第一位置上时，该摩擦表面与第二接触元件处于摩擦接触或摩擦锁合接触。当第一 接触元件处于第二位置上时，所述摩擦表面在此与第二接触元件松脱。因此，切换元件可以 是形锁合或摩擦锁合的制动器或离合器，其中，接触元件也可以在打滑的情况下处于摩擦 接触，由此可以知道仅一部分作用到构件之一上的力可传递给另一构件。在本发明优选的第六种构型中，切换元件具有支架构件，变形体以一侧面贴靠在 支架构件上并且以可通过变形体运动的另一侧面使第一接触元件在第一和第二位置之间 运动。在此，变形体也可以直接贴靠在支架元件和直接贴靠在第一接触元件上。但是，也 可以在变形体和第一接触元件之间，或在变形体和支架构件之间，设置其它的构件，变形体 通过这些构件支承在支架构件上，或变形体的调节运动通过这些构件传递到第一接触元件 上。在第七种构型中，变形体以一侧面贴靠在第一接触元件上并且以另一侧面贴靠在 支架构件上，支架构件至少为了传递力而支承在第一构件上并且第二接触元件为了传递力 而支承在第二构件上。第一接触元件或支架构件为了传递力在第一构件上的支承以及第二接触元件为 了传递力而在第二构件上的支承原则上可以这样地进行，使得接触元件或支架构件在所有 方向上相对于相应的构件位置固定地设置。但是有利的是，第一接触元件或第一构件和/ 或第二接触元件横向于在第一和第二构件之间进行的力传递的方向可移动地设置在第一 或第二构件上，方式例如是第二构件具有适合于此的、横向于力传递方向延伸的表面形 廓、优选齿形轮廓，第一或第二接触元件或支架构件具有一个或多个沿该形廓滑动的表面。 因此接触元件或支架构件为了传递力而在第一或第二构件上的支承这样地理解，即接触 元件或支架构件以适合的方式支承在第一或第二构件上，以便能够在这两个构件之间通过 接触元件和支承实现力传递连接。在此，支承的方式可以是将第二接触元件或支架构件与第一或第二构件位置固定地、如形锁合或材料锁合地连接。在本发明的第八和第九种构型中，切换元件具有轴向轴承，并且第一接触元件可 相对于第二接触元件旋转。在此在本发明的第八种构型中这样地构造切换元件，使得第一 接触元件可相对于变形体旋转并且轴向轴承可通过变形体移动，第一接触元件能够通过轴 向轴承的移动可旋转地在第一和第二位置之间运动。相反，在本发明的第九种构型中这样 地构造切换元件，使得变形体与第一接触元件一起可相对于第二接触元件旋转，其中，变形 体经由轴向轴承可旋转地支承。在此，变形体既可以支承在第二构件上也可以支承在位置 固定的支架构件如壳体上。在本发明的第十种构型中，变形体以一侧面支承在第一构件上并且以可通过变形 运动的另一侧面贴靠在第一接触元件上。在此，第一接触元件为了传递力而支承在第一构 件上并且第二接触元件为了传递力而支承在第二构件上。在此，切换元件优选具有多个第 一和第二接触元件和变形体，它们优选以这样的方式顺序设置，即一个第一接触元件贴靠 在第二变形体上，该第二变形体又贴靠在另一个第一接触元件上，其又贴靠在第三变形体 上，该第三变形体又贴靠在另一个第一接触元件上。第一接触元件和第二和第三变形体在 此可移动地设置在第一构件上。在此，在每两个第一接触元件之间分别设置一个或多个第 二接触元件，所述第二接触元件可移动地支承在第二构件上以传递力。在触发变形体时，变 形体例如收缩，由此，各第一接触元件之间的距离减小。在此，第一和第二接触元件进入力 传递接触，由此，在第一和第二构件之间建立了可分离的力传递连接。在有利地使用多个变形体(其分别使一个第一接触元件运动)时，尤其是为了灵 敏地建立力传递而可单独地或先后相继地触发变形体。也可以通过有目的地触发规定的变 形体来影响接触元件的磨损，例如高度磨损的第一接触元件可以比较小磨损的第一接触元 件较少地用于在第一和第二构件之间建立力传递连接。在本发明的第十一种构型中，切换元件具有一个第三接触元件，该接触元件不可 通过变形体运动并且至少为了传递力而支承在第一或第二构件上。第一接触元件在此能借 助变形体朝向第三接触元件移动，并且在第一和第三接触元件之间可移动地设置一个或多 个第二接触元件。