CN103415729A - 用于改变至少一个切换元件的运行状态的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于改变至少一个具有两个切换元件半部的切换元件的运行状态的设备（1），所述切换元件半部为连接至少两个构件能彼此作用连接或为分离这些构件之间的连接能脱开。设有一个机构（6），通过该机构能向驱动装置（2）和切换元件之间的操作链（10）中导入力，借助所述驱动装置能提供用于切换元件的操作力。所述机构（6）的力能在机构（6）的与控制曲线（9）作用连接的耦合区域（8）的区域中被导入驱动装置（2）和切换元件之间的操作链（10）中。所述耦合区域（8）根据驱动装置（2）的旋转驱动沿控制曲线（9）的路径与控制曲线（9）作用连接。能通过机构（6）导入的力至少根据控制曲线（9）的路径与运行状态有关地变化。

Description

用于改变至少一个切换元件的运行状态的设备

技术领域

本发明涉及一种根据在权利要求1前序部分中详细定义的类型的用于改变切换元件运行状态的设备。

背景技术

由实践中已知的变速器装置通常设有形锁合和摩擦锁合的切换元件，通过所述切换元件与运行状态有关地提供变速器装置的不同功能。例如在双离合器变速器中，在变速器输入侧设置两个构造为摩擦锁合的离合器的切换元件，通过它们可分别将一个准备接通的分变速器接入到车辆动力系统的力流中或在相应要求的传动比变换时从力流中断开。另外还已知构造为带式制动器的切换元件，通过它们例如可使变速器装置的轴的转速在换挡过程所需的范围内分别匹配于变速器装置中要挂入的变速比的同步转速。

为此可与运行状态有关地以高的调整动态性来改变这种切换元件的传动能力。在此为了操作切换元件设置通常构造为机电驱动机械的驱动装置，所述驱动装置设有驱动电机和驱动转换装置，其中驱动转换装置设置在驱动机械和切换元件之间。在驱动转换装置的区域中，驱动机械的旋转驱动运动转换为切换元件的平移操作运动。

根据具体应用情况，在驱动转换装置的区域中设置传动级，以便将驱动机械的旋转驱动或者说由驱动机械提供的驱动力矩与应用情况有关地转换到所需的水平上。在此作为传动级使用圆柱齿轮级、蜗轮蜗杆传动机构、凸轮、丝杆系统或球－斜面系统。

通过与应用情况有关地设计驱动转换装置以及由此产生的在驱动机械和要由驱动机械操作的切换元件的压盘之间的传动比，可改变或调整希望的切换元件作用方式所需的、要在切换元件的接合方向上施加到切换元件上的操作力的大小、与此对应的驱动机械的驱动力矩以及由此产生的调整动态性。

根据希望的切换元件调整时间或者说接合时间、在摩擦锁合的切换元件的区域中的气隙、摩擦锁合的切换元件的构件弹性、其它存在于力流中的元件的构件弹性、驱动机械的惯性以及在驱动机械和要由驱动机械操作的切换元件之间的传动比的大小来设计驱动机械的功率。另外在设计驱动机械和与之组合的驱动转换装置时还要考虑在切换元件运行持续时间上出现的磨损，因为由磨损引起的气隙改变可导致调整行程的变化。

例如当摩擦锁合的切换元件的传动能力根据变速器装置运行期间的相应要求应调整为确定的、优选由车辆计算机规定的转矩值并且在随后较长的运行时间上保持于该水平时，需在驱动机械侧持续提供保持力。当驱动机械构造为电动机时，电动机为了保持摩擦锁合的切换元件的该传动能力水平应持续被通以与之等效的电流值。但这种持续电流消耗是不希望的，因为其一方面引起电气元件和电子元件的负荷并且另一方面提高车辆的燃料消耗。

为了在摩擦锁合的切换元件传动能力的规定的保持阶段中减小用于电动机运行的电流需求，在已知的系统中采取各种措施。

例如在电动机和摩擦锁合的切换元件之间的传动路径中设置设有自锁装置的传动机构。通过附加传动机构的自锁装置可在较小的电动机操作电流下将摩擦锁合的切换元件的传动能力保持在希望的水平上并且摩擦锁合的切换元件的传动能力的改变仅在较高的电机驱动力矩下才进行。

具有自锁装置的操作系统基于设有自锁装置的传动机构区域中的较低的齿啮合效率在切换元件的整个运行范围上比没有自锁装置的操作系统不利地需要更大的驱动机械侧的转矩。但更高的操作力只能由具有相应功率的驱动机械来提供。功率更大的电动机需要更大的安装空间并且因此具有功率消耗更高的特点。

为了能够构造安装空间需求较小的具有自锁装置的操作系统，可相应提高驱动机械和切换元件之间的传动比，但由此显著降低调整动态性。另外，蜗轮或螺旋齿轮组的通常垂直的布置构成不利于安装空间的实施方式。

作为替换方案，已知在电动机的区域中或在电机和摩擦锁合的离合器之间的调整系统的力路径的其它位置上设置电磁制动器，该电磁制动器在摩擦锁合的切换元件的运行阶段——在此期间传动能力应基本保持不变——中在闭合运行状态中防止切换元件传动能力的改变。由此在电磁制动器的闭合运行状态中电动机的操作电流可显著下降。

