CN100371630C - 汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有自动操纵变速箱和/或扭矩传递机构的装置的汽车，该装置带有一个至少具有一个驱动装置的执行机构。

Description

汽车

技术领域

本发明涉及一种带有一个发动机、一个变速箱和一个扭矩传输机构并带有一个用于自动操纵变速箱的装置的汽车。所述操纵装置包括一个控制单元和至少一个受该控制单元控制进行变速箱速比的挂档/换档的执行机构。控制单元至少与一个传感器，必要时与另外的电子电路信号连通。执行机构中有一个第一驱动装置用于操纵变速箱挂档、一个第二驱动装置用于操纵变速箱换档。

背景技术

迄今人们已经知道带有液力促动机构的自动变速箱。但是，对变速箱内部的换档元件进行液力操纵机构庞大、成本较高。例如，采用液力促动机构需要大量的元件，诸如压力存储器、阀等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带自动变速箱的汽车，其零件数量较少，造价较低并且在舒适性方面，如换档舒适性方面有所改进。此外，本发明的目的还在于，提供一种简单的系统，其安装简单、需要的安装空间较小。

根据本发明的一个方面，提供一种汽车，带有一个发动机、一个变速箱和一个扭矩传输机构，并带有一个用于自动操纵变速箱的装置，所述装置包括一个控制单元和至少一个可受该控制单元控制进行变速箱速比的自动挂档/换档的执行机构，控制单元与至少一个传感器信号连通，执行机构具有一个第一驱动装置用于操纵一个第一变速箱元件来进行变速箱速比的挂档、一个第二驱动装置用于操纵一个第二变速箱元件来进行变速箱速比的换档，其中，第一驱动装置通过一个在后面连接有一个圆柱齿轮传动机构的第一蜗轮传动机构操纵变速箱上的第一变速箱元件进行变速箱挂档；而第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的第二变速箱元件进行变速箱的换档，其中，在该第二蜗轮传动机构之后连接一个圆柱齿轮，该圆柱齿轮与一个齿条啮合，该齿条被可转动地安装在一个既可轴向移动又可转动的轴上，该轴构成所述第二变速箱元件，其中，两个驱动装置的旋转轴线相互平行并且均垂直于该轴。

根据本发明的另一方面，提供一种汽车，带有一个发动机、一个变速箱和一个扭矩传输机构，并带有一个用于自动操纵变速箱的装置，所述装置包括一个控制单元和至少一个可受该控制单元控制进行变速箱速比的自动挂档/换档的执行机构，控制单元与至少一个传感器信号连通，执行机构具有一个第一驱动装置用于操纵一个第一变速箱元件来进行变速箱挂档、一个第二驱动装置用于操纵一个第二变速箱元件来进行变速箱换档，其中，第一驱动装置通过一个在后面连接有一个圆柱齿轮传动机构的第一蜗轮传动机构操纵变速箱上的一个第一变速箱元件进行变速箱挂档；而第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个第二变速箱元件进行变速箱的换档，其中，在该第二蜗轮传动机构之后安置一个圆柱齿轮，该圆柱齿轮与设置在一个可轴向移动并可转动的轴上的、由与该轴轴线同心安置的齿构成的齿段相互啮合，其中，两个驱动装置的旋转轴线相互平行并且均垂直于该轴。

本发明的目的是通过如下方案实现的：第一驱动装置通过一个第一传动机构操纵变速箱上的一个元件进行变速箱换档。而第二驱动装置通过一个第二传动机构操纵变速箱中的一个元件进行变速箱的挂档。

根据本发明的另一构思，第一驱动装置通过一个第一蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴转动，从而进行变速箱的换档。第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴转动，从而进行变速箱的挂档。

根据本发明的另一构思，第一驱动装置通过一个第一蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴轴向移动，从而进行变速箱的换档。第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴转动，从而进行变速箱的挂档。

根据本发明的另一构思，第一驱动装置通过一个第一蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴转动，从而进行变速箱的换档。第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴轴向移动，从而进行变速箱的挂档。

根据本发明的另一构思，还可采用这样一个最佳实施方案：第一驱动装置通过一个第一蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴轴向移动，从而进行变速箱的换档。第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个轴轴向移动，从而进行变速箱的挂档。

第一和/或第二传动机构最好采用单级或多级传动。

根据需要，第一和/或第二传动机构中的一个分传动装置可以作为蜗轮传动机构构成。

此外，根据本发明的另一最佳构思，第一和/或第二传动机构可以包括作为圆柱齿轮传动机构、锥齿轮传动机构、螺旋齿轮传动机构或类似传动机构中的一个传动部件。

本发明的另一实施方案是，在第一和/或第二蜗轮传动机构之前或之后至少连接有另外一级传动链，用于控制挂档或换档。

此外，根据需要，在第一和/或第二蜗轮传动机构之前或之后连接有另外一级传动链，其用于控制挂档或换档操纵。

同样，根据需要，蜗轮传动机构可以与一个带有齿轮和一个作为杠杆构成的扇形齿轮的传动机构连接。所述传动机构可以是圆柱齿轮传动机构、锥齿轮传动机构、螺旋齿轮传动机构或类似传动机构。

根据需要，杠杆结构的扇形齿轮可以与一个传动件嵌合连接，用于变速箱的挂档或换档。同样也可采用这样的实施方案，杠杆结构的扇形齿轮可以与一个传动件制成一体，用于变速箱的挂档或换档。

根据本发明的另一构思，根据需要，执行机构可以有一个壳体，在该壳体中至少装有一个驱动装置并且至少设置有用于转换一个执行机构运动的传动机构，以便操纵挂档或换档过程。同样，根据需要，执行机构可以有一个壳体，其中装有至少部分用于控制自动变速箱的控制电路和/或功率电路。

此外，驱动装置可采用电机，如直流电机、交流电机、行波电机、切换磁阻电机(SR电机)和/或步进电机等。

驱动装置、如电机的驱动轴或电机轴最好相互平行。

根据需要，驱动装置、如电机的驱动轴或电机轴可相互呈一定角度布置。

同样合理的一个方案是，驱动装置的电机轴上有一个转轴，蜗轮传动机构中有一个蜗轮。第一驱动装置的电机轴的转轴与第一蜗轮传动机构中的蜗轮构成第一平面。第二驱动装置的电机轴的转轴与第二蜗轮传动机构中的蜗轮构成第二平面。第一平面基本与第二平面相同。

在本发明的另一构思中，驱动装置的电机轴上有一个转轴，蜗轮传动机构中有一个蜗轮。第一驱动装置的电机轴的转轴与第一蜗轮传动机构中的蜗轮构成第一平面。第二驱动装置的电机轴的转轴与第二蜗轮传动机构中的蜗轮构成第二平面。第一平面基本平行于第二平面。

作为一个最佳实施方案，驱动装置的电机轴上有一个转轴，蜗轮传动机构中有一个蜗轮。第一驱动装置的电机轴的转轴与第一蜗轮传动机构中的蜗轮构成第一平面。第二驱动装置的电机轴的转轴与第二蜗轮传动机构中的蜗轮构成第二平面。第一平面与第二平面互成一定夹角。

作为一个实施方案，至少一个驱动装置是电磁铁，如步进电磁铁。

本发明的另一构思是，在一个前述的汽车上，设置一个可受一控制单元控制的执行机构，该执行机构至少带有一个驱动装置，用于操纵一执行元件，如一个变速箱上的元件或一个扭矩传递装置上的元件。在驱动装置与执行元件之间至少设置有两个可传递扭矩的盘形元件。在两盘形元件之间至少有一个用于在施加载荷时传递扭矩的蓄能件。根据所施加的力，盘形元件之间产生相对转动。在盘形元件的径向外边缘设置一有齿段，作为增量发送器。至少有一个传感器可以确定盘形元件的至少一个转速。该传感器可以是电感式、光敏式或磁感式传感器，其用于检测运动，如转动的增量。控制单元根据检测的信号可确定至少一种转速。

一种特别有利的方案是，所述控制单元根据基本上是盘形的元件的转速确定元件的相对转动。

根据本发明的另一构思，在一个前述的汽车上，设置一个可受一控制单元控制的执行机构，该执行机构至少带有一个驱动装置，用于操纵一执行元件，如一个变速箱上的元件或一个扭矩传递装置上的元件。在驱动装置与执行元件之间至少设置有两个可传递扭矩的盘形元件。在两盘形元件之间至少有一个用于在施加载荷时传递扭矩的蓄能件。根据所施加的力，盘形元件之间产生相对转动。一种有利的结构是，在盘形元件的径向外边缘设置有电磁区，在其圆周上布置有多个磁极，以及至少有一个传感器，通过该磁极所产生的合成磁场，至少可以确定盘形元件的至少一个转速和/或所述盘形元件相互之间的相对转动。

所述基本上是盘形的元件的周缘最好设置有带有交替磁极的磁化区。在没有相对转动时，相距一定间隔的两盘形件上的磁极相同，所以，合成的磁场的磁力线基本上位于或垂直于盘形件所在平面。当出现相对转动的某一状态时，合成的磁场的磁力线也垂直或位于盘形件的平面。

此外，根据需要，至少一个传感器检测磁场分量，该磁场分量在无相对转动时基本上没有而至少在开始相对转动时该磁场分量增加，因而传感器可以输送出一个代表相对转动量的信号。

同样合理的一个方案是，根据需要，在所述基本上为盘形的第一元件的径向外周缘设置有带有在圆周上交替分布磁极的磁化区。在所述基本上为盘形的第二元件上具有同样磁化的在圆周上间隔的舌板，其上设置磁化区。相距一定间隔的两盘形件上的磁极相反，在没有相对转动时，舌板将磁区覆盖。当出现相对转动的某一状态时，磁化区被逐渐暴露。至少一个传感器检测到这个作为相对转动量的函数的合成磁场。

作为本发明的另一最佳实施方案，第二盘形元件上的舌板设置在第一盘形元件的磁极与传感器之间。

同样合理的一个方案是，舌板可沿平行于盘形元件的平面设置在一个盘形元件的边缘。另一个盘形元件的磁化区与该平面共面。

同样合理的一个方案是，舌板可沿垂直于盘形元件的平面设置在一个盘形元件的边缘。另一个盘形元件的磁化区与该平面相互垂直。该舌板在轴向上至少部分围住该另一盘形件的边缘。

同样合理的一个方案是，另一盘形元件上基本上垂直于盘形元件的一个平面的磁化区位于所述一个盘形元件上垂直于所述平面的边缘。

同样合理的一个方案是，控制单元根据所检测到的或所确定的两元件的相对转动量按照至少一个蓄能特征曲线决定施加到设置在两盘形元件之间的蓄能件上的载荷，从而确定驱动力或驱动力矩。

