用于变速器的具有离合器和同步器的换挡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机动车的变速器。
【背景技术】
[0002]这种变速器例如设置在机动车的传动链中，为了将驱动装置、例如电动机或内燃机的驱动功率传输给被驱动的工作轮。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用于机动车的改进并简化的变速器的换挡装置、变速器、传动链以及一种配备它的机动车。
[0004]按本实用新型的设计方案，用于能够换挡的变速器的换挡装置具有:
[0005]-换挡接合套，其能够在第一位置与第二位置之间运动，所述换挡装置的第一惰轮在所述第一位置中能够相对于轴转动，所述换挡接合套在所述第二位置中将所述第一惰轮与所述轴抗扭地连接，
[0006]-摩擦离合器组件，其能够在第一位置与第二位置之间运动，所述摩擦离合器组件的两个部分在所述第一位置中能够彼此相对转动，所述两个部分在所述第二位置中摩擦接合地连接，以及
[0007]-操纵元件，其在一个自由度内通过中间位置能够在空挡位置与第一换挡位置之间运动，
[0008]其中，在所述空挡位置中，所述换挡接合套和所述摩擦离合器组件分别处在其各自的第一位置上，
[0009]在所述中间位置中，所述换挡接合套处在其第二位置上，并且所述摩擦离合器组件处在其第一位置上，并且
[0010]在所述第一换挡位置中，所述换挡接合套和所述摩擦离合器组件分别处在其各自的第二位置上。
[0011]因此在借助简单装置连续驱动运动中，可以连续地执行挡位的置入阶段。
[0012]按第一种设计，上述轴是换挡装置的输入轴，以及摩擦离合器组件的两个部分中，一个部分与输入轴抗扭连接，而另一个部分与换挡接合套抗扭连接。
[0013]按第二种设计，所述轴是中间轴，以及第一惰轮与第二轴的齿轮啮合，第二轴通过摩擦离合器组件可松脱地与输入轴摩擦接合地连接。
[0014]第二轴可尤其涉及一种与输入轴同轴延伸的空心轴。
[0015]在这两种设计中，换挡接合套轴向操纵单元可以具有控制换挡鼓和在控制换挡鼓的控制槽中导引的换挡销。当控制槽在至少一个区段内螺旋线状地围绕控制换挡鼓延伸时，控制换挡鼓与换挡销相对彼此的转动促使轴向运动，这可以被用于驱使换挡接合套运动。
[0016]在最简单的情况下，换挡销可以与操纵元件固定连接。这尤其在操纵元件可围绕也支承换挡接合套的同一个轴旋转时是恰当的。
[0017]当操纵元件可围绕不同于换挡接合套的轴旋转时，则换挡接合套轴向操纵单元通过齿部与操纵元件互相啮合的结构是特别合理的。
[0018]控制换挡鼓应沿轴向相对于换挡接合套固定，为的是将轴向调整运动传递给换挡接合套。与此同时，它应能沿周向可相对于换挡接合套旋转，为了在工作时不必追随轴和由轴支承的换挡接合套的旋转。
[0019]当控制换挡鼓与外壳抗扭固定，而同时可沿轴向运动时，则它可以通过换挡销围绕控制换挡鼓的轴的旋转，驱使进行轴向运动。
[0020]按上述换挡装置的一种改进方案，操纵元件还可以从空挡位置运动到第二换挡位置，以及，换挡接合套可以在第一位置与第三位置之间轴向运动，其中，在第三位置，第二惰轮形状接合地与换挡接合套连接。由此可以根据操纵元件沿什么方向从空挡位置偏移，置入两种不同的挡位。
[0021]在这种改进方案中，换挡接合套的第一位置可以对应换挡销嵌入控制槽的螺旋线形状的区段的中心区内，所以根据操纵元件沿什么方向从空挡位置偏移，将换挡接合套沿相反的方向轴向移动。
[0022]按一种作为替换方式的改进方案，操纵元件同样可以从空挡位置运动到第二换挡位置，然而在这里第二换挡接合套与操纵元件耦连，为的是，当操纵元件处于空挡位置时占据第一位置，在此位置下第二惰轮可相对于轴旋转，以及，当操纵元件处于第二换挡位置时占据第二位置，在此位置下第二换挡接合套使第二惰轮与轴抗扭连接。由此也能根据偏移方向置入不同的挡位。