在此，第一接触元件可以通过变形体的触发向第三接触元件运动，由此第 一和第三接触元件与第二接触元件进入接触并且在此在第一和第二构件之间建立力传递 连接。在该构型的一种进一步扩展中，切换元件具有一个第四接触元件，该接触元件可 移动地设置在第一和第三接触元件之间并且为了传递力而支承到第一构件上。在此，在第 一接触元件和第四接触元件之间以及在第三接触元件和第四接触元件之间分别设置其中 一个第二接触元件。在触发变形体的情况下，在此第一接触元件向第三接触元件运动，由此 这两个接触元件相互接触并且建立力传递连接。借助第四接触元件附加地增大了在此可用 的接触面，由此调整元件可以传递更大的力并且减小单个接触元件的热应力，这尤其是在 借助相互摩擦的接触元件进行力传递连接的情况下是有利的。也可以设置多个第四接触元 件，如此就在其中两个第四接触元件之间分别设置其中一个第二接触元件。在本发明的另一种构型中，切换元件具有至少两个第一接触元件，所述接触元件 为了传递力而支承在第一构件上并且能够通过设置在它们之间的变形体浮动地在第一构 件上运动。同样一个或多个第二接触元件可移动地设置在各第一接触元件之间并且为了传
6递力而支承。在此，各第一接触元件在变形体触发时浮动地彼此相向运动，第一接触元件与 第二接触元件力传递地接触。在此在第一接触元件之间也可以可移动地设置一个或多个另 外的接触元件，所述接触元件为了进行进行力传递支承到第一构件上。在此，在一个另外的 接触元件和一个第一接触元件之间分别设置一个第二接触元件，并且在两个另外的接触元 件之间分别设置一个第二接触元件。第一和/或第二构件优选是轴形的并且能够彼此相对旋转，第一或第二构件是空 心的并且至少部分地包围至少接触元件和变形体。当切换元件是制动器时，第一构件优选 是壳体，在该情况下优选为轴形的第二构件在该壳体中延伸。当切换元件是离合器时，第一 构件优选是内轴，在该情况下优选是空心轴形的第二构件包围该内轴。尤其是当切换元件中设置多于两个接触元件时并且所述接触元件至少部分地被 润滑或冷却剂包围时，在将第一接触元件定位于第二位置上时(即在第一和第二构件之间 的力传递连接被分开时)首先由于润滑或冷却剂中的剪切应力导致在接触元件之间出现 细微的力传递，这被称作拖动损失。但是由于在此传递的力相对于由切换元件在闭合状态 中可传递的力来说是极小的，所以尽管可能出现的拖动损失，但在本发明的切换元件打开 的情况下第一和第二构件之间的力传递连接仍然可以视为是分开的。


接下来借助实施例和附图进一步解释本发明，从其中可以得出其它有利的构型。 附图以示意形式示出图1 一种切换元件，其具有多个第一和第二接触元件、多个支架构件和多个变形 体以及一个构造为空心轴的第一构件和一个构造为内轴的第二构件，支架构件为了传递力 而支承在第一构件上并且第二接触元件为了传递力而支承在第二构件上；图2 —种切换元件，其具有多个先后相继设置的并且弹性预紧的第一接触元件和 变形体并且具有一个第三接触元件以及一个空心轴形的第一构件和一个构造为内轴的第 二构件；图3图2中的切换元件的进一步扩展，其具有设置在两个第一接触元件之间以及 在第一和第三接触元件之间的两个第四接触元件；图4图3的切换元件的、沿在图3中以A-A标记的平面的剖面图，其中可以看到设 置在第一接触元件上和第三接触元件上的、用于第四接触元件的导向机构；图5另一种切换元件，其具有一个第一和一个第三接触元件和多个设置在第一和 第三接触元件之间的第二和第四接触元件；图6图5中的切换元件的进一步扩展的局部图，其在图5中以B标记的区域中进 行了改动；图7 —种切换元件，其具有一个位置固定的支架构件和一个可移动的轴向轴承， 变形体支承在该支架构件上并且第一接触元件可通过该轴向轴承移动；图8 一种切换元件，其具有两个第一接触元件和多个设置在第一接触元件之间的 第二接触元件和其它的接触元件。
