CN104132129A - 用于机动车辆变速器的换档装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于机动车辆变速器的换档装置，机动车辆变速器具有可以被相关联的换档离合器接合及脱离的至少一个齿轮级，该换档装置具有：壳体；沿主轴轴线对准的主轴，主轴具有主轴螺纹且可旋转地安装在壳体上；螺母，具有与主轴螺纹接合的螺母螺纹，螺母上形成有换档指状部；以及至少一个换档杆，换档杆可移动地安装在壳体上并且可以联接至换档离合器。在壳体上设置有径向凹槽和轴向导引部，在径向凹槽中换档指状部接合在螺母的轴向基部位置中并且换档指状部可以在径向凹槽中转动，轴向导引部轴向地邻接径向凹槽并且换档指状部可以接合在轴向导引部中以便沿周向方向保持螺母，因而确保当主轴旋转时所述螺母沿第一轴向方向轴向地移动。

Description

用于机动车辆变速器的换档装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆变速器的换档装置，该机动车辆变速器具有能够被相关联的换档离合器接合及脱离的至少一个齿轮级，其中，该换档装置具有壳体和至少一个换档杆，该至少一个换档杆可移动地安装在该壳体上并且能够联接至换档离合器。
本发明还涉及一种用于致动机动车辆变速器的换档离合器的方法。
背景技术
这种类型的换档装置在现有技术中已知。通常，机动车辆变速器对于每两个齿轮级的具有一个换档离合器组，所述组由能够通过共用的滑动套筒致动的两个换档离合器组成。在这种情况下，换档离合器可以是爪式离合器但优选地是同步换档离合器。机动车辆变速器优选地是副轴构造的直齿圆柱齿轮变速器。
在常规的换档装置中，每个滑动套筒均联接至换档杆。每个换档杆均具有凹槽，固定在换档轴上的换档指状部能够在该凹槽中接合。此处，换档轴能够设置成平行于换档杆。在这种情况下，转动换档轴引起选择特定的换档杆的选择操作，以及换档轴的纵向移动引起换档操作，在该换挡操作中，与换档杆关联的换档离合器被致动。同样已知的是将换档轴设置成横向于这种换档杆。在这种情况下，通过换档轴的纵向移动来执行选择，并且换档操作由转动换档轴的过程发起。
同样已知的是换档轴配备有多个换档指状部，每个换档指状部均分配给一个拨叉(shift fork，调档叉)。每个拨叉均接合在换档离合器组的相关联的滑动套筒中。此处，换档杆通常轴向移动以用于换档并且开始选择拨叉。在这个背景下同样已知的是，为这种类型的换挡轴上的每个换档离合器提供多个换档指状部，且所述多个换档指状部一个接一个地轴向地偏移。这使得可以保留一个接合的齿轮级并且可以接合另外的齿轮级。这在双离合器变速器领域中是相当特殊的。双离合器变速器具有两个变速器部段，在每种情况下，两个变速器部段中的一个变速器部段被启用以用于动力传输而另一个变速器部段则停用。“随后”的齿轮级然后通常在停用的变速器部段中预先选择，从而允许自初始齿轮级至随后齿轮级的齿轮变化通过两个摩擦离合器的重叠致动来执行。
对于自动换档变速器和双离合器变速器而言，同样已知的惯例是，为换档杆中的每个换档杆提供专用的致动器，从而允许换档离合器组彼此独立地被致动。