但电磁制动器的使用导致附加的控制和调节耗费并且需要用于操作电磁制动器的相应硬件，由此产生更多的制造和研发成本。另外，在频繁要求改变要操作的摩擦锁合的切换元件的运动状态时，基于电磁制动器的系统固有的调整动态性而无法在希望的程度上利用可由电磁制动器提供的保持效果，因此无法在希望的程度上减小用于电动机运行所需的电流需求。

另外已知，为变速器装置的可机电操作的起动离合器配置所谓的补偿机构，该补偿机构辅助摩擦锁合的离合器的调整过程并且借此可以以较少的控制和调节耗费低成本地减少电动机的电流需求。补偿机构通常包括在安装期间预紧的弹簧系统，该弹簧系统在操作切换元件期间在切换元件的接合方向上起作用并且与行程有关地减小其存储的弹力。

用于切换元件的、设有补偿机构或者说补偿装置的调整系统与具有自锁装置或电磁制动器的系统相比具有下述优点：在安装期间已经存储一个力，该力根据切换元件的轴向操作行程反作用于在切换元件的操作方向（在基本状态中断开的切换元件的断开方向并且在基本状态中接合的切换元件的接合方向）上作用的切换元件的操作力，并且电动机根据用于切换元件的操作系统的设计基本上只需在操作切换元件时克服的较小的余力。当由补偿机构提供的补偿力小于在操作期间在切换元件的区域中出现的并且在切换元件的操作方向上作用的反力时，切换元件在电动机无电流的运行状态中符合要求地转入其基本状态中。在运行中分别在补偿机构的区域中或在切换元件的区域中存储的弹簧能量——它们由补偿机构和切换元件的构件弹性产生——在补偿机构和切换元件之间进行交换。

在已知的补偿机构中，补偿弹簧分别通过附加的杠杆元件与转盘作用连接，但附加的杠杆元件不希望地提高了设有补偿机构的操作系统的设计耗费和安装空间需求。已知的补偿机构也具有确定的特性曲线。因此对于切换元件的特定位置产生由设计规定的力。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种用于改变切换元件运行状态的设备，该设备的控制和调节耗费小并且可以高效率运行且有利于安装空间。本发明另一可能的任务在于提供一种补偿机构，其允许切换元件的状态和由补偿机构导入的力之间的可自由设计的关系。

根据本发明，该任务借助具有权利要求1特征的设备得以解决。

根据本发明的用于改变至少一个具有两个切换元件半部——所述切换元件半部为连接至少两个构件可彼此作用连接或为分离这些构件之间的连接可脱开——的切换元件的运行状态的设备包括一个机构，通过该机构可向驱动装置和切换元件之间的操作链中导入力，借助所述驱动装置可提供用于切换元件的操作力。

根据本发明，所述机构的力可在机构的与控制曲线作用连接的耦合区域的区域中被导入驱动装置和切换元件之间的操作链中，并且所述耦合区域根据驱动装置的旋转驱动沿控制曲线的路径与控制曲线作用连接，并且可通过机构导入的力至少根据控制曲线的路径以低的控制和调节耗费与运行状态有关地变化。

与由实践中已知的并且设有补偿机构的操作系统相比，根据本发明的设备的安装空间需求较少，因为通过机构提供的力可在没有附加的杠杆元件的情况下有利于安装空间地沿控制曲线的路径以小的功率损耗和因此高的效率且同时高的调整动态性被导入驱动装置和切换元件之间的操作链中。另外，该设备允许通过控制曲线的设计与运行状态有关地改变可导入的力。

在根据本发明的设备的一种辅助切换元件的驱动装置侧操作的实施方式中，所述控制曲线的路径具有一个区域，在该区域中通过机构提供的力相加于逆着切换元件的操作方向由驱动装置提供的操作力地起作用。

为了例如能够提供切换元件顺着和/或逆着操作方向的操作限制，在根据本发明的设备的另一种有利的实施方式中，所述控制曲线的路径具有一个区域，在该区域中通过机构提供的力反作用于顺着或逆着切换元件的操作方向由驱动装置提供的操作力。

在根据本发明的设备的一种设有控制曲线保持区域的实施方式中，所述控制曲线的路径具有一个区域，在该区域中通过机构提供的力不仅反作用于逆着切换元件的操作方向由驱动装置提供的操作力而且也反作用于在切换元件的区域中顺着切换元件的操作方向作用的操作力。在该实施方式中，反作用于逆着切换元件的操作方向由驱动装置施加的操作力以及反作用于在切换元件的区域中顺着切换元件的操作方向作用的操作力，例如当逆着切换元件的操作方向施加的操作力小于定义的操作力时，切换元件可保持在定义的运行状态中，由此例如以结构上简单的方式避免了设有电动机的驱动装置的持续通电。

在根据本发明的设备的一种特别有利于安装空间的实施方式中，可通过驱动装置操作另一切换元件，通过机构的耦合区域可在所述另一控制曲线的区域中将力导入到驱动装置和所述另一切换元件之间的操作链中。

为了能够以与所述切换元件类似的程度通过机构与运行状态有关地操作所述另一切换元件，在根据本发明的设备的另一种有利的实施方式中，所述耦合区域根据驱动装置的旋转驱动沿所述另一控制曲线的路径与所述另一控制曲线作用连接，并且可通过机构导入的力至少根据所述另一控制曲线的路径与运行状态有关地变化。

如果所述另一控制曲线的路径连接于控制曲线的路径并且在两个控制曲线之间设置一个保持区域，耦合区域在小于定义的驱动装置用于切换元件或所述另一切换元件的操作力的情况下保持在该保持区域中并且在该保持区域中禁止两个切换元件的驱动装置侧的操作，根据本发明的设备设有一个卡锁区域，该卡锁区域可额外用于设有电动机的驱动装置的位置传感装置的初始化并且通过该卡锁区域两个切换元件可在没有驱动装置侧的操作的情况下保持定义的运行状态。