附图说明

以下将借助于附图进一步描述本发明。其中：

图1为一个汽车的示意图；

图2为本发明执行机构的剖视图；

图3为一变速箱的档位图；

图4为本发明一执行机构的剖视图；

图5a为本发明一执行机构的剖视图；

图5b为本发明一执行机构的剖视图；

图5c为一执行机构的剖视图；

图6a表示了一个带有蓄能件的元件；

图6b表示了一个带有蓄能件的元件；

图7表示了一个执行机构和一个传动机构的部分部件；

图8为本发明一执行机构的剖视图；

图9为本发明一执行机构的剖视图；

图10为本发明一执行机构的剖视图；

图11为本发明一执行机构的剖视图；

图12表示了一种执行机构上的一个元件；

图13为本发明一执行机构的剖视图；

图14为一图表；

图15a表示了一种传感器的结构；

图15b表示了一种传感器的结构；

图16a为一曲线图；

图16b为一曲线图；

图16c为一曲线图；

图17a表示了一种传感器的结构；

图17b表示了一种传感器的结构；

图17c表示了一种传感器的结构；

图17d表示了一种传感器的结构；

图18a表示了一种传感器的结构；

图18b表示了一种传感器的结构；

图18c表示了一种传感器的结构；

图19a为一曲线图；

图19b为一曲线图；

图20表示本发明所述的一种装置；

图21表示本发明所述的一种装置；

图22表示本发明所述的一种装置；

图23表示本发明所述的一种装置；

图24表示本发明所述的一种装置；

图25表示本发明所述的一种装置；

图26表示本发明所述的一种装置；

图27表示本发明所述的一种装置；

图28表示本发明所述的一种装置；

图29表示本发明所述的一种装置；

图30表示本发明所述的一种装置；

图31表示本发明所述的一种装置；

图32表示本发明所述的一种装置；

图33表示本发明所述的一种装置；

图34表示本发明所述的一种装置；

图35表示本发明所述的一种装置；

图36表示本发明所述的一种装置；

图37表示本发明所述的一种装置；

图38表示本发明所述的一种装置；

图39表示本发明的一种操纵装置；

图40表示本发明的一种操纵装置；

图41a为图39所示装置的剖视图；

图41b为图39所示装置的视图；

图41c为图39所示装置的剖视图；

图42为本发明的一种操纵装置的剖视图；

图43表示本发明的变速箱壳与变速箱执行机构；

图44表示本发明的变速箱执行机构的截面；

图45表示本发明的空间四连杆机构；

图46表示本发明的滑块机构的主要构件。

具体实施方式

图1示意地表示出一个汽车，带有发动机1、例如内燃机及扭矩传输机构2和传动系中的变速箱3。此外，还带有差速器4、传动轴5及由传动轴驱动的车轮6。在车轮上可以安装检测车轮转速的转速传感器(图中未示)。该转速传感器也可以在功能上与另一个电子单元相关联，例如与防抱死系统(ABS)相关联。根据至少一个车轮转速，可以借助于控制单元7至少确定一个汽车车速和/或变速箱转速。

驱动机构1也可以采用液力驱动，其上带有诸如电动机、可空转的飞轮及内燃机。

扭矩传输机构2采用的是摩擦式离合器。该扭矩传输机构也可采用诸如电磁式离合器、盘式离合器或带有转换分流切换开关的变扭器或其他形式的离合器。摩擦式离合器可以是一种可自动调节磨损量的离合器。

用于自动控制变速箱3的装置包括一个控制单元7和一个受控制单元7操纵的执行机构8。控制单元7同样可操纵一个执行机构11，用以自动操纵扭矩传输机构2。从图1中可以看到一个控制单元7和一个执行机构8的草图。控制单元7可以采用一体式控制单元，以完成对诸如扭矩传输机构和变速箱的控制或调整。此外，还可以将发动机控制电路与该控制单元制成一体。同样，就扭矩机构和变速箱的控制而言，也可以通过不同的控制单元借助执行机构7、11实现对扭矩机构和变速箱的操纵。

本发明是建筑在一份在先申请、即DE19504847之上的改进，因此，该在先申请的内容属于本申请的公开内容部分。

当然，扭矩传输机构、变速箱的控制单元和/或发动机控制单元也可以相互分开设置并通过数据线路和/或信号线路相互联通。

此外，控制单元或电子单元与各传感器通过信号线路相互连通，该信号线路向该控制单元或多个控制单元输送对应于实际工作点的工作参量。

同样，该控制单元也可以通过多条数据线路或一条数据总线获取所有必要的信息。

控制单元7可以带有计算机系统，用于感知各种信号和系统参数并对其进行处理、储存、调用和继续传输。此外，控制单元可产生控制量和/或信号，用于控制执行机构动作并将控制命令传输到其他电子电路中。

扭矩传输机构2安装在一个飞轮2a上或与之相连。该飞轮可制成一体结构也可采用由初级质量和次级质量构成并在初级与次级质量之间设置一个扭转减振器的两体式结构。此外在飞轮上还可设置一启动齿圈2b。离合器由一个带有摩擦面的离合器片2c和一个压盘2d及离合器壳2e及碟簧2f构成。该自调整式离合器上还附设有一个机构，该机构容许调整离合器位置进行磨损补偿，其中设置有诸如力传感器或位移传感器，以测定工作状态，从而根据诸如磨损状况决定必要的位置调整量并根据检测结果自动进行调整。

扭矩传输机构是借助于一个分离器9和一个分离轴承10来操纵的。控制单元7控制执行机构11，从而操作离合器。对分离器的操作可以采用电动式、电力液压式、例如借助液压的压力进行控制，也可采用其他形式的操作机构。带有分离轴承10的分离器9可采用中央分离器结构，其与变速箱的输入轴同心并借助于诸如离合器碟簧的压力使离合器分离或结合。不过，分离器也可采用机械式分离器，其操纵、加载或控制一个分离轴承或类似的部件。

执行机构8是借助于其上至少一个输出元件或执行元件或多个输出或执行元件控制变速箱3挂档和/或换档。挂档和/或换档操作的控制和变速箱的结构相关。

变速箱上特别带有一个中心轴，通过对该中心轴的轴向操纵或周向操纵可实现挂档或换档，或相反。例如，当执行机构的一个执行元件中心轴的轴向运动，而其上的另一操作元件则操纵该轴的周向运动。这样，周向运动实现挂档，而轴向运动实现换档，或相反。

变速箱也可带有两个轴，其中一个轴用于挂档，另一轴用于对变速箱进行换档，对该两轴周向运动的控制可实现挂档或换档。

同样，变速箱上还带有档位轴，沿轴向控制档位轴可使变速箱进入挂档位置，通过选定被操纵的档位便实现了换档。

各个轴或各档位轴上有内置的挂档元件，或者各个轴在工作时操纵变速箱内部的这类元件。执行机构8直接或间接地操纵变速箱内的挂档元件，使中间轴、输入、输出轴或挂档轴或其他挂档元件伸出或缩进，以实现各变速比的变换。

控制单元7通过信号连线12与执行机构8相连，由此可实现控制信号和/或传感器信号或状态工作信号的交换、继续传输或调出。此外还有信号连线13、14，用于将控制单元与其他传感器或电路至少在部分时间信号连接。所述其他电路可以是诸如电机控制电路、防抱死控制电路或转差率调整电路等。其他的传感器可以是用于确定或检测汽车工作状态的普通传感器，例如发动机或车轮转速传感器、节气门位置传感器、油门踏板位置传感器或其他传感器。信号连线15连接到一条数据总线上，例如CAN总线上，通过该总线可以获取汽车的系统数据或其他电子控制电路的数据，这是因为电子控制电路通常都是通过计算机相互联网的。

自动变速箱可采用以下形式实现挂档或换档，汽车司机通过诸如变速杆、按键或其他换档控制元件40发出脱档或挂档信号。之后可给出挂下一档的信号。相应地，借助于一个电动换档杆给出一个信号，即变速箱应换档位的信号。

在另一种换档程序中，可以这样选择变速箱的自动操纵方式，即对实际档位的选择依赖于工作参数并根据工作参数的需要自动进入相应的档位。不过，自动变速箱也可以借助于诸如特征值、特性曲线或特性曲线族并根据在某预定点测得的传感器信号自动进行换档，从而不必依靠司机给出换档指令。

此外还可设置一个空档位置N。在该位置上，变速箱的输入轴与输出轴之间没有动力连接。另外，还可以选择停车档位P，以实现停车时的锁止。该停车档位也可自动选择，例如在点火钥匙51从点火开关中拔出而汽车的工作状态又容许时自动进入停车档位。如果在汽车高速运行时将点火钥匙拔出，则在该状态下不会自动进入停车锁止档位。

换档机构40上可设置一个对应于手动换档的换档区M，一个对应于自动换档区D、一个停车锁止区P和/或一个空档区N。此外还可通过换档开关或变速杆实现手动换档。

汽车上最好设置有电子油门踏板23或加速柄。油门踏板23控制一个传感器24，发动机控制电路20借助该传感器控制和调整诸如燃料供给、点火时间、喷油时间或借助于发动机1的信号线路21控制节气门开度。带有传感器24的电控油门23通过信号线路25与发动机控制电路20信号连通。发动机控制电路20则通过信号线路22与控制电路7信号连通。此外，变速箱控制电路30也可以与控制单元7和20信号连通。根据需要可设置一电动节气门控制电路，以便借助发动机控制电路控制节气门的开度。在这种控制系统下，不再需要与油门踏板进行直接机械连接。

汽车上还带有一个发动机起动装置50。该装置在司机需要起动发动机时通过诸如将点火钥匙51插入点火开关中的动作控制发动机电子系统和起动机，从而使发动机起动和/或启动汽车。

图2表示了本发明执行机构100的一个剖面。该执行机构受一个控制单元控制，用于操纵变速箱，使其挂档或换档。执行机构100操纵一个变速箱3，该变速箱中设置有一个用于挂档或换档的轴。

轴101用于挂档，而轴102用于换档。为便于操纵挂档轴101或换档轴102进行挂档或换档，挂档轴和换档轴分别通过一个驱动机构和诸如一个相连的传动箱摆动或转动一个预定的角度。

图2a表示了一个档位图拨叉定位板190，其中带有挂档轨道191和换档轨道192。换档的行程是挂档轨道191之间的换档行程。而挂档行程是在挂档轨道191内的工作行程。该档位图或拨叉定位板190是根据一种典型的带倒档的5速变速箱表示的。其中，倒档可位于虚线193处。此外，也同样可根据4速，5速或6速变速箱的所有典型的拨叉定位板作为拨叉定位板，其中各档的位置依变速箱的结构而定。

图2所示的执行机构100用于操纵挂档轴101和换档轴102进行挂档和/或换档。执行机构100上有两个驱动机构103和104，在来自控制单元7的控制下，该两驱动机构实现自动挂档或换档。

驱动机构103、104最好采用电动机，如直流电机、交流电机、行波电机或类似电机等。

诸如电机的驱动机构103驱动一个位于区域106处的电机轴105。在电机轴105上支撑有一个蜗杆107，该蜗杆与一蜗轮108啮合。蜗轮108可转动地支撑在轴109上。蜗轮108无相对转动地连接着一个齿轮110，例如可将两者制成一体。齿轮110可以是一个圆柱齿轮、一个圆锥齿轮或一个其他形式的齿轮。轴101与一齿柄111无相对转动地连接，例如作为其上的一个齿。齿柄111在其端部111a设置有一个齿部112，其与齿轮110上的齿110a相互啮合。

在电机的驱动下，轴105被带动，从而借助于蜗杆与蜗轮的传动带动齿轮110，由于齿轮与齿柄上的齿相互啮合，从而带动齿柄111一同转动，由此带动轴101进行挂档操纵。

以同样的方式也可借助于电机104带动轴102。其中，电机104带动轴120。轴120与一蜗杆121无相对转动地连接而蜗杆又与一蜗轮122啮合。蜗轮122上还连接着一个齿轮123。在轴102、如换档轴上还连接着一个齿柄124，该齿柄的前端124a区域内设置有一个齿部125，该齿部与齿轮123上的齿相互啮合。当齿轮123转动或摆动时，齿柄124随之摆动，从而带动轴102进行换档操纵。

在本实施例中，电机轴的轴线130与131相互平行，所以电机103和104的端壁132和133也大致相互平行。轴线130和131也可以相互有一预定的不等于零的夹角。两电机最好以相互呈90°或30°至150°的夹角布置。

通过轴线130与蜗轮108确定的平面可以与通过轴线131和蜗轮122确定的平面为同一平面。当然两平面也可以相互平行地错开，或相互呈一定的夹角。

对变速箱挂档或换档的驱动可分别通过一个电机和一个两级传动实现，其中第一级传动为蜗轮传动，第二传动基本上是齿轮传动。所述齿轮传动可由一个受蜗轮驱动的齿轮与一个由齿柄构成的扇形齿轮构成。

在另一种实施方案中，在执行机构100内至少容纳有一部分控制电路或功率电路。在另一实施例中，本发明可根据需要将控制电路和功率电路设置在一个单独的壳体内。

执行机构100可通过合理的方式，例如通过法兰连接或螺纹连接安装在变速箱3上。

变速箱3可以采用传统的带有拉力释放机构的变速箱。执行机构100可采用拆装方式的执行机构，以取代机械式变速箱操纵机构，从而实现变速箱的自动操纵。

执行机构100有一个壳体140。电机103和104固定在该壳体上或与之连接。电机轴穿过一个孔插入到壳体140中。传动机构，例如蜗轮传动机构或齿轮传动机构或其他传动机构被设置在该壳体140中。此外，轴101和102通过至少一个孔伸到壳体中。在本发明的另一实施方案中，也可根据需要，例如在需要挂档和换档轴的情况下，使执行机构的输出元件插入到变速箱中，以便与变速箱内的挂档元件键连接或摩擦连接，从而操纵挂档或换档。

