CN103890878B - 用于控制促动器的电子控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制至少一个旋转布置的促动器的电子控制装置（28），该电子控制装置具有多个电子组件，比如用于无接触地接收电能以及用于无接触地接收信号的装置（30）、用于产生磁场的装置（27a），以及共同的壳体（39），该壳体包围并在其中容纳电子组件（27a、30），其中，控制装置（28）以能旋转的方式构造，并且构造用于安装到绕旋转轴线（a）旋转的构件上或中。

Description

用于控制促动器的电子控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制以旋转方式布置的促动器的电子控制装置以及该电子控制装置的用途。
背景技术
由本申请人的WO 2008/046737 A1公知了一种带有用于挡位切换的接通装置的换挡变速器，其中，副轴上的空套轮可以通过丝杆/螺母装置接通。接通装置分别包括抗相对转动地(drehfest)布置在副轴上的电动促动器。与副轴一起旋转的促动器无接触地通过所谓的转动传递器接收其电能和信号。转动传递器是电感式传递装置，其表现为变压器，其中，位置固定或者说相对壳体固定的线圈(初级绕组)与旋转的、布置在副轴上的线圈(次级线圈)以电感方式协作。
由本申请人的WO 2009/112340 A1公知了一种具有促动器形式的接通装置的双离合变速器，这些促动器在副轴中同轴且相继地布置，并且使在副轴上的换挡装置轴向移动。与副轴一起旋转的促动器通过电感式转动传递装置无接触地从相对壳体固定的能量源获得其电能。
发明内容
本发明的任务是，紧凑地且符合功能地布置用于促动器的电子控制装置的组件。
本发明的任务通过用于控制至少一个旋转布置的促动器的电子控制装置来解决，该电子控制装置具有多个电子组件，多个电子组件包括用于无接触地接收电能以及用于无接触地接收信号的装置、用于产生磁场的装置；以及共同的壳体，壳体包围并在其中容纳电子组件，其中，控制装置以能旋转的方式构造，并且构造用于安装到绕旋转轴线旋转的构件上或中，其中，电子控制装置构造为能旋转的闭合的结构单元，并且其中，部分布置在壳体外部的至少一个促动器能以电磁方式操作，并且与用于产生磁场的装置形成作用连接。
此外，本发明还涉及上述电子控制装置在用于机动车的变速器中的用途。
有利的设计方案在下文中进行描述。
根据本发明，电子控制装置包括大量电子组件，尤其是用于无接触地接收电能和信号的装置、用于产生磁场的装置以及包围电子组件的共同的壳体。控制装置构造为能旋转的闭合的结构单元(模块)，其安装在旋转的构件上或者插入到旋转的构件中。电能传递优选基于电感基础通过传递装置的位置固定的部分和旋转的部分进行，其形成第一接口。
根据有利的实施方式，至少一个促动器能以电磁方式操作，并且与用于产生磁场的装置形成作用连接(Wirkverbindung)。由此形成电子控制装置的第二接口，通过该第二接口可以无接触地激活促动器。
根据另一优选实施方式，至少一个促动器包括液压阀或者气动阀，也就是说，促动器适合用于控制不同介质。例如当可以“免费”提供一种或另一种能量形式(例如商用车中的压缩气体)时，这可以是有利的。
根据另一优选实施方式，促动器包括旋转式或平移式驱动器。如果阀具有阀丝杆，那么阀丝杆通过电驱动器进行转动。对于阀挺杆，平移式驱动器由磁线圈和磁衔铁实现。
根据另一优选实施方式，旋转构件构造为功能支架，该功能支架至少部分地容纳促动器。在此，功能支架充当阀壳体，该阀壳体基本上容纳促动器的阀部件或机械部件。具有多个阀的功能支架是由本申请人同时以名称“操作装置”和内部编号ZF 003894提交的申请的主题，因此它完全被包含在本申请的公开内容中。
根据另一优选实施方式，电子控制装置的壳体具有呈空心圆柱体形的促动器壳体，这些促动器壳体分布在周边上并且容纳促动器，特别是它们的电驱动器。通过促动器壳体，促动器相对壳体定位和固定，并且也关于功能支架对齐。促动器壳体将壳体的无压内腔与阀腔分隔开，该阀腔填充有压力介质。
根据另一优选实施方式，电子模块的壳体具有端壁，该端壁构造为与相邻的功能支架的接口。端壁在促动器的区域中敞开，从而可以将调整运动直接传递到功能支架中。促动器部分地，尤其是以其驱动器布置在电子模块中，并且部分地，尤其是以其阀区域布置在功能支架中。