使用变速鼓以致动换档离合器的惯例在车辆变速器行业中也是已知的。此处，变速鼓具有变速鼓轮廓，连接至拨叉的驱动特征在该变速鼓轮廓中以此方式接合：变速鼓的旋转运动能够转化成拨叉的轴向运动。双离合器变速器的领域中已知的惯例是为每个变速器部段分配一个专用的变速鼓。然而，也可以通过仅一个单个的变速鼓来操作两个变速器部段。在通过仅一个单个的变速鼓来操作两个变速器部段的情况下，换档时间方面的缺点在连续的换档顺序中显现。此外，导致各个变速鼓的直径非常大，并且因此换档装置在变速器壳体内占用了相对较大的空间。
发明内容
鉴于上述背景情况，本发明的目的是指明一种改进的换档装置和一种用于致动换档装置的改进方法。
一方面，该目的通过用于机动车辆变速器的换档装置来实现，该机动车辆变速器具有能够被相关联的换档离合器接合及脱离的至少一个齿轮级，该换档装置具有壳体；具有沿着主轴轴线对准的主轴，该主轴具有主轴螺纹并且以可旋转的方式安装在壳体上；具有带有螺母螺纹的螺母，该螺母螺纹与主轴螺纹接合，其中，换档指状部形成在螺母上；以及具有可移动地安装在壳体上的至少一个换档杆，并且该至少一个换档杆能够联接至换档离合器，其中，壳体上设置有径向凹槽，在该径向凹槽中换档指状部接合在螺母的轴向基部位置中并且换档指状部能够在该径向凹槽内转动，并且其中，壳体上设置有轴向导引部，该轴向导引部轴向地邻接径向凹槽，并且换档指状部能够接合在该轴向导引部中以沿周向方向保持螺母，因此确保了在主轴旋转时所述螺母沿第一轴向方向轴向地移动，并且其中，螺母至少在轴向移动的一个阶段期间联接至换档杆，因此能够通过转动主轴来致动联接至换档杆的换档离合器。
该换档装置同样能够适用于致动车位锁定装置(即，作为线控停车车位锁)或致动机动车辆变速器内部的能够由轴向移动来致动的其他一些部件。
以对应的方式，上述目的通过一种用于通过机动车辆变速器的换档装置来致动换档离合器或车位锁定装置的方法来实现，该换挡装置特别是根据本发明的类型的换档装置，其中，该换档装置具有主轴驱动，该主轴驱动具有主轴和螺母，其中，该螺母抵靠换档杆被轴向地按压以通过转动主轴并且将螺母沿周向方向保持来施加轴向致动力。
在根据本发明的换档装置的情况下，可以通过仅一个换档马达来接合以及脱离至少一个齿轮级，并且若需要的话，接合以及脱离多个齿轮级，该换档马达设计成围绕主轴轴线转动主轴。换档马达能够是例如以简单的方式控制的电动马达。
主轴和螺母形成主轴驱动，这能够由例如常规的螺钉和螺母来形成，但也能够由循环滚珠式驱动装置来形成。
换档杆优选地安装在壳体上以能够沿着平行于主轴轴线对准的换档轴线移动。该换档轴线还优选地设置成平行于机动车辆变速器的轴。
此外优选的是，多个换档杆应当安装在壳体上以能够彼此平行地移动，所述换挡杆以围绕主轴轴线分布的方式设置。在这种情况下，换档杆中的每个换档杆均被分配了轴向导引部，该轴向导引部轴向地连接至设置在壳体上的一个径向凹槽(该凹槽能够设计成部分的周向凹槽或完整的周向凹槽)。这使得可以通过在径向凹槽内转动换档指状部来执行选择操作，换档指状部(也能够被称为换档凸轮)在该选择操作期间与目标换档杆对准。在该选择操作期间，螺母优选地不沿周向方向保持，因此螺母与主轴一起转动。随后为了轴向地致动所选择的换档杆，螺母沿周向方向保持，因此，在给定的主轴的旋转方向合适的情况下，则螺母移动到轴向导引部中，并且沿周向方向保持在那里从而以此方式沿第一轴向方向致动换档杆。