[0023]在这种改进方案中，可以为每个换挡接合套配设自己的换挡接合套轴向操纵单元，以及换挡接合套的第一位置可以在换挡接合套轴向操纵单元内分别对应换挡销嵌入控制槽的螺旋线状区段与沿周向延伸区段之间的界限内。若在旋转时换挡销插入沿周向延伸的区段内，则不发生换挡销与控制换挡鼓沿轴向彼此相对运动。因此在恰当布置这些换挡接合套轴向操纵单元的情况下可以达到，当操纵元件在空挡位置与第一换挡位置之间旋转时，相应地只操纵其中一个换挡接合套轴向操纵单元，以及，当操纵元件在空挡位置与第二换挡位置之间旋转时，只操纵另一个换挡接合套轴向操纵单元。
[0024]第一和第二惰轮的轴可以彼此移动，尤其是，支承第二惰轮的轴还可以支承与第一惰轮啮合的齿轮，和/或，支承第一惰轮的轴还可以支承与第二惰轮啮合的齿轮。
[0025]在控制槽的螺旋线状区段上分别连接离合器操纵段，它们沿控制换挡鼓的周向延伸，所以当换挡销通过这些区段运动时，换挡接合套和换挡销不沿轴向彼此相对移动。因此换挡接合套轴向操纵单元可以保持静止，而摩擦离合器组件从第一位置过渡到第二位置。
[0026]摩擦离合器组件可包括多片式离合器，它的一个部分是容纳在第一摩擦片支架内的第一摩擦片组，以及它的另一个部分是容纳在与换挡接合套连接的第二摩擦片支架内的第二摩擦片组。所述一个部分的摩擦片支架尤其可以是与输入轴连接的离合器头部或外部摩擦片支架。所述另一个部分的摩擦片支架可以是嵌入离合器头部中的内部摩擦片支架。在此，以下优选称之为第一和第二摩擦片支架，因此本说明书还包括它们“内部”和“外部”的运动学反向。
[0027]所述操纵元件的自由度优选地是旋转自由度。为了将操纵元件的旋转转换为使摩擦离合器组件在第一与第二位置之间运动的轴向运动，离合器轴向操纵单元可以包括至少一个优选球形的操纵体，它可以与操纵元件一起绕其轴转动，并可通过与操纵轮廓接触结合所述转动进行轴向运动。
[0028]为避免离合器轴向操纵单元倾斜，应设置至少两个、优选三个操纵体，以及优选地围绕操纵元件的轴分布。
[0029]在这里经常在操纵元件与摩擦离合器组件之间设轴向轴承。滚动轴承的轴承环可用作压板，用于将传输给操纵体的点状力分布在离合器组件的整个圆周上。
[0030]按第一种实施形式，操纵轮廓设在轴向轴承与压板对置的工作面内，并且在此面朝各自的操纵体，其中操纵体随后分别可旋转地支承在轴上，其中，该轴本身再与操纵元件固定连接。按另一种实施形式，操纵轮廓固定设置在变速器外壳内或上，其中操纵体可轴向移动地安装在操纵元件内。
[0031]换挡装置在这里具有至少两个操纵体。按一种实施形式设置例如三个操纵体。也可以设置更多个操纵体，此时它们可以彼此等距离地安置。有利地设置相邻的操纵轮廓，它们作用在沿周向例如彼此相距120度的操纵体上。
[0032]作为操纵体或滚动体不仅可以考虑使用球体，也可以考虑使用滚辊。
[0033]若操纵体轴向固定地置于操纵元件内，则所述轮廓或操纵轮廓或斜面或沟槽设置在轴向轴承的与压板对置的一侧，并且在此面朝各自的操纵体，其中，所述操纵轮廓或斜面旋转固定且沿轴向可自由运动。反之，若操纵轮廓设在操纵元件的与压板对置的一侧，例如设在变速器外壳上，则操纵体在操纵元件内设计为可沿轴向运动，由此可将操纵体的提升运动作用在压板上。当操纵轮廓置于轴向轴承的与压板对置的工作面内，则该操纵轮廓设计为可沿轴向运动，但相对于变速器外壳旋转固定。
[0034]此外如此操纵轮廓设计，使得它沿周向具有轴向延伸段，从而基于操纵体沿周向的滚动，使操纵体进行轴向移动。由此，操纵轮廓和操纵体的轴向延伸段可以通过操纵体沿周向的运动而一同变化。在这里操纵轮廓沿周向看可以设计为与轴线对称的，所述轴线与离合器操纵装置的空挡位置一致。与操纵轮廓的对称性无关地，在任何情况下都必须保证，操纵轮廓沿两个周向从中间位置或空挡位置朝同一个方向延伸。
