CN101194117B - 自动中间轴变速器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自动中间轴变速器(10)，特别是自动换档变速器或双离合器变速器，包括：外壳(12)；至少两个纵向定位的轴(14、16)；多个用于设置相应档位的换档离合器组件(110)，借助机械换档组件(20)在纵向上致动所述换档离合器组件(110)；以及用于自动致动换档组件(20)的致动器组件(40)，该致动器组件(40)具有在纵向上作用的至少一个换档液压缸(56；82)、一个具有电子致动的液压阀(60)的液压回路(57)和一个设计成用于致动液压阀(60)的电子控制装置(62)。所述至少一个换档液压缸(56)、液压阀(60)和电子控制装置(62)形成预先组装的机电模块(40)，所述机电模块(40)平行于轴(14、16)安装在外壳(12)上，所述至少一个换档液压缸(56)连接到所述换档组件(20)上。

Description

自动中间轴变速器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括外壳；至少两个纵向定位的轴；多个用于设置相应档位的换档离合器组件，借助机械换档组件在纵向上致动所述换档离合器组件；以及用于自动致动机械换档组件的致动器组件，该致动器组件具有在纵向上作用的至少一个换档液压缸、一个具有电子致动的液压阀的液压回路和一个用于致动液压阀的电子控制装置的自动中间轴变速器及其制造方法。
背景技术
自动中间轴变速器通过动力辅助来进行换档。该动力辅助是借助相应的液压系统产生的。已知有各种实施形式的液压系统和致动器组件。例如，在用于BMW M3的AMT变速器中，液压供给单位实现为作为蓄电池充电单元(accumulator charge unit)的独立单元，并且致动器组件作为“附加”系统连接到变速器的中间换档轴上。
在用于BMW M5的自动换档变速器的进一步发展阶段中，液压系统同样为蓄电池充电单元。但是，整个液压供给系统都是建立在变速器上的。致动器组件是以液压缸和在液压阀块(hydraulic block)中的活塞的形式与阀门和位移传感器组件一起一体地集成到变速器中。
在被大众汽车作为标准使用的双离合器变速器中，在液压模块中液压系统集成有“流动管理”、“离合器管理”、“变速器换档”和“冷却/润滑”功能。用于换档致动器的带有活塞的液压缸分散地布置在变速器外壳中。
发明内容
在上述背景下，本发明的目的是提供一种改进的自动中间轴变速器，特别是自动换档变速器(AMT)或双离合器变速器，并且还提供一种用于制造该变速器的改进方法。
这个目的是借助下述自动中间轴变速器和下述制造自动中间轴变速器的方法来实现的。即一种自动中间轴变速器，包括：外壳；至少两个纵向定位的轴；多个用于设置相应档位的换档离合器组件，借助机械换档组件在纵向上致动换档离合器组件；以及用于自动致动机械换档组件的致动器组件，所述致动器组件具有在纵向上作用的至少一个换档液压缸、一个具有电子致动的液压阀的液压回路和一个用于致动液压阀的电子控制装置，其特征在于：至少一个换档液压缸、液压阀和电子控制装置形成预先组装的机电模块，机电模块平行于轴安装在外壳上，至少一个换档液压缸连接到机械换档组件上，机电模块具有面对变速器内部的第一液压单元以及至少一个布置在第一液压单元的背对变速器内部的一侧上的第二液压单元，至少一个换档液压缸布置在第一液压单元上。一种制造中间轴变速器的方法，包括如下步骤：提供变速器外壳，其在一个侧面、顶部或底部上具有侧向孔；在变速器外壳中预先安装轴、齿轮和机械换档组件，机械换档组件具有多个换档单元，换档单元纵向定位并且每个换档单元具有换档部件；预先安装机电模块，其具有至少一个连接到机械换档组件上的换档液压缸、电子致动的液压阀和电子控制装置；将换档液压缸分别连接到机械换档组件的相应换档单元上；最后将机电模块安装在变速器外壳的侧向孔上，其中至少一个换档液压缸连接到机械换档组件上。
根据本发明，中间轴变速器的液压功能完全集成在机电模块中，也就是说，不是根据单个功能组群分开布置，而是几何地布置在外壳上或外壳内合适的位置上。这使得降低了变速器外壳中液压管路的复杂性。还降低了用于电磁阀(电子致动的液压阀)布线和传感器组件的费用。可以减少用于在变速器装配线上装配的费用。