因此，本发明的基本理念在于通过一种如下的方法来执行用于机动车辆变速器的换档装置的选择功能和换档功能：在该方法中，在主轴驱动的情况下，防止螺母相对于主轴转动从而以此方式启动主轴上的螺母的轴向移动。另一方面，如果不防止螺母在主轴上的转动或在主轴上锁定(固定)螺母，从而螺母与主轴一起转动。因此，这两种类型的运动能够被用于选择功能和换档功能。
此外，换档装置能够以仅单个的换档马达来实施。此外，换档装置能够是在轴向方向和径向方向上特别紧凑的结构，并且特别地，换档装置能够是比必须致动多个齿轮级的单个变速鼓显著更紧凑的结构。
此外，能够实现较短的换档时间。此外，与具有单个的变速鼓的换档装置相比，存在较大的换档顺序的自由选择。
特别地，也可以通过换档装置同时接合两个齿轮级，并且因此，换档装置也能够特别地适用于与双离合器变速器联合使用。
通过这种类型的换档装置致动的车位锁定装置能够具有连接至例如轴的停车锁定轮，其中，停车锁定棘爪以可枢转的方式安装在壳体上，并且停车锁定棘爪能够通过滑动锥形键被按压到停车锁定轮的凹部中。为此目的所需的滑动锥形键的轴向致动能够通过根据本发明的换档装置来实现。在这种情况下，也可以不仅提供用于致动壳体中的换档离合器的多个换档杆，此外也可以提供被分配来接合和脱离车位锁定装置的换档杆。
螺母在轴向基部位置中的旋转位置优选地通过适合的传感器装置来测量，换档指状部能够在该旋转位置中在径向凹槽内转动。此处，传感器装置能够包括例如增量传感器，并且此外优选地具有零点传感器，从而允许主轴驱动以简单的方式校准，特别在控制单元重新设定之后。在这种情况下，如同通常具有变速鼓的情况，这种校准因此能够在不需要同时接合或脱离齿轮级的情况下完成。此外，在每种情况下可以检测到该换档杆或多个换挡杆的轴向位置，为此目的可同样提供适当的传感器装置。
所述目的由此完全实现。
根据特别优选的实施方式，螺母与换档杆之间的联接通过如下事实来实现：在轴向移动期间，螺母抵靠换档杆安置，特别地抵靠换档杆的端面安置，因此能够使螺母将轴向力沿第一轴向方向传递至换档杆，因此，此处的换档杆设计为推杆。因此，根据该设计特别简单地执行联接。
在另一个优选的实施方式中，换档杆能够通过回位装置沿相反的、第二轴向方向移动。
该回位装置能够以许多不同的方式实施，例如纯机械的方式或电动机械的方式。由于该回位装置，存在有螺母仅将推力施加到换档杆上的可能性，并且这极大地简化了整体设计。在这种情况下，回位装置能够确保换档杆再次返回到轴向开始位置中。
在最简单的情况下，回位装置可以是与第一轴向方向相反地弹性地预加载换档杆的弹性装置。在这种情况下，弹性预加载也可以是可切换的设计。
然而，特别优选的是，回位装置具有回位杆和另一个轴向导引部的情况，该回位杆可移动地安装在壳体上并且分配给换档杆，该另一个轴向导引部设置在壳体上并且沿轴向方向邻接径向凹槽，并且换档指状部能够接合在该另一个轴向导引部中以沿周向方向保持螺母，因此确保了所述螺母在主轴的旋转期间轴向移动，其中，螺母至少在该轴向移动的一个阶段期间联接至回位杆，因此确保了回位杆沿第一轴向方向移动，并且其中，回位杆以此方式联接至换档杆：回位杆在第一轴向方向上的轴向移动引起换档杆在第二轴向方向上的移动。
在该实施方式中，回位装置能够是纯机械设计，从而显著地简化了整体构造。此外，此处在每种情况下螺母可以仅需抵靠换档杆或回位杆施加推动运动，使得可以通过将主轴的旋转方向反向来沿着相关联的轴向导引部以简单的方式实现螺母的前后移动。