[0035]操纵轮廓可不仅设计在操纵元件的区域内，而且也可以设计在压板的区域内。
[0036]按一种特别的实施形式，第一惰轮和第二惰轮作为空心轴装置互相同轴或同心布置，其中，在后一种情况下，在第一惰轮与第二惰轮之间设一个支承装置。这种实施形式能简单地制造。
[0037]换挡接合套为此可以有内部花键齿部，多片式离合器的内部摩擦片支架对应的区段可以有外部花键齿部，其中，内部花键齿部与外部花键齿部啮合。这样，在沿轴向运动的同时可以将扭矩传给换挡接合套。
[0038]换挡装置作为用于操纵元件的驱动器可以有尤其液压或电动的调节机构。
[0039]本申请还包括一种能够换挡的变速器，它有至少一个如上所述的换挡装置。
[0040]所述能够换挡的变速器可以有第二惰轮，它安装在设在第一惰轮内部的空心轴上，其中，换挡装置的换挡接合套在第三位置时，亦即在“连接”或“形状接合地连接”的位置，在第二惰轮与摩擦离合器组件之间建立形状接合的连接。
[0041]按第一种改进方案，在变速器上可以设置分别如上所述的第一和第二换挡装置，其中，支承第一惰轮的轴是两个换挡装置共同的，以及其中，变速器的中间轴还支承着
[0042]-与第一换挡装置的第一惰轮啮合的第一固定轮，以及
[0043]-与第二换挡装置的第二惰轮啮合的第二固定轮。
[0044]所以按选择可以通过第一或第二换挡装置将扭矩传递给中间轴。
[0045]第一换挡装置可以设在输入轴的第一端部，以及第二换挡装置可以设在输入轴的第二端部。由此可以实现一种结构紧凑的变速器。
[0046]附加地，第二中间轴可以设有第三固定轮和第四固定轮，其中，第一换挡装置和第二换挡装置分别有第二惰轮，它安装在各自配属的空心轴上，空心轴与第一惰轮或可以连接或可以设计成一体，其中，换挡装置的换挡接合套在第三位置时，亦即在“连接”或“形状接合地连接”的位置，在第二惰轮与离合器组件之间建立形状接合地连接。
[0047]在这里，第一固定轮与第一换挡装置的第一惰轮啮合，第三固定轮与第一换挡装置的第二惰轮啮合，第二固定轮与第二换挡装置的第一惰轮啮合，以及第四固定轮与第二换挡装置的第二惰轮啮合。也就是说，属于一个换挡装置的固定轮与相应配属的惰轮啮合。当一个有奇数挡位的换挡装置的所有固定轮啮合时，以及当另一个有偶数挡位的换挡装置的所有固定轮啮合时，便能以简单的方式实现按负载换挡的原理，其中，在从一个已经处于力流或力矩流内的挡位换挡为相邻的挡位时，为该挡位配设的惰轮首先与配属的换挡接合套形状接合地连接，并且其中，接着通过相应地打开和闭合两个摩擦离合器，实现从第一挡位朝相邻挡位的扭矩传递。
[0048]在变速器中，两个换挡装置的操纵如此相互同步化，从而进行按负载换挡。首先新挡位的换挡装置的操纵元件旋转到如此程度，使得新挡位的惰轮被形状接合地连接，随后松开当前挡位的换挡装置的摩擦离合器，并与此同时闭合新挡位的换挡装置的摩擦离合器，由此脱开早先置入的挡位的形状接合的连接。在这里，换挡装置相互的同步化可以机械或也可以电子控制。摩擦离合器的磨损可例如通过电子控制调整操纵元件的旋转角进行补
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[0049]取代按现有技术的复杂的DCT复式离合器，使用两个简单的多片式离合器，此外它们还可以浮游式地安装在油槽内。由此达到较高的功率密度和良好的耐用性。为此使用的摩擦离合器可以模块化地应用在组合部件系统内，例如也可以用于只有一个离合器组的变速器。
[0050]一种有利的变速器的另一个特征在于，从动齿轮和第一挡安置在驱动侧，由此在输入轴的对置侧可以取代滚柱轴承装入更便宜的滚珠轴承。
[0051]为了清楚说明还应指出，在申请的变速器中按负载换挡的原理也可用单个中间轴实现，尽管如此仍需要两个换挡装置，所以在输入轴两端的区域内各设置一个换挡装置。