最后，减少了内部或外部电插塞接口和外壳引入孔的数量。这可以降低实地失效率，并增加变速器功能的可靠性。
即使没有完整的变速器，也可以测试全部液压辅助功能。从而可以缩短在变速器验收测试工作台上的测试时间。如果在机电模块中检测到错误，那么不会对其进行安装，因此没有用于再次装配的费用。
根据本发明，优选的是，所有的液压辅助功能都被组合到机电模块中，包括换档致动器组件。该机电模块在预先装配之后可以在变速器外侧进行液压测试，并且连接到电子控制装置和传感器组件上。还可以存储比例阀的阀特性曲线。
可以在更简单的测试工作台上测试功能。因此该单元可以作为预测试和存储系统而传输到变速器装配线上进行安装。不需要在变速器验收测试工作台上测试液压功能并存储或调节比例阀。这使得在变速器验收期间节省了时间。
甚至在安装到变速器上之前就发现液压系统和/或传感器中的错误。避免了为返工目的而进行的复杂拆卸操作。
通过将换档致动器组件集成到机电模块中，节省了变速器外壳中的液压管路。在模块功能测试期间，可以立即测试整个或者至少大部分的液压功能。
优选在增强的清洁环境(无尘室)中进行机电模块的安装。
然而，这并不应用于整个变速器的装配。
由于高集成度，所以可以以最佳的成本来实现尽可能高级的功能。
借助本发明获得至少一个上述优点。
从属权利要求提供了优选的实施例。
附图说明
图1是根据本发明的中间轴变速器的第一实施例的横截面图；
图2是图1的中间轴变速器的变型的细节示意图；
图3是图1中所示的中间轴变速器的变型的细节的横截面图；
图4是根据本发明的中间轴变速器的优选实施例的横截面图；以及
图5是根据本发明另一个实施例的中间轴变速器的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一实施例的中间轴变速器10。
中间轴变速器10具有外壳12，相互平行的第一轴14和第二轴16可旋转地安装在该外壳12内。
该中间轴变速器10可以构造成比如手动换档变速器、自动换档变速器、双离合器变速器等等。
多个齿轮安装在第一轴14上，其中一个在图1中用18表示。多个齿轮安装在第二轴16上，其中一个在图1中用19表示。
此外，中间轴变速器10具有换档组件20，该换档组件20用于使齿轮对形成力传递(force flux)或将齿轮对从力传递中移出。
该换档组件20具有四个换档单元22、24、26、28，每个用于致动换档离合器组件。换档单元22-28每个包含有换档部件，比如与换档离合器组件的换档套筒接合的换档拨叉30。
此外，各个换档单元22-28包含有换挡杆32，借助下面将更详细描述的致动器组件，该换挡杆32可以在换档方向(也就是垂直于纸平面的方向)上移动，从而在轴向上移动相关的换档部件30，因而将中间轴变速器10的档位(gear stage)移入力传递(force flux)或将其从力传递中移出。
机电模块40设置成用于致动换档组件20并控制换档组件20。该机电模块40在这种情况下侧向法兰连接到中间轴变速器10的外壳12和/或平行于轴14、16。为此，中间轴变速器10的外壳12具有孔，在本实例中为侧向孔41。外壳12和机电模块之间的法兰连接器用42表示。
机电模块覆盖整个侧向孔41，并且可以根据需要将外壳12密封成不漏水。
以下将要描述的各种机电装置布置在机电模块40的外侧。模块覆盖物44布置于机电模块40之上。
同样，模块覆盖物44特别通过法兰连接件46连接到外壳12上，该法兰连接件46优选地为流体密封设计。
机电模块40具有为液压板50形式的第一液压单元，与中间轴变速器的换档组件20有关的基本上所有功能都分配到该液压板50上。机电模块40具有为第二液压板52形式的第二液压单元，该第二液压板52安装在背对变速器内部的一侧，并且优选包含有所有的电子致动的液压阀60，特别是电磁阀。此外，电子模块62形式的电子控制装置设置在第二液压板52上。电子模块62可以是填充有绝缘胶的电路，借助合适的插头连接件插在第二液压单元52上。
在液压单元50、52之间形成有密封板54，密封板54将两个液压单元彼此之间相互分开。孔55设置在密封板54上来形成液压传递点。
