用于线控换挡变速器的旋转换挡致动器的制造方法
【技术领域】
[0001]以下的发明涉及一种用于线控变速器的旋转换挡致动器，该旋转换挡致动器包括具有围绕马达轴线可旋转的马达轴的马达；朝向输出杠杆的第二端布置并且适于与变速器的换挡轴相联接的输出头；以及用于将扭矩从马达轴传递到输出头的齿轮组，其中，该齿轮组包括围绕第一轴线可旋转的第一轴、围绕第二轴线可旋转的第二轴以及围绕杠杆轴可枢转的输出杠杆，其中，该齿轮组还包括用于将扭矩从马达轴传递到第一轴、从第一轴传递到第二轴以及从第二轴传递到输出杠杆的装置。
【背景技术】
[0002]当前，很多车辆采用自动或半自动变速器。来自车辆的用户或者来自车辆的控制系统的换挡信号必须转换成变速器的换挡轴的旋转。换挡轴是延伸到变速器之外的轴，它可以被用于改变变速器的模式。自动变速器典型地具有驻车模式、倒档模式、空挡模式和驱动档模式。通常，换挡轴从驻车模式转动跨过倒档模式和空挡模式而到达驱动档模式。
[0003]所有旋转换挡轴致动器的一个普遍的问题在于围绕例如大约50°的限制角度旋转换挡轴需要高扭矩。该扭矩通常是由具有低扭矩的电机通过齿轮组来提供。但是，在输出头处可获得的扭矩与齿轮组所提供的传动比成比例。由此，齿轮组必须提供足够大的传动比，以将电机轴的很多旋转转变成输出头的限制角度的旋转，以及用于在变速器的模式之间换挡所需的扭矩。
[0004]在两个轴之间的高传动比仅能够通过在其中一个轴上提供具有大半径的齿轮或类似部件而在另一轴上提供具有小半径的齿轮或类似部件来实现。于是，更高的传动比需要在轴之间的更大距离，这又导致旋转换挡致动器的整体尺寸增大。由此，在马达和输出头之间具有高传动比的有效的旋转换挡致动器趋于体积庞大和笨重。但是，在现代车辆中，空间和重量要求非常严格，因此，很多现有技术旋转换挡致动器或是紧凑的或是高效的。
[0005]US 2011/0126657 Al公开了一种旋转换挡致动器，其包括具有马达正齿轮的两个马达。马达正齿轮各自围绕第一和第二马达轴线可旋转。第一和第二马达轴线平行于彼此延伸。旋转换挡致动器还包括输出头，用于连接变速器的换挡轴。第一和第二马达的马达轴的旋转或扭矩经齿轮组被传递到输出头。齿轮组包括围绕第一轴线可旋转的第一轴、围绕第二轴线可旋转的第二轴以及围绕杠杆轴线可枢转的输出杠杆。第一马达轴线、第二马达轴线、第一和第二轴轴线以及输出杠杆轴线都平行延伸。由此，该旋转换挡致动器包括非常笨重的设计。
[0006]从US 6，550，351 BI中已知另一种用于线控换挡变速器的旋转换挡致动器。该旋转换挡致动器包括马达，该马达具有围绕马达轴线可旋转的马达轴。马达的扭矩经齿轮组传递到输出头。齿轮组包括围绕第一轴轴线可旋转的第一轴、围绕第二轴轴线可旋转的第二轴以及围绕杠杆轴线可枢转的输出杠杆。该第一轴线、第二轴线和杠杆轴线都垂直于马达轴线延伸。
[0007]从US 2002/0045506 Al已知旋转换挡致动器。旋转换挡致动器包括马达以及输出头，该马达具有围绕马达轴线可旋转的马达轴，而该输出头与变速器的换挡轴连接。来自马达轴的扭矩经蜗轮机构和行星齿轮系传递到输出头。包括基于行星齿轮系的齿轮组的其他旋转换挡致动器可以从US 6，918，314 B2、US 6，484，598 B2以及US 7，241，244中已知。
[0008]在DE 10 232 426 Al中，公开了一种旋转换挡致动器，其包括马达，该马达具有圆锥马达正齿轮，该圆锥马达正齿轮围绕马达轴线可旋转。圆锥马达正齿轮连接到输出头，用于将变速器的换挡轴与齿轮组相连接。齿轮组包括围绕第一轴线可旋转的第一轴、围绕第二轴线可旋转的第二轴、以及围绕杠杆轴线可枢转的输出杠杆。该第一轴线、第二轴线和杠杆轴线都垂直于马达轴线延伸。
【发明内容】
[0009]鉴于前面的描述，本发明的目的是提供一种用于线控换挡变速器的紧凑且高效的旋转换挡致动器。
[0010]该问题是通过一种旋转换挡致动器来解决，其中，用于将扭矩从第一轴向第二轴传递的装置被形成为蜗轮机构。蜗轮机构可以是本领域中已知的蜗轮机构的任何实施方式。
[0011]本发明考虑了一种用于线控换挡变速器的高效旋转换挡致动器的紧凑设计，其在输出头和马达轴之间提供高传动比。采用蜗轮机构作为第一轴和第二轴之间的扭矩传递装置是尤其有利的。第三且优选地第二扭矩传递装置的主要横向延伸部分也可以垂直于第一扭矩传递装置的主要横向延伸部分布置。扭矩传递装置和旋转换挡致动器的其他元件之间的重叠导致具有高传动比的紧凑设计。