[0052]按第二种改进方案，变速器同样有如上所述的第一和第二换挡装置，其中，支承第一惰轮的轴是两个换挡装置共同的以及优选地是中间轴，输入轴支承两个与它同心的空心轴，以及两个换挡装置的第一惰轮分别与空心轴之一的齿轮啮合。
[0053]这些改进方案可以互相组合，只要换挡装置可以具有同时两个与同一个中间轴的固定轮啮合的惰轮，和在中间轴上的与空心轴之一的齿轮啮合的惰轮。
[0054]为了增加能换挡的挡位数量，可以设置第二换挡接合套，其中，换挡装置具有换挡拨叉预选操纵机构，它或将第一换挡接合套或将第二换挡接合套与换挡接合套轴向操纵单元连接。在这里，挡位预选操纵机构可以具有第一区，用于与嵌入的第一换挡接合套内的第一换挡拨叉相连接，此外附加地还有第二区，用于与第二换挡拨叉相连接。换挡拨叉预选操纵机构有第一位置，在第一位置，换挡接合套轴向操纵单元与第一换挡拨叉连接，以及有第二位置，在第二位置，换挡接合套轴向操纵单元与第二换挡拨叉连接。
[0055]在这里，换挡拨叉预选操纵机构位置的数量，与通过换挡接合套轴向操纵单元操纵的换挡接合套的数量相对应。
[0056]通过按换挡装置第二种设计，将第一惰轮安装在不同于摩擦离合器组件的另一个轴上，可以创造一种结构非常紧凑的变速器，其中，输入轴具有具备第一固定轮的空心轴，中间轴有第一惰轮以及如上所述有换挡装置，以及摩擦离合器组件通过外部摩擦片支架与输入轴连接。换挡接合套轴向操纵单元通过机械连接件、例如连杆与操纵换挡接合套操纵的换挡拨叉连接。为了操纵换挡装置的离合器轴向操纵单元和换挡接合套轴向操纵单元，采用例如电动或液压式促动器或驱动器、尤其电动机。
[0057]按上述这些实施形式的变速器可以是传动链的组成部分，其中，传动链的驱动轴与变速器的从动轴连接。这通常也借助中间连接的差速传动机构实现。
[0058]然后在机动车中如此安置传动链，使机动车的工作轮与传动链的驱动轴连接。
【附图说明】
[0059]现在借助附图详细说明本实用新型。其中第一组附图涉及本实用新型的第一种设计方案:
[0060]图1示出按本实用新型一种实施形式的换挡装置的变速器视图，所述变速器包括机械耦合式离合器和同步器；
[0061]图2示出按图1的机械耦合式离合器和同步器的局部图；
[0062]图3示出按图2的机械耦合式离合器和同步器的局部放大图；
[0063]图4示出在换挡接合套轴向操纵单元的控制换挡鼓的圆周段内的控制槽；
[0064]图5示出离合器轴向操纵单元的斜面结构俯视图和控制换挡鼓的横截面；
[0065]图6示出通过按图5的换挡接合套轴向操纵单元和离合器轴向操纵单元的横截面；
[0066]图7示出换挡销在控制换挡鼓的控制槽的第一部段内的空挡换挡位置“I”；
[0067]图8示出操纵体在操纵环的操纵轮廓上的换挡位置，针对图7示出的换挡位置“I”；
[0068]图9示出剖切换挡接合套和离合器轴向操纵单元的横截面，针对图7示出的换挡位置“I”；
[0069]图10示出换挡销在从控制换挡鼓的控制槽的第一段到第二段过渡区的换挡位置“2”；
[0070]图11示出操纵环的操纵体在斜面结构上的换挡位置，针对图10示出的换挡位置“2”；
[0071]图12示出剖切换挡接合套和离合器轴向操纵单元的横截面，针对图10示出的换挡位置“2”；
[0072]图13示出换挡销在控制槽内的换挡位置“3” ；
[0073]图14示出操纵环的操纵体在斜面结构上的换挡位置，针对图13示出的换挡位置“3”；
[0074]图15示出剖切换挡接合套和离合器轴向操纵单元的横截面，针对图13示出的换挡位置“3”；
[0075]图16示出置入挡位时，换挡接合套的轴向运动的变化曲线与作用在操纵元件上的轴向力的变化曲线相比较的曲线图；以及
[0076]图17示出在从第一摩擦离合器组件向第二摩擦离合器组件转换时的扭矩传递和脱开或置入配属于第一和第二摩擦离合器组件的挡位的变化曲线图；