在这种情况下，换档杆与回位杆之间的联接优选地使得在换档杆沿第一轴向方向移动时，回位杆沿第二轴向方向移动，从而允许螺母使回位杆沿第一轴向方向移动，优选地在进入另一个轴向导引部后立即进行，以使换档杆再次返回。
在这种情况下，换档杆和回位杆能够设计成纯推动杆。该联接优选地实现为机械式正联接。
一般地说，对回位杆而言同样可以致动机动车辆变速器中的部件。然而，回位杆至少不联接至任何换档离合器的情况是特别优选的。
此处，换档杆和回位杆通过双侧操作杆彼此联接的情况是特别优选的。
在这种情况下，该操作杆能够以可枢转的方式安装在壳体上的中央位置中，优选地安装在主轴轴线上。在这种情况下，双侧操作杆的端部还可以以铰接的方式分别联接至换档杆和回位杆。与通过双侧操作杆进行联接不同的是，也可以例如建立通过将换档杆和回位杆设计成齿条且在它们之间设置有大齿轮或小齿轮来实现的功能。
在若需要此外也能提供的替代的实施方式中，回位装置具有另一个轴向导引部，该另一个轴向导引部沿轴向方向邻接径向凹槽并且换档指状部能够在该另一个轴向导引部中接合以沿周向方向保持螺母，因此确保了在主轴旋转时所述螺母沿第一轴向方向轴向移动，并且回位装置具有另一个径向凹槽，该另一个径向凹槽沿轴向方向在相反的端部处邻接该另一个轴向导引部，因此确保了换档指状部能够从相反的端部接合在与换档杆相关联的轴向导引部中，以将换档杆沿相反的、第二轴向方向移动。
具有该类型的回位装置的基本理念是以将“空通道”的方式设计的另一个轴向导引部设置在壳体上，以用于螺母在第一径向凹槽与另一个径向凹槽之间的转换。因此，换档指状部能够通过该空通道以将螺母的位置从第一径向凹槽转移至另一个径向凹槽，或者将螺母的位置从另一个径向凹槽转移至第一径向凹槽。
根据另一个优选的实施方式，还可以为回位装置配备螺母与换档杆之间的可释放离合器。
这种类型的可释放的离合器能够设计成例如机械式离合器或电磁式离合器等等。
总之，此外的有利的是，径向凹槽分配有止动件，螺母沿与第一轴向方向相反的第二轴向方向碰抵该止动件以迫使换档指状部在径向凹槽中转动。
一般来说，能够设定成螺母仅由于摩擦等在径向凹槽的轴向水平处与主轴一起旋转。然而为了迫使螺母执行旋转运动，优选的是提供轴向地保持螺母的止动件，从而确保螺母受迫转动。
在这种情况下，止动件优选地设置在主轴上。从而可以确保在壳体上没有摩擦的情况下螺母在选择操作期间同时旋转。
作为替代的实施方式，止动件形成在壳体上。在该形式中，特别地可以防止螺母抵靠连接至主轴的止动件被“上紧”，并且止推轴承能够防止螺母抵靠止动件上紧或者若需要能够简单地释放螺母。
此外，按照设计的这种类型的止动件可以简单地实施。
此处，止动件分配有单向离合器装置的情况是特别有利的，这允许螺母在第一旋转方向上的转动并且在至少一个预定旋转位置中阻止在其他旋转方向上的转动。
通过这种测量，可以抵靠止动件沿第二轴向方向移动螺母，在这之后随后迫使螺母转动，即与主轴一起转动。此处，可以通过单向离合器装置使螺母沿此旋转方向的转动。此外，进一步设定成至少在预定的旋转位置中沿其他旋转方向的转动是不可能的。只要螺母达到该预定旋转位置，主轴的旋转方向就能够因此被反向，由此，螺母再次通过单向离合器装置沿周向方向被保持，并且再一次沿第一轴向方向移动以被导引到例如轴向导引部中。
因此，预定旋转位置与用于换档指状部的轴向导引部相关联的情况是优选的。