根据另一优选实施方式，端壁具有联接头，这些联接头分布在周边上并且与促动器壳体同轴地布置。因此，后者在端壁上向外延长并插入到在功能支架中的相应的孔中。由此，壳体相对于功能支架定中心并且在周向上对齐。
根据另一优选实施方式，促动器壳体分别形成能够以变速器油填充的腔，该腔轴线平行地延伸到功能支架中。在以油填充的腔中存在促动器的可运动的，也就是说可转动的或可纵向移动的部件，这些部件因此被油环绕冲刷。可运动的阀部件在油中遭受浮力，该浮力减小或抵消在运转中出现到阀部件上的离心力。
根据另一优选实施方式，电动机与促动器壳体同轴地布置，其中，在外部的定子部件与内部的转子部件之间存在壳体壁。也就是说，定子的磁场穿过促动器壳体的壁传递到转子上。由此，可运动的且在油中运行的促动器部件向外封闭。
根据另一优选实施方式，在促动器壳体外部设置有磁线圈，而在促动器壳体内部设置有磁衔铁，该磁衔铁操作具有闭合机构的阀挺杆。也就是说，在此磁场也穿过促动器壳体地传递。
根据另一优选实施方式，促动器的可运动的部件浮动地布置在变速器油中。由此实现了使可运动的阀部件，比如阀丝杆、阀挺杆和电枢轴遭受浮力，该浮力至少部分地抵消离心力。由此，尽管功能支架旋转但是可运动的部件仍然可以不受较大阻力地运动。
根据另一优选实施方式，可运动的部件的平均密度接近液压液体，优选是液压油或变速器油的平均密度。这可以通过空心结构方式(电枢空心轴)或轻型结构方式(塑料材料或轻金属材料)来实现。
根据另一优选实施方式，用于能量传递的装置包括次级线圈，该次级线圈布置在旋转的壳体中。有利的是，次级线圈布置在呈环形的壳体的内直径或外直径的区域中，并且以电感方式与相对壳体固定地布置的初级线圈协作，从而可以实现无接触的能量传递和双向的信号传递。
根据另一优选实施方式，电子控制装置配属有旋转布置的产生信号的传感器。由此，传感器信息可以输送给控制装置并由该控制装置进行处理。
根据另一优选实施方式，电子控制装置具有用于无接触地接收传感器的信号的装置。因此，传感器信息可以通过第二接口输送到电子控制装置。
根据另一优选实施方式，传感器包括位移测量装置。由此，例如通过对环形活塞的位移测量可以检测到减小的换挡力并输送给控制装置作为与实际值的偏差量。
根据另一优选实施方式，电子模块的壳体构造为具有闭合的环形腔的环形圆柱体，其中，环形腔容纳促动器的电部件和传感器以及其他电子组件，并且能够以浇注物料灌封。由此，电子模块成为实心块，并且因此能够吸收在运行中作用的离心力。附加地或者替选地，其他措施也可以用于加强壳体结构，例如给壳体的外周边加围箍。浇注物料可以优选包含有用于提高强度的纤维，比如碳纤维或玻璃纤维。
根据本发明的另一观点，上述电子控制装置优选应用在用于机动车的变速器中，尤其是自动变速器中。由此实现如下优点，即，变速器的总效率由于用于旋转的促动器的无摩擦的能量传递而得到改善。
附图说明
在附图中示出了本发明的实施例并在下文中对它们进行详细说明，其中，可以从说明书和/或附图中得到其他特征和/或优点。其中：
图1示出带有促动器的与在变速器轴上的功能支架连接的根据本发明的电子模块；
图2示出带有位移测量装置的电子模块；
图3示出作为预安装的结构单元的电子模块；
图4示出具有电动机定子的电子模块的支架板；
图5示出没有支架板的电子模块的壳体；
图6示出没有促动器的电子模块；以及
图7示出针对旋转的电子模块的能量流和信号流的示意图。
具体实施方式
图1示出机动车的自动变速器的剖面图：构造为功能支架2的旋转构件以旋转轴线a抗相对转动地布置在变速器轴1上。总共有三个换挡元件，也就是第一多片式离合器3、第二多片式离合器4以及卡爪离合器5与功能支架2连接。换挡元件3、4、5配属有能够液压操作的、构造为活塞/缸单元的换挡装置。换挡装置6、7分别具有呈环形的构造为压力腔6a、7a的环形缸体，它们布置在功能支架2中。换挡元件3、4、5在驱动侧通过公共的组合的摩擦片/卡爪支架9连接，该摩擦片/卡爪支架关于第一多片式离合器构造为外摩擦片支架9a，关于第二多片式离合器4构造为内摩擦片支架9b，而关于卡爪离合器5构造为卡爪支架9c。第一多片式离合器3的从动侧具有内摩擦片支架3a，该内摩擦片支架与呈圆柱体形的从动机构10连接。卡爪离合器5与另一呈圆柱体形的从动机构11连接。第二多片式离合器4具有外摩擦片支架4a，该外摩擦片支架形成第三从动机构12。第一多片式离合器3通过第一环形活塞13操作，并且第二多片式离合器4通过第二环形活塞14操作，而卡爪离合器5通过多个布置在功能支架2的周边上的切换臂15操作。组合的摩擦片/卡爪支架9通过连接元件16与功能支架2抗相对转动地连接，从而三个换挡元件3、4、5的驱动侧通过功能支架2与变速器轴1连接。因此，功能支架2也是换挡元件3、4、5的支架。
