CN102378863B - 带有至少一个可通过执行机构操作的换挡元件的变速设备 - Google Patents

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Abstract

介绍了一种变速设备(1)，该变速设备具有至少一个可以通过具有至少一个电动组件(5)的执行机构(6)操作的换挡元件(3、4)。电动组件(5)与传动轴(7)连接，电动组件在运行中以传动轴(7)的转速旋转并通过电的传输装置(8)与变速设备(1)的其它部件有效连接。至少电能能够通过传输装置(8)感应式地在变速设备(1)的组件和所述至少一个与传动轴(7)连接的电动组件(5)之间交换。依据本发明，通过电动组件(5)可以产生用于操作换挡元件(3、4)的液压操作压力。

Description

带有至少一个可通过执行机构操作的换挡元件的变速设备
技术领域
本发明涉及一种变速设备，该变速设备具有至少一个可通过具有至少一个电动组件的执行机构操作的换挡元件。
背景技术
由实践公知用于自动化操作变速设备摩擦离合器的各种实施方案，这些实施方案例如可有关在与壳体固定的和旋转的变速器部件之间传输能量和信息的方式方法方面而划分。在自动化的变速器中，离合器通常机械操作，其中，轴向力一般由与壳体固定的操作装置借助可轴向移动的接合或分离轴承传输到旋转的离合器上。
然而在此不利的是，在轴承的区域内需要补偿转速差，并取决于各自施加的轴向力地出现损害自动化变速器的效率的机械损耗。
自动变速器的膜片式离合器通常通过液压的操作装置在所期望的范围内操作，其中，为此在壳体侧产生的液压力一般借助于所谓的转动输油件引导到与离合器共同旋转的液压缸。
在这种变速设备的运行中，相应地在转动输油件的密封接触的区域内出现摩擦，该摩擦作为牵引力矩使变速设备的效率变差。此外，相应地在密封接触的区域内产生的摩擦热通过确定的泄漏流体体积流排出，但所述泄漏流体体积流仅能通过液压泵的附加泵功率提供给变速设备。然而附加施加的泵功率又损害了变速设备的效率，而这是不期望的。
为降低上述牵引力矩，变速设备的换挡元件分配有电磁的操作装置，通常各一个布置在壳体侧的电流通流的线圈在这些电磁的操作装置中通过线圈磁场在所期望的范围内使得带动旋转的、能轴向运动的离合器构件运动。
然而换挡元件或离合器的电磁操作的特征在于不期望的高电流消耗，高电流消耗在车辆传动系的不利运行状态中也许使得车辆的车辆电气系统剧烈负荷。
在变速设备的换挡元件的特征在于降低电流消耗的操作中，与传动轴带动旋转的电动调控器如磁铁、电机或类似物由与壳体固定的电源通过集电环相应地供电。
然而，为电流供应而设置的集电环需要不期望高的结构空间需求，并且由于持续的摩擦负荷而仅具有短的使用寿命。
DE10 2006 049 275A1公开了一种变速设备，该变速设备包括至少一个能通过具有至少一个电动组件的执行机构操作的换挡元件。电动组件与传动轴连接，该电动组件在运行中以传动轴的转速旋转并通过电传输装置与变速设备的其它以与壳体固定的方式实施的部件有效连接（in Wirkverbindung）。电能和/或数据可以通过传输装置无接触式地借助感应在变速设备的以与壳体固定的方式实施的组件和所述至少一个与传动轴连接的电动组件之间交换。
然而，执行机构具有结构上复杂的构造，并需要在变速设备内仅有限提供的高的结构空间需求。
发明内容
因此，本发明基于如下任务，即，提供一种变速设备，在该变速设备中换挡元件可以按照结构简单且结构空间有利的方式方法以高效率操作。
