CN101495784A - 集成的驱动元件 - Google Patents

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Abstract

建议了一种集成的驱动元件(110)，它尤其适合用于汽车的一种自动变速器中。集成驱动元件(110)至少具有一个电动机(112)，其中优先正好设有二个电动机(112)，它们例如可以被用于双作用离合器变速器。此外设有一个控制至少一个电动机(112)的功能的发动机电子控制仪(114)。该控制仪又具有一个外壳(116)。至少一个电动机(112)以空间上直接连接于外壳(110)并且/或者连接于外壳(110)并且/或者至少部分地集成在至少一个外壳(116)里。

Description

集成的驱动元件
发明涉及一种集成的驱动元件，它具有至少一个电动机以及至少一个发动机电子控制仪。这样的集成的驱动元件尤其被使用在车轫技术范围里，例如在自动变速范围里。
技术背景
在汽车技术中在不同的范围里使用了电动机形式的驱动元件和/或调整元件。通常的应用实例为使用在变速器技术中的驱动元件。
已经开发了各种不同类型的自动变速器，其不同的接通位置一般由直流电机来调整设定。一种实例是所谓双作用离合变速器，在此变速器中有二个相互运转的变速器轴各与一个离合器组合起来。这种双作用离合变速器是所谓顺序变速器的进一步发展，它可以在没有离合和换挡时实现行驶并且在实践中已经被证实为有利于汽车的耗油少和污染小的运行。
(手动或自动)换档在具有双离合器的变速器时可以特别快地进行，因为在双离合变速器时在第一个离合器组中可以实现换档过程，而转矩则通过一个挡位被传递至另一个组。因此实际上消除了换挡迟后。
在简单的顺序变速器中通过一个单个的电动机进行操纵，在双离合变速器中则通过二个单个的电动机，它们在许多范围里接替了否则的话通常用的集中液压系统。
一个或多个发动机控制仪控制着一个或多个电动机的功能。发动机控制仪通常对以下参数进行加工处理，例如象行驶速度、加速踏板-和变速杆位置、用于挡位选择的参数和/或电机转速。这些参数例如可以由汽车的集中的发动机控制仪(engine control unit，ECU)，例如通过一个CAN-总线。
用于变速器电动机的发动机控制仪一般与电动机分开地分别为单个地安装在汽车的一个变速器外壳上。分别借助于插头和电缆连接(成束电缆)实现发动机控制仪和电动机之间的连接。
这种通用的技术然而有以下不足之处：要求的制造过程比较复杂费事，这是因为在汽车工业中电缆铺设和电缆束的布设一般为手工进行。与之对应地这种加工工序是一种成本高、费时多的制造工序。
另一个缺点在于组件的数量多。每个组件也就是发动机控制仪、插头、电动机和电缆一般为单独封装并因此要求在变速器范围里有高的结构空间。各个元部件的连接此外也是一个经常的故障源。
发明内容
因此提出了一种集成的驱动元件，它很大程度上避免了现有技术中所列的缺点。
本发明的核心思想在于：将至少一个电动机(对于用在一种双作用离合变速器里，优选正好为二个电动机)完全或部分地与至少一个发动机电子控制仪集成起来，后者按照现有技术中的上述描述控制所述至少一个电动机的功能。为此目的所述至少一个发动机控制仪具有一个外壳(其中可以是指一种整体和或多部分组成的外壳)，所述至少一个电动机空间上直接连接于这外壳上和/或至少部分地集成在所述至少一个外壳里。
发明可以完全或部分地省去上面所述的，在技术背景中常用的电缆束。
发明的一种可能的设计方案在于：所述至少一个电动机的至少一个电刷架，其装有至少一个电刷，已集成在所述至少一个发动机控制仪的外壳里。例如所述至少一个电刷可以被弹性支承并借助于至少一个弹性元件被压向所述至少一个电动机的至少一个换向器上，因此使其在运行时电接触。
按此方式省掉了在通常的电动机时一般为分开的电动机电刷架的费时的安装。具有所述至少一个电刷架的所述至少一个发动机控制仪的外壳则可以这样地设计，使所述至少一个电动机只需被插上，其中电动机立即就通过所述至少一个电刷而被电接触。只是还需要一种机械的固定，例如通过相应的固定元件。