在包括两个彼此连接的主体2a、2b的功能支架2中布置有截止阀17，该截止阀控制压力油到换挡装置7的压力腔7a的输送。在示意性示出的变速器壳体18与变速器轴1之间设置有所谓的转动输油装置19，也就是说，压力油从相对壳体固定的油通道20递送到在变速器轴1中的环形槽21中。从那里开始压力油通过径向孔22、轴向孔23和另一径向孔24到达功能支架2的油通道25中并从那里到达截止阀17中。压力油通道26从截止阀17开始通到压力腔7a中。用于换挡装置6、8的其他压力腔6a、8a的压力油输送部分地用虚线示出，附属的截止阀在这个截面图中不可见，这是因为它们在周向上错开地布置。原则上，每个换挡装置6、7、8都装备有截止阀。
截止阀17以电方式动操作，在所示实施例中由电动机27操作，该电动机布置在电子控制装置28(也被称为电子模块28)中。截止阀17连同电动机27形成促动器，也被称为致动器。截止阀17具有转动丝杆17a和通过运动螺纹与其连接的阀闭合机构17b。转动丝杆17a与空心轴17c连接，在其上布置有电动机27的未设有附图标记的电枢。在旋转的功能支架2的情况下，转动丝杆17a以及空心轴17c承受离心力作用，该离心力作用可以至少部分地由压力油的浮力抵消。因此，促动器的可运动的部分，也就是说转动丝杆17a、阀闭合机构17b以及构造为空心的电枢轴浮动地布置在油中。电子模块28，尤其是电动机27基于电感基础获得其电能以及其信号以闭合和打开截止阀17：为此，一方面在变速器壳体18中布置初级线圈29，而另一方面在电子模块28中布置次级线圈30。结合图3至图7的说明来阐释根据本发明的电子模块28的其他细节。
图2示出穿过功能支架2和换挡元件3、4的另一轴向截面图(针对相同的部件应用与图1中相同的附图标记)。在电子模块28上布置有无接触的位移测量装置43，该位移测量装置例如按照差分变压器的方式工作。位移测量装置43包括紧固在换挡元件3的第一环形活塞13上的探测栓44以及布置在电子模块28上的、构造成杯状的容纳部件45，探测栓44无接触地伸入到该容纳部件中。可以将多个这样的位移测量装置布置在电子模块28的周边上。同样可以设置压力传感器和/或力传感器。
图3以立体图示出作为单独的结构单元的电子模块28，其中，以截面图形式示出两个截止阀，即在图1中示出的截止阀17以及另一个相同的截止阀38。电子模块28具有构造为环形的壳体39，该壳体通过盖40向外封闭。在壳体内部布置有电动机27的定子(针对相同的部件应用与图1中相同的附图标记)。在壳体39上成形有联接头41，电子模块28通过该联接头与功能支架2的主体2a(参见图1)连接。同时，通过O型圈42对在功能支架2的主体2a中的油腔进行密封。在附图中可以识别出四个截止阀，两个设有附图标记17、38而另两个没有附图标记。也就是说，可以在电子模块28的周边上总共布置六个截止阀。如上面已经实施的那样，转动丝杆17a和空心轴17c在油腔中运行：它们一方面承受离心力作用，而另一方面遭受抵抗离心力的浮力，该浮力由被挤出的油量的重量来确定。为了实现进一步地抵消离心力作用，电枢轴构造成空心。附加地，优选应用具有低比重的材料，以便使离心力作用保持得很小。如从附图可知那样，空心轴17c被双重支承。代替用于产生转动运动的电动机27，也可以应用按照磁阀形式的结合阀挺杆的磁体。于是，阀挺杆的平移运动直接传递到闭合机构上。如上面已经提到的那样，电能的传递基于电感基础进行：为此，在电子模块28内部，次级绕组30布置在径向内置的区域中，该次级绕组与这里未示出的初级绕组(参见图1)形成作用连接。电子电路板57在联接头41的侧上示出。电子电路板用于将构件彼此电连接。除此之外，电子电路板还用于使部件彼此定位，特别是直至这些部件在壳体中被浇注。
