CN101529134A - 带有至少一个可通过具有至少一个电气元件的传动机构操作的换挡件的变速器设备 - Google Patents

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Abstract

介绍一种变速器设备(1)，带有至少一个可通过具有至少一个电气元件(5、17)的传动机构(4)操作的换挡件。电气元件(5、17)与变速器轴(3)连接，电气元件(5、17)在运行中以变速器轴(3)的转速旋转并通过电传输装置(15)与变速器设备(1)的相对于壳体固定的其它元件作用连接。通过传输装置(15)，电能和/或者数据可以通过滑动环形触点，借助电感或者电容而在变速器设备(1)的相对于壳体固定的元件与至少一个连接变速器轴(3)的电气元件(5、17)之间进行交换。

Description

带有至少一个可通过具有至少一个电气元件的传动机构操作的换挡件的变速器设备
技术领域
本发明涉及一种带有至少一个可通过具有至少一个电气元件的传动机构操作的换挡件的变速器设备。
背景技术
由实践公知的中间轴变速器，诸如双离合器变速器、自动变速器、手动变速器等，通常被带有可转动地支承在轴上的齿轮地实施，这些齿轮与抗扭地连接其它轴的齿轮啮合并构成所谓的齿轮副。通过可转动地支承在轴上的齿轮交替抗扭地连接，齿轮副为将中间轴变速器的不同挡位分级体现到中间轴变速器的力流中，可以通过相应的换挡件，如同步装置、爪件或者摩擦件挂入。
在此，对被设置用于挂入齿轮副的换挡件的操作与如下的轴相关地，从外部或者从内部机械地、液压地、气动地或者磁性地进行，在所述轴上布置有中间轴变速器的可转动地支承的齿轮或浮动轮。
在这里，DE 102 06 584 A1、DE 43 25 964 A1以及DE 103 02 502A1描述了普遍的现有技术，现有技术涉及从轴的内部出来对换挡件进行操作，用以挂入或脱开浮动轮或齿轮副。
从外部对中间轴变速器的换挡件的操作通常通过换挡拨叉或者类似机构实现，其中，从承载浮动轮的轴内部对换挡件进行操作，相比于从外部轴表面相关地对浮动轮的操作，由于轴内部的换挡模拟装置，从而其特征在于，在径向上更小的结构空间需求。与此相反，采用内部操作浮动轮的中间轴变速器与采用外部操作换挡件的中间轴变速器相比，在轴向上具有更大的结构空间需求。
这是由如下的实际情况引起的，即，以操作浮动轮所需的操作力对换挡件的施加，从承载浮动轮的轴内部出来导向同样布置在承载浮动轮的轴上的、被设置在浮动轮之间的换挡件。因为无论是布置在轴上的浮动轮的轴承宽度，还是换挡件的轴向结构空间需求均是不能改变的，而且操作力穿过轴在这些区域内引导仅是受限制地可行的，所以从内部对换挡件的操作在轴的功能上不被浮动轮或者换挡件所需要的区域内进行。这意味着，需要轴的自由区域，但这些区域只能通过加长轴来提供。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种变速器设备，该变速器设备与传统变速器设备相比，其特征在于更小的结构空间需求。
依据本发明，该目的利用一种依据权利要求1所述特征或依据权利要求2所述特征的变速器设备得以实现。
在依据本发明的变速器设备的第一实施方式中，该变速器设备带有至少一个可通过具有至少一个电气元件的传动机构操作的换挡件，所述电气元件与变速器轴连接，在运行中以变速器轴的转速旋转并通过例如电传输装置与变速器设备的相对于壳体固定的其它元件作用连接，其中，传输装置将电能和/或者数据可以通过滑动环形触点在变速器设备的相对于壳体固定的元件与至少一个连接变速器轴的电气元件之间进行交换。
在依据本发明的变速器设备的相对于第一实施方式可选的实施方式中，电能和/或者数据可以借助电感或者电容性地进行交换。
无论是依据本发明的变速器设备第一实施方式还是其它实施方式，均以简单方式提供如下的可能性，即，将设置用于操作换挡件的传动机构的电气元件与变速器设备的变速器轴连接，由此这样实施的变速器设备可以被以变速器设备的不同元件的非常紧凑或结构空间上有利的布置来实施。
变速器设备的相对于壳体固定的元件与被设置用于操作至少一个换挡件的传动机构的电气元件之间的电能和/或者数据的依据本发明的传输，可以以简单方式提供如下可能性，通过布置用于操作换挡件的电气元件，而利用变速器轴的区域内变速器设备内部迄今为止未被利用的结构空间，并避免为操作至少一个换挡件而附加复杂的结构上的措施。
附图说明