为使所述至少一个电动机更容易插在所述至少一个发动机控制仪的外壳上，例如可以在所述至少一个电动机的电枢轴上装有具有至少一个导向面的套筒。这至少一个导向面优选包括至少一个锥面，然而其中也可以使用其它形状的导向面(例如弯曲的导向面或者多级的导向面)。优选设计这至少一个导向面，以便在将所述至少一个电动机装到或插到所述至少一个外壳上时使所述至少一个弹性支承的电刷引向所述至少一个换向器。通常将所述至少一个电刷克服所述至少一个弹性元件的力回压，一直到所述至少一个电刷接触所述至少一个换向器。所述至少一个套筒例如可以设计成分开的，可以夹卡到(aufklippbar)所述至少一个电枢轴上的套筒。为此目的例如所述至少一个电枢轴也可以具有一个或多个用于接收套筒的槽。套筒可以设计成一体的或者由多个部分组成。这至少一个套筒此外也更为有利地具有至少一个传感器磁体用于测量所述至少一个电动机的旋转位置。
集成的驱动元件的另一种可能的设计方案在于：所述至少一个发动机控制仪的外壳已容纳了所述至少一个电动机的至少一个轴承。因此集成的驱动元件例如可以这样来设计，使所述至少一个电动机的至少一个轴线和/或轴，尤其是至少一个电枢轴完全地或者局部地穿过这外壳。那么至少一个轴承，例如球轴承可以集成在外壳里。按此方式可以更有利地省去所述至少一个电动机的分开的轴承凸缘，这又同时减少了装配并且/或者减轻了重量。
此外外壳可以具有用于将集成的驱动元件装配在汽车的变速器外壳上的固定元件。例如外壳可以具有相应的螺纹连接固定点(Anschraubpunkt)。总之由此可以，以及也通过将所述至少一个轴承集成于外壳里而大大减少变速器上的螺纹连接固定面。
附图说明
按照附图以下对发明进行详细叙述。所示为：
图1：具有二个电动机的一个集成驱动元件的实施例，从倾斜上方看的分解图；
图2：在将外壳的底板与盖罩连接之后的按图1所示的实施例；
图3：按图2所示的装置，从倾斜下方看的视图；
图4：按图2所示的装置，有透明的盖罩；
图5：按图4所示装置的详图。
图1表示了一个集成的驱动元件110的一个实施例，它如上所述，尤其适合使用在操纵双作用离合变速器时(也就是说作为双作用离合器操纵元件)。
集成的驱动元件110有二个电动机112。其中一个电动机112例如可以用在一个双作用离合变速器里作为选择电动机，而另一个电动机112则作为转换电动机。也可以考虑图1所示装置的其它的应用可能性。
集成的驱动元件110在图1中除了电动机112之外还有一个发动机控制仪114，它具有一个外壳116。外壳116在这实例中设计成由两部分组成并由一个底板118和一个盖罩120构成，其中盖罩120可以通过一个环绕的槽122插在底板118上。
发动机控制仪114的一个电子线路板装在外壳116里，它包含了发动机控制仪114的主要电子组件，但它在按图1的分解图中并未示出(见图4下的标号412)。
这二个电动机112分别有极罐124。这些极罐124例如设计成深冲的钢结构件。在极罐124的内壁上，正如对于本领域技术人员来说熟知的并在直流电机中是常用的那样，相应成型的定子磁体被粘贴入或者按其它方式固定住。定子磁体在图1至4中看不到。应该指出：也可以有另一种设计方案的极罐124，例如作为具有喷注的磁体或者具有磁性塑料的压注构件。对于本领域技术人员来说已知还有其它的实施形式。
极罐124设有螺纹连接孔眼126，例如与极罐124成一体的连接板。通过这些螺纹连接孔眼126可以将极罐124用相应的螺纹孔拧在外壳116的底板118上。螺纹孔128形成了第一固定元件130。
在电动机112的极罐124里分别装入一个电枢轴132，它支承在极罐124上的一个轴承134里。在电枢轴132上分别装有转子板叠，它们并未示出于图1中，然而其结构方案对于直流电机方面的专业人士来说是熟知的。在这转子板叠上装有相应的转子线圈绕组，它们同样也未示出。转子线圈绕组分别与一个换向器环136连接，后者例如在图3中可以见到而且它同样也接收在电枢轴132上。
外壳116的盖罩120分别具有四个电刷架138。在这些电刷架138里借助于一个弹性元件140分别设有一个电刷140，例如一个碳刷。借助于弹性元件140使电刷142径向压向里面，向着盖罩120里的一个圆形孔144，并且因此在装上电动机142时接触电动机112的换向器环136。
此外在外壳116的盖罩120的上侧设有圆柱形的伸出部分150。这圆柱形的伸出部分150的直径相应于极罐124的内径，因此可以将这极罐124套在伸出部分150上。这除了将极罐124螺纹固定在盖罩120上之外还提高了在外壳116上装配电动机112的稳定性。此外还可以在圆柱形伸出部分150的圆柱形圆周面上设置密封元件，它们在图1中并未表示出。例如可以是指一个或多个径向轴密封圈和/或O形圈，例如橡胶圈或维通橡胶(Viton)圈。这些密封元件例如可以容纳在圆柱形伸出部分150的圆柱形圆周面上的圆周槽里，而且/或者可以在圆柱形圆周面上设有一个相应的凹陷(Absatz)，密封元件就置于这凹陷上。这种方式对于套在圆柱形伸出部分150上的极罐124来说保证了电动机112的密封。