机电模块40仅通过电接口68来连接到比如传感器或主控制单元上。此外，还提供有液压接口70，其也可以是比如外壳管 道(case duct)，基本上连接到泵组件上。在优选实施例中，该泵不与机电模块40形成为一体。
通常，所有的液压辅助功能都组合到机电模块中。它们是“流动管理”、“换档管理”功能，如果合适的话，还有“离合器管理”、“停车锁定管理”以及“冷却管理”功能(后者特别应用在具有湿式离合器的双离合器变速器中)。此外，换档致动器组件一体地集成到机电模块中。
机电模块40基本上由至少两个液压板50、52和位于这两者之间的密封板54组成。液压致动的滑阀58和具有换档缸56的换档致动器组件一体地结合到第一液压板50上，优选结合到面对变速器的一侧上。借助滑阀58来致动换档液压缸56，并且所述换档液压缸56用作用于换挡杆32的致动器。
优选地，所有的电子致动的液压阀60都布置在第二液压板52上，可以容易地与电子模块62接触。
电子模块62可以包含所有需要的传感器、电子变速器控制设备和变速器插塞。
换档液压缸56可以与第一液压板50形成为整体形式(如图2所示)，也可以通过螺钉连接到液压板50上。
机电模块40优选地平行于轴14、16进行布置，特别布置在外壳12的侧面、顶部或底部。
在变速器外壳12上仅仅设置几个孔，用于液压连接到泵组件上，并且如果合适的话(在具有湿式运转的单独离合器的中间轴变速器中)连接到离合器或多个离合器上。
图3示出了一个替代实施例，其中，用于致动换挡轴80的换档液压缸82和选择器缸84固定到液压板50”上。该换挡轴80具有多个换档销(shift finger)81。
图4示出了根据本发明的中间轴变速器10”’的优选实施例。
可以看出，两个板50”’和52”’定位成相互平行，并且在两个板的彼此相对的两侧上包含有槽51、53，所述槽51、53与位 于它们之间的密封板54”’(和/或密封板54”’上的孔)一起形成液压管路。
电子致动的液压阀60优选设置在液压板52”’上，背对变速器。液压致动阀(滑阀)58优选布置在液压板50”’上，面对变速器。然而，这些优选的组合并不意味着滑阀不可以布置在比如第二液压板52”’上。滑阀58也可以设置在第二液压板52”’上，只要这有利于液压管路具有更好的配置路线。同样的，在这些例子中，也可以想到在第一液压板50”’上设置电子致动的液压阀60。
电子模块62设置为具有预制插塞连接件的预制单元，从外部插入到第二液压板52”’的外侧上。
换档组件20”’包含有多个换档单元22”’到28”’。每个换档单元具有换档部件30”’(换档拨叉或换挡摇杆)和独立的换挡杆32”’。然而，也可以想到，换档单元22”’到28”’每个为预制的整体式单元。
图5示意性示出了传动系统100，其具有驱动单元102、离合器组件104和中间轴变速器10，驱动单元102可以是内燃机，离合器组件104例如为简单的起动和分离式离合器(或者是双离合器)。
中间轴变速器10优选为纵向变速器并且其本身以已知的方式包括输入端常啮合齿轮副106和安装在轴14、16上的多个齿轮副108。此外，在任何情况下，在齿轮副108之间设置有换档离合器组件110，借助换档液压缸56可以致动该换档离合器组件110。然而，还可以设置有输出端常啮合齿轮副。
此外，图5示意性示出了机电模块40机械连接到换档离合器组件110上，其中显示了换档液压缸56与换档离合器组件110的换档套筒对齐。每个换档离合器组件110具有一个或两个换档离合器，用于对档位进行换档，而且都是借助相应的齿轮副108来实现的。
同样，优选借助机电模块40来致动离合器组件104。致动可以限 制于由分配到离合器组件104上的致动器进行电子致动。然而，通常也可以想到，考虑比如双离合器变速器，机电模块提供相应的液压来用于致动离合器并用于润滑/冷却。
此外，需要指出的是，机电模块40还可以优选借助合适的传感器并通过连接到一体地结合有中间轴变速器10的机动主控制单元上而连接到驱动单元102上。
此外，机电模块40和泵组件112之间的接口72可以如图5所示。如图4所示，这种类型的连接可以通过外壳管道(case duct)72来实现。