不言而喻的，当换档装置以多个换档杆和相关联的轴向导引部实现时，单向离合器装置能够优选地在对应数量的预定旋转位置中，阻止沿其他旋转方向的转动。
因此第一旋转方向是主轴转动的旋转方向以使螺母沿第二轴向方向移动的情况是同样有利的。
此外，总体上有利的情况是，单向离合器装置具有在螺母上或在壳体上的单向离合器轮廓和在壳体上或螺母上的至少一个突出部，该突出部与单向离合器轮廓相互作用。
在这种情况下，该单向离合器轮廓能够具有例如倾斜轮廓部段和阻档轮廓部段，其中，该阻档轮廓部段与预定旋转位置相关联。
在这种情况下，该突出部优选地朝向单向离合器轮廓弹性地预加载，其中，该突出部优选地通过球体以球体制动装置的方式形成。然而，该突出部也能够以一些其他方式实行或设计。
此处，还有利的是，单向离合器轮廓形成在螺母的轴向端面上的情况，其中，突出部安装在壳体上，并且沿轴向方向朝向单向离合器轮廓被弹性地预加载。
以此方式，单向离合器轮廓能够以相对较简单的方式实行，并且螺母能够在没有弹性预加载元件的情况下在结构上实行。另一方面，在壳体上设置弹性预加载突出部是相对较简单的。在原始位置中，突出部在这种情况下优选地沿轴向方向延伸超出止动件的止动表面，因此突出部与单向离合器轮廓一起在相应的预定旋转位置处形成了一种制动装置或闩锁装置。
在换档装置的上述实施方式中，一般来说，假定换档杆和螺母彼此独立地安装在壳体上，其中，螺母经由主轴间接地支承在壳体上。
根据换档装置的一种构型，该构型表示与权利要求1的前序部分相结合的独立发明，螺母牢固地联接至换档杆，因此换档杆在主轴的第一旋转方向上沿第一轴向方向移动，并且在主轴的第二旋转方向上沿相反的轴向方向移动。
在该实施方式中，无需轴向导引部的端部处的径向凹槽。相反地，仅设置单个的轴向导引部以用于换档杆或螺母的换档指状部。
换档装置的该构型特别适合用于仅具有两个齿轮级的车辆变速器，因此仅需要一个能够通过单个的拨叉致动的变速离合器包。在这种情况下，单个的拨叉优选地刚性联接至换档杆。在替代的构型中，换档装置的该构型适合用于线控停车车位锁定装置。
总之，可以使用根据本发明的换档装置和根据本发明的方法来实现实行换档致动的目的，这特别地由电动马达、借助于单个的电动马达来实现。换档装置特别适合用于双离合器变速器。此外，能够实现较短的换档时间。此外，在很大程度上可以实现自由的换档顺序。最后，该换档装置能够以在径向方向和轴向方向上极其紧凑的方式实施，从而导致在变速器壳体内的仅有的较低的封装需求。此外，换档装置能够以较低的成本生产。
一般来说，可以通过变速器部段的换档杆的适合的连接来防止接合变速器部段中多个一个的齿轮级。此外，在没有设计成双离合器变速器的变速器的情况下，这种齿轮锁定能够实现关于变速器的所有齿轮级的齿轮锁定，从而确保仅能接合一个单个的齿轮级。
一般来说，还可以在双离合器变速器的情况下，在接合相同的变速器部段中的齿轮级的期间，将相同的变速器部段中的换档杆移动到中间位置中。因此，不需要脱离相同的变速器部段中的齿轮而不同的换档杆上的齿轮，这通过致动当前所致动的换档杆来实现。
然而，一般来说，已经在上述实施方式中假定螺母沿轴向方向“推动”换档杆，不言而喻地，在给定适合的机械设计的情况下，也可以“推动”换档级以获得换档杆在第一轴向方向上的移动。