电子模块和功能支架也可以装配有其他促动器，例如像是由本申请人同时提交的具有内部编号为ZF 003895的主题的可电控制的冷却阀和润滑油阀，其完全被包含在本申请的公开内容中。
图4示出电子电路板57，其作为用于电动机的定子、次级线圈以及其他在此未示出的电子构件的支架。
图5示出不带盖40的电子模块38的壳体39。壳体39具有敞开的环形圆柱体的形状，其由端壁39a、外圆柱体壁39b和内圆柱体壁39c形成。在端壁39a上成形有构造成杯状的促动器壳体50，该促动器壳体相对于从端壁39a向外凸出的联接头41同轴地布置。壳体39与促动器壳体50和联接头41优选一体式地制造为铸件，尤其是塑料注塑件，其中，优选应用由纤维加强的塑料。此外，壳体39，特别是外圆柱体壁39b为了吸收离心力可以通过未示出的围箍加强。壳体39的内部由浇注物料，尤其是由纤维加强的塑料灌封。由此，电子组件也固定并保持在壳体39中。因此，促动器壳体50相对于壳体39的呈环形的内腔密封。
图6示出配备有根据图4的支架盘40的壳体39。促动器壳体50穿过电动机27的定子27a，其中，在磁场区域中的壁厚构造得相对较薄。但是定子27a位于其中的环形腔相对于促动器壳体50的内腔密闭地密封。通常，全部的电子组件由壳体39包围，并且因此相对于液压压力腔或气动压力腔被分隔开。
图7示出到达或来自旋转的电子控制装置28(也被称为电子模块28)的能量传递和信号传递。旋转的电子控制装置28配属有相对壳体固定的电子控制设备52，该电子控制设备通过线路52a与机动车的车载电网连接。用于无接触的能量传递的传递装置包括相对壳体固定的第一初级线圈53和与电子控制装置28一起旋转的第一次级线圈54。初级线圈53和次级线圈54优选基于电感基础形成在发射装置与接收装置之间的接口S1。一起旋转的可电磁驱控的促动器55接收构造为第二初级线圈55a的发射装置的信号和电能，而同样一起旋转的传感器56发射信号到电子控制装置28的接收装置56a上。因此，在电子控制装置28与促动器55以及传感器56之间得到第二接口S2。在两个接口S1、S2上的能量传递和信号传递穿过电子控制装置28的壳体壁(在此未示出)进行。信号传递方向或能量传递方向通过箭头P示出。整体装置的相对壳体固定的部分用括号A标注，而装置的旋转的部分用括号B标注。
附图标记列表
1 变速器轴
2 功能支架
2a 主体
2b 主体
3 第一换挡元件
3a 内摩擦片支架
4 第二换挡元件
4a 外摩擦片支架
5 第三换挡元件
6 换挡装置
6a 压力腔
7 换挡装置
7a 压力腔
8 换挡装置
8a 压力腔
9 摩擦片/卡爪支架
9a 外摩擦片支架
9b 内摩擦片支架
9c 卡爪支架
10 从动机构
11 从动机构
12 从动机构
13 第一环形活塞
14 第二环形活塞
15 切换臂
16 连接元件
17 截止阀
17a 转动丝杆
17b 闭合机构
17c 空心轴
18 变速器壳体
19 转动输油装置
20 油通道
21 环形槽
22 径向孔
23 轴向孔
24 径向孔
25 油通道
26 油通道
27 电动机
27a 定子
27b 转子
28 (旋转的)电子控制装置
29 初级线圈
30 次级线圈
39 (电子模块的)壳体
39a 端壁
39b 外圆柱体壁
39c 内圆柱体壁
40 盖
41 联接头
42 O型圈
43 位移测量装置
44 位移探测器(探测栓)
45 容纳部件
50 促动器壳体
52 (相对壳体固定的)电子控制设备
52a 线路
53 初级线圈
54 次级线圈
55 促动器
55a 发射装置
56 传感器
56a 接收装置
57 电子电路板
A 相对壳体固定的区域
B 旋转区域
P 箭头(传递方向)
a 旋转轴线
S1 第一接口
S2 第二接口

Claims (21)

1.一种用于控制至少一个旋转布置的促动器的电子控制装置，所述电子控制装置具有：多个电子组件，所述多个电子组件包括用于无接触地接收电能以及用于无接触地接收信号的装置和用于产生磁场的装置；以及共同的壳体(39)，所述壳体包围并在其中容纳所述多个电子组件，其中，所述控制装置(28)以能旋转的方式构造，并且构造用于安装到绕旋转轴线(a)旋转的构件上或中，其中，所述电子控制装置构造为能旋转的闭合的结构单元，