应当理解，根据本发明的中间轴变速器可以是自动换档变速器(AMT)或者双离合器变速器(DCT)。然而，其也可以是混合变速器。
机电模块40和覆盖物44包围的空间可以填充有油，从而确保机电模块40中不会有空气进入。此外，由此还可以设置有油箱。
  10中间轴变速器   50第一液压板   90
  11   51线槽   91
  12外壳   52第二液压板   92
  13   53线槽   93
  14第一轴   54密封板   94
  15   55孔   95
  16第二轴   56换档液压缸   96
  17   57   97
  18第一齿轮   58换档阀(滑阀)   98
  19第二齿轮   59   99
  20换档组件   60电磁阀   100传动系统
  21   61   101
  22第一换档单元   62电子模块   102驱动单元
  23   63   103
  24第二换档单元   64分配组件   104离合器组件
  25   65   105
  26第三换档单元   106常啮合齿轮副
  27   67   107
  28第四换档单元   68电连接件   108齿轮副
  29   69   109
  30换档部件(拨叉)   70液压接口   110换档离合器组件
  31   71   111
  32换档杆   72外壳管道   112泵组件
  33   73   113
  34   74   114
  35   75   115
  36   76   116
  37   77   117
  38   78   118
  39   79   119
  40机电模块   80换挡轴   120

Claims (25)

1.一种自动中间轴变速器(10)，包括：外壳(12)；至少两个纵向定位的轴(14、16)；多个用于设置相应档位的换档离合器组件(110)，借助机械换档组件(20)在纵向上致动所述换档离合器组件(110)；以及用于自动致动机械换档组件(20)的致动器组件，所述致动器组件具有在纵向上作用的至少一个换档液压缸(56；82)、一个具有电子致动的液压阀(60)的液压回路(57)和一个用于致动液压阀(60)的电子控制装置(62)，
其特征在于：所述至少一个换档液压缸(56)、液压阀(60)和电子控制装置(62)形成预先组装的机电模块(40)，所述机电模块(40)平行于轴(14、16)安装在外壳(12)上，所述至少一个换档液压缸(56)连接到所述机械换档组件(20)上，
所述机电模块(40)具有面对变速器(10)内部的第一液压单元(50)以及至少一个布置在第一液压单元(50)的背对变速器(10)内部的一侧上的第二液压单元(52)，
所述至少一个换档液压缸(56)布置在所述第一液压单元(50)上。
2.根据权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于：所述机械换档组件(20)具有多个换档单元(22-28)，所述换档单元(22-28)纵向定位并且每个换档单元具有换档部件(30)。
3.根据权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于：所述中间轴变速器为自动档变速器或者双离合器变速器。
4.根据权利要求2所述的中间轴变速器，其特征在于：所述机电模块(40)具有相应的多个换档液压缸(56)，在所述机电模块(40)已安装好的状态下所述多个换档液压缸(56)分别致动换档单元(22-28)。
5.根据权利要求2所述的中间轴变速器，其特征在于：所述换档部件(30)为换档拨叉(30)。
6.根据权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于：机械换档组件(20”)具有换挡轴(80)，所述换挡轴(80)具有多个换档销(81)，用于连接到相应的多个换档部件(30”)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于：所述至少一个换档液压缸(56’)与机电模块(40)的第一液压单元(50’)形成为整体。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于：所述至少一个换档液压缸(56)形成为独立的单元，并连接到所述第一液压单元(50)上。