图3表示了一个用于操纵变速箱挂档或换档的执行机构200。

在本实施例中，变速箱有一个中间挂档轴205，该轴通过其周向转动实现挂档，通过轴向运动实现换档。

驱动装置201，如电机上有一个电机轴206。该轴通过诸如轴承207a和207b支撑。电机轴206上有一个蜗杆208，其与一蜗轮209相互啮合。蜗轮209与一个齿轮210无相对转动地连接或与之制成一体。中间挂档轴205与一个齿柄211无相对转动地连接，例如通过一个齿或键连接件相互连接。齿柄211的前端211a处设置有一段齿212，其与齿轮210上的齿210a相互啮合。当电机201驱动蜗杆时便带动了蜗轮，从而借助于齿轮210和齿212带动齿柄211摆动，由此操纵中间挂档轴周向运动。

驱动马达202，如电机，驱动支撑在区域221上的电机轴220。该电机轴220与一蜗杆222连接。蜗杆驱动一蜗轮或与之啮合。蜗轮沿轴线223设置，不过在本图中看不出来。蜗轮还与另一齿轮224无相对转动地连接或与之制成一体。为操纵中间挂档轴轴向运动，设置了一个拨叉230，其可绕轴线231`摆动。该拨叉230与一个杠杆臂232无转动地连接。杠杆臂在区域232a处设置有一段齿，其与齿轮224上的齿相互啮合。通过驱动轴220及蜗杆，带动蜗轮转动，从而带动齿轮224一同转动，由此使齿柄232绕轴线231转动，使拨叉230借助于键连接操纵中间挂档轴，以操纵中间挂档轴沿轴向运动。

图4为执行机构200的视图，其中可以看出带有端盖203和204的驱动机构201和202。电机通过螺纹连接或法兰连接固定在壳体240内，电机轴206和220穿过至少一个开孔伸到壳体240内。蜗杆222驱动蜗轮223a，蜗轮与齿轮224键连接或无相对转动地连接。通过齿轮224使可摆动的齿柄232转动，从而带动拨叉230绕轴线231转动。拨叉230在位于环形区域241与242之间的空间区域内与中间挂档轴啮合。其中保证有一个键连接。通过操纵或使拨叉230绕轴线231转动，操纵中间挂档轴205沿轴向运动。

图5a表示了带有端壁203的驱动装置201和电机轴206，其中蜗杆208与蜗轮209相互啮合。蜗轮可绕轴线260转动。驱动齿柄211的齿轮210与蜗轮无相对转动地连接。销轴261用于支撑齿轮210和/或位于壳体240(图中未示)内的蜗轮209。

图5b表示了带有端壁203的驱动机构201，如电机。电机轴206上有一个蜗杆208，其与一蜗轮209相互啮合。蜗轮209与一个大致为环状的元件270无相对转动地连接。该基本为环状的元件基本上是由元件270a和270b构成的。元件270a和270b是两个相互隔开并无相对转动地相互连接的的盘形元件。在环状、盘形元件270a和270b之间设置有一个基本上为环形的元件271。元件271在272处有一方孔，用于容放蓄能件273。蓄能件以一定的预张力被安装在元件270a和270b之间，其中，蓄能件是穿过元件271上的方孔272到达上述两元件的。当元件270a、270b相对元件271转动时，该蓄能件受到周向加载。因此，盘型件270a、270b通过蓄能件将扭矩传输到盘形元件271上。盘形元件271与轴275无相对转动地连接。齿轮210也与轴275无相对转动地连接，因此，蜗轮209与齿轮210之间的动力传动实际上是借助于一个弹性过程被连接的。蓄能件273被安装到元件270a、270b及271的方孔时具有一预张力，因而只有当一个元件对另一元件施加的力大于预张力时，元件271才相对元件270a、270b转动。

当载荷超过预张力，蓄能件作为弹性件工作。

图5c表示了本发明执行机构的一剖面图。其中，两传感器278和279分别扫描检测齿277和276的位移。齿276和277被分别固定在可相对转动的元件上，例如在盘形件270b与271上。盘形件270b和271在其径向外端制有齿。传感器按以下方式设置，传感器的相对位置基本固定，它可无接触地检测在其面前移动的齿。该传感器作为霍尔传感器通过互感效应或磁性特征值或采用其他非接触方式，如光测方式进行检测。发光器射出的光束可以被运动的齿周期性地被阻断或释放，由此产生了被脉冲化的光束，传感器则可以检测这些被脉冲化的光束。各传感器都可采用光敏传感器，其在光束作用下，特别是在电磁射线作用下工作。

两传感器278和279分别检测元件270b和271的位置和/或速度和/或加速度。中央控制单元可根据传感器信号计算出两元件270b和271相对转动量。

图6a、6b表示出了带有大致为方形孔272和274的环形元件270a、270b和271，以及蓄能件273。环形元件271在其径向外端区域275处制有齿276，其作为增量传感器用于检测盘271的转速或位置。

方孔272和凹孔274可以是诸如被冲压出的凹形孔，蓄能件呈直线状排布在其中，其中，盘270a、270b和271上各自装有四个蓄能件，其相互呈90°错开。蓄能件也可采用预弯曲的蓄能件，其大致呈环形结构插入到孔内。此外，蓄能件273也可采用多个蓄能件组合或叠合，例如两个相互叠合的蓄能件。蓄能件273可采用螺旋压簧或其他弹性元件，如弹性塑料件的结构。

图7至图9为执行机构300的另一实施方案的剖视图。该执行机构带有两个驱动装置，用于操纵挂档和/或换档过程，从而在不需要负荷换档能力的前提下实现了变速箱301的自动化。

执行机构300的壳体302通过法兰连接到变速箱壳体303上或通过诸如螺纹连接件304固定连接在其上。执行机构可采用可拆装式结构，其在手动变速杆罩的位置上通过法兰连接到另一个可手动换档的变速箱301上。各一个驱动装置399和398、如电机用于操纵挂档或换档。此外还可设置一个第三驱动装置，其用于控制扭矩传输装置的操纵。这样一种执行机构可以是一个电动执行机构。同样，也可采用压力介质，如液压或气压驱动的执行机构或其他类型的执行机构。

在变速箱301上通过法兰固定着执行机构300，其带有驱动装置，如电机，用于控制变速箱302的挂档、换档。

从图7中看不到采用电机结构的驱动装置399、398，其被表示在图8和图9中。从图中可见电机包括电机轴或驱动轴305和306。电机轴305与蜗杆307相连，其与蜗轮308啮合并驱动该蜗轮。蜗轮308与盘形的、基本为环状的元件309a、309b基本无相对转动地连接。元件309a、309b在轴向上相互隔开一定距离并无相对转动地相互连接。元件309a、309b可通过长螺栓或铆钉无相对转动地连接。在元件309a、309b之间安装有一个基本为环形的元件310。元件309a、309b和310上有方孔状孔312或凹槽，其用于放置蓄能件311。蓄能件311最好以一定的预张力安装到孔内。蓄能件311的作用是将元件309a、309b的力传递到环形件310上，从而使环形件310上的力被进一步传递到轴313上并被继续传递。轴313通过轴套314可相对转动地支撑在元件309a上。同时，轴313通过至少一个轴承316支撑在壳体302上。蓄能件的预张力大小确定了操纵换档所需要的作用力下限。例如，只有当载荷超过蓄能件311的预张力时，对蓄能件的进一步加载才可影响到对变速箱的操纵。

轴313驱动齿轮315，受驱动的执行机构的位移借助齿轮317从齿轮315传到齿轮318并由此进一步传到中间挂档轴320。齿轮317通过轴321和轴承322，如滑动轴承或滚动轴承支撑在壳体上。

齿轮318通过其内齿与中间挂档轴的外齿配合并无相对转动地连接。

变速箱挂档运动以转动运动的形式传到中间挂档轴320上。从电机到中间挂档轴320的运动转换是通过蜗轮传动实现的。其中蜗杆307位于延伸的电机轴305上，蜗轮308支撑在轴313上，二者可相对转动。通过设置在蜗轮308一侧的从动盘309a及具有预张力的蓄能件311，如弹簧，驱动扭矩从蜗轮308传到轴313上。此外，在轴313上无相对转动地设置有一段齿315，其可将运动经由中间齿轮317和另一齿轮318传到中间挂档轴320上。在本实施例中，出于结构优化的考虑附加了中间齿轮317。在某些情况下也可省去该中间齿轮。其原因在于当摆动角度较大时，可以使中间挂档轴能够实现完整的运动。采用中间齿轮317可减少齿轮之间的距离，从而减少空间的需要。同样，齿轮318可采用齿扇结构，即仅在所需要的摆角范围内设置齿。

对档位图或拨叉定位板上轨道的选择是通过轴套330在中间挂档轴320上的上、下移动实现的。该轴套通过设置在其侧面的销340和341可与相邻的、被驱动件或挂档件342和343一体连接。轴306的转动必须传递到轴套330上。在本实施例中，这是由一个锥形轴件331保证的。不过，作为其他的选择，也可采用可传递扭矩的线性运动来实现。

驱动装置398、如电机的驱动通过位于延伸的电机轴306上的蜗杆350传递到轴套330上使其往复移动。转动运动被传递到蜗轮351上，其与齿352无相对转动地连接并被相邻的一扇形齿轮353驱动。扇形齿轮353还与两个杠杆354a和354b无相对转动地连接。在两杠杆的端部设置有辊子355a、355b，其嵌入到轴套330外侧的一凹槽350中。由此使杠杆354a、354b的摆动转换为轴套330的往复运动。在另一最佳实施方案中，可根据需要只在轴套330一侧上设置一个杠杆与之配合。

辊子355a、355b借助于轴承371、如轴套类滑动轴承或滚动轴承支撑在杠杆的孔内。

电机399、398可以配置增益式传感器，其可检测电机的电流大小。电机电流的信号被作为工作状态的特征值，从而根据电机电流控制信号进行控制。

控制电路的功率输出级可以设置在前述变速箱执行机构的壳体内。不过，也可以由一个控制装置提供电功率。信号及电能从外面经由插头(图中未示)进入变速箱执行机构300。

与变速箱制成一体的执行机构300可直接地或通过支撑件370支撑在执行机构壳302上。支撑件可采用诸如塑料材料制成。

驱动装置采用这样的结构，其电机轴相互平行。不过，也可根据需要使两轴线相互呈一定夹角。

图10至12为执行机构400的另一实施例的剖视图。该执行机构带有两个驱动装置401和402，用于操纵挂档和/或换档过程，从而在不需要负荷换档能力的前提下实现了变速箱301的自动化。

执行机构400的壳体402通过法兰连接到变速箱壳体上或通过诸如螺纹连接，固定连接在其上。执行机构例如可采用可拆装式结构通过法兰固定在变速箱上。各驱动装置401和402，如电机用于操纵挂档或换档。此外还可设置一个第三驱动装置，其用于控制扭矩传输装置的操纵。这样一种执行机构可以是一个电动执行机构。同样，也可采用压力介质，如液压或气压驱动的执行机构或其他类型的执行机构。

电机包括电机轴或驱动轴405和406。电机轴405与蜗杆407相连，其与蜗轮408啮合并驱动该蜗轮。蜗轮408与盘形的、基本为环状的元件409a、409b基本无相对转动地连接。元件409a、409b在轴向上相互隔开一定距离并无相对转动地相互连接。元件409a、409b例如可通过长螺栓或铆钉无相对转动地连接。

在元件409a、409b之间安装有一个基本为环形的元件410。元件409a、409b和410上有方孔状孔412或凹槽，其用于放置蓄能件411。蓄能件411最好以一定的预张力安装到孔内。蓄能件411的作用是将元件409a、409b的力传递到环形件410上，从而使环形件410上的力被进一步传递到轴413上并被继续传递。轴413通过轴套414可相对转动地支撑在元件409a上。同时，轴413通过至少一个轴承416支撑在壳体402上。蓄能件的预张力大小确定了操纵换档所需要的作用力下限。例如，只有当载荷超过蓄能件411的预张力时，对蓄能件的进一步加载才可影响到对变速箱的操纵。