为了能够通过驱动装置的旋转驱动使形锁合和/或摩擦锁合的切换元件的两个在轴向上可彼此啮合的切换元件半部啮合或脱开啮合，在根据本发明的设备的另一种有利的实施方式中，所述驱动装置的旋转驱动在驱动转换装置的区域中可转换为切换元件的平移操作运动。

如果作为替换所述驱动转换装置具有两个彼此作用连接的组件，所述组件之一构造成可旋转的并且与驱动装置连接，而另一组件构造成在轴向上可移动的并且不可相对旋转的，可根据可旋转的组件的旋转提供用于切换元件的轴向操作运动。

如果所述驱动转换装置具有两个彼此作用连接的组件，所述组件之一构造成可旋转的以及在轴向上可移动的并且与驱动装置连接，而另一组件在轴向上固定并且不可相对旋转，可在可旋转的组件的区域中根据可旋转的组件的旋转提供切换元件的轴向操作运动。

在根据本发明的设备的一种有利于安装空间和成本的实施方式中，所述驱动转换装置构造为球－斜面系统并且控制曲线和/或所述另一控制曲线设置在球－斜面系统的凸轮区域中。作为球－斜面系统的特殊形式也可使用滚柱丝杆系统。

由驱动机械提供的最大功率可以下述方式来限制，即，所述控制曲线和/或所述另一控制曲线的路径根据在操作切换元件和/或所述另一切换元件期间出现的、顺着切换元件和/或所述另一切换元件的操作方向作用的力曲线这样适配，使得要由驱动装置提供的操作力优选至少在切换元件和/或所述另一切换元件的预定义的运行范围内至少近似恒定。

在根据本发明的设备的另一种有利的实施方式中，可以以有利于安装空间的方式通过可与附加控制曲线作用连接的耦合元件区域来操作所述另一切换元件，并且可施加到所述另一切换元件上的操作力由驱动装置的驱动力和可通过机构导入所述另一切换元件和驱动装置之间的操作链中的力产生。

在根据本发明的设备的另外的有利的实施方式中，所述控制曲线和/或所述另一控制曲线和/或附加控制曲线构造成可根据驱动装置的驱动而旋转，并且耦合区域和/或耦合元件区域构造成固定在壳体上；或者所述控制曲线和/或所述另一控制曲线和/或附加控制曲线构造成固定在壳体上，并且耦合区域和/或耦合元件区域构造成可根据驱动装置的驱动而旋转。

因此，根据本发明的设备可以以简单的方式根据具体应用情况适配所提供的安装空间地被设计并且以较低的设计耗费集成到现有的变速器系统中。

无论是权利要求书中给出的特征还是下述本发明设备的实施例中给出的特征都适宜单独地或以任意组合来扩展本发明的技术方案。在本发明的技术方案的进一步扩展方面，相应的特征组合不构成限制，而基本上仅具有示例性的特点。

附图说明

本发明其它优点和有利的扩展方案可从权利要求书和下面参考附图在原理上描述的实施例得出，并且为简明起见在不同实施例说明中为结构和功能相同的构件使用相同的附图标记。

附图如下：

图1为根据本发明的设备的第一种实施方式的示意图；

图2为多个力特性曲线，其出现于切换元件从完全断开的运行状态向完全接合的运行状态方向的操作过程上；

图3为根据本发明的设备的第二种实施方式的三维的第一侧视图，通过该设备可顺序操作两个切换元件；

图4为根据本发明的设备的第二种实施方式的相应于图3的第二侧视图；

图5为根据图3的设备的局部系统图；

图6为根据图3的设备的控制曲线、所述另一控制曲线和附加控制曲线的示意图；

图7为多个转矩曲线，其出现在经过根据图3的设备的控制曲线、所述另一控制曲线和附加控制曲线期间操作切换元件和所述另一切换元件时。

具体实施方式

图1示出用于改变例如构造为摩擦锁合的离合器的切换元件运行状态或者说用于操作切换元件的设备1的高度简化的示意图。为了操作切换元件，设备1包括驱动装置2，起包括在当前构造为电动机并且在图1中未详细示出的驱动机械和设置在驱动机械和切换元件之间的驱动转换装置3，在驱动转换装置的区域中驱动机械的旋转驱动运动可转换为切换元件的平移操作运动。根据具体应用情况，驱动装置2也可设有液压马达或类似物，借助其可在希望的程度上提供用于操作切换元件所需的旋转驱动。

驱动转换装置3在当前包括两个彼此作用连接的组件4，它们构造为凸轮并且构成球－斜面系统的部件，在图1中仅示出两个凸轮4之一。在以已知的方式分别设有四个球控制面4A至4D的凸轮4之间设置四个球元件5A至5D，由此一个凸轮4相对于未示出的另一凸轮——其不仅在轴向上而且也在旋转方向上固定——的旋转运动引起该凸轮4的轴向移动。在此凸轮4根据在驱动装置2区域中设定的驱动旋转方向向切换元件方向运动或远离切换元件运动。