9.根据权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于：密封板(54)布置在所述第一和第二液压单元(50、52)之间，使得第二液压单元(52)相对于变速器(10)的内部密封。
10.根据权利要求9所述的中间轴变速器，其特征在于：所述密封板(54)包含至少一个在所述第一和第二液压单元(50、52)之间的液压连接件，即传递点(55)。
11.根据权利要求9或10所述的中间轴变速器，其特征在于：一个或多个液压致动的滑阀(58)布置在所述第一液压单元(50)上。
12.根据权利要求9或10所述的中间轴变速器，其特征在于：所述液压阀(60)布置在所述第二液压单元(52)上。
13.根据权利要求9或10所述的中间轴变速器，其特征在于：所述电子控制装置(62)固定到第二液压单元(52)上。
14.根据权利要求9或10所述的中间轴变速器，其特征在于：所述液压单元(50、52)分别为液压板(50、52)。
15.根据权利要求14所述的中间轴变速器，其特征在于：液压板(50”’、52”’)分别具有由在相对两侧上的开口槽(51、53)和布置在液压板(50”’、52”’)之间的密封板(54”’)形成的液压管路。
16.根据权利要求15所述的中间轴变速器，其特征在于：所述密封板(54”’)具有用于连接液压管路的孔(55)。
17.根据权利要求1至6、9、10中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于：在所述机电模块(40)上形成相对于泵组件(112)的液压接口(70)。
18.根据权利要求1至6、9、10中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于：在所述机电模块(40)上形成有相对于布置在变速器(10)和驱动单元(102)之间的离合器组件(104)的液压接口。
19.根据权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于：所述至少一个换档液压缸(56)布置在所述第一液压单元(50)的面对变速器(10)内部的一侧上。
20.一种制造如权利要求1至19中任一项所述的中间轴变速器(10)的方法，包括如下步骤：
提供变速器外壳(12)，其在一个侧面、顶部或底部上具有侧向孔(41)；
在变速器外壳(12)中预先安装轴(14、16)、齿轮(18、19)和机械换档组件(20)，所述机械换档组件(20)具有多个换档单元(22-28)，所述换档单元(22-28)纵向定位并且每个换档单元具有换档部件(30)；
预先安装机电模块(40)，其具有至少一个连接到所述机械换档组件(20)上的换档液压缸(56)、电子致动的液压阀(60)和电子控制装置(62)；
将所述换档液压缸(56)分别连接到所述机械换档组件(20)的相应换档单元(22-28)上；
最后将机电模块(40)安装在所述变速器外壳(12)的侧向孔(41)上，其中至少一个换档液压缸(56)连接到所述机械换档组件(20)上。
21.根据权利要求20所述的方法，所述换档部件(30)为换档拨叉(30)。
22.根据权利要求20所述的方法，在无尘室中进行最后的安装步骤。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，在最后的安装步骤之前在机电模块(40)上调节液压阀(60)。
24.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，在最后的安装步骤之前在模块测试工作台上测试机电模块(40)的液压效能和电效能。
25.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，最后的安装步骤包括实现到外壳(12”’)的液压接口(70”’)。
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