具体实施例方式图1示出了具有六个可被触发的变形体1的切换元件的剖视的半部，这六个变形 体分别以一侧面与一个支架构件2连接并且以另一侧面与一个第一接触元件31连接。每 个支架构件2位置固定地设置在一个第一构件41上并且为了传递力而支承在第一构件上。 在第一接触元件31之间三个第二接触元件32可移动地设置在一个第二构件42上并且为 了传递力而支承在第二构件上，对此第二构件42具有至少一个横向于力传递方向延伸的 槽形凹部5，第二接触元件42嵌入该槽形凹部中。第一接触元件31在图1中处于与第二接 触元件32松脱的第二位置上。第一构件41构造为空心轴形的并且第二构件42构造成轴 形的，这两个构件彼此同轴地设置并且能够彼此相对旋转。因此，第一和第二接触元件也能 够彼此相对旋转。第一构件41在此可以视作多盘式制动器或多盘式离合器的外盘支架，其 中支架构件2构成外盘，并且第二构件42可以视作内盘支架，其中第二接触元件32构成内 盘。变形体1包括多个电活化的介电聚合材料层，该材料可通过触发导线6电触发。在此， 这些层横向于用于使第一接触元件31运动的变形延伸。这种在操作切换元件时通过触发 变形体1引起的变形使得其中一个第一接触元件31分别向一个接触元件32运动。作为替 换方案，变形体1也可以包括至少一个圆筒形卷绕的层，该层卷绕所围绕的纵向方向指向 第一接触元件31的运动方向。触发导线6优选与控制器7如汽车变速器的电子控制单元 连接，该控制器将变形体1单个地或共同触发。但是触发导线6也可以通入开关或调节器， 该开关或调节器允许操作者手动控制变形体1的变形以及由此在第一构件41和第二构件 42之间的力传递连接的建立或分开。为了建立力传递连接，通过触发导线6对至少两个对置的变形体1施加电压，由此 变形体1在建立的磁场的作用下朝向第一接触元件31膨胀变形。因为变形体1分别以一 侧面支承在位置固定的支架构件2上，所以在触发对置的各变形体1时第一接触元件31彼 此相向运动，由此第一接触元件从所示的第二位置进入第一位置。在此设置在第一接触元 件31之间的第二接触元件32在相对置的两侧与第一接触元件31接触，这在第一构件41 和第二构件42之间建立了力传递连接。图1所示的切换元件包括这种对置的并且共同运动的第一接触元件31的三个配 对8，由此切换元件至少可分三个阶段被操作。因为通过每个配对8优选仅可从第一构件 41向第二构件42传递有限的力并且在超过该力时接触元件31、32相互摩擦打滑，所以该切 换元件也可以像打滑离合器那样用作可切换的限力器。因此为了有限的传递较小的力，可 以仅触发相对置的第一接触元件31的一个配对8，为了传递有限的中等强度的力可以触发 两个配对8并且为了传递最大力可以触发所有配对8、即所有变形体1。为了将切换元件的操作进一步分级，第二接触元件32也可以位置固定地与第二 构件42连接，由此第二接触元件32在单侧与其中一个第一接触元件31接触时不会通过滑 动运动后退。因此可以单个地触发变形体1，以便使单个第一接触元件31与第二接触元件 接触，从而在第一构件41和第二构件42之间建立力传递。图1所示的接触元件31、32和支架构件2为一件式盘，这些盘围绕第一构件41设 置。变形体1在此可以分别构成连续的或分段的盘，其同心地环绕第一构件41设置并且分 别使一个第一接触元件31运动，或者可以在每个支架构件2上设置更多的变形体1，其分别 使一个第一接触元件31运动。在此未示出的是，变形体1优选通过弹性元件预紧，对此特别优选设置一个或多个分别在两个相对的第一接触元件31之间预紧的弹性元件。图2示出了具有多个依次排列的第一接触元件31和变形体1的调整元件的半部 的剖面图，其中，第一接触元件31借助一个弹性元件9 (在此示例性示作螺旋压簧)被弹性 预紧到变形体1上。第一构件41和第二构件42相应于图1能够彼此相对旋转，第一构件 41是空心轴形的并且包围第二构件42、接触元件31、32、33和变形体1。第二构件42在此 与第一构件41同轴地设置，并且变形体1直接或间接地支承在第一构件41上。