并且其中，部分布置在所述壳体(39)外部的所述至少一个促动器能以电磁方式操作，并且与所述用于产生磁场的装置形成作用连接。
2.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述至少一个促动器包括液压阀(17)或者气动阀。
3.根据权利要求1或2所述的电子控制装置，其特征在于，所述至少一个促动器包括旋转式驱动器(27)或平移式驱动器。
4.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述旋转的构件构造为功能支架(2)，所述功能支架至少部分容纳所述促动器。
5.根据权利要求4所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)具有呈空心圆柱体形的促动器壳体(50)，这些促动器壳体以在周边上分布的方式布置并且至少部分容纳所述促动器。
6.根据权利要求5所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)具有端壁(39a)，所述端壁构造为与相邻的功能支架(2)的机械接口。
7.根据权利要求6所述的电子控制装置，其特征在于，所述端壁(39a)具有联接头(41)，这些联接头分布在周边上并且与所述促动器壳体(50)同轴地布置。
8.根据权利要求5、6或7所述的电子控制装置，其特征在于，所述促动器壳体(50)分别形成能以变速器油填充的腔，所述腔与旋转轴线(a)轴线平行地延伸到所述功能支架(2)中。
9.根据权利要求5、6或7所述的电子控制装置，其特征在于，具有定子(27a)和转子(27b)的电动机(27)与所述促动器壳体(50)同轴地布置，其中，所述定子(27a)布置在所述呈空心圆柱体形的促动器壳体(50)外部，而所述转子(27b)布置在所述呈空心圆柱体形的促动器壳体(50)内部。
10.根据权利要求5、6或7所述的电子控制装置，其特征在于，磁线圈和磁衔铁与所述促动器壳体(50)同轴地布置，其中，所述磁线圈布置在所述呈空心圆柱体形的促动器壳体(50)外部，而所述磁衔铁布置在所述呈空心圆柱体形的促动器壳体(50)内部。
11.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述促动器的能运动的部件浮动地布置在变速器油中。
12.根据权利要求11所述的电子控制装置，其特征在于，所述促动器的所述能运动的部件的平均密度通过合适的材料选择和/或几何造型来接近变速器油的密度。
13.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，用于传递电能和/或信号的装置包括次级线圈(30)，所述次级线圈在所述壳体(39)内部布置在径向在内的区域中或者在径向在外的区域中。
14.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述控制装置(28)配属有至少一个旋转布置的产生信号的传感器。
15.根据权利要求14所述的电子控制装置，其特征在于，所述控制装置(28)具有用于无接触地接收所述至少一个传感器的信号的装置(56a)。
16.根据权利要求14或15所述的电子控制装置，其特征在于，所述至少一个传感器包括位移测量装置(43)。
17.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)构造为具有闭合的环形腔的环形圆柱体，所述环形腔能以浇注物料灌封。
18.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)构造为具有闭合的环形腔的环形圆柱体，所述环形腔能以纤维加强的浇注物料灌封。
19.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)通过在周侧布置的围箍来加强。
20.根据权利要求1所述的电子控制装置，其特征在于，所述壳体(39)由纤维加强的塑料制成。
21.一种根据上述权利要求中任一项所述的电子控制装置在用于机动车的变速器中的用途。
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