依据本发明，该任务通过一种变速设备来解决，这种变速设备具有至少一个能通过具有至少一个电动组件的执行机构操作的换挡元件，其中，电动组件与传动轴连接，电动组件在运行中以传动轴的转速旋转并通过电的传输装置与变速设备的其它组件有效连接，以及其中，通过电动组件能够产生用于操作换挡元件的液压的操作压力，其中，至少电能能够通过传输装置感应式地在变速设备的其它组件和至少一个与传动轴连接的电动组件之间交换，电动组件包括驱动泵装置的电机，执行机构具有液压蓄液器，液压蓄液器至少能够在接近活塞元件腔的无压力的运行状态时与活塞元件腔形成有效连接，且液压蓄液器能够与换挡元件的压力补偿腔形成有效连接。
在带有至少一个可以通过具有至少一个电动组件的执行机构操作的换挡元件的依据本发明的变速设备中，电动组件与传动轴连接，电动组件在运行中以传动轴的转速旋转，并通过电传输装置与变速设备的其它部件有效连接。至少电能能够通过传输装置感应式地在变速设备的组件和所述至少一个与传动轴连接的电动组件之间交换，特别是可以在从位置固定的构件向着旋转的构件的方向上传输。
依据本发明，通过电动组件可以产生用于操作换挡元件的液压操作压力。换挡元件的液压操作以简单的方式方法提供了如下可能性，即，执行机构结构简单地且结构空间有利地实施，因为对换挡元件施加操作压力的液压传输段基本上只包括仅要求少量结构空间的液压管路，该液压管路能以分布在变速设备的已经存在的构造元件内的方式设置。
在依据本发明的变速设备一种结构简单且成本低廉的改进方案中，电动组件包括驱动泵装置的电机，所述电动组件在另一有利的实施方式中通过传动装置相互连接，以便电动组件能以低功率消耗和小的结构空间需求以及低能量需求运行。
依据本发明的变速设备一种同样结构简单且成本低廉的实施方式构造有泵装置，该泵装置具有至少一个可以在活塞元件腔内轴向移动的活塞元件，该活塞元件可以通过驱动转换装置在提供用于换挡元件的操作压力的范围内操作，在该驱动转换装置区域内电机的旋转驱动可以转换成活塞元件的平移驱动运动。
驱动转换装置的一种可以成本低廉地制造且结构空间有利的实施方式包括主轴-螺母系统。
为避免执行机构的电动组件的热负荷，在依据本发明的变速设备的有利的实施方式中，至少在电动组件与换挡元件之间设置有热绝缘装置。
附图说明
本发明的其它优点和有利的改进方案由参照附图依据原理介绍的实施例得出。其中：
图1示出依据本发明的变速设备的局部纵剖面图；以及
图2示出依据图1的变速设备的很大程度示意性的横截面图。
具体实施方式
在图1中以局部纵剖面图示出实施为双离合器变速器的变速设备1，所述变速设备具有设置在变速器输入侧的双离合器装置2。双离合器装置2包括第一摩擦锁合（reibschlüssig）的换挡元件3和第二摩擦锁合的换挡元件4，这些换挡元件可以通过具有电动组件5的执行机构6以后面介绍的方式方法来操作。
通过双离合器装置2，未详细示出的车辆传动系内燃机的曲轴28可与第一变速器输入轴29或第二变速器输入轴30交替地形成有效连接，以便能将内燃机的转矩分别通过变速设备1的第一或第二功率路径从变速器输入端朝着变速器输出端的方向引导。为降低内燃机的转动不均匀性，在曲轴28与传动轴7之间设置有扭转减振装置31。
电动组件5目前包括与传动轴7抗相对转动地（drehfest）连接的两个电机5A、5B，所述电机在运行中以传动轴7的转速旋转并通过电传输装置8与变速设备1的其它组件有效连接。这意味着，在变速设备1的最好实施成与壳体固定的构件和与传动轴7抗相对转动地连接的电机5A、5B之间的能量和控制信号传输或数据传输通过目前在感应基础上工作的传输装置8进行。
通过感应式传输装置8，无论是电机5A和5B驱动所需的驱动能量还是所需的控制信号，也就是额定值和实际值，均无接触式地与变速设备1的与壳体固定的构件并最好也与变速设备1其它可转动的传动元件双向交换。