外壳116此外具有插接连接146，它成一体地集成在盖罩120上。备选或附带地也可以使用其它的，对本领域技术人员熟知的集成技术。例如可以在盖罩120上只是喷注出插接连接146的一个插头凸缘，其中只是在脱模之后才使插头脚插入。也可以考虑采用置入件的各种不同的压注包封技术。通过插接连接146例如可以触及电动机112和/或发动机控制仪114，并且可以进行供电和/或数据交换。因此可以如上所述使插接连接146在一个变速器上装有发动机控制仪114时通过一个CAN-总线与汽车的中央发动机控制仪(ECU)相连接。
对于安装的集成的驱动元件110，电动机112的电枢轴132通过外壳116。电枢轴132首先穿过盖罩里的孔144，以便接着穿过底板118里的第二孔148。球轴承作为电枢轴轴承压入到底板118的这第二孔148里，这轴承在图1中未示出。此外也可以将一个或多个径向轴密封圈装入在第二孔148中用于使外壳116密封。
外壳116的形状适应于装配在一个变速器外壳上。在这实施例中它具有一种腰形基本形状。在底板118上装有螺纹固定孔眼152，它们用作为第二固定元件154用于将集成的驱动元件110固定在一个变速器外壳上。
图2表示了图1所示的集成的驱动元件110在部安装时的情况。外壳116的盖罩120插在底板118上，因此形成一个密封的外壳116，在这外壳里装有发动机控制仪114的电子装置。现在可以通过插接连接146实现接触。图2中并未示出第二固定元件154。
图3表示了从倾斜下方看的按图2所示集成的驱动元件110的装置的视图。因而说明可以在很大程度上参见图1和2。
除此之外在图3中还可以见到一个套筒310，它装在电枢轴132上。这套筒设计成“丢失的套筒”并且例如切有槽，因此可以将这套筒夹卡(aufklippt)在电枢轴132上。在这套筒310里可以集成一个传感器磁体(例如单个磁体的形式和/或磁性极轮的形式)，通过这传感器磁体用发动机控制仪114的一个设置在外壳116里的，在图3中未示出的磁性传感器(例如一个或多个霍尔传感器，见图5下的传感器线路板516)例如可以探测到电动机112的角度位置。
套筒310在这些附图所示的实施形式中设计成有三个部分。它具有第一圆柱形的分段312，其外径只比电枢轴132的外径略大些(大套筒310的壁厚)。在这第一圆柱形分段312上向上方向连接有另一个分套筒，它具有一个锥面形状的导向面314。这分套筒设计成有槽的，以便被夹卡在另一个分套筒上。在这导向面314上向上又连接有另一分套筒，它具有换向器环136作为第二圆柱形分段316。至少一个传感器磁体也有利地集成在套筒310的这个部位里。
套筒310设计有其导向面314，从而在插装电动机112时这套筒310穿过盖罩120里的开孔144。锥形的导向面314使弹性支承的电刷142克服弹性元件140的弹性力而移动返回，因此它使开孔144进一步开通，一直到电刷142最终置于换向器环136上。导向面314因此可以实现电动机112在外壳116上的“盲(blindes)”接合。
图4表示了按图2所示的集成驱动元件110，它具有透明的盖罩120。很明显，上面装有电刷架138的盖罩120的伸出部分150容纳多个连接元件410。这些连接元件40用于通过电刷142转子绕组的电流加载的正确的随时间上的(zeitlich)连接，以及用于使电流强度相应地匹配。连接元件410通过切割-夹紧技术被电接触并与一个电子线路板412连接。外壳116例如可以设计成压注构件，其中单个的或所有部件即电刷架138，连接元件410以及切割-夹紧接点可以完全地或部分地注入在这压注构件里。备选地例如也可以设计成深冲的钢板构件。
图5又以放大图表示了图4左边的伸出部分150的部位的详图。此处可见：连接元件410包括有一个冲压弯曲零件510，它例如可以是一个铜制零件。该冲压弯曲零件保证了与电刷142按切割夹紧技术的必要的电接触，其中最后向着电刷142的接触通过线512来实现。冲压弯曲零件510例如置入件可以在制造盖罩时压注包封。
电刷架138分别包括有一个筒(
Figure A20078002861900081
)514，它设计成长方体状的板件并且被焊接在冲压弯曲零件510上并且局部一起压注包封。在筒514里设计成炭刷的电刷142于径向方向能滑动地设置。此外在筒140里也装有弹性元件140，此元件设计成螺旋弹簧并且它将电刷142在径向方向里挤入开孔144里。