[0077]第二组附图涉及第二种设计方案:
[0078]图18示出按本实用新型一种实施形式的换挡装置的变速器视图，所述变速器包括机械耦合式离合器和同步器；
[0079]图19示出按图20的机械耦合式离合器和同步器的局部图；
[0080]图20示出按本实用新型另一种实施形式的换挡装置的机械耦合式离合器和同步器的局部放大图；
[0081]图21示出按本实用新型另一种实施形式的换挡装置的机械耦合式离合器和同步器的局部放大图；
[0082]图22示出在换挡接合套轴向操纵单元的控制换挡鼓的圆周段内的控制槽；
[0083]图23示出离合器轴向操纵单元的斜面结构的俯视图；
[0084]图24示出剖切按图23的离合器轴向操纵单元的横截面；
[0085]图25示出换挡销在控制换挡鼓的控制槽的第一段内的空挡换挡位置“I” ；
[0086]图26示出操纵球体在换挡结构的操纵轮廓上的换挡位置，针对图25示出的换挡位置“I”；
[0087]图27示出剖切离合器轴向操纵单元的横截面，针对图26示出的换挡位置“I” ；
[0088]图28示出换挡销在从控制换挡鼓的控制槽的第一段到第二段过渡区的换挡位置“2”；
[0089]图29示出操纵元件的操纵球体在斜面结构上的换挡位置，针对图28示出的换挡位置“2”；
[0090]图30示出剖切离合器轴向操纵单元的横截面，针对图29示出的换挡位置“2” ；
[0091]图31示出换挡销在控制槽内的换挡位置“3” ；
[0092]图32示出操纵元件的操纵球体在斜面结构上的换挡位置，针对图31示出的换挡位置“V”；
[0093]图33示出剖切离合器轴向操纵单元的横截面，针对图32示出的换挡位置“V” ；
[0094]图34示出置入挡位时，换挡接合套的轴向运动的变化曲线与作用在操纵元件上的轴向力的变化曲线相比较的曲线图；以及
[0095]图35示出在从第一摩擦离合器组件向第二摩擦离合器组件转换时的扭矩传递和脱开或置入配属于第一和第二摩擦离合器组件的挡位的变化曲线图；
[0096]第三组附图涉及这两种设计的改进方案:
[0097]图36示出按本实用新型一种实施形式的换挡装置的变速器视图，所述变速器包括机械耦合式离合器和同步器；
[0098]图37示出按图36的机械耦合式离合器和同步器的局部图；
[0099]图38示出外部换挡销在外部换挡接合套轴向操纵单元的外部控制换挡鼓的圆周段的外部控制槽内的换挡位置“I”至“5” ；
[0100]图39示出内部换挡销在内部换挡接合套轴向操纵单元的内部控制换挡鼓的圆周段的内部控制槽内的换挡位置“I”至“5” ；
[0101]图40示出离合器轴向操纵单元的斜面结构的俯视图；
[0102]图41示出通过按图40的离合器轴向操纵单元的横截面；
[0103]图42示出外部换挡销在外部换挡接合套轴向操纵单元的外部控制换挡鼓的圆周段的外部控制槽内的换挡位置“I” ；
[0104]图43示出内部换挡销在内部换挡接合套轴向操纵单元的内部控制换挡鼓的圆周段的内部控制槽内的换挡位置“I” ；
[0105]图44示出在换挡位置“I”时离合器轴向操纵单元的斜面结构的俯视图；
[0106]图45示出在按图43的换挡位置“I”时剖切离合器轴向操纵单元的横截面；
[0107]图46示出外部换挡销在外部换挡接合套轴向操纵单元的外部控制换挡鼓的圆周段的控制槽内的换挡位置“2”；
[0108]图47示出内部换挡销在内部换挡接合套轴向操纵单元的内部控制换挡鼓的圆周段的控制槽内的换挡位置“2”；
[0109]图48示出在换挡位置“2”时离合器轴向操纵单元的斜面结构的俯视图；
[0110]图49示出在按图47的换挡位置“2”时剖切离合器轴向操纵单元的横截面；
[0111]图50示出外部换挡销在外部换挡接合套轴向操纵单元的外部控制换挡鼓的圆周段的控制槽内的换挡位置“3”；
[0112]图51示出