在当前为驱动转换装置3配置一个具有预紧的弹簧元件7的机构6，该弹簧元件在当前经由构造为球的耦合区域8与控制曲线9作用连接并且其弹力可导入驱动装置2和切换元件之间的操作链10中。耦合区域8根据驱动装置2的旋转驱动沿控制曲线9的路径与控制曲线9作用连接，并且可通过机构6导入的力根据控制曲线9的路径与运行状态有关地变化。

控制曲线9在当前设置在凸轮4的外圆周上并且可借助在径向上弹簧加载的耦合区域8被加载机构6的补偿力，所述耦合区域例如可构造为球轴承。作用于控制曲线9或在该区域中被导入操作链10的机构6的力提供一个与弹簧元件7的弹力有关的力，该力结合在控制曲线9的路径上至少局部改变的凸轮角在驱动转换装置3的区域中形成附加的旋转辅助。

在此这样设计控制曲线9的路径，即通过机构6提供的力在控制曲线9的路径的整个范围上相加于在切换元件的接合方向上由驱动装置2提供的操作力地作用。因此机构6构成补偿机构，在其区域中在安装时存储力，该力根据切换元件的调整行程反作用于在切换元件的区域中在断开方向上作用的断开力。通过机构6提供的补偿力使得驱动装置2的驱动机械根据用于操作切换元件的设备1的设计在切换元件的接合过程中只需克服在切换元件的区域中作用的断开力的余力并且因此可在设计耗费、电流消耗和可提供的转矩方面以较小功率设计。

另外，当通过机构6提供的补偿力小于在切换元件的区域中在断开方向上作用的断开力时，切换元件在驱动装置侧的操作力为零时转入到断开的运行状态中，机构6和设有定义弹性的切换元件在借助设备1的运行中交换其弹簧能量。

原则上，通过设备1，要操作的切换元件在其操作范围的多个区段中仅通过一个被机构6的力加载的元件、在当前在凸轮4的区域中至少在一个功能中被影响或辅助，并且驱动装置2基于机构侧的补偿力可在设计耗费、电流消耗和转矩方面能有利地设计。

不仅根据图1的设备1而且设备1的在图3至6中还将详细说明的另一种实施方式都适合用于操作任意构造的切换元件、如摩擦锁合的和/或形锁合的切换元件，其可构造为离合器或制动器，并且通过设备1可基于机构6区域中提供的力有利于安装空间地在同时减少设计耗费的情况下减小旋转驱动装置、如电动机、液压驱动马达或类似物区域中的能量消耗。

图2以简单的方式借助三条关于弹簧元件7变形行程s的力特性曲线示出通过根据图1或根据图3的设备1或其机构6提供的基本作用方式。从变形行程s=0起，通过弹簧元件7施加到驱动转换装置3上的补偿力F7基本上为零，而在切换元件的区域中在断开方向上作用的力F24在向接合方向操作切换元件期间比由驱动装置2产生的接合力F2大通过弹簧元件7当前所提供的补偿力值F7。

在向接合方向逐渐操作切换元件期间，弹簧元件7的变形行程s增加，并且在切换元件的区域中在切换元件的断开方向上作用的力F24也随着切换元件增加的接合度增大。由于机构6的弹簧元件7的补偿力F7由设计决定同样增大，所以要由驱动装置2提供的操作力F2在切换元件的传动能力提高期间至少保持近似恒定，因此可借助较小的驱动装置2操作力和因此借助驱动装置2的仅稍微损害效率的功率消耗来实现所要求的切换元件保持阶段，在此期间切换元件的传动能力应保持恒定。

图3和图4分别示出双离合器变速器的离合器壳区域的三维局部侧视图，在该双离合器变速器中设置所述设备并且在其中可通过设备1和驱动转换装置3以及通过机构6和附加操作装置14操作未详细示出的双离合器系统的一个构造为摩擦锁合的离合器的切换元件以及另一构造为带式制动器的切换元件11。另外，双离合器系统的在附图中未详细示出的摩擦锁合的第二离合器和一个另外的带式制动器12可通过第二设备15来操作，所述第二设备具有与设备1基本相同的结构。在此，该设备也包括具有驱动转换装置3的驱动装置16、机构17和操作装置18，它们与设备1的驱动转换装置3作用连接，以便能够以下面还将详细描述的方式在与双离合器系统的所述一个切换元件和所述另一切换元件11相同的程度上操作双离合器系统的第二切换元件和切换元件12。

为简明起见，在下面主要仅详细说明通过设备1、机构6、驱动转换装置3和附加操作装置14对所述一个切换元件和所述另一切换元件11的操作。因此，关于第二设备15、第二驱动装置16、第二机构17和第二操作装置18的作用方式参见设备1和与之共同作用的组件的说明。

为了能够借助仅设备1和16的两个电动机19和20来操作双离合器系统的相应构成四个调整系统的切换元件和两个带式制动器11和12，设备1和15的调整机构在驱动转换装置3的区域中重叠。电动机19、20分别经由一个小齿轮21（图3仅示出一个小齿轮）驱动设备1或设备15的一个齿扇22、23。齿扇22配置给驱动装置2的电动机19并且另一齿扇23配置给第二驱动装置16的电动机20。两个齿扇22和23与驱动转换装置3作用连接，驱动转换装置在当前构造为双滚珠丝杆机构。根据图3和4的双离合器变速器13的驱动转换装置3例如可具有在DE102008012894A1中详述的结构，以便能够在希望的程度上通过电动机19或电动机20分别操作双离合器系统的两个切换元件之一。