轴413驱动齿轮415，受驱动的执行机构的位移从齿轮415传到扇形齿轮418并由此进一步传到中间挂档轴420上。

在图10至图12中的实施例中，挂档运动是作为转动运动经过图7至9所示的、位于电机401与挂档轴420之间的传动机构传到中间挂档轴420上的。在本实施例中，没有图8所示的中间齿轮317。此外，扭矩可有效地从扇形齿轮418传递到挂档轴420上。

在中间挂档轴420上通过销轴421安装有两个辊子422和423，其可相对转动。该辊子422、423可在扇形齿轮418内的运行轨道425a、425b上滚动。该运行轨道与中间挂档轴的轴线基本平行。

通过以上结构可以实现换档时中间挂档轴420相对变速箱和执行机构壳体的必要的往复运动，同时锁定中间挂档轴420相对扇形齿轮418的转动。

变速箱挂档运动以转动运动的形式从驱动装置401传到中间挂档轴420上。从电机的电机轴到中间挂档轴420的转动转换是通过蜗轮传动实现的。其中蜗杆407位于延伸的电机轴405上，蜗轮408支撑在轴413上，二者可相对转动。通过设置在蜗轮408一侧的从动盘409a及具有预张力的蓄能件411，如弹簧，驱动扭矩从蜗轮408传到轴413上。此外，在轴413上无相对转动地设置有一段齿415，其可将运动经由扇形齿轮418传到中间挂档轴420上。

换档运动的控制是由驱动装置402、如电机的驱动经由位于延伸的电机轴406上的蜗杆450首先传递到蜗轮451上。在蜗轮451的轮毂上安装有一个与蜗轮451一同转动的轴套452。轴套上制有两个螺旋状槽453a、453b。设置在中间挂档轴420上的两个辊子455a、455b在该槽内运行。如果中间挂档轴420在电机401静态下被固定并与电机402一同转动，则可通过螺旋槽453a、453b实现中间挂档轴420的往复运动(换档运动)。

辊子455a、455b通过销轴456可转动地支撑在中间挂档轴上。销轴456插入到中间挂档轴的孔内。

元件451借助于轴承460支撑在壳体上并借助于轴承461、462支撑在元件418上。

在由驱动装置402至中间挂档轴的传动链中，对换档运动的传递同样可设置一弹性环节，如在挂档力的传动链中安装一弹簧411。

电机401和/或402可以配置增益式传感器，其可检测电机的电流大小。电机电流的信号被作为工作状态的特征值，从而根据电机电流控制信号进行控制。

控制电路的功率输出级可以设置在前述变速箱执行机构的壳体内。不过，也可以由一个控制装置提供电功率。信号及电能从外面经由插头(图中未示)进入变速箱执行机构400。

通过法兰或螺纹与执行机构400连接的电机，可与诸如蜗杆蜗轮以及用于支撑蜗轮传动机构的轴承作为一个整体模块与执行机构壳连接，从而与执行机构构成一体。

驱动装置采用这样的结构，其电机轴相互平行。不过，也可根据需要使两轴线相互呈一定夹角。

图13所示的实施例与图10至12所示的实施例大致相同，其中设有另一个有利的控制换档运动的控制机构。

取代图12中带有螺纹状槽453a、453b的轴套452，本实施例在中间挂档轴520上制有螺旋状齿501，如螺杆。蜗轮550在其径向内区域制有与其相对应的啮合齿502，从而使蜗轮构成了一个与螺杆配合的螺母。

挂档扭矩由扇形齿轮560经由可传递扭矩的线性导向机构561传递到中间挂档轴520上。可传递扭矩的线性导向机构561是由在轴向上在轴毂或轴侧制成的、用于使辊体563，如滚珠运动的运动轨道562a、562b。辊体可传递扭矩但同时可沿运动轨道轴向移动，因而在换档运动中，中间挂档轴可轴向移动，辊体则在该轴或轴毂上滚动。为防止辊体在中间挂档轴不受力的状态下沿垂直设置的直线导向机构向下滑，将辊体置于一个保持架中，并在轴毂上设置一个带有预紧力的、用于对中的蓄能件，如弹簧564。可传递扭矩的直线导向机构的轴毂侧面制成这种结构，在沿两个方向的整个升程中始终保持辊体处于中心位置。因而在中间挂档轴的任何位置上，都可实现两个方向的升降行程。当挂档操纵处于静止、不受力的状态时，辊体由于辊体轨道的间隙而沿轴向移动。而由于弹簧指向轴毂中部的预压力的作用，辊体保持架总是保持在中部位置。

图14列出了可供变速箱挂档和/或换档及扭矩传递装置，如离合器离合的自动操纵装置的实施例结构。图14所示表格中主要列举如下几种形式：带有三个执行机构的装置，即每个执行机构分别用于操纵离合(K)、挂档(S)和换档(W)；带有两个执行机构的装置，其中一个用于控制离合和挂档(K+S)，一个用于操纵换档(W)；带有两个执行机构的装置，其中一个操纵离合和换档(K+W)，一个操纵挂档(S)；带有一个综合操纵离合、挂档及换档(K+S+W)的执行机构。此外装置中带有一个执行机构的控制装置可以与之组合成一体或设置在汽车上相互独立的壳体中。执行机构或独立的控制装置可布置在汽车车身上和/或直接设置在变速箱上。

本发明涉及到另一申请DE19627980，因而该申请中所公开的内容也属于本发明申请。本发明还涉及到另一申请DE19533640，因而该申请中所公开的内容也属于本发明申请。

对应于各图所示的结构及对两盘形元件或部件的相对转动和/或各自转动的检测均表示在图5c中。大致呈盘形的元件可相对转动，其中，两元件270b、271的相对转动至少受到一个蓄能件作用力的限制。该至少一个蓄能件可以采用诸如螺旋压簧、螺旋弹簧、圈簧或弹性塑料件。该至少一个蓄能件可以是带或不带预紧力的蓄能件。带预紧力与不带预紧力的蓄能件可能具有相同的优势，例如在获得多级力特性的情况下。对各个盘形元件的位置和/或速度和/或加速度的检测是借助于两个分别对应一个盘形元件的传感器278和279实现的。由此，控制单元可确定出两元件270b和271相对转动量，从而可确定在从一个盘形元件到另一盘形元件的力传递之间设置的蓄能件的压缩量。从而可计算出驱动扭矩2，由于施加到蓄能件上的扭矩至少等于或正比于或至少对应于驱动扭矩。

在另一实施例中，可以采用一个传感器，其可检测图5C所示的元件270b和271的相对转动，其中，两元件除了相对转动外还有随整体转动的转动运动。该传感器根据磁性或其他特性检测两转动元件的相对转动，检测最好采用无接触式检测。

图15a、15b所示的本发明结构中包括两个基本为盘形的元件601和602，其边缘各设置有磁性区或磁化区。盘形件601被设置在主动侧，而盘形件602设置在从动侧，在盘形件601和602之间至少设置一个可施加压缩力的蓄能件。在扭矩从一个盘形件传递到另一盘形件时，该至少一个蓄能件被压缩或承受载荷。

盘形件601和602的边缘被如此磁化，其周缘被交替地重复布置有北极和南极。同样，盘形件的边缘也可以设置成或制成环形磁性区。该环形磁性区可由磁性材料，如塑性磁性材料制成。磁性材料可采用铁磁或稀土钴，如钐-钴化合物。塑性磁性材料是在塑料基体中嵌入磁性材料。此外，塑性磁性材料也可以是在塑料分子链中介入磁性离子而制成。

环形磁性区最好在其周边设置多个磁极，例如北极(N)和南极(S)。分布在周缘的磁极数目可根据所需要的分辨率而定。在周缘最好至少分布4个磁极。根据需要，也可在周缘布置8个、16个或32个磁极。磁极最好沿周向均匀分布。

两盘形元件601和602是在无载状态下安装的，其上各有北极磁性区(N)603a、603b及南极磁性区(S)604a、604b，其相互交错分布。这种结构所构成的磁场基本上仅在盘形件601、602的一个平面上产生磁力线606。

在盘形件601、602的径向外缘，设置有一个磁敏传感器605，例如霍尔传感器或单极霍尔传感器。该传感器的布置只能相应垂直于盘形件的磁力线607，该磁场可检测霍尔传感器的电压。

在两盘形件上磁极N和S刚好相对，所以磁场或磁极产生的磁力线基本上是在盘形件的平面上，传感器605基本上检测不到带有垂直磁力线的磁场。当两盘形件601和602相对转动时，由于克服位于盘形件之间的蓄能件的作用力的扭矩从一个盘形件601传递到另一盘形件602上，因而相同磁性区或磁极的位置发生了位移，由此产生了一个带有垂直于盘形件平面的磁力线的磁场。传感器605检测到该磁场的垂直分量。通过该磁场垂直分量所占份额或大小，可根据传感器信号确定两盘形件601、602的相对转动量，从而确定所传递的扭矩。

当相对转动量增大，相同磁极的大小又趋于相等时，磁场的垂直分量又减小了并逐渐消失。控制单元确定执行机构或盘形件的转速信号并在确定相对转动量时对该信号加以考虑。当相对转动量减少时，盘形件601、602之间的蓄能件的弹性变形增大，从而在两元件之间的弹性力增加。执行机构，如驱动电机所受到的载荷增加，从而使转速下降。根据执行机构转速图，控制单元可确定相对转动量是否增加或减少。

在盘形周缘也可不均匀地分布磁极，这样，在转动一周后，磁性相同而大小不同的磁极又重新相对。在此情况下，传感器信号不为零，因为基本上总是存在带有垂直磁力线的磁场。由此可调节磁场垂直分量的振幅，其中，当盘形件没有相对转动时，传感器信号的绝对值只能下降到零。

霍尔传感器605可以采用模拟式或数字式单极霍尔传感器。在采用两个单极传感器的情况下，通过两信号的非或逻辑电路，可以获得输出端信号的理想的传感器特性。

图16a表示了一个曲线图700，其用于描述一个单极霍尔传感器605的功能或应用。在传感器位置获得的磁场强度作为位移S的函数。此外还表示了一个传感器信号702和信号阈值703和704。当磁场强度701小于阈值704时，由传感器605给出的信号等于值705。当磁场强度701等于阈值703时，传感器信号被变成值706。该值703一直保留到磁场强度701下降到值703之下。在到达位移S时，传感器信号又达到值704。

图16b表示磁场密度作为位移s的函数的分布图。位移s是两元件601、602的位移量。磁场密度711基本上是相似的和线性的。一个模拟式传感器605的信号712在图16b的下部作为磁场密度的函数。磁场密度与位移s成正比。传感器信号712基本上是线性变化并且相对于图16b上部的位移变化基本上是连续变化。

图16c表示了用于描述一个双单极霍尔传感器、如605的功能及应用的曲线图。在传感器位置获得的磁场强度作为位移s的函数。该位移量s基本上是两元件601和602的位移量。此外还表示了一个传感器信号722、723和信号阈值72、和725和726、727。当磁场强度721小于阈值725时，由传感器给出的信号722等于最大值。当磁场强度721等于阈值725时，传感器信号被变成最小值。该值一直保留到磁场强度721下降到值724之下。在到达位移s时，传感器信号又达到最大值。当磁场强度721大于阈值727时，来自传感器的信号723等于最大值。当磁场强度721达到阈值727时，传感器信号变为最小值。该值一直保留到磁场强度721又下降到值726之下。在到达位移s时，传感器信号又回到最大值。