[0012]用于从一个轴向另一个轴传递扭矩的装置(也称为扭矩传递装置)普遍包括至少两个部件，两个部件或元件中的每一个被安装到一个轴上。在本申请的含义之内的部件的示例性实施方式是正齿轮、圆柱小齿轮、冠状齿轮、斜齿轮等。但是，术语“部件”不必指单独的实体。部件可以与轴一体地形成或者简单地称为轴的表面。扭矩传递装置的两个部件或是直接连接，即，彼此啮合接合，或者通过另一个部件，如带机构或链机构。
[0013]在优选的实施方式中，蜗轮机构由圆柱小齿轮和冠状齿轮形成，该圆柱小齿轮安装到第一轴上，且冠状齿轮安装到第二轴上，其中圆柱小齿轮与冠状齿轮啮合地接合。但是，也可以构想到，在可替代实施方式中，冠状齿轮安装到第一轴上而圆柱小齿轮安装到第二轴上。采用冠状齿轮是特别有利的，这是因为在两个轴之间的最大距离被限制的情况下，与蜗轮机构的其他实施方式相比，它允许在两个轴之间具有更高的传动比。
[0014]在优选实施方式中，马达轴线平行于第一轴线且垂直于第二轴线延伸，第二轴线平行于杠杆轴线延伸。进一步优选地，将马达轴线和第一轴线布置在第二轴线和杠杆轴线之间。在进一步优选的实施方式中，第一轴线布置在马达轴线和第二轴线之间。轴线的优选布置允许旋转换挡致动器的越来越紧凑的设计，提供了扭矩传递装置的较大部件的最佳分布。同时，输出杠杆的有效长度被最大化，由于它覆盖跨过第一轴和马达的整个距离，允许在输出头处获得最大扭矩。
[0015]在优选实施方式中，用于将扭矩从第二轴向输出杠杆传递的装置由形成在输出杠杆的第一端部处的带齿端面以及安装到第二轴上的第二正齿轮形成，其中，该带齿端面与该第二正齿轮啮合地接合。具有带齿端面的输出杠杆基本上是正齿轮的一部分，其半径对应于带齿端面距输出杠杆轴线的距离。由此，包括具有小半径的第二正齿轮和在输出杠杆的第一端部处的该半径的带齿端面的扭矩传递装置在第二轴和输出头之间提供了非常高的传动比。
[0016]在进一步优选的实施方式中，安装到第二轴上的正齿轮是可变半径齿轮。输出杠杆的带齿端面被进一步布置在围绕杠杆轴线的可变半径上，使得在旋转第二轴并且枢转输出杠杆时，第二轴线和杠杆轴线之间的距离恒定，同时可变半径齿轮和端面保持啮合接合。换言之，可变半径齿轮的半径和输出杠杆的尺寸匹配，使得齿轮组所实现的传动比在输出杠杆枢转时可变。
[0017]优选的是，可变半径齿轮具有第一部分和第二部分，该第一部分具有最小半径而该第二部分具有最大半径。第一和第二部分邻近于彼此布置，并且可变半径齿轮的半径从第一部分向第二部分增加。换言之，第一部分和第二部分在顺时针方向或逆时针方向上间隔开几乎360°，并且在相反方向上间隔非常小间隙。当从第一部分向第二部分旋转第二轴时，可变半径齿轮的半径连续或逐渐增大。可变半径齿轮的半径从第一部分向第二部分增大，相应地，齿轮组所实现的传动比恒定地减小。这个实施方式是优选的，这是因为它允许在第一部分提供较高的换挡力，例如，用于换入驻车模式，并且在换挡轴位置的另一端处，在换挡需要较小的力时提供较长的换挡距离，例如，换入驱动模式。在示例性实施方式中，可变半径齿轮的半径大致可以由sigmoid函数来描述。
[0018]在优选实施方式中，齿挡(gear catch)是通过台阶部形成，该台阶部位于可变半径齿轮上在第一和第二部分彼此相邻的位置处。输出杠杆进一步包括侧面和在端面上的细长齿，其中，该侧面和细长齿在相对两侧上限定了端面。齿挡、细长齿和侧面被布置成使得当第一部分与端面相接合时齿挡可以接合侧面，并且使得当第二部分与端面相接合时齿挡可以接合细长齿，由此限制了第二齿轮组轴的旋转。
[0019]换言之，齿挡是通过在可变半径齿轮的外表面上的台阶部形成，该台阶部布置在第一部分紧靠近第二部分的位置处，即，在最小半径和最大半径彼此邻近的位置处。在输出杠杆上，带齿端面在一侧上被细长齿限定。在另一侧上，该端面不具有任何限制齿，但是连续成输出杠杆的侧面。当可变半径齿轮的第一部分，即具有最小半径的部分与输出杠杆的端面啮合地接合时，侧面与第一部分和第二部分之间的齿挡或台阶部接合。
[0020]该侧面是在该端面和输出头之间延伸的输出杠杆的外表面。当该侧面与齿挡接合时，从第一部分向第二方向的任何方向的旋转被禁止。换挡轴被主动限制而不能旋转到会损坏变速器的区域。当第二部分，即，具有最大直径或半径的部分与输出杠杆的端面接合时，细长齿与第二部分和第二部分之间的齿挡或台阶部接合。由此，直接从第二部分向第一部分的旋转被禁止。由此，保护变速器