本发明的其它优点和具有优点的改进方案由权利要求书和参照附图的原理性地介绍的实施例得出。
唯一的附图示出按照本发明的变速器设备的强烈示意化的部分纵向剖面图。
具体实施方式
在附图中以纵向剖面图示出被实施为中间轴变速器的变速器设备1的一部分，该部分具有变速器主轴2和与变速器主轴2平行布置的中间轴3。在变速器主轴2上布置多个被实施为固定轮的齿轮2A至2D，齿轮2A至2D与多个可转动地支承在中间轴上的并被实施为浮动轮的齿轮3A至3D啮合。浮动轮3A和3B可以通过用于操作齿轮3A至3D的传动机构4的第一挂入装置4A挂入，而浮动轮3C和3D可以通过传动机构4的第二挂入装置4B挂入并因此可与中间轴3抗扭地连接。
传动机构4的挂入装置4A和4B原则上具有在设计上相同的结构，所以在下面的说明中主要对挂入装置4A进行探究。
挂入装置4A被实施有电气元件5，电气元件5这里被构成为电机，为该电机分配控制-和功率电子装置6并且该电机与中间轴3抗扭地连接。无论是表现为电致动器的电机5还是控制-和功率电子装置6，在这里均与中间轴3抗扭地连接并由此在变速器设备1运行中以中间轴3的转速旋转。电机5的未详细示出的电动机输出轴与挂入装置4A的丝杠-螺母布置8的丝杠8A抗扭地连接，从而当丝杠8A在电机侧传动时，该丝杠8A进行旋转并且与中间轴3抗扭地连接的、与丝杠8A啮合的螺母8B在中间轴3的轴向上远离电机5地或者靠近电机5地运动。
螺母8B在这里与两个穿过中间轴3的螺栓9A和9B如此地作用连接，使螺栓9A和9B在中间轴3的轴向上从螺母8B中被推移到中间轴3的长孔10A、10B内。螺栓9A和9B与丝杠-螺母布置8的螺母8B一样地在变速器设备1运行中以中间轴3的转速环绕中间轴3的旋转轴线旋转。
为可以将浮动轮3A或者浮动轮3B与中间轴3抗扭地连接并由此从脱开状态转换到挂入状态，螺栓9A和9B在其背离螺母8B的端部上与围绕中间轴3的套筒件11连接，套筒件11通过形状配合的连接与中间轴3抗扭地连接并在中间轴3的轴向上可推移地布置在该中间轴3上。此外，套筒件11在其背离中间轴3的周向面区域内构成有齿廓11A，齿廓11A在依赖于轴向位置的情况下与固定连接浮动轮3A的齿廓12啮合，与固定连接浮动轮3B的齿廓13啮合或者在这两个齿廓12与13之间中立的中间位置处不与齿廓12和13中的任何一个啮合和无论是浮动轮3A还是浮动轮3B，均不与中间轴3抗扭地连接。挂入装置4B的丝杠-螺母布置8和丝杠-螺母布置14分别为传动转换装置，借助该传动转换装置可以将电机5以及传动机构4的挂入装置4B的同样被实施为电机的电气元件17的旋转传动转换成用于挂入或者脱开浮动轮3A至3D的平移传动运动。
为了避免浮动轮3A至3D之一自主地挂入或者脱开，丝杠-螺母布置8和14在这里被自制动地实施，从而丝杠-螺母布置8的螺母8B或丝杠-螺母布置14的螺母14B在无电机侧传动的情况下保持其位置。
对此可选地，在变速器设备的在附图中未详细示出的其它实施方式中，换挡件-也就是在这里套筒件11的换挡状态通过对挂入装置的电机进行相应的控制，而可以借助在电机侧产生的卡位力矩保持。
对此附加地或者可选地可以设置为，为用来保持分配给浮动轮的换挡件的换挡状态的传动机构的电机分配可电控制的制动器，该制动器在无电流的状态下禁止换挡件或浮动轮的换挡状态的改变。在此，制动器在电气元件作为电机的实施方案中与电机的电动机输出轴连接，从而在电机无电流的状态下避免丝杠-螺母布置的与电动机输出轴连接的丝杠的旋转运动。
在中间轴3的内部除了电机5和所分配的控制-和功率电子装置6外，还设置有用于储备电能的蓄能器7，蓄能器7在这里被实施为电容器，借助该电容器对输送到电致动器5的电压进行平滑化。对此附加地或者可选地，优选被实施为电容器的蓄能器7也可以用于暂时存储电机5工作所需的电能。
此外，表现为组件的并包括蓄能器7、控制-和功率电子装置6以及电机5的结构单元被带有油路地构成，通过该油路在中间轴3的内部，将用于润滑、冷却或者操作变速器设备1不同部件的液压流体引导到相关的部件。
在附图所示变速器设备1的改进方案中，用于操作浮动轮3A至3D的传动机构4在电机5与丝杠-螺母布置8之间以及在电机17与丝杠-螺母布置14之间的区域内，以未详细示出的方式分别构成有变速器设备，以便可以在所要求的范围内变换电机5的传动功率并可以凭借在轴向上推移丝杠螺母8B或14B所需的转矩来传动丝杠8A或丝杠-螺母布置14的丝杠14A。