合成的传感器信号728可通过非或逻辑电路由信号722和723确定。

图17a和17b表示了另一实施例。其中设置有与驱动源连接的盘750、770和与驱动源相连的盘751、771。在图17a中，盘750在其轴向有一伸出的凸缘，如舌板754，其至少伸到另一盘751径向外端以外的区域并围住该径向外端。两盘的边缘区域752和753是由可磁化的磁性材料制成例如由铁磁材料制成。对周缘区域752和753的磁化应当使盘周缘区域的磁极重叠分布，即分布有北极(N)或南极(S)。凸缘或设置成N极或S极。在两盘未加载的位置上，带有N或S极的凸缘，如舌板754覆盖住盘751上的N极或S极。因此，从外面只能看到两盘作为整体的S极或N极的磁极分布。

传感器755被设置在与盘边缘相对的位置。传感器的设置应当保证，在被覆盖的状态下、在无载荷的状态下，传感器没有信号输出。这是因为该传感器被设置在盘外磁化区与另一个附加的磁铁756之间，因而所合成的磁场在该传感器处相对较弱。设置该磁铁756是为了优化在传感器处的磁场强度。

当凸缘754通过其盖板覆盖了N极时，传感器755没有信号输出。当两盘形件750和751相对转动时，该N极至少部分被暴露在与S极相对的位置，由此构成了磁力线，其在传感器处相互交叉。传感器输出不为零的传感信号。该信号代表着盘形件的相对转动量。

上述方式对图17b至17d所示实施例同样有效。盘形件770和771可克服蓄能件780作用力相对转动。在图17b至17d中，盘形件770在沿其径向伸出一凸缘774。盘形件772、773的周缘是由可磁化的磁性材料，如铁磁材料制成。周缘772、772被磁化方式是，盘形件的周缘相互重叠，其上有北极(N)和南极(S)。凸缘774或被磁化成N极或被磁化成S极。在两盘形件处于无负载位置时，带有N或S极的凸缘774覆盖着盘771上的N或S极。因而从外面只能看到两盘形件作为整体所表现出的S或N极。

传感器775被设置在盘形件770、771的上方或下方。传感器的布置应当保证，在盘形件被覆盖、无载荷的状态下，传感器没有信号输出，因为该传感器被设置在盘外磁化区与另一个附加的磁铁776之间。设置该磁铁776是为了优化在传感器处的磁场强度。

当作为S极被磁化的凸缘774通过其盖板覆盖了N极时，传感器775没有信号输出。当两盘形件770和771相对转动时，该N极至少部分被暴露在与S极相对的位置，由此构成了磁力线，其在传感器处相互交叉。传感器输出不为零的传感信号。该信号至少代表着盘形件的相对转动量。

在图18a至18c中，表示了本发明用于检测两转动件相对运动的传感器820、821的另一实施例。盘形构件800与801通过蓄能件相互连接，在对盘形件800施加力时，盘形件800相对另一盘形件801产生相对转动。蓄能件805放置在盘形件800和801上的方孔内，所以蓄能件的端部或至少一个端部靠在方孔上至少一端812处。蓄能件可在预压状态下装入到方孔810、811中，因而只有在克服预压力后两盘形件才开始相对转动。

在盘形件800、801周缘设置有齿802、803。其中，传感器820、821，如差分传感器在盘形件转动时，对盘形件上的齿计数，从而对其进行检测。该周缘可由磁性材料制成，如铁磁材料。通过将齿区磁化并在传感器820、821后面设置磁铁，各传感器只检测各盘形件的磁化程度，从而检测盘形件的转速、位置和/或加速度。

在图19a中表示了传感器820与另一传感器821的两信号850、851的信号分布图。在不存在盘形件相对转动时，两信号850、851基本相等。在两盘形件产生相对转动时，信号850与851不等，如图19b所示。曲线860表示信号850与851的差值，所以可通过诸如脉冲宽度862检测出两盘形件的相对位移。当信号860首次超过上限870时，信号880被设定为一个值，例如最小值，直到该信号值小于第二个阈值871，此时，将信号861设置为一个值，如最大值。这样，在锁定被动件801的情况下即可监测出相对转动量。

借助于上述的传感器，可在从一驱动件到一操纵件的力传递路径中直接或间接地测出该操纵力。该力可以是在变速箱挂档时自动操纵的挂档力。该力可以是在变速箱换档时自动操纵的换档力。同样，该力也可以是在自动操纵离合器时操纵扭矩传递装置的力。

控制单元可根据这些力的信号或对应该力的信号进行控制或调整，例如保证操纵时不超过预定的最大力。

图20表示了一个用于自动操纵汽车变速箱的装置的实施例。其中没有表示汽车变速箱本身，或者说只是表示了其中一部分。该装置包括一个第一驱动马达1001，如电机，一个第二驱动马达1002，如电机。电机1001操纵变速箱的挂档过程，电机1002操纵变速箱的换档过程。两电机包括一个基本上为柱形必要时有一定偏心的极罐1001a和1001b。该极罐可以是通过诸如弯板弯成的柱形结构。电机各有一驱动轴1003和1004。其与一个蜗杆制成一体或与之连接，以通过蜗轮传动操纵一个中间挂档轴的挂档销子的转动或往复运动。蜗杆1005与一蜗轮1006运动配合。挂档电机1001将驱动轴1003的转动运动经由蜗杆1005和蜗轮1006及两个基本相互平行的盘形件1007a、1007b和连接在其中间的蓄能件传递到法兰1008上。该法兰与一齿轮1009动力连接或制成一体。齿轮1009与一个通过销轴1001支撑在壳体中的齿轮1010相互啮合。齿轮1010同时又与一扇形齿轮1012相互啮合。借助于电机1003的驱动轴的转动运动，借助于蜗轮传动及设置在盘形元件1007a、1007b与法兰之间的蓄能件，扭矩被传递到扇形齿轮1012。两盘形件1007a、1007b无相对转动地相互连接，最好是盘形件1007a的销钉或销轴插入到盘形件1007b的孔内。两盘形件也可以通过铆钉相互连接。

蜗轮1006、盘形件1007a及1007b以及法兰1008可转动地支撑在蜗轮轴1013上。蜗轮轴1013被支撑或可转动地支撑在其一侧的挂档电机1020的壳体以及在其另一侧的执行机构1021的壳体上。蜗轮1006通过诸如一个槽或渐开线齿与盘形元件1007a、1007b的驱动端相连。蜗轮上有一个轴向凸肩1006a，其上设置有齿。在区域1006a处的外齿与元件1007a的内齿相互啮合。由于元件1007a、1007b之间是无相对转动连接，因而该两盘形元件之间可传递力。法兰1008沿轴向设置在两元件1007a和1007b之间。其中，蓄能件1022置于法兰1008的方孔内并且端部支撑在盘形元件1007a、1007b上的凹槽或孔内。当在两元件1007a和1007b与法兰1008之间出现相对转动，力或扭矩便从盘形元件传递到该法兰上，法兰进而驱动挂档轴或挂档销子转动。最好在盘形元件与法兰之间至少设置两个可传递扭矩并具有预压力的蓄能件。

蜗轮轴1013可通过压配合装到壳体中。

蜗轮1006最好由塑性材料制成。蓄能件，如弹性件1022可由热膨胀系数较小的材料制成，例如金属、橡胶或塑料。这样，当在蜗轮上制成一个带齿轴及在元件1006a上靠近弹性件的驱动侧制造一齿毂时结合缝隙较小。特别是，当结合温度低于主要区域的温度时，效果更明显。盘形元件1007a和1007b以及法兰1008也可以由金属和/或塑料制成。

在另一实施例中，在弹性件的驱动侧、也就是元件1007a与齿轮1009之间设置齿、槽结构时，最好设计较小的齿隙。通过如下方式可以实现较小的齿隙，即带齿轴1009用热膨胀系数较大的材料制成，而齿毂由热膨胀系数较小的材料制成。通过圆柱齿轮啮合，将转动运动从齿轮1009传递到齿轮1012。作为另一实施方案，可根据需要设置一个用于传递扭矩的的中间齿轮。该中间齿轮借助于轴1011支撑在壳体中。元件1012，如扇形齿轮是通过诸如内齿轮1012a与中间挂档轴上的外齿1025配合。当扇形齿轮1012转动时，也带动挂档齿轮1026转动，从而使挂档销子1027发生角位移。啮合齿对1012a、1025采用这样的结构，即当中间挂档轴沿轴向滑动时两齿仍保持相互啮合，以便在中间挂档轴1026和挂档销子1027的整个轴向运动过程中挂档销子1027不会产生角位移。

挂档轴上的扇形齿轮1012借助于一个中心扭矩传递结构，如槽、齿配合，安装并支撑在中间挂档轴1026上。而挂档轴则被支撑在固定在壳体上的导向轴1028上。挂档轴上的扇形齿轮1012在壳体1021中沿固定在壳体的导向轴1028的轴向的定位是借助于一个轴档1029保证的，因而当中间挂档轴1026转动或往复运动时，扇形齿轮1012只有转动运动。所以，在中间挂档轴1026沿固定在壳体上的导向轴1028的轴向移动时，带有内齿与外齿的元件，也就是元件1012a和1025可以滑动。

换档电机1002将带有蜗杆1080的被动轴1004上的转动传递到蜗轮1031上。蜗轮1031与另一齿轮1032无相对转动地连接。所述齿轮又与一扇形齿轮1033啮合。扇形齿轮1033可转动地支撑在销轴1034处。蜗轮1033与销子1031无相对转动地连接。这种无相对转动连接是通过诸如螺纹连接、铆钉连接或一体连接或形状配合连接等方式实现的。销子1031嵌入到一个换档拨叉钳口1030中。该换档拨叉钳口与中间挂档轴1026形状相连或以可传力的方式相连。当然蜗杆转动时，元件1031绕轴线1034摆动，从而使中间挂档轴1026上、下移动。蜗轮与齿轮1032可转动地支撑在蜗轮轴1035上。该轴一端支撑在换档电机壳体上，另一端支撑在执行机构壳上。齿轮1032与扇形齿轮1033相互啮合。在扇形齿轮上制有或一体连接有换档销子1031。该销子插入到一个固定或一体连接到中间挂档轴上的换档拨叉钳口中。因而，当换档销子1031转动时，中间挂档轴1026沿着导向轴1028移动。换档拨叉钳口1030采用这样的结构，其可保证中间挂档轴在变速箱挂档所需要的升降及转动范围内可不依赖于换档销子的位置而转动。在中间挂档轴沿导向轴轴向制出的键或齿与扇形齿轮1012上的相应槽相互配合，从而使中间挂档轴在挂档所需要的升降及转动范围内可不依赖于扇形齿轮的位置而进行往复运动。

换档拨叉钳口1030采用这样的结构，其可保证销子1031被一个上表面1030a，如一平面区和一个下表面，如一平面区1030b包围。两区域1030a、1030b相互制成一体或相互连接成一体。在平面区上还成形一段管形部分，用于连接挂档轴。换档拨叉钳口的上表面与下表面1030a、1030b的延伸范围应当保证，当中间挂档轴转动时，销子1031仍保持与该钳口形状配合连接。

执行机构壳体采用这样的结构，最好设置有限位挡块，以便中间挂档轴在其转动和/或升降中只可这样运动，其容许挂档所必须的转动或往复运动，而超出所需转动或往复运动则会受到限位挡块的限制。由此可提供一种紧凑的、节省空间的变速箱操纵装置的实施方案，因为通过对实际运动范围的限位可不再需要考虑不需要的运动范围和相应的空间。

执行机构壳体最好通过螺栓或中央销轴固定到变速箱壳体上。不过，也可采用其他方式固定执行机构壳体。螺纹连接结构可采用这种形式，螺栓安装在执行机构壳体上的一个通孔内，执行机构壳体被拧到变速箱壳上。不过，螺纹连接也可采用这样的方式，即螺栓穿过执行机构壳上的通孔插入到挂档或换档电机上的通孔中，而后，该挂档或换档电机壳连同执行机构壳一起被拧到变速箱壳上。

电机1001和1002的轴线最好相互平行。蜗轮1006与中间挂档轴1026的轴线也最好相互平行。而电机轴线与上面所说的蜗轮及中间挂档轴的轴线相互垂直。此外，扇形齿轮1033上的蜗轮1031的轴线最好垂直于电机轴线与中间挂档轴线。这样可节省空间。