因为第三 接触元件33用作接触元件31和32的止挡，所以第三接触元件通过变形体1不可运动地支 承在第一构件41上。为了在接触元件31、32、33和第一构件41和第二构件42之间进行力 传递，所述两个构件41、42分别具有至少一个横向于力传递方向延伸的槽形凹部5，接触元 件31、32、33嵌入该凹部中，接触元件能够沿着该凹部5移动。在此，构件41、42也可以具 有例如多边形或齿形的横截面来代替凹部5，接触元件31、32、33形锁合地且在纵向方向上 可移动地贴靠在该多边形或齿形的横截面上。为了操作调整元件，触发变形体1，由此变形体在收缩的情况下使第一接触元件 31运动。在此，其中一个第二接触元件32与其中一个第一接触元件31和所述第三接触元 件33力传递地接触并且其它的第二接触元件32分别与两个第一接触元件31力传递地接 触，由此在第一构件和第二构件41、42之间建立了力传递连接。弹性元件9使变形体1和 第一接触元件31保持在预紧中，由此变形体和第一接触元件彼此牢固地贴靠在一起，并且 无须借助例如粘接进行连接，此外弹性元件也可被构造为橡胶式的。在图2的切换元件的一种替换构型中，接触元件31、32、33在初始位置上(即当变 形体1不被触发时)彼此力传递地贴靠在一起，由此在第一构件41和第二构件42之间建 立力传递连接。在变形体1被触发时，第一接触元件31通过膨胀克服弹簧元件9的应力运 动，接触元件31、32、33彼此远离，并且两个构件41、42之间的力传递连接被分开。为了在 第一构件41和第二构件42之间建立力传递连接，取消对变形体1的触发(其方式例如是 取消触发电压)，由此变形体1回到其原来的形状并且弹性元件9将接触元件31、32、33彼 此压在一起。根据该构型，图2中所示的变形体1因此处于被触发的膨胀状态中。这种借 助弹簧元件9而非变形体1施加用于在构件41、42之间建立力传递连接所需的调整力的切 换元件尤其适合用于与安全有关的应用，例如用于紧急制动器，因为只有在需要能量维持 变形体1的变形的情况下力传递才保持分开。一旦变形体1的能量供给停止如停电，那么 在构件41、42之间建立力传递连接，这使得在例子中提到的紧急制动器闭合。因此这种切 换元件也适合作为汽车、尤其是电机-内燃机-混合动力车辆的驻车制动器，在汽车电池放 空时通过切换元件继续防止混合动力车辆溜车。图3中示出了图2的切换元件的进一步扩展，其中，在第三接触元件33和其中一 个第一接触元件31之间以及在两个第一接触元件31之间分别设置一个第四接触元件34。 第四接触元件34通过第三接触元件33和第一接触元件31的导向机构100可移动并且为 了传递力间接地支承在第一构件41上。第四接触元件34在此扩大了用于在第一构件41 和第二构件42之间建立力传递连接的接触面，而且在变形体1数量不变的情况下。设有第 四接触元件34的切换元件因此可以以相同形式和数量的变形体1在第一构件41和第二构 件42之间传递比没有设置第四接触元件34的切换元件更大的力。为了在第一构件41和 第二构件42之间建立力传递连接，对变形体1进行触发，由此变形体1收缩并且接触元件31、32、33、34力传递地彼此贴靠。用于第四接触元件34的第一和第三接触元件31、33的导向机构100可以从图4中 看到，图4示出了切换元件沿在图3中以A-A标记的平面的剖面图。导向机构100在此包 括板形的、设置在第一或第三接触元件31、33上的成型部101，在成型部中设置阶梯形的、 横向于力传递方向延伸的凹口 102。导向机构100还包括设置在第四接触装置34上的其它 的凸鼻形成型部103，这些凸鼻形成型部伸入凹口 102中并且可在凹口中滑动并且为了传 递力而贴靠在凹口 102的侧面上。由图4也可以看出，不一定必须通过单个变形体1使一个第一接触元件31运动， 更多地是，也可以通过多个变形体1使每个第一接触元件31运动，这些变形体的形状可以 是几乎任意的。图5示出了具有多个先后相继排列的接触元件31、32、33、34的调整元件半部的剖 面。