为了更好地理解设备1和15的基本结构，在图5中以示意图示出系统图，该系统图示出设备1的所有在驱动装置2和双离合器系统的切换元件24之间构成操作链10的构件以及设备1的所有在驱动装置2和带式制动器11之间构成操作链25的构件。驱动装置2或者说其电动机19通过马达输出轴42和与之连接的小齿轮21驱动与小齿轮啮合的齿扇22，该齿扇在操作链10中与驱动转换装置3连接。在驱动转换装置3的区域中，驱动装置2的旋转驱动以已知方式转换为用于双离合器系统切换元件24的平移操作运动，该平移驱动运动经由轴向接合轴承26——其用于驱动转换装置3和切换元件24之间的旋转解耦——传递到切换元件24上。切换元件24区域中的产生于膜片弹簧、摩擦片弹簧等的弹性示意地通过图5中的弹簧元件27表示。

为了操作所述另一切换元件11或者说带式制动器，齿扇22设有在图6中详细示出的附加控制曲线28，在该附加控制曲线的区域中齿扇22可与构造为调整杠杆的耦合元件区域29作用连接，该耦合元件区域又与偏心轴30无相对旋转地连接。在调整杠杆29贴靠到附加控制曲线28上并且同时被驱动装置2相应旋转驱动时，调整杠杆29逆着复位弹簧31转动。由调整杠杆的转动运动形成偏心轴30的旋转运动，该旋转运动将带式制动器11的制动带32拉到双离合器变速器13的一个未详细示出的输入轴上，以便能够在双离合器变速器13中升挡时进行输入轴的转速适配。

因此，可施加到所述另一切换元件11上的操作力产生于驱动装置2的驱动力和可通过机构6导入所述另一切换元件11和驱动装置2之间的操作链25中的力。调整杠杆29在当前能借助一个可旋转的辊子33与附加控制曲线28作用连接，由此电动机19的操作力可以以小的摩擦力向带式制动器11方向传导。

在根据图3和图4的设备1和设备15的实施方式中，耦合区域8构造为围绕固定在壳体侧的枢转点43的杠杆元件，该杠杆元件在远离枢转点43的端部区域中通过弹簧元件7被压到控制曲线9或控制曲线38上并且分别根据驱动装置2的旋转驱动沿控制曲线9的路径或沿所述另一控制曲线38的路径与控制曲线9或所述另一控制曲线38作用连接，并且可通过机构6导入的力根据控制曲线9或所述另一控制曲线38的路径与运行状态有关地变化。

切换元件24和带式制动器11的操作分别在齿扇22的转动运动的彼此分开的角度范围内进行。切换元件24和带式制动器11的操作的机械耦合在当前是可能的，因为切换元件24和相配的带式制动器11的操作不同时进行。通过机构6防止可能因切换元件24和所述另一切换元件11的操作的机械耦合而在设备1的区域中产生的相互作用——其例如因切换元件24的预紧安装在齿扇22区域中产生的调整力矩造成并且可能因此操作带式制动器11。当无法完全抵消因机械耦合产生的相互作用时，通过机构6应至少将该相互作用减小到最低限度。通过机构6和由其提供的补偿力可避免切换元件24的离合器弹簧操作带式制动器11。这意味着，在任何情况下应由驱动装置2施加正转矩来操作带式制动器11。因此可确保带式制动器11在无电流的状态中也可靠地断开。

齿扇22和23围绕双离合器变速器13的主轴旋转。齿扇22和23的转动范围分别由输入轴的轴瓦限定，所述输入轴可通过带式制动器11和12制动。基于该几何的边缘条件限制齿扇22和23的最大转动角。该最大调整范围在设计电动机19和20和用于操作切换元件和带式制动器的传动比时被划分。另外在设计时有意义的是，除了双离合器系统的切换元件的主要数据、如轴向分离轴承26和电动机19和20区域中的调整行程和最大轴向力外，还考虑在操作双离合器系统的各切换元件24和带式制动器11和12时所需的调整精度以及在驱动转换装置3区域中可形成的传动比以及齿扇22和23与电动机19和20的马达输出轴42或者说其小齿轮23之间的圆柱齿轮传动比。带式制动器11和12区域中的最大允许的带材力机械地通过材料屈服强度来限制，因此在机构6的区域中设置防止例如可导致带断裂的过载的保护结构。在实现该保护功能时，除了考虑静态效果外也应考虑动态效果，因为电动机19和20的动能在最大转速下有可能已经足以使手制动器11和12的制动带32和34过载。

由于制动带32和34的悬挂点关于变速器壳体中的在此为铝制的中间轴的位置的相对位置以及钢制制动带32和34的未加载时的长度在双离合器变速器13的运行温度范围上变化，所以在设计保护功能时也应考虑该变化。同时应分别通过带式制动器11和12提供足以用于实现希望的作用方式的制动力，并且在任何情况下不能超过最大允许的带材力。

在此无法绝对限制操作带式制动器11和12的偏心轴30和35的旋转角，因此带式制动器11和12的保护功能转移到调整杠杆29的和另一操作带式制动器12的调整杠杆36的操作机构中。原则上分别根据偏心轴30或偏心轴35的旋转角设计带式制动器11和12的带材力的特性曲线，以避免带式制动器11和12区域中的过载。