呈转动变送器式的传输装置8目前结构空间有利地布置在双离合器装置2的内部。此外，传输装置8的与壳体固定的部件8A通过加长元件37支承在与壳体固定的构件38内，该构件在另一端通过轴承装置39支承在双离合器装置2内。额外地，加长元件37构造有中心孔40，传输装置8与车辆电气系统以及控制器之间的未详细示出的电连接导线可以在该中心孔内引导。
双离合器装置2通过另一轴承装置41支承在第二变速器输入轴30上或在变速设备的另一在图中未详细示出的实施方式中支承在与壳体固定的构件上。额外地，双离合器装置2利用在图中仅示意性示出的导轴承（Pilotlager）42支承在曲轴28上。
在变速设备的另一在图中未详细示出的实施方式中，双离合器装置的换挡元件的操作分别由补偿弹簧支持，并且换挡元件要么构造为干式离合器，要么构造为油冷却的离合器。此外存在如下可能性，即，换挡元件分别以如下方式实施，即，使换挡元件在无压力状态下，也就是在操作压力等于零时完全打开或完全闭合。
作为对控制信号感应式传输的备选方案，在变速设备1的其它实施方式中设置如下，即，控制信号电容式地、光学地或借助其它无接触的传输途径在执行机构的随同传动轴7旋转的电动组件和变速设备1的其它与壳体固定的和/或以与执行机构电动组件的转速差旋转的构件之间传输。
图2示出依据图1的变速设备1的很大程度示意性的横截面图，该横截面图基本上仅很大程度简化地示出执行机构6的各单个构造元件。从图2获知，执行机构6包括两个基本上相同的分区，这些分区分别包括电机5A和5B以及各自一个同样与传动轴7抗相对转动地连接的泵装置9A、9B。除了电机5A、5B和泵装置9A和9B外，执行机构6的结构相同的部件分别构造有液压蓄液器10A、10B以及分别配属于电机5A、5B的并与传动轴7抗相对转动地连接的电子模块11A和11B。
执行机构6目前由与壳体固定的能量源，也就是车辆的车辆电气系统通过传输装置8无接触式地供给电能。附加地，电子模块11A和11B为了取决于运行状态地操作双离合器装置2而通过电传输装置8由在目前情况下为变速设备1的变速器控制器的控制器来供给控制数据和调节数据，其中，数据交换双向地进行，也就是说，也可以从执行机构出发朝着控制器的方向进行。
电机5A、5B通过与电机5A、5B的马达输出轴12A、12B连接的、再各自与泵齿轮14A、14B啮合的齿轮13A、13B与泵装置有效连接，其中，齿轮13A、13B和泵齿轮14A和14B分别是在电机5A、5B与泵装置9A、9B之间的传动装置15、16。
泵装置9A、9B具有各一个可以在活塞元件腔17内轴向移动的活塞元件18A、18B，这些活塞元件可各自通过与在图1中详细示出的驱动转换装置19相应的数个驱动转换装置19在提供用于换挡元件3或换挡元件4的操作压力的范围内操作。在此，可分别在这些驱动转换装置19之一的区域内将电机5A和5B的旋转驱动分别转换成活塞元件18A或活塞元件18B的平移驱动运动。
驱动转换装置19目前构造为主轴-螺母系统，其中，泵齿轮14A、14B分别与布置在活塞元件18A、18B的内部并与这些活塞元件同轴地布置的主轴21抗相对转动地连接。活塞元件18A和18B分别是泵装置9A和9B的主轴-螺母系统20的螺母。通过主轴-螺母系统的自锁式设计，可以将摩擦离合器无电流地保持在预先规定的可传递的转矩上。
在该图中，驱动转换装置19仅表示成执行机构6的包括电机5A的部件的主轴21，因此在进一步介绍执行机构6的功能时，基本上就参阅执行机构的包括驱动转换装置19的部件。
驱动转换装置19的主轴21通过螺纹22与活塞元件18A以如下方式有效连接，即，使电机5A在第一转动方向上的旋转驱动导致活塞元件腔17容积的缩小，而使电机5A在电机5的与第一转动方向相反的第二转动方向上的旋转驱动导致活塞元件腔17容积的扩大。泵装置9A的活塞元件腔17目前与双离合器装置2的第一换挡元件3的活塞压力腔连接。同时泵装置9B的在该图中未详细示出的活塞元件腔与第二换挡元件4的活塞压力腔连接，以便能以与第一换挡元件3相同的方式方法操作第二换挡元件4。