第一构件41和第二构件42能够彼此相对旋转并且同轴地设置。变形体1通过收缩引 起第一接触元件31朝向第三接触元件33运动，由此接触元件31、32、33、34力传递地彼此 贴靠并且因此在第一构件41和第二构件42之间建立力传递连接。在此，在第一构件41中 设置开口 11，借助该开口 11第一接触元件31以及设置在第一和第三接触元件31、33之间 的第四接触元件34可移动地被导向，并且借助该开口第一和第三接触元件31、33和第四接 触元件34为了传递力而支承在第一构件41上。第二接触元件32在第二构件42上可移动 并且为了传递力而支承在凹部5中。接触元件31、32、33、34在此还具有导向机构100，借助 该导向机构接触元件在径向方向上固定在第一或第二构件41、42上。为了预紧变形体1，优 选在第一构件和第一接触元件之间设置未示出的弹性元件。图6示出了图5的调整元件的一种进一步构型的局部图，该局部图包括在图5中以 B标记的区域的改动。在图6的调整元件中，相对于图5的调整元件，接触元件31、32、33、；34 的布置和形状保持不变，但是利用了变形体1的膨胀，而不是变形体的收缩，以在第一构件41 和第二构件42之间建立力传递连接。此外，在第一构件41和第一接触元件31之间设置弹性 元件9，其以应力对变形体1作用，由此在停止向变形体供给能量时保证了第一和第三接触元 件31、33被彼此压离并且第一构件41和第二构件42之间的力传递连接被中断。借助图7剖面图中所示的切换元件可在两个彼此同轴设置的且能够彼此相对旋 转的构件41、42之间建立力传递连接。变形体1在此以一侧面位置固定地支承在支架构件 2上并且以另一侧面贴靠在可移动的轴向轴承12上。第一接触元件31贴靠在轴向轴承12 的可旋转的另一侧面上，由此变形体1的膨胀变形引起轴向轴承12的移动，这又导致第一 接触元件31从所显示的第二位置运动到第一位置上，在第一位置上接触元件31、32、33力 传递地接触。为了将第一接触元件31固定在轴向轴承12上并且为了使第一接触元件31从 第二位置运动回第一位置，优选借助未示出的弹性元件将第一接触元件31预紧到轴向轴 承12上并且因此预紧到变形体1上。在此，第三接触元件33位于第二构件42上，第三接 触元件通过变形体1不能运动并且第三接触元件为了传递力而支承在第二构件42上。此 外，在第二构件42上三个第二接触元件32在第一和第三接触元件31、33之间可移动地设 置并且为了传递力而支承，并且三个第四接触元件34可移动地设置在第一构件41上并且 为了传递力而支承。在第一接触元件31从第一位置运动到第二位置上时，在此第一和第三 接触元件31、33之间的接触元件相互压紧在一起进行力传递，由此在第一构件41和第二构件42之间建立了力传递连接。为了在第一或第二构件41、42上引导接触元件31、32、33、 34，这两个构件41、42分别具有至少一个凹部5，相应的接触元件31、32、33、34嵌入凹部中。作为替换方案，轴向轴承12在此也可以设置在变形体1和支架构件2之间并且不 可移动，由此变形体1可与第一接触元件31 —起相对于第二构件42和支架构件2旋转并 且通过轴向轴承12支承在支架构件2上。在图7所示的方案中，切换元件优选用作第一构件41和第二构件42之间的离合 器。对变形体1的触发在此优选通过未示出的触发导线进行，触发导线设置在支架构件2 中或上。但支架构件2在此也可以与第二构件42固定连接。在图8所示的剖视的切换元件中，第一和第二构架41、42是同轴并且可彼此相对 旋转的。第一构件41在此具有一个开口 11，两个第一接触元件31在该开口中可浮动地移 动并且为了传递力而支承在第一构件41上。在这两个第一接触元件31之间设置一个变形 体1，第一接触元件31可通过该变形体运动。此外，在第一接触元件31之间有多个第二接 触元件32，所述第二接触元件通过凹部5可在第二构件42上移动并且为了力传递而支承， 在第一接触元件31之间还设有其它的接触元件35，这些接触元件可在第一构件41上移动 并且为了传递力而支承。