为此这样设置附加控制曲线28以及配置给调整杠杆36并且设置在齿扇23区域中的控制曲线37或者说它们的路径，使得在齿扇22和23的旋转和偏心轴30和35的旋转之间形成非线性关系。结合在机构6的区域中提供的补偿机构可满足不同的要求。另外，在带式制动器11和12的消极的运行阶段中——在此期间双离合器变速器13的输入轴不制动——通过带式制动器11和12应分别有少量的制动力矩施加到输入轴上，否则会产生不希望的力矩损失。出于此原因，在制动带32和34与输入轴之间分别设置气隙。相对于齿扇22和23，带式制动器11和12的制动带32和34与输入轴之间的气隙可通过齿扇22和23的小的转动角、优选5度被克服。

在设备1的驱动装置2或设备15的驱动装置16失灵时、例如在电动机19和20的通电中断期间，带式制动器11和12在任何情况下应自动进入其断开的运行状态中并且同时禁止在驱动装置侧在接合方向上操作双离合器变速器13的断开的切换元件，以避免通过同时操作双离合器变速器的两个切换元件使双离合器变速器13干涉。这以简单的方式通过势能来确保，该势能在张紧过程期间被施加到制动带32或制动带34以及相应配属的复位弹簧31中。

另外，这样设计驱动装置2和第二驱动装置16的电动机19和20，使得可在没有机构6区域中提供的力的情况下提供用于接合双离合器系统的切换元件24或另一未在附图中详细示出的切换元件所需的离合器额定力矩或要由电动机19和20在切换元件的断开方向上施加的断开力。另外，不仅额定力矩而且双离合器系统的切换元件24的零位在电动机19和20的无电流的运行状态中应通过机构6来保持。为此应形成要通过机构6结合图6中详细示出的控制曲线9、附加控制曲线28和所述另一控制曲线38的路径提供的力或者说补偿力矩或多或少连续的路径。

要由电动机19和20分别施加的驱动力——其分别反作用于在双离合器系统的切换元件24和所述另一切换元件的区域中在切换元件24的断开方向上作用于切换元件上的力——接近操作行程的终点时连续减小并且在100％的离合器额定力矩时分别具有过零点。从该位置起，双离合器系统的切换元件24和所述另一切换元件在电动机19和20的至少近似为零的驱动功率下仍接合。为了分别防止双离合器系统的切换元件24和所述另一切换元件的过压，使通过机构6结合控制曲线9和38提供的补偿力矩的曲线具有第二过零点。

为了在操作带式制动器11和切换元件24期间满足上述要求，机构6的耦合区域8根据驱动装置2的旋转驱动在操作切换元件24期间沿控制曲线9的路径与控制曲线9作用连接。在此，可通过机构6导入的力根据控制曲线9的路径与运行状态有关地变化。而在操作带式制动器11期间，机构6的耦合区域8根据驱动装置2的旋转驱动沿控制曲线38的路径与控制曲线38作用连接。于是可通过机构6导入的力根据所述另一控制曲线38的路径与运行状态有关地变化。同时，在操作带式制动器11期间耦合元件区域29与附加控制曲线28作用连接，以便使带式制动器11在希望的程度上与中间轴啮合或使其从与中间轴的啮合中脱开。

在此这样设置附加控制曲线28的路径，使得递减地经过用于带式制动器11的操作行程。也就是说，通过设计或构造附加控制曲线28的路径在驱动装置2和带式制动器11之间实现一个随齿扇22旋转角变化的传动比。因此，在附加的控制曲线28的相应的路径中通过随齿扇22旋转角变化的传动比可使带式制动器11空行程或气隙以比附加控制曲线28的路径的一个区域高的调整速度被经过，在该区域中，带式制动器11向双离合器变速器13的相应中间轴施加制动力矩。由此可实现大的调整范围和同时良好的调整质量。

所述另一控制曲线38的路径连接于控制曲线9的路径。为了提供驱动装置2的电动机19的位置传感装置的初始化，在控制曲线9和38的路径之间设置一个卡锁区域或者说保持区域39，机构6的耦合区域8在小于定义的驱动装置2用于切换元件24或所述另一切换元件11的操作力的情况下保持在该保持区域中并且禁止切换元件24和11的驱动装置侧的操作。当机构6的耦合区域8贴靠在控制曲线9上的保持区域39中时，齿扇22位于其零位中。该零位也构成安全状态，其应在故障安全情况下被占据。

另外通过保持区域39也可实现用于固定执行机构的附加功能，借助该附加功能可防止齿扇22因运行中出现的振动而自动转出于零位。

在驱动装置2失灵时，切换元件24的张紧的离合器弹簧的势能转换为驱动装置2的电动机19的惯性的动能。该能量在机构6的区域中并且附加地也在带式制动器11的区域中被吸收。在经过保持区域39之后并且紧接着带式制动器11的制动带32张紧之后允许剩余马达惯性动能的余值，以防止因机械止挡件而剪断小齿轮23的齿部。在所述另一控制曲线38的远离保持区域39的区域40中设置端部止挡和用于操作带式制动器11的复位功能，从而防止带式制动器11的制动带32过载。

在控制曲线9的路径的远离保持区域39的端部区域中设置一个卡锁区域41，在该卡锁区域中，通过机构6提供的力不仅反作用于在切换元件24的接合方向上由驱动装置2提供的操作力而且也反作用于在切换元件24的区域中作用于切换元件24的断开方向上的操作力，因此，当耦合区域8贴靠在卡锁区域41上时，切换元件24在电动机19无电流的情况下可靠地保持在接合运行状态中并且附加地提供一个用于在闭合方向上操作切换元件24的端部位置弹簧系统。因此可通过该端部位置弹簧系统避免切换元件24区域中过高的负荷。