在变速器设备1的设置于中间轴3外部并相对于壳体固定的部件与抗扭地连接中间轴3的电机5和17之间的电能和/或者控制信号传输，在这里通过基于电感工作的传输装置15进行。这意味着，通过电感式传输装置15，无论是传动电机5和17所需的传动能量，还是双向所需的控制信号，也就是额定值和实际值，均与变速器设备1的相对于壳体固定的部件进行无接触式交换。作为对于电感式地传输电能和控制信号可选地，电能和控制信号也可以通过相应的滑动触点接通或者电容性地，也就是通过电场，在传动机构的随同变速器轴旋转的电气元件与相对于壳体固定的部件之间进行传递。
传输装置15与中间轴或变速器轴3同轴地布置，其中，传输装置15的相对于壳体固定的线圈布置15A布置在中间轴3的内部。这种构造方案在相应自由的轴端部可供使用的情况下，可以以简单方式提供如下可能性，即，以很小的结构长度来实施变速器设备。
对此可选地，传输装置的相对于壳体固定的线圈布置在无自由轴端可供使用的情况下，也能以未详细示出的方式在径向上布置在变速器轴的外部，其中，变速器设备的这种构造方案在变速器设备的轴向上具有更高的结构空间需求。
电感式传输装置15在不同的频率范围内传输传动电机5和17所需的电能和控制电机5和17所需的数据，其中，电能在20kHz至最大200kHz之间的范围内传输，而数据在100MHz的范围内或者在千兆赫范围内双向地在电机5和17与变速器设备1的相对于壳体固定的部件(例如像变速器控制装置)之间进行交换。
因此，传输装置15表现为一种类型的变压器，在该变压器中与相对于壳体固定的线圈布置15A共同作用的、另外的线圈布置15B随同中间轴旋转，中间轴又与具有整流器的电子装置组件连接。借助整流器对交流电压进行整流并在随后的平滑级中进行平滑化，其中，在平滑级上连接有如下的部件，该部件对所传输的信号进行读出和调制，以便将高的频率叠加到次级电压的信号上并进而可以在电变速器控制装置的方向上传输传动机构4电部分的实际值。因此，电机5和17的不同运行状态，例如像电机5和17的停止运转和转动位置可以被传送到变速器设备的相对于壳体固定的部件上，以便可以在电变速器控制装置的区域内确定，浮动轮3A至3D是否挂入。
因此，从变速器设备1的相对于壳体固定的元件向与中间轴3连接的电气元件或电机5或17待传送的数据是用于操作浮动轮3A至3D或操作分配给浮动轮3A至3D的换挡件的预定额定值。
因此，从传动机构4的与变速器轴3连接的电气元件，也就是电机5和17向变速器设备1的相对于壳体固定的元件待传送的数据是关于传动机构4当前运行状态的反馈并因此是传动机构的实际值。
与在传动机构4的相对于中间轴固定的元件与变速器设备1的变速器壳体的元件之间的、上述可选的数据传输类型不同的是，数据也可以通过传输装置光学地和/或者通过无线电传输，而电能则可以电感式地、电容性地或者通过相应的滑动环形触点接通进行传输。
传输装置15的与中间轴3连接的线圈布置15B连同传动机构4的与中间轴连接的电机5和17构成一个共同的组件，由此与传统地实施的变速器设备相比，简化了依据本发明的变速器设备1的装配。
按照本发明的变速器设备的装配以如下方式得到进一步的简化，即传输装置的相对于壳体固定的部分，在这里也就是线圈布置15A，以未详细示出的方式连同变速器设备的变速器控制装置和/或者连同变速器插头构成一个共同的组件。
因为无论是挂入装置4A还是挂入装置4B均为组件的一部分，该组件在变速器设备1的装配期间，可以作为整体推入中间轴3的内部，所以在组件的装配期间设置为，组件在其轴向终位置上优选扭转90°，以便使丝杠螺母8B和14B与挂入装置4B的螺栓9A、9B以及16A和16B之间产生连接。随后，将组件通过相应的措施，如夹紧连接、螺栓连接、销钉连接、粘接连接或者冲压与中间轴3抗扭地连接。
传输装置15附加地也可以被实施为转动油输送装置，通过该装置将可以变速器设备1的液压系统的液压流体导入中间轴3的内部并为润滑、冷却和/或者操作变速器设备1的不同部件而可以继续输送。
在依据本发明的变速器设备的另一具有优点的构造方案中，该变速器设备被仅带有用于产生挂入或脱开部件或齿轮的操作力的电致动器或电机地实施，为部件或齿轮分配所谓的选择致动器。借助选择致动器，可以在所要操作的变速器设备不同部件或浮动轮之间进行选择，从而通过选择致动器选出的齿轮或者部件或者分配给该齿轮或部件的换挡件被施以由电机产生的操作能量。
在此，选择致动器优选被实施为开关磁体，该开关磁体在装置的电致动器与待由装置操作的部件或齿轮之间，分别产生操作部件或者齿轮或分配给该部件或齿轮的换挡件所需的连接。