在触发变形体1时，变形体收缩并且第一接触元件31彼此相向运 动，由此接触元件31、32、35力传递地接触，这在第一构件41和第二构件42之间建立了力 传递连接。相应于图5中的接触元件31、32、33、34，图8中的接触元件31、32、35具有导向 机构100，借助该导向机构接触元件31、32、35在径向方向上固定在第一或第二构件41、42 上。为了预紧变形体1，在此可以在第一接触元件31之间设置处于拉力作用下的弹性 元件如拉力弹簧，或者弓形弹性元件可以从外部作用到第一接触元件31上并且在此预紧 变形体1。在图1至图8所示的调整元件中，第一构件41分别构成空心轴，其包围构造成内 轴的第二构件42。但是当然也可以将第二构件构造成空心轴并且包围构造成内轴的第一构 件41。取代在旋转的构件41、42之间建立力传递，本发明构造的切换元件也可在可相对 移动的构件之间建立力传递，那么，接触元件并排地且沿着构件的移动方向设置。例如图1 中的第一构件41和第二构件42可以是板形的并且可垂直于图平面相对移动，那么，第一和 第二接触元件31、32像所示地那样设置并且支承在第一或第二构件41、42上。原则上，接触元件31、32、33、34、35和支架构件2可以由多个彼此连接的组件构 成。例如为了改善力传递，接触元件31、32、33、34、35可以具有摩擦垫片，在变形体触发时 接触元件借助摩擦垫片与其它的接触元件31、32、33、34、35接触。因此接触元件31、32、
33、34、35也可以由两个通过减震器或两个通过弹性元件连接的部分构成，以便在建立构件 41,42之间的力传递连接期间减小进入第一构件41和第二构件42中的冲量。如所描述的那样构造接触元件31、32、33、34、35，使得它们之间的力传递或者基于 摩擦或摩擦锁合进行，或者基于形锁合进行。在切换元件中一个或多个接触元件31、32、33、
34、35可以基于摩擦建立构件41、42之间的力传递连接，并且一个或多个接触元件31、32、 33、34、35可以基于形锁合建立构件41、42之间的力传递连接。由此，首先可以是通过摩擦 起作用的接触元件31、32、33、34、35借助一个或多个变形体1进行接触，以便在第一构件41和第二构件42之间建立第一力传递连接，例如用于同步两个构件41、42之间的转速差异。 紧接着可以是形锁合作用的接触元件31、32、33、34、35借助另一个或者另一些变形体1进 行接触，以便完全建立构件41、42的力传递连接。为了在接触元件31、32、33、34、35之间的 形锁合接触，接触元件分别具有至少一个成型部，所述成型部在变形体1触发时彼此形锁 合地相互作用。成型部在此优选是齿部或爪部。尤其是在利用摩擦建立力传递时，可从第一构件41向第二构件42传递的力的大 小一方面直接取决于调整力，借助该调整力两个彼此接触的接触元件31、32、33、34、35被 彼此压紧在一起。另一方面所述可传递的力的大小取决于压紧面，两个接触元件31、32、33、 34,35借助该压紧面处于接触。为了增大压紧面，接触元件31、32、33、34、35在能够彼此相 对旋转的构件41、42的情况下优选为锥形。为了增大调整力，在变形体1和第一接触元件 31之间优选设置力变换器，该力变换器通过缩短产生的调整位移来提高通过变形体1产生 的力。这种力变换器可以是已知的机械杠杆或者已知的膜片，其具有长端部和短端部，变形 体1以较小的力在较大的调整位移的情况下作用到长端部上，较高的调整力在较短的调整 位移的情况下作用到短端部上。另一种力变换器是已知液压形式，其具有较小直径的活塞 和较大直径的活塞，变形体1以较小的力在调整位移较大的情况下作用到活塞上，较大调 整力在调整位移较小的情况下作用到活塞上。这种变换器当然也可以以相反的方式使用， 以便在调整力减小的情况下增大由变形体1产生的调整位移。—般这样地制造变形体1，使得变形体通过其触发可无级地变形和/或使得通过 变形体1在触发时产生的调整力可无级地调整直到最大力。例如调整位移和产生的力可以 与作用到变形体1上的电压成比例。由此，由调整元件从第一构件41向第二构件42传递 的力可以被无级地限制，优选在大于这个力的时候接触元件31、32、33、34、35滑行。附图标记清单