在控制曲线9的路径在保持区域39和卡锁区域41之间的区域中，由机构6导入到驱动装置2和切换元件24之间的操作链10的力用于抵消在切换元件24区域中在断开方向上作用的断开力，从而可将由驱动装置2提供的操作力减小到希望的程度上。

图7示出不同转矩的多条曲线，它们在齿扇22的转动范围上出现于驱动装置2的电动机19、切换元件24、带式制动器11的区域中以及机构6的区域中，在此绘出关于单位为度的电动机19的旋转角或者说马达位置的转矩曲线。

转矩曲线m_mot表示由电动机19关于马达位置提供的转矩，而转矩曲线m_24表示根据电动机19马达位置的、由电动机19的驱动力矩和通过机构6提供的力产生的、并且施加到切换元件24上的操作力矩。另一转矩曲线m_11表示根据马达位置施加到带式制动器11上的操作力矩，而转矩曲线m_6表示根据马达位置由机构6提供的补偿力矩。

在马达位置约为0度时，机构6的耦合区域8贴靠在控制曲线9的路径和所述另一控制曲线38的路径之间的保持区域39中。当电动机19的马达位置大于0度时，机构6的耦合区域8沿所述另一控制曲线38的路径与控制曲线38作用连接，而当马达位置小于0度时，耦合区域8沿控制曲线9的路径与控制曲线9作用连接并且在马达位置大约为-45度时在控制曲线9的卡锁区域41中贴靠在控制曲线9上。在马达位置约为＋13度时，机构6的耦合区域8贴靠在所述另一控制曲线38的区域40的端部止挡上，因此不仅由电动机19产生的转矩m_mot而且机构6的补偿力矩m_6以陡峭的梯度上升。带式制动器11的操作在当前大约从＋5度的马达位置开始，从该马达位置起，带式制动器11区域中的转矩m_11在绝对值方面增大。

在马达位置为0度和约-30度之间的范围中，通过机构6结合控制曲线9提供的补偿力矩m_6基本为零，因为在该范围中在切换元件24的区域中在断开方向上作用的离合器反作用力矩相对小。从大约-30度的马达位置起，补偿力矩m_6在绝对值方面才增加，以便保持小的要由电动机19提供的用于接合切换元件24的操作力矩。在大约-43度的马达位置上，电动机19的操作力矩m_mot具有其过零点，以便随后在值上向负方向上升。当在控制曲线9的卡锁区域41的区域中达到用于操作切换元件24的端部止挡时——这大约相应于-45度的马达位置，机构6的补偿力矩m_6首先向零方向减小由电动机19提供的操作力矩并且然后以陡峭的梯度向正方向上升。

控制曲线9、28和38在当前构造为径向曲线。根据具体应用情况控制曲线也可构造为轴向定向的曲线，以便能够利用现有安装空间。

原则上有利的是，机构通过滚动体或滑动体与控制曲线和所述另一控制曲线共同作用，所述滚动体或滑动体被线性导向或构造成可围绕枢转点转动的并且通过由弹簧、液压、气动或电磁装置产生的力向控制曲线或所述另一控制曲线的方向预紧，所述预紧力优选可在该机构的区域中与运行状态有关地变化，以便能够在需要的程度上调整要由该机构——其可将该力导入相应的操作链中——提供的功能、如补偿和保持。

根据控制曲线9和/或所述另一控制曲线38的路径，经由预紧的滚动件或滑动件导入的力可通过控制曲线的设有不同斜度的多个区域进行变化并以此加载用于切换元件和所述另一切换元件的操作装置。另外，可以在设计上以简单的方式在没有驱动装置侧操作能量的情况下实现用于保持断开和/或接合的切换元件的卡锁功能。另外也可通过控制曲线区域中的一个定义的凹口实现用于例如测量系统或定位系统的起点的初始化。驱动装置侧的用于切换元件的操作力的补偿也可通过减小或提高可导入切换元件操作链中的力来进行。通过适合的曲线设计或将两个曲线集成在一个构件中可有利于安装空间地在多于一个切换元件时实现补偿。

另外，通过控制曲线的相应设计也可提供切换元件的至少一个操作方向的端部止挡功能。基于适合的曲线几何形状，该曲线可用作端部止挡并且由此在行进到端部位置时减小力的峰值。另外，通过控制曲线的适合的设计可使执行器位置复位到允许的范围中。

代替设备1的上述实施方式，控制曲线9和/或所述另一控制曲线38和/或附加控制曲线28也可固定在壳体侧，并且机构6的耦合区域8构造成可转动的，并且由此可在规定的范围内沿控制曲线9和所述另一控制曲线38的路径被导向。

附图标记列表

1      设备                    26    轴向接合轴承

2      驱动装置                27    弹簧元件

3      驱动转换装置            28    附加的控制曲线

4      组件                    29    耦合元件区域、调整杠杆

4A-4D  球控制面                30    偏心轴

5A-5D  球元件                  31    复位弹簧

6      机构                    32    制动带

7      弹簧元件                33    辊子

8      耦合区域                34    制动带

9      控制曲线                35    偏心轴

10     操作链                  36    调整杠杆

11     所述另一切换元件、带式  37    控制曲线

制动器                         38    另一控制曲线

12     另外的带式制动器        39    保持区域

13     双离合器变速器          40    另一控制曲线的区域

14     附加的操作装置          41    控制曲线的卡锁区域

15     第二设备                42    马达输出轴

16     第二驱动装置            43    枢转点

17     第二机构                F2    力曲线

18     第二操作装置            F7    力曲线

19,20  电动机                  F24    力曲线

21     小齿轮                  m_mot  转矩曲线

22,23  齿扇                    m_6    转矩曲线

24     切换元件                m_11   转矩曲线

25     操作链                  m_24   转矩曲线

Claims (15)