在泵装置9A的活塞元件腔17缩小时或在泵装置9B活塞元件腔的容积减小时，在换挡元件3或4的活塞压力腔23或24内的压力各自提高。由此，换挡元件3和4的传输能力可以在所期望的范围内在基本上没有转矩能通过换挡元件3和4引导的完全打开的运行状态和能完全传输各自施加的直至转矩上限的转矩的完全闭合的运行状态之间无级地变化。
在换挡元件3、4的操作活塞25、26之间设置有一个共同的压力补偿腔27，该压力补偿腔除了泵装置9A、9B的活塞元件腔17之外还与液压蓄液器10A、10B连接，以便按照简单的方式方法避免由于从活塞压力腔23或24出发的朝着压力补偿腔27的方向的泄漏流而形成的分别损害换挡元件3或换挡元件4功能的压力。
双离合器装置2构造有中心板32，所述中心板分别是用于第一换挡元件3并也是用于第二换挡元件4的止挡元件。第一换挡元件3的操作活塞25与第一换挡元件3的挤压板33有效连接，并在活塞压力腔23内的相应压力下将第一换挡元件的布置在挤压板33与中心板32之间的衬盘34压向中心板32，以便取决于变速设备1的分别存在的运行状态和相应的控制器侧的预先规定地调整第一换挡元件33的传输能力。
第二换挡元件4的操作活塞26在第二换挡元件4的活塞压力腔24内的相应操作压力下向挤压板施加相应的压紧力，该压紧力将第二换挡元件4的布置在中心板32与挤压板35之间的衬盘36压向中心板32，以便使换挡元件4显示出分别要求的传输能力。
无论是第一换挡元件3还是第二换挡元件4，均各自以取决于所施加的操作力或与此等效的运行变量地调节的方式运行，其中，为测定分别存在的操作力，在执行机构6的操作链内设置有各一个力传感器或压力传感器。
执行机构6的泵装置9A和9B的活塞元件腔17分别与所分配的液压蓄液器10A和10B以如下方式连接，即，可以在活塞元件腔17的各个无压力运行状态下使液压液从液压蓄液器10A、10B补充流入到活塞操作腔17内。
依据本发明的变速设备的优点分别基于，从与壳体固定的构造元件向旋转的构造元件上的能量传输可以基本上无牵引力矩和无磨损地执行。此外，依据本发明的变速设备具有紧凑的构造方式，因为为操作换挡元件而设置的执行机构被整合到换挡元件本身中或整合到在其上布置有换挡元件的传动轴中。这种实施方案可以使换挡元件向外不显示出轴向力。
此外，结构空间有利地且在结构上简单设计的依据本发明的变速设备与由实践公知的变速设备相比可相应地以更高的效率运行。此外，这由以下事实引起，即，执行机构仅在操作换挡元件期间输送能量。为保持换挡元件的通过执行机构调整的传输能力，基本上不必耗费能量，因为执行机构的液压操作段是封闭的系统，该系统在运行中仅需高效节能的所谓按需能耗。
附图标记列表
1 变速设备
2 双离合器装置
3 第一摩擦锁合的换挡元件
4 第二摩擦锁合的换挡元件
5 执行机构的电动组件
5A、B 电机
6 执行机构
7 传动轴
8 电传输装置
8A 传输装置的与壳体固定的部件
9A、B 泵装置
10A、B 液压蓄液器
11A、B 电子模块
12A、B 电机的马达输出轴
13A、B 齿轮
14A、B 泵齿轮
15、16 传动装置
17 活塞元件腔
18A、B 活塞元件
19 驱动转换装置，主轴-螺母系统
21 主轴
22 螺纹
23、24 活塞压力腔
25、26 操作活塞
27 压力补偿腔
28 曲轴
29 第一变速器输入轴
30 第二变速器输入轴
31 扭转减振装置
32 中心板
33 第一换挡元件的挤压板
34 第一换挡元件的衬盘
35 第二换挡元件的挤压板
36 第二换挡元件的衬盘
37 加长元件
38 与壳体固定的构件
39 轴承装置