图23至26表示的是本发明变速箱自动操纵装置的另一实施例。装置1100包括一个用于操纵挂档的电机1101及一个用于操纵换档的电机1102。在电机的输出端有一蜗杆1103，其与一蜗轮1104相互啮合。蜗轮与两个相互隔开的盘形件1105和1106相互连接。在所述两个相互隔开的盘形件之间设置有一个法兰盘1107。在该法兰盘1107与两盘形件1105和1106之间设置有蓄能件，如弹簧或弹性件。在相对转动时，蓄能件将盘形件1105、1106之间的力传递到元件1107上。轴1108与法兰盘无相对转动地连接。带齿件或齿轮1108与轴1108形状配合连接或制成一体。齿轮1109与扇形齿轮1110啮合，从而在电机被驱动时带动中间挂档轴1111转动。在中间挂档轴1111上设置有挂档销子1112a、1112b，用以同变速箱挂档轴上的挂档叉1113配合。在本实施例中，挂档销子1112a操纵前进档的挂档；挂档销子1112b操纵倒档的挂档。电机1102上同样有一个蜗杆1120，其与蜗轮1121啮合。蜗轮被支撑在轴1122上并带有一个齿轮1123。该齿轮上有一个挂档销子1124。该挂档销子嵌入到中间挂档轴1124上的凹槽1125中。当齿轮1121转动时，挂档销子绕轴线1122摆动，从而带动中间挂档轴1111轴向移动。由此带动挂档销子1112a、1112b沿轴向作往复运动。凹槽1125可通过切削加工、如铣削加工制成。

图24表示本装置的另一个视图。其中，挂档销子1124插入到中间挂档轴1111上的凹槽1125中，从而在销子1124摆动时可带动中间挂档轴往复运动。扇形齿轮1110通过螺纹连接件或铆钉件1132或通过焊接，如摩擦焊、激光焊、点焊或类似方法被连接到中间挂档轴1111的下端。挂档销子1112a及1112b与扇形齿轮1110制成一体，例如作为其中的一个板件。可通过对一块板进行冲压，而后通过滚压或成形工艺处理而成。

图25为插入到凹槽1125中的销子1124的剖视图。该销子与齿轮1121一体连接并可转动地支撑在轴1122上。

图26为中间挂档轴1111及凹槽1125和挂档销子1124的剖视图。在中间挂档轴下端，扇形齿轮1110通过诸如铆接或螺纹连接与挂档销子1112a和1112b连接。

挂档销子1112a与挂档拨叉钳口1113配合。当挂档销子1111移动时，该挂档销子插入到挂档拨叉钳口中，由此进入变速箱的选档过程。为此，首先选定所需档位的轨道。通过使挂档销子1112a绕中间挂档轴1111轴线转动，挂档拨叉1130沿着相应的挂档杆运动，从而进入到所需要的档位上。为产生变速箱挂档所需要的挂档销子1112a的转动和往复运动，启动挂档电机1101和换档电机1102。挂档电机将其输出轴的转动运动经由一个蜗杆及一蜗轮，也就是蜗轮传动，传递到一个被预紧的弹性件的输入元件上。其中，该输入元件是由两个盘形元件1105和1106构成的。通过蓄能件将力传递到法兰盘1107上并由此传到轴1108上，进而传到齿轮1109上。该齿轮与中间挂档轴上的扇形齿轮1110相互啮合。蜗轮、减振件1105至1107以及齿轮1109均可转动地支撑在蜗轮轴1140上。蜗轮轴1140的一端支撑在挂档电机壳上，另一端支撑在执行机构壳上。蜗轮与弹性件驱动侧的连接，如与元件1105、1106的连接以及与弹性件被动件，如1107的连接最好通过齿啮合传动方式实现，例如图20至22中表示的内、外齿的啮合。

齿轮1109的转动经由一对齿轮传动被传递到扇形齿轮1110上。齿轮1109也可以采用扇形齿轮结构，其中，齿轮1109的轴向尺寸或长度确定的方式是，其可保证在中间挂档轴轴向移动时元件1109与1110之间仍保持齿啮合传动。同样，扇形齿轮1110的轴向尺寸也应当保证始终保持齿啮合状态。齿轮1109的尺寸可以较短。扇形齿轮1110与挂档销子1112a、1112b最好形状配合连接或制成一体。如果变速箱采用这样的结构，即倒档挂档与前进档挂档采用不同的挂档销子控制，则除挂档销子1112a外，还可附设另一挂档销子1112b。挂档销子1112b同样可以与第二个挂档销子和/或扇形齿轮制成一体或形状配合连接。

扇形齿轮1110与挂档销子1112a、1112b无相对转动地与中间挂档轴连接。中间挂档轴由一个压装在执行机构壳内的滑动轴承套导向。

换档电机将其输出轴的转动运动经由一个蜗杆和一个蜗轮，即蜗轮传动机构传递到一个偏心件，如挂档销子1124上。该蜗轮与该偏心件可转动地支撑在换档电机1122的蜗轮轴上。该蜗轮轴一端支撑在换档电机壳上，另一端支承在执行机构壳上。偏心件，如销子1124插入到一个固定或一体连接到中间挂档轴上的换档拨叉钳口内，如槽1125内，因而当偏心件转动时，中间挂档轴便沿着轴向移动。

换档拨叉钳口1125可采用这样的结构，其可保证中间挂档轴在挂档所需升降和转动范围内的转动不依赖于偏心件的位置。这意味着，换档拨叉钳口1125的尺寸可保证在中间挂档轴转动时，挂档销子1124始终保持与拨叉钳口的啮合。

用于变速箱挂档的齿轮1109与扇形齿轮1110的齿啮合应当采用这样的结构，即齿面沿着转轴的方向延伸。在中间挂档轴运动在变速箱挂档所需升降和转动范围内时，扇形齿轮及与之相连的挂档销子沿中间挂档轴的轴向移动不依赖于扇形齿轮的转角。这可以通过如下方式实现，即或者齿轮1109或者齿轮1110的长度，至少等于中间挂档轴的升程，由此可保证在中间挂档轴的整个升程内，元件1109与1110始终保持相互啮合。

用于换档的挂档销子1124最好采用圆柱形导向件结构。此外，用于操纵换档过程的销子可以采用等厚度结构或采用等厚形轮廓，以保证在销子发生角位移时，中间挂档轴上合成的轴向位移与销子的角位移成正比。其措施是，挂档销子在从中间位置向外摆动时，其实际摆动半径保持恒定。这样，偏心件的摆动量与中间挂档轴的升降量的比例呈一理想的线性关系。在各个角位置上，换档拨叉钳口与偏心件之间的间隙都大致恒定。

在图27所示实施例中，在电机与中间挂档轴之间的力传动链上，设置有一个弹性件。其中，盘形件1105与盘形件1106通过诸如卡箍连接或键1105a连接相互一体连接。在两元件1105与1106之间设置有一盘形件1107。元件1105在驱动端有一段齿1180，其采用内齿结构。该内齿用于同图23中所示的蜗轮1104连接。元件1107沿其轴向伸出一凸缘1107a，在其内部制有齿1181。齿1181用于与轴1108形状配合连接。

元件1105和1106上设有凹状的安装区1182和1183，其用于放置蓄能件1184。元件1107上有一通槽或通孔1185，蓄能件即插入其中。用于放置蓄能件的凹槽1182和1183的长度大致等于蓄能件1184的轴向宽度，因而蓄能件在预压力下可装入凹槽内。当件1105、1106与法兰盘1107之间出现相对转动时，蓄能件1184承受载荷，从而将扭矩从元件1105传递到元件1107。蓄能件的预压力这样选定，其保证蓄能件只有在所传递的扭矩大于蓄能件的预压力时才开始变形。随着扭矩的增加，蓄能件基本上正比于该力变形。当力或扭矩增大到一个可另外给出的力值或扭矩值时到达一定的状态，其中，蓄能件的变形将受到设置在元件1105和1107之间的挡块或档板的阻止。大于该力或扭矩的数值时，力传递随着扭矩的增加变为刚性传递，而蓄能件不再起到缓冲作用。

本发明的任务还在于提供一种操纵装置，例如用于自动变速箱的执行机构，其零件尺寸较小，并且可在制造变速箱和汽车时十分简单地安装，所需要的空间较小。此外的一个优点是，不必对已有的变速箱作太大的改动。

图29至32表示本发明的另一种实施例。

在变速箱1201上固定着执行机构1202。该执行机构是一个带有电机1203、1204及用于操纵挂档过程及换档过程的中间传动机构的操纵装置。挂档运动是作为转动运动形式传递到中间挂档轴1205上。从电机1203到中间挂档轴1205的运动转换是通过蜗轮传动1206实现的。电机的转动经由蜗轮传动传递到轴1207上。在轴1207上无相对转动地设置有一段齿1208，其驱动一个固定在轴套1210上的齿扇1209。该轴套通过一个销轴1211无相对转动地连接到中间挂档轴1205上。由此将驱动扭矩从轴1207传递到中间挂档轴上。

对档位图上轨道的选择是通过中间挂档轴1205上的上、下移动实现的。电机1204至中间挂档轴的运动传递也同样是借助于蜗轮传动机构1212实现的。电机的转动通过蜗轮传动机构传递到轴1213上。轴1213与一短杠杆1214无相对转动连接。该杠杆的另一端(或销子)插入到轴套1210外侧的凹槽1215中。由此将杠杆1214的摆动转换为轴套1210的往复运动。该轴套通过一个销轴1211与中间挂档轴1205连接。由此将杠杆1214的摆动转换为中间挂档轴的往复运动。

在换档过程中，即在中间挂档轴1205往复运动中，齿扇1209沿着挂档电机的齿轮1208上下运动。在由3档换到4档时，齿扇与齿轮1298中部齿段啮合。在从1档换到2档或从5档换到倒档时，则与齿轮1208下三分之一齿段或上三分之一齿段啮合。

来自外部的信号及电量通过一个插头(未示)分别传输到电机1203和1204。

在操纵装置中最好采用轴套1210。借助轴套可将紧凑的执行机构安装到中间挂档轴上。在某些汽车变速箱上采用这种结构便于安装，因为中间挂档轴是直接安装在变速箱内，而不是作为换档总成的一个构件。

采用上述各图所示的实施例，可以将一个已经组装完毕的执行机构1202安装到一个已经组装好的变速箱1201上。根据需要，中间挂档轴1205可以穿过执行机构或轴套并通过销轴1211无相对转动地固定到轴套1210上。此后，将执行机构1202拧到变速箱壳上。

执行机构从上面穿过轴套1210并通过轴封1216防止受外界污染。

图33至38表示了另一实施例。变速箱操纵装置用两个从变速箱壳伸出的、分别用于挂档和换档的操纵轴来操纵变速箱。通过对变速箱内部结构的设置，可以采用适用于纯粹可拆装式结构的螺纹连接件来固定执行机构壳。而操纵轴的轴承位置不在同一个部件上。

以下是几点重要事项：

*挂档轴的操纵通过第二传动级及一个附设的平衡轴的公差的从动件；

*通过第二传动级，在采用对小轴距变化不敏感的齿啮合方式下实现对挂档轴的直接操纵；

*借助曲柄摇杆机构来操纵换档轴。

变速箱具有如下特征及部件：变速箱壳1301、离合器壳1302、挂档轴1303。各档位的挂档是通过挂档轴沿1304所指方向转动实现的。而档位的选择是通过换档轴1305沿1306所指方向转动实现的。同时，挂档轴1303被带动沿1307方向纵向移动。

挂档轴1303也可用作一个单一的中间挂档轴，其转动用于控制挂档，其平动用于控制换档。

为将变速箱执行机构以可拆装方式固定到变速箱上，壳体1301和1302上采用螺纹件1308。其特征是采用一个隔板1309。由于利用了已有的螺纹孔，因而不需要在制造变速箱时对壳体进行改造。

挂档轴1303和换档轴1305是通过壳体上的内连接件固定到离合器壳1302上的。

挂档轴1303或换档轴1305与螺纹孔1308之间的相对位置有较大的公差范围。

图34举例表示了变速箱与变速执行机构的组装关系。从中可以看到变速箱1301、用于挂档操纵的执行机构壳1311a、用于换档操纵的执行机构壳1311b、挂档电机1312及换档电机1313。