1变形体
2支架构件
5凹部
6触发导线
8第一接触元件
9弹性元件
11开口
12轴向轴承
31第一接触元件
32第二接触元件
33第三接触元件
34第四接触元件
35其它接触元件
41第一构件
42第二构件
100导向机构
101成型部
102 凹 口103成型部
权利要求
1.切换元件，借助该切换元件在操作时能够使得至少一个第一构件和一个第二构件 (41,42)处于力传递的且可分离的连接，切换元件具有至少一个可被触发的变形体(1)，借 助该变形体能操作切换元件，其特征在于，所述变形体(1)至少部分地由电活化的介电聚 合物构成。
2.根据权利要求1的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有至少一个第一接触元 件(31)和至少一个第二接触元件(32)，所述第一接触元件与第一构件处于作用连接， 所述第二接触元件与第二构件G2)处于作用连接，所述第一接触元件(31)为了操作切换 元件能借助变形体(1)在至少两个位置之间运动并且在第一位置上力传递地贴靠在第二 接触元件(3 上，由此在第一和第二构件(41、4幻之间建立通过变形体(1)引起的力传递 连接，并且所述第一接触元件在第二位置上与第二接触元件(3 分离，由此使通过变形体 (1)引起的在第一和第二构件(41、42)之间的力传递的连接被分开。
3.根据权利要求1的切换元件，其特征在于，所述变形体(1)包括至少一个层，所述层 在纵轴线上卷绕成圆筒形。
4.根据权利要求1的切换元件，其特征在于，所述变形体(1)被弹性预紧。
5.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，至少所述第一接触元件(31)具有至少一 个成型部，所述成型部在第一接触元件(31)定位于第一位置上时与第二接触元件(32)处 于形锁合接触。
6.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，至少所述第一接触元件(31)具有至少 一个摩擦表面，所述摩擦表面在第一接触元件(31)定位于第一位置上时与第二接触元件 (32)处于摩擦的或摩擦锁合的接触。
7.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，所述切换元件包括至少一个支架构件 0)，变形体(1)具有一侧面和另一侧面，所述一侧面支承在支架构件( 上，所述另一侧面 通过变形体(1)的变形能运动并且第一接触元件(3 借助于所述另一侧面能够在所述两 个位置之间运动。
8.根据权利要求7的切换元件，其特征在于，所述变形体(1)以所述一侧面贴靠在支 架构件(2)上并且以所述另一侧面贴靠在第一接触元件(31)上，支架构件(2)至少为了传 递力而支承在第一构件Gl)上并且第二接触元件(3 为了传递力而支承在第二构件G2)上。
9.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有可通过变形体(1)移 动的轴向轴承(12)，并且第一和第二接触元件(31、32)能够彼此相对旋转，第一接触元件 (31)通过轴向轴承(1 的移动能在第一和第二位置之间运动并且能相对于变形体(1)旋转。
10.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有轴向轴承(12)并且第 一和第二接触元件(31、3幻能够彼此相对旋转，变形体(1)能与第一接触元件(31) —起相 对于第二接触元件(3 旋转，并且变形体(1)经由轴向轴承(1 可旋转地支承。