1.用于改变至少一个具有两个切换元件半部的切换元件（24、11、12）的运行状态的设备（1、15），所述切换元件半部为连接至少两个构件能彼此作用连接或为分离这些构件之间的连接能脱开，设有一个机构（6），通过该机构能向驱动装置（2、16）和切换元件（24、11、12）之间的操作链（10、25）中导入力，借助所述驱动装置能提供用于切换元件（24、11、12）的操作力，其特征在于，所述机构（6）的力能在机构（6）的与控制曲线（9）作用连接的耦合区域（8）的区域中被导入驱动装置（2）和切换元件（24、11、12）之间的操作链（10、25）中，所述耦合区域（8）根据驱动装置（2）的旋转驱动沿控制曲线（9）的路径与控制曲线（9）作用连接，并且能通过机构（6）导入的力至少根据控制曲线（9）的路径与运行状态有关地变化。

2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述控制曲线（9）的路径具有一个区域，在该区域中，通过机构（6）提供的力相加于操作方向在切换元件（24）的接合方向上由驱动装置（2）提供的操作力地起作用。

3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，所述控制曲线（9）的路径具有一个区域（39），在该区域中，通过机构（6）提供的力反作用于顺着或逆着操作方向或在切换元件（24）的断开方向上由驱动装置（2）提供的操作力。

4.根据权利要求1至3之一的设备，其特征在于，所述控制曲线（9）的路径具有一个区域（41），在该区域中，通过机构（6）提供的力不仅相加地作用于顺着切换元件（24）的操作方向由驱动装置（2）提供的操作力而且也反作用于在切换元件（24）的区域中逆着切换元件的操作方向作用的操作力。

5.根据权利要求1至4之一的设备，其特征在于，另一切换元件（11）能通过驱动装置（2）操作，通过机构（6）的耦合区域（8）能在另一控制曲线（38）的区域中将力导入驱动装置（2）和所述另一切换元件（11）之间的操作链（25）中。

6.根据权利要求5的设备，其特征在于，所述耦合区域（8）根据驱动装置（2）的旋转驱动沿所述另一控制曲线（38）的路径与所述另一控制曲线（38）作用连接，并且能通过机构（6）导入的力至少根据所述另一控制曲线（38）的路径与运行状态有关地变化。

7.根据权利要求5或6的设备，其特征在于，所述另一控制曲线（38）的路径连接于控制曲线（9）的路径并且在这两个控制曲线（9、38）之间设置一个保持区域（39），耦合区域（8）在小于驱动装置（2）用于切换元件（24）或所述另一切换元件（11）的定义的操作力的情况下保持在该保持区域中并且禁止这两个切换元件（24、11）的驱动装置侧的操作。

8.根据权利要求1至7之一的设备，其特征在于，所述驱动装置（2）的旋转驱动在驱动转换装置（3）的区域中能转换为切换元件（24）的平移操作运动。

9.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述驱动转换装置（3）具有两个彼此作用连接的组件（22），所述两个组件（22）之一构造成可旋转的并且与驱动装置（3）连接，而另一个组件构造成可轴向移动的并且不可相对旋转的，并且根据可旋转的组件（22）的旋转提供用于切换元件（24）的轴向操作运动。

10.根据权利要求8的设备，其特征在于，所述驱动转换装置（3）具有两个彼此作用连接的组件，所述两个组件之一构造成可旋转的以及可轴向移动的并且与驱动装置连接，而另一组件在轴向上固定并且不可相对旋转，并且在可旋转的组件的区域中根据可旋转的组件的旋转能提供用于切换元件的轴向操作运动。

11.根据权利要求5至10之一的设备，其特征在于，所述控制曲线（9）和/或所述另一控制曲线（38）的路径根据在操作切换元件（24）和/或所述另一切换元件（11）期间出现的逆着切换元件（24）和/或所述另一切换元件（11）的操作方向作用的力曲线这样适配，使得要由驱动装置（2）提供的操作力优选至少在切换元件（24）和/或所述另一切换元件（11）的预定义的运行范围内至少近似恒定。

12.根据权利要求5至10之一的设备，其特征在于，通过能与附加控制曲线（28）作用连接的耦合元件区域（29）能操作所述另一切换元件（11），并且能施加到所述另一切换元件（11）上的操作力由驱动装置（2）的驱动力和能通过机构（6）导入到所述另一切换元件（11）和驱动装置（2）之间的操作链（25）中的力产生。

13.根据权利要求8至12之一的设备，其特征在于，所述驱动转换装置（3）构造为球－斜面系统并且控制曲线（9）和/或所述另一控制曲线和/或附加控制曲线设置在球－斜面系统的凸轮区域中。

14.根据权利要求1至13之一的设备，其特征在于，所述控制曲线（9）和/或所述另一控制曲线（38）和/或附加的控制曲线（28）构造成能根据驱动装置（2）的驱动而旋转，并且耦合区域（8）和/或耦合元件区域（29）构造成固定在壳体上。

15.根据权利要求1至13之一的设备，其特征在于，所述控制曲线和/或所述另一控制曲线和/或附加的控制曲线构造成固定在壳体上，并且耦合区域和/或耦合元件区域构造成能根据驱动装置的驱动而旋转。

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