在某些实施例中，采用传动比为2至5的第二传动级比较有利。特别是在挂档执行机构区域采用这种传动更加有利。由于圆柱齿轮有稳定的传动比，因而应采用圆柱齿轮传动。同时，它也可满足对轴距及轴倾斜度定位准确的要求。

图35表示了挂档执行机构的截面图。在变速箱壳1301上，在已有的螺纹孔中拧上一个用于支撑执行机构总成的支座1314。用于挂档的驱动电机1312这样设置，其可被锻压在变速箱壳上，并且该轴在公差范围内总是平行于变速箱的挂档操纵轴1303。

在挂档驱动电机1312上方，壳体1316与一个由小齿轮1315与齿扇1317构成的齿轮传动链法兰连接。在这种结构中，两个齿轮件1315与1317之间的轴距误差较小。壳体1316连同该第二传动链和挂档驱动电机1312一起用螺栓1318被固定到支座1314上。

齿扇1317将运动经由轴1319从壳体1316传递到一个从动件1320上。在本实施例中，该从动件上有一槽，如图36所示。一个固定在变速箱1301的挂档操纵轴1303上的杠杆1321插入到该槽中。为获得较小的间隙及误差非敏感性，杠杆在1322处制成外凸状，最好采用等厚度。

在图示的实施例中，从动件1320的结构应保证，挂档操纵轴处于最高位置1323和最低位置1324时，从动件与杠杆1321仍可保持接触。电动电机的极罐1325位于从动件1320与杠杆1321的摆动区之外。

所示的实施装置可采用十分经济的方式制造，即壳体1316用板件，诸如铝压铸件或塑料注塑件制成。齿扇1317用精密切削或精密冲压作为最后工序。从动件1320是用一块板成型件制成的，其中，通过焊接或模压1326来保证所制槽的工艺稳定性。

支座1314和壳体1316最好作成一体，其中，挂档驱动电机被设置为最上方的部件。同样，根据需要带槽的从动件1320与杠杆1321也可相互交换。最好通过在执行机构壳上设置轴承来保证第二传动机构的转轴位置尽量精确并通过在第二传动机构的从动端设置从动件来补偿尺寸误差。此外，通过将支座与第二传动机构的壳体相互隔开可实现紧凑布置。采用图示的结构制造带有齿扇、轴及带槽的从动件的执行机构从动机构可降低制造成本。

图37为挂档促动机构的剖视图。执行机构壳体13a通过已有的螺纹孔1308与变速箱壳1301连接。用于挂档的驱动电机1312这样布置，其重心线尽可能垂直地通过螺纹孔1308的位置。从动齿轮1315的轴尽量平行于变速箱的挂档轴1303。

当实现挂档操纵1304时，从动齿轮1315直接驱动与挂档轴1303连接的齿扇1326。由于挂档电机1312与从动齿轮1315通过执行机构壳1311a与变速箱壳1301相连，而挂档轴是通过一个内连接件与离合器壳1302相连，因而可有效地保证啮合传动轴距公差。为减小齿隙的影响，对齿形的选择应当保证，齿隙对轴距在数十分之一毫米的范围内变化不敏感，例如可采用啮合角较小且齿廓负变位的渐开线齿形。为使挂档总成结构紧凑，使挂档电机1312与变速箱壳1301之间的距离尽量小，齿扇1326可制成曲柄状。

执行机构壳1311a在通过螺栓连接到变速箱1301上后由一塑料盖1327封闭，以便防止润滑油流出并可防止齿轮受潮及污染。塑料盖采用这样的结构，其不妨碍挂档轴1303的换档运动1307。

在图示的挂档总成布置中，执行机构壳1311a是用铝压铸或塑料注塑制成，必要时还可带有纤维加强材料。盖1327是用塑料压铸件制成。齿扇1326是通过综合成型步骤精密切削制造而成。

图38为执行机构壳体1311b的剖视图。换档电机1313通过螺纹连接被连接到向下和向侧面敞开的执行机构壳1311b上。其连接方式应保证带有被套装上的电机杠杆1329的电机输出轴与换档轴1305尽量平行。

电机杠杆的换档运动经由可转动支撑的换档销1330传递到与换档轴1305可传递扭矩地连接的换档杠杆1331上。换档杠杆1331上制有一个用于配合换档销1330的槽，为使间隙尽量小，销的直径与槽的宽度应尽量小。

换档杠杆的制造方式为先经冲压，再对槽及孔进行精加工或精切削。

图39和40中表示了本发明的用于自动操纵变速箱的操纵机构，其操纵变速箱上的一个挂档轴来实现挂档与换档过程。其中，为实现每个操纵动作，如轴的转动或轴向移动，设置有一个电机。图41a至41c表示了装置的每个部件的剖视图或视图。

装置1400包括一个电机1401，在其输出端有一个蜗轮传动机构的蜗杆1403。该蜗杆1403与蜗轮1405啮合。蜗轮通过一个轴与一个齿轮1412，如一小齿轮连接。该小齿轮与扇形齿轮1413啮合。扇形齿轮1413与一挂档销子1415无相对转动并无轴向移动地连接或制成一体。挂档销子1415插入到一个挂档拨叉钳口1416中。销子1415的转动操纵一个挂档拨叉运动使其进入一个档位中。该操纵运动是借助于一个电机1402实现的。电机可反向操纵，从而可使销子1415来回摆动，由此可进入变速箱的一个档位或另一档位。

通过挂档销子1415沿着中间挂档轴1411的轴线的移动，使挂档销子进入与挂档拨叉钳口啮合的状态，由此选择进入变速箱的某一档位或相应的挂档轨道或相应的档位组。通过使挂档销子1415绕中间挂档轴1411转动，带动挂档拨叉沿着相应的挂档轴移动，从而实现变速箱的挂档。

为产生变速箱换档所需要的挂档销子1415的转动和往复运动，采用一个挂档电机1401和一个换档电机1402并通过控制单元进行控制。

挂档电机将其转动运动经由一个带有蜗杆及蜗轮的蜗轮传动机构，以及一个连接在其间的带有预压力的弹性元件，如蓄能件传递到挂档小齿轮1412上。蜗轮1405、弹性件及挂档小齿轮1412，如一扇形齿轮都可转动地支撑在一蜗轮轴1414上。该轴的一端支撑在挂档电机壳体上，另一端支撑在执行机构壳体1418上。该轴1414也可以被放置或支撑在执行机构或操纵器壳体的两侧。

蜗轮1405与弹性件的主动件之间的连接及扭矩传递以及弹性件的被动件与挂档小齿轮1412直接的连接是通过如上所述方式实现的。通过一圆柱齿轮，将旋转运动从挂档小齿轮1412传到扇形齿轮1413上，其中该扇形齿轮1413与挂档销子1415形状配合连接或制成一体。另一挂档销子1415a可与扇形齿轮1413或挂档销子1415形状配合连接，或与扇形齿轮1413或挂档销子1415制成一体。

用于操纵挂档的扇形齿轮1413及挂档销子1415和1415a与中间挂档轴1412固定连接。该轴至少由一个压入到执行机构壳1418中的滑动轴承套筒导向。

换档电机1402将其转动运动经由一个蜗轮传动1404传到操纵换档运动小齿轮1406a上。该蜗轮与换档小齿轮1406a可转动地支撑在蜗轮轴1407上，该轴的一端支撑在换档电机壳体上，另一端支撑在执行机构壳体1418上。用于换档的齿条1406b可相对转动地支撑在中间挂档轴1411上，以保证当中间挂档轴1411绕其轴线转动时，齿条1406b不随之转动。小齿轮1406a与齿条1406b的齿相互平行，以保证该啮合齿对相互靠在其齿面上。在整个啮合宽度上轴距始终保持不变。

换档齿条1406b上有一个垂直于中间挂档轴1411旋转轴线的表面1419。而在中间挂档轴1411上也有一个相应的表面1420，由此将小齿轮啮合的切向力经由齿条传递到中间挂档轴1411上。换档小齿轮1406a的转动带动换档齿条1406b及中间挂档轴1411沿其轴线移动。由此带动扇形齿轮1413以及销轴1415和1415a轴向移动，从而可移动到不同的挂档拨叉钳口中。

通过限制换档齿条1406b的长度及通过采取某些结构措施，例如在齿轮件边缘上只制造出部分齿并设置内挡块1423，可将运动范围限制到所需要的及所容许的范围内。

换档小齿轮1406a的转轴与中间挂档轴1411相互垂直，由此保证中间挂档轴1411在其为变速箱挂档所需要的往复及转动运动范围内的转动不依赖换档小齿轮1406a的位置，反之亦然。

在一个特殊的实施例中，换档齿条1406b采用这样的结构，其上制有一个沿中间挂档轴旋转轴线延伸的槽1430。槽1430一直延伸到一个转动导向件1421处，其中，转动导向件的直径略大于该槽的宽度。中间挂档轴1411上有一个直径锐减的区域1422，其与换档齿条1406b上的转动导向件相适应。也可以只在换档齿条1406b的轴向边缘区或边缘上制造转动导向件。换档齿条借助槽1430被插到中间挂档轴上。通过中间挂档轴1411相对于槽1430的微小的尺寸差获得一个形状配合连接，如卡接连接。换档小齿轮由于前面所述的内挡块始终与换档齿条1406b保持啮合，而其轴距则通过前面提及的齿形结构来保证，因此可不受中间挂档轴的影响。

挂档小齿轮1412与扇形齿轮1413的啮合形式应当保证，其齿面沿着转轴的方向延伸。在中间挂档轴为变速箱挂档所需要的升降及转动运动范围内，扇形齿轮及与之固定连接的挂档销子沿中间挂档轴的轴向移动，该移动不依赖扇形齿轮的转角。

挂档小齿轮1412与扇形齿轮1413也可采用这种啮合形式，该啮合副的齿面相互紧靠。

在中间挂档轴1411的另一种运动中，其中，挂档运动是移动而换档运动是转动。在此情况下，前面所述的结构设计原则仍可采用，只是将挂档运动与换档运动互换而已。

中间挂档轴1411在其端部区域有一段小直径区段1432，其与一端头1431相毗邻。

该区段1432被放置在齿条1406b上的槽1433中并被可相对转动但不能轴向移动地支撑在该槽上。为此，齿条1406b在槽1419的两侧设置有侧壁1435，可防止齿条1406b偏移。

根据本发明，带有一发动机、变速箱及扭矩传递机构的汽车上设置有一个用于自动操纵变速箱的的机构，该机构带有一个控制单元和至少一个受该控制单元控制进行自动操纵变速箱的挂档/换档的执行机构。控制单元上至少有一个传感器，必要时该传感器可与另一电子电路信号连通。执行机构中有一个第一驱动装置1401，其用于操纵一个变速箱元件1416以便挂到某档位上；一个第二驱动装置1402，其用于操纵一个变速箱元件1411以便换到某一档位上。其中，第一驱动装置1401通过一个第一级传动，如蜗轮传动1403、1405与后续的圆柱齿轮传动1412、1413操纵变速箱的一个元件1416或装置1411的一个元件来操纵变速箱的挂档。第二驱动装置1402则通过一个第二传动、如蜗轮传动1404、1404a操纵一个变速箱元件或装置1411的一个元件来操纵变速箱换档。在蜗轮传动1404、1404a后面还设置有一圆柱齿轮1406a，其与一齿条1406b相互啮合。齿条1406b可相对转动地支撑在一个可轴向移动和转动的轴1411上。根据需要，轴1411可借助于第二传动机构1402经由一个蜗轮传动1404、1404a和与之连接的齿轮1406a及齿条1406b作轴向往复运动。轴1411借助于第一传动机构1401经由一个蜗杆1403和一个蜗轮1405，必要时还可经过一个连接在其后的圆柱齿轮传动1412、1413而转动。因此，轴1411借助于第一传动机构1401而转动而借助于第二传动机构1402而轴向升降移动。其中，齿条1406b无相对轴向移动但可相对转动地支撑在轴1411上，而与该齿条1406b啮合的齿轮1406a在轴1411转动时不能转动。由此保证了齿条与齿轮可通过相互啮合来对心。齿条1406b上有一个沿轴向的孔1433或槽1430。轴1411上一个直径减小区段1432可相对转动地但无相对轴向移动地支撑在该槽或孔中。该孔和槽可转动地支撑着齿条1406b，其中，在轴上连接有一端档1431，以保证齿条的轴向位置。该端档最好与轴制成一体。在另一实施例中，齿条与轴形状配合连接。在一个其他的实施例中，齿条与轴螺纹连接。