40 中心孔
41 另一轴承装置
42 导轴承

Claims (13)

1.变速设备(1)，所述变速设备具有至少一个能通过具有至少一个电动组件(5)的执行机构(6)操作的换挡元件(3、4)，其中，所述电动组件(5)与传动轴(7)连接，所述电动组件通过电的传输装置(8)与所述变速设备(1)的其它组件有效连接，所述电动组件(5)以及连接到传动轴(7)的泵装置(9A、9B)在运行中都以所述传动轴(7)的转速随所述传动轴(7)旋转，以及其中，通过所述电动组件(5)能够产生用于操作所述换挡元件(3、4)的液压的操作压力，其特征在于，至少电能能够通过所述传输装置(8)感应式地在所述变速设备(1)的所述其它组件和所述至少一个与所述传动轴(7)连接的电动组件(5)之间交换，所述电动组件(5)包括驱动泵装置(9A、9B)的电机(5A、5B)，所述执行机构(6)具有液压蓄液器(10A、10B)，所述液压蓄液器(10A、10B)至少能够在接近活塞元件腔(17)的无压力的运行状态时与所述活塞元件腔(17)形成有效连接，且所述液压蓄液器(10A、10B)能够与所述换挡元件(3、4)的压力补偿腔(27)形成有效连接。
2.按权利要求1所述的变速设备，其特征在于，所述其它组件以与壳体固定的方式实施。
3.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述泵装置(9A、9B)通过传动装置(15、16)与所述电机(5A、5B)连接。
4.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述泵装置(9A、9B)具有至少一个能在活塞元件腔(17)内轴向移动的活塞元件(18A、18B)，所述活塞元件能够通过驱动转换装置(19)在提供用于所述换挡元件(3、4)的所述操作压力的范围内操作，在所述驱动转换装置(19)区域内所述电机(5A、5B)的旋转驱动能转换成所述活塞元件(18A、18B)的平移驱动运动。
5.按权利要求4所述的变速设备，其特征在于，所述驱动转换装置(19)构造为主轴-螺母系统。
6.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述换挡元件(3、4)的活塞压力腔(23、24)能够被加载以所述操作压力。
7.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述压力补偿腔(27)配属于另一换挡元件(3、4)。
8.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述执行机构构造有力传感器。
9.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述传输装置(8)布置在所述换挡元件(3、4)的内部。
10.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，在所述其它组件与所述电动组件(5)之间的数据传输以感应的方式进行。
11.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，至少在所述电动组件与所述换挡元件之间设置有热绝缘装置。
12.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，所述执行机构构造有压力传感器。
13.按权利要求1或2所述的变速设备，其特征在于，在所述其它组件与所述电动组件(5)之间的数据传输以电容式或光学的方式进行。
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