11.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，所述变形体(1)以一侧面支承在第一构 件Gl)上并且以另一侧面贴靠在第一接触元件(31)上，第一接触元件(31)为了传递力而 支承在第一构件Gl)上并且第二接触元件(32)为了传递力而支承在第二构件G2)上。
12.根据权利要求11的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有至少一个至少为了传递力而支承在第一或第二构件(41、似)上的第三接触元件(33)，所述第三接触元件不能 通过变形体(1)运动，第一接触元件(31)能够通过变形体(1)朝向所述第三接触元件(33) 移动，并且所述第二接触元件(3 中的一个或多个可移动地设置在第一接触元件和第三 接触元件(33)之间。
13.根据权利要求12的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有至少两个第二接触 元件(3 以及一个第四接触元件(34)，所述第四接触元件可移动地设置在第一和第三接 触元件(31、3；3)之间并且为了传递力而支承在第一构件Gl)上，其中一个所述第二接触元 件(3 设置在第三和第四接触元件(33、34)之间，并且另一个所述第二接触元件(32)设 置在第一和第四接触元件(31、34)之间。
14.根据权利要求13的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有多个第二和第四接 触元件(32、34)，在每两个第四接触元件(34)之间分别设置其中一个第二接触元件(32)。
15.根据权利要求11的切换元件，其特征在于，所述第一接触元件(31)贴靠在一个 第二变形体(1)上，该第二变形体又贴靠在另一第一接触元件(31)上，该另一第一接触元 件又贴靠在一个第三变形体(1)上，该第三变形体又贴靠在一个其它的第一接触元件(31) 上，在每两个第一接触元件(31)之间设置一个或多个第二接触元件(32)，该第二接触元件 可移动地支承在第二构件0 上。
16.根据权利要求2的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有至少两个所述第一接 触元件(31)，这些接触元件为了传递力而支承在第一构件上，所述第一接触元件(31) 通过分别设置在它们之间的变形体(1)可运动，其中一个或多个第二接触元件可移动地设 置在第一接触元件(31)之间并且为了传递力而支承在第二构件0 上。
17.根据权利要求16的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有至少一个另外的接 触元件(35)，该另外的接触元件可移动地设置在所述第一接触元件(31)之间并且为了传 递力而支承在第一构件Gl)上，在其中一个第一接触元件(31)和所述另外的接触元件之 间分别设置其中一个所述第二接触元件(32)。
18.根据权利要求17的切换元件，其特征在于，所述切换元件具有多个所述第二接触 元件和多个所述另外的接触元件(32、35)，在每两个所述另外的接触元件(3 之间分别设 置其中一个所述第二接触元件(32)。
全文摘要
本发明涉及一种切换元件，借助该切换元件在该切换元件被操作时能够使得至少一个第一构件和一个第二构件(41、42)处于力传递的且可分离的连接，切换元件具有至少一个可被触发的并且至少部分地由电活化介电聚合物构成的变形体(1)，借助该变形体可操作切换元件。
文档编号F16D28/00GK102124244SQ200980132244
公开日2011年7月13日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月20日
发明者E·比格尔, T·罗泽迈尔 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司