齿条上有一个沿轴向延伸的中心通槽如通孔1433和一个沿轴向延伸的槽1430。齿条上还有位于槽两侧限定槽的边界的弹性侧壁1435。

齿条基本上为中空柱形结构。齿条上的槽设置在侧壁区域内与齿相对的位置。

齿条1406b和/或与之啮合的齿轮1406a最好由塑料制成。

图42为本发明所述操纵机构的剖视图。其中表示了轴1411及与之连接的扇形齿轮1413。此外，还表示了挂档销子1415和1415a，其与轴1411或扇形齿轮1413固定连接。挂档销子1415及1415a通过与挂档拨叉钳口的啮合来操纵挂档拨叉1416进入变速箱的一个档位。

轴1411的轴向位移或换档运动是借助于驱动轴并通过一个齿轮或小齿轮(图42中未示)实现的。在轴的上端、外柱形表面上设置有一齿段，各个齿形成一环形齿段或只分布在轴部分转角范围内的部分环形齿段。齿轮与轴1411上的齿段1490相互啮合。在啮合时，轴仍可转动。为此，齿段1490采用的结构保证轴可以转动。齿段1490上的各齿与该轴的轴线对中。

就目前的交通状况而言，最好在已知的手动换档变速箱上附加一套自动换档机构，从而可自动挂档-换档，必要时还可自动操纵离合器。

在带有一个用螺纹连接的变速杆罩和中央换档轴的变速箱上，将上述实施例所述的操纵机构伸到变速箱内。如果变速箱上没有带中央换档轴的换档轴罩，而是带有一个从变速箱伸出的换档轴，则该换档轴为选择变速档位时转动而在挂档时移动。在这种变速箱上，相应地是用电动方式驱动该换档轴实现执行机构的操纵。由于自动变速箱是由电机驱动或操纵的，因而在转动或传递扭矩时最好采用另一个附加的、第二传动级来实现换档或挂档操纵。如图43所示。

用于挂档操纵的第二传动机构主要由一个齿轮传动对和一个杠杆构成的。该传动机构将齿扇的转动运动转换为一个直线运动。用于换档运动的第二传动最好由一个空间四连杆机构构成。

挂档运动对固定在挂档轴上的换档摆臂的影响最好很小或没有影响。

如果在挂档时，换档摆臂也随之移动，则有必要断开连接。该断开连接的操纵最好能通过一个特定的控制方式来实现。为此，换档电机在挂档时根据一个补偿曲线进行调整。

自动变速箱连同其挂档操纵轴具有如下特征或部件：变速箱壳、中间壳体、保持架(挂档保持架)、挂档轴，其中挂档操纵是通过挂档轴的移动而换档是通过挂档轴的转动实现的。

为便于对中和安装，例如将一个可拆装式执行机构壳固定到变速箱壳上，在变速箱壳上制有若干螺纹孔。对变速箱执行机构的固定则可通过其他孔实现。通过利用在变速箱上已有的位置，在制造变速箱时不需要对变速箱作任何改动。

在图43中表示了变速箱壳1501与变速箱执行机构。从图中可以看到：变速箱壳1501、挂档电机1511、电机安装板1512、执行机构壳1513、用于使变速箱执行机构与变速箱对中的定位销1514、挂档杠杆1515、换档摆臂1516四连杆机构1517、换档电机1518以及执行机构固定件1519。在位置1510处，将执行机构固定件1519与变速箱壳螺纹连接。

在图44中，表示了变速箱执行机构的截面。执行机构壳1513通过定位销轴1514与变速箱壳对中，并在此处将定位销插入到孔中。在执行机构壳1513中，有一个由电机输出齿轮1522和齿扇1523组成的齿轮传动链。齿扇或扇形齿轮1523与挂档杠杆1515共同可转动地支撑在定位销轴1514上。由此决定了相对挂档轴1504的齿扇中心与电机输出齿轮1522之间的轴距公差较小。齿扇1523将其摆动运动经由一个形状配合连接传递到挂档杠杆1515上。挂档杠杆1515的摆动是通过一个插入到轴上的槽中的球头1524转换为直线挂档运动1507。换档摆臂1516开有槽，用于补偿球头的高度差。所示的装置可通过如下方式减少制造成本，即执行机构壳1513用板材成型件，诸如铝压铸件或塑料注塑件制成。齿扇1523最好用精密切削、烧结或精密铸造工艺制造。挂档杠杆1515可通过铸造或冲压工艺制造。第二传动机构的转轴的位置精度是通过在执行机构壳中的齿扇及电机小齿轮的定位保证的，其定位方式已经公知。杠杆机构的轴的位置精度是通过挂档杠杆在定位销轴上的支撑方式保证的。

在图45中，将空间四连杆机构从换档执行机构总成中隔离出来。换档电机轴1525支撑在固定于变速箱壳上的执行机构固定件上。换档杠杆1521套在换档电机轴1525上，由此确定了换档杠杆1521相对于变速箱壳1501的位置，从而也确定了相对于挂档轴1504的位置。当有人操纵换档杠杆1521绕转轴1525转动时，该运动通过连杆1517拉动换档摆臂1516转动。该转动借助于一个形状配合连接机构被传递到挂档轴1504上，由此产生了进入换档状态的摆动运动1508。

该空间四连杆方案表明，在挂档时，换档摆臂将随之运动，由此将改变四连杆的杠杆比例关系并改变换档杠杆1521相对于换档摆臂1516的位置关系。为防止四连杆出现运动干涉，在挂档过程中换档杠杆将按照一个补偿特征线路进行转动。

以上所示机构可以不采用很多的构件。其中，换档杠杆1521由精密切削件、冲压件、烧结件、铸件或塑料注塑件制成。连杆1517可用棒料或塑料注塑件等圆材制成。换档摆臂可用铸钢件或拼焊件制成。

通过在执行机构固定件1519中换挡电机轴的支承，可足够精确地确定换档杠杆1521相对换档摆臂1516的位置。通过用软件设计的方式补偿挂档运动对换档机构的影响，可采用较少、较简单的构件。四连杆方案也可在四个轨道上来换档。

在图46中表示了滑块机构的主要构件。当换档杠杆1521绕换档电机轴1525转动时，换档摆臂1516通过一个球头与放置球头的滑块1526被拉动。由于换档摆臂1516与挂档轴1504形状配合连接，因而产生了沿1508方向的换档运动。

由于换档摆臂1516上制有凹槽，因此，滑块1526在挂档过程中可始终保持在其原有位置上，而不会因此改变换档执行机构的变速比。

随本申请一同提交的权利要求书只是一种建议的撰写形式，并无排除其他专利保护范围的判例。本申请保留将说明书和/或附图中已经公开的其余特征补入权利要求中的权利。

在从属权利要求中采用的引用关系意味着通过对独立权利要求的主题增加各从属权利要求的特征构成一些其他的实施方案，而并不意味着放弃将从属权利要求中的附加特征作为独立的主题加以保护的可能性。

从属权利要求的确可构成一个独立的发明，其表示了一个与前面的从属权利要求的主题所不同的方案。

本发明也不限于说明书所述的实施例。在本发明的构思下，还可能包括许多变换方案或改进方案。特别是这样一些变化方案、元件和组合和/或材料：它们是通过与在说明书、实施例及权利要求中已经描述过并在附图中包含的特征或元件或工艺步骤组合而具备创造性并通过将这些组合的特征实施到新的产品或新的工艺方法或工艺步骤中，包括用在生产、检验和工作方法中。

Claims (16)

1.汽车，带有一个发动机、一个变速箱和一个扭矩传输机构，并带有一个用于自动操纵变速箱的装置，所述装置包括一个控制单元和至少一个可受该控制单元控制进行变速箱速比的自动挂档/换档的执行机构，控制单元与至少一个传感器信号连通，执行机构具有一个第一驱动装置用于操纵一个第一变速箱元件来进行变速箱速比的挂档、一个第二驱动装置用于操纵一个第二变速箱元件来进行变速箱速比的换档，其特征在于，第一驱动装置通过一个在后面连接有一个圆柱齿轮传动机构的第一蜗轮传动机构操纵变速箱上的一个第一变速箱元件进行变速箱挂档；而第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个第二变速箱元件进行变速箱的换档，其中，在该第二蜗轮传动机构之后连接一个圆柱齿轮，该圆柱齿轮与一个齿条啮合，该齿条被可转动地安装在一个既可轴向移动又可转动的轴上，该轴构成所述第二变速箱元件，其中，两个驱动装置的旋转轴线相互平行并且均垂直于该轴。

2.如权利要求1所述的汽车，其特征在于，该轴可借助于第二驱动装置通过所述第二蜗轮传动机构和所述与之连接的圆柱齿轮及所述齿条被轴向往复移动。

3.如权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述第一变速箱元件可借助于第一驱动装置通过一蜗杆和一蜗轮被带动转动。

4.如权利要求1、2或3所述的汽车，其特征在于，该轴可在第一驱动装置的驱动下转动，而在第二驱动装置的驱动下往复移动，其中，该齿条在该轴上轴向上相对固定但可相对转动，当该轴转动时，该齿条相对于与该齿条啮合的齿轮不能转动。

5.如权利要求4所述的汽车，其特征在于，该齿条上有一个沿轴向的孔或槽，该轴上一个直径减小的区段可相对转动地但无相对轴向移动地支撑在该槽或孔中。

6.如权利要求5所述的汽车，其特征在于，该轴上有一个直径减小区段，该齿条可相对转动地支撑在该区段上，在该轴上连接有一端挡，它在轴向上限定齿条的位置。

7.如权利要求6所述的汽车，其特征在于，该端挡与该轴制成一体。

8.如权利要求6所述的汽车，其特征在于，该端挡与该轴形状配合连接。

9.如权利要求6所述的汽车，其特征在于，该端挡与该轴螺纹连接。

10.如权利要求4所述的汽车，其特征在于，该齿条具有一个沿轴向延伸的中央的孔和一个沿轴向延伸的槽，该齿条上还有限定该槽的边界的弹性侧壁。

11.如权利要求10所述的汽车，其特征在于，该齿条上的槽被设置在与齿相对的壁区域内。

12.如权利要求10所述的汽车，其特征在于，该齿条和/或与之啮合的齿轮由塑料制成。

13.如权利要求1所述的汽车，其特征在于，该扭矩传输机构为离合器。

14.如权利要求1所述的汽车，其特征在于，所述第一变速箱元件可借助于第一驱动装置通过一蜗杆、一蜗轮以及一与之连接的圆柱齿轮传动机构被带动转动。

15.汽车，带有一个发动机、一个变速箱和一个扭矩传输机构，并带有一个用于自动操纵变速箱的装置，所述装置包括一个控制单元和至少一个可受该控制单元控制进行变速箱速比的自动挂档/换档的执行机构，控制单元与至少一个传感器信号连通，执行机构具有一个第一驱动装置用于操纵一个第一变速箱元件来进行变速箱挂档、一个第二驱动装置用于操纵一个第二变速箱元件来进行变速箱换档，其特征在于，第一驱动装置通过一个在后面连接有一个圆柱齿轮传动机构的第一蜗轮传动机构操纵变速箱上的一个第一变速箱元件进行变速箱挂档；而第二驱动装置通过一个第二蜗轮传动机构操纵变速箱中的一个第二变速箱元件进行变速箱的换档，其中，在该第二蜗轮传动机构之后安置一个圆柱齿轮，该圆柱齿轮与设置在一个可轴向移动并可转动的轴上的、由与该轴轴线同心安置的齿构成的齿段相互啮合，其中，两个驱动装置的旋转轴线相互平行并且均垂直于该轴。

16.如权利要求15所述的汽车，其特征在于，该扭矩传输机构为离合器。

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