附图标记
1         变速器设备
2         变速器主轴
2A至2D    齿轮
3         中间轴
3A至3D    齿轮
4         装置
4A、B     挂入装置
5         电致动器
6         控制-和功率电子装置
7         壳体部件
7A        蓄能器
8         丝杠-螺母布置
8A        丝杠
8B        螺母
9A、B     螺栓
10A、B    长孔
11        套筒件
11A       齿廓
12        齿廓
13        齿廓
14        丝杠-螺母布置
14A       丝杠
14B       螺母
15        旋转传输器
15A、15B  线圈布置
16A、B    螺栓
17        致动器

Claims (14)

1.变速器设备，带有至少一个能通过传动机构操作的换挡件，该传动机构具有至少一个电气元件，其中，所述电气元件与变速器轴连接、在运行中以变速器轴的转速旋转并通过电传输装置而与所述变速器设备的相对于壳体固定的其它元件作用连接，以及其中，通过所述传输装置，电能和/或者数据能够通过滑动环形触点而在所述变速器设备的相对于壳体固定的元件以及所述至少一个与所述变速器轴连接的电气元件之间进行交换。
2.变速器设备(1)，带有至少一个能通过传动机构(4)操作的换挡件(11)，该传动机构具有至少一个电气元件(5、17)，其中，所述电气元件(5、17)与变速器轴(3)连接、在运行中以所述变速器轴(3)的转速旋转并通过传输装置(15)而与所述变速器设备(1)的相对于壳体固定的其它元件作用连接，以及其中，通过所述传输装置(15)，电能和/或者数据能够借助电感或者电容而在所述变速器设备(1)的相对于壳体固定的元件以及所述至少一个与所述变速器轴(3)连接的电气元件(5、17)之间进行交换。
3.按权利要求2所述的变速器设备，其特征在于，电感式传输装置(15)的相对于壳体固定的线圈布置(15A)被布置在所述变速器轴(3)的内部。
4.按权利要求2所述的变速器设备，其特征在于，电感式传输装置的相对于壳体固定的线圈布置被布置在所述变速器轴的外部。
5.按权利要求2至4之一所述的变速器设备，其特征在于，所述电感式传输装置(15)在不同的频率范围内传输电能和数据。
6.按权利要求1至5之一所述的变速器设备，其特征在于，所述传输装置与所述变速器轴同轴地布置。
7.按权利要求1至6之一所述的变速器设备，其特征在于，为所述电气元件(5、17)分配有同样与所述变速器轴(3)连接的电子装置，借助所述电子装置能够将待输送给所述电气元件(5、17)的能量与同样待输送给所述电气元件(5、17)的数据进行分离。
8.按权利要求1至7之一所述的变速器设备，其特征在于，要从相对于壳体固定的元件向与所述变速器轴(3)连接的电气元件(5、17)传送的数据是用于操作所述传动机构(4)的预定额定值。
9.按权利要求1至8之一所述的变速器设备，其特征在于，要从与所述变速器轴(3)连接的所述电气元件(5、17)向相对于壳体固定的所述元件传送的数据是关于所述传动机构(4)当前运行状态的反馈。
10.按权利要求1至9之一所述的变速器设备，其特征在于，所述数据能够通过传送装置光学地和/或者通过无线电地传输。
11.按权利要求1至10之一所述的变速器设备，其特征在于，所述传输装置(15)的与所述变速器轴(3)连接的部分(15A)连同所述传动机构(4)的连接所述变速器轴(3)的电气元件(5、17)构成一个共同的组件。
12.按权利要求1至11之一所述的变速器设备，其特征在于，所述传输装置的相对于壳体固定的部分连同变速器控制装置和/或者变速器插头构成一个共同的组件。
13.按权利要求1至12之一所述的变速器设备，其特征在于，所述传输装置(15)也被实施为转动油输送装置。
14.按权利要求1至13之一所述的变速器设备，其特征在于，所述电气元件(5、17)被实施为电机，所述电机与布置在电动机输出轴与所述换挡件(11)之间的传动转换装置(8、14)作用连接，该传动转换装置用于将所述电机(5、17)的旋转传动运动转换成所述换挡件(11)的平移操作运动。
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