不言而喻地，上述特征和将在下文描述的特征不仅能够以各自指明的组合方式使用而且也可以在没有超出本发明的范围的情况下以其他组合方式或单独地使用。
附图说明
在附图中示出并且在下面描述中更详细地说明本发明的示例性实施方式。在附图中：
图1示出了机动车辆动力传动系的示意性图示，具有示意性示出的根据本发明的换档装置的实施方式；
图2示出了沿图1的截面线II-II截取的示意性图示；
图3示出了与图1相当的根据本发明的换档装置的另一个实施方式的视图；
图4示出了沿图3的线IV-IV截取的示意性截面图；
图5示出了放大比例的用于图3和图4中的换档装置的单向离合器装置的示意性图示；
图6示出了图3和图4中示出的那种换档装置的进程，其中所有换档杆处于中间位置；
图7示出与图6对应的图示，其中齿轮级2和3被接合；
图8示出了用于根据本发明的换档装置的另一个实施方式的单向离合器装置的单向离合器轮廓的示意性平面图；以及
图9示出了具有根据本发明的另一个实施方式的换档装置的形式为两级变速器的传动系的示意性图示。
具体实施方式
在图1和图2中，用于机动车辆的传动系被示意性地示出并且整体通过10表示。传动系10包括驱动马达12，例如内燃发动机，驱动马达12的驱动轴连接至离合器装置14。离合器装置14的输出连接至变速器装置16。变速器装置16的输出连接至差速器18，驱动动力通过差速器18在两个从动轮20L、20R之间分配。在目前情况下，变速器装置16仅以示意性方式通过输入轴和输出轴表示，输入轴和输出轴通过齿轮组22连接至彼此。特别地，变速器装置16为直齿圆柱齿轮变速器，特别地为副轴变速器。特别地，变速器装置16可以为自动换档变速器，优选地为双离合器变速器。
齿轮组22具有自由齿轮24，自由齿轮24可旋转地安装在变速器装置16的轴26上。在轴26上布置了换档离合器，换档离合器可以为常规构造，能够例如设计为爪式离合器，特别地为同步换档离合器。
换档离合器28具有滑动套筒(未明确指出)，滑动套筒可以在轴26上沿轴向方向移动以便将自由齿轮24连接至轴26用于共同旋转，并且通过这种方式接合齿轮级或者使自由齿轮24与齿轮级脱离，以便通过这种方式脱离相关联的齿轮级。总之，该类型的变速器装置16具有至少一个倒档齿轮级和至少五个前进齿轮级，这至少一个倒档齿轮级和至少五个前进齿轮级中的每个被分配给一个齿轮组并且能够通过对应个数的换档离合器致动。
图1进一步示出了传动系10可以具有停车锁定装置30，停车锁定装置30例如包括连接至所述轴中的一个轴(在该情况下为轴26)的停车锁定轮以用于共同旋转。这种停车锁定轮优选地设置在牢靠地联接的轴上以旋转至差速器18。停车锁定装置30可以具有停车锁定棘爪(未明确示出)，例如，停车锁定棘爪可以在释放位置与停车锁定位置之间枢转，其中，在停车锁定位置中，停车锁定棘爪的齿接合在停车锁定轮的凹部中。线性运动制动构件可以设置成致动该停车锁定棘爪。
对于换档离合器28的自动致动，设置了换档装置40，例如换档装置40可以整合到变速器装置16的壳体42中。换档装置40包括主轴驱动44，主轴驱动44具有主轴46，主轴46沿着主轴轴线48对准并且在其外周的至少一部段上具有主轴螺纹50。主轴轴线48优选地平行于变速器装置16的轴26对准。主轴驱动44此外包括螺母52，螺母52具有螺母螺纹54，螺母螺纹54与主轴螺纹50接合。主轴驱动44还可以设计为循环