此外在图5中可以见到布置在外壳116之内的，与冲压弯曲零件510(例如通过切割夹紧技术)电连接的去干扰电抗器516。一个径向向着开孔144布置的传感器板518也布置在外壳116里，这传感器板设有霍尔传感器并且它用于探测电动机112的角度位置。
按图1至5所示的集成驱动元件110的装配设计得比较简单，这是与传统的技术相比，传统技术使用了电缆束。首先将电枢轴132与转子板叠和转子绕组装在极罐124里，并且分别使套筒310插装在转子轴132上。
同时地或者与之并行地将电子器件线路板412装在底板118上并相应地固定在那里(例如通过拧紧固定、粘结或夹紧)。接着将盖罩120置于底板118上，从而使外壳116封闭住。
在这装配步骤之后只是电动机112还与发动机控制仪114分开。为了将电动机112装配到发动机控制仪114上，使电枢轴132通过外壳116的开孔144或148移动，其中同时地使极罐124移动到盖罩124的伸出部分150上。如上所述，通过套筒310的导向面314使电刷142移动退回，一直到电刷142置于换向器上为止。然后将极罐124与外壳116通过螺纹固定孔眼126和螺纹孔128拧紧固定。在这种拧紧固定时同时也使盖罩120压向底板118，从而使外壳116密封。
在这装配步骤之后集成的驱动元件110准备好装配到一个变速器外壳上了。这种装配可以通过图1所示的螺纹固定孔眼152例如通过拧紧固定或铆接来进行。

Claims (10)

1.集成的驱动元件(110)，尤其用于使用在自动变速器中，它具有至少一个电动机(112)，优选刚好两个电动机(112)，以及至少一个设计用于控制所述至少一个电动机(112)的功能的电子发动机控制仪(114)，所述至少一个发动机控制仪(114)具有外壳(116)而且所述至少一个电动机(112)在空间上直接连接外壳(116)和/或至少部分地集成在所述至少一个外壳(116)里。
2.按前一项权利要求所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，具有所述至少一个电动机(112)的至少一个电刷(142)的至少一个电刷架(138)集成在外壳(116)里。
3.按前一项权利要求所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，所述至少一个电刷(142)是弹性支承的并借助于至少一个弹性元件(140)被压向所述至少一个电动机(112)的至少一个换向器环(136)。
4.按前一项权利要求所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于具有至少一个导向面(314)尤其是锥面的至少一个接收在所述至少一个电动机(112)的至少一个电枢轴(132)上的套筒(310)，所述导向面设计成在将所述至少一个电动机(112)装在所述至少一个外壳(116)上时使所述至少一个弹性支承的电刷(142)导向所述至少一个换向器环(136)。
5.按前一项权利要求所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，至少一个传感器磁体集成在所述至少一个套筒(310)里。
6.按上述权利要求之一所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，所述外壳(116)具有至少一个第一固定元件(130)用于安装所述至少一个电动机(112)的至少一个极罐(124)。
7.按上述权利要求之一所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，所述外壳(116)具有至少一个第二固定元件(154)用于将所述外壳(116)安装在汽车的变速器外壳上。
8.按上述权利要求之一所述的集成的驱动元件(110)，其特片在于，所述至少一个电动机(112)的至少一个轴线和/或轴，尤其是至少一个电枢轴(112)穿过所述外壳(116)。
9.按前一项权利要求所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，所述至少一个轴线和/或轴的至少一个轴承集成在所述外壳(116)里。
10.按上述权利要求之一所述的集成的驱动元件(110)，其特征在于，还有至少一个插接元件(146)集成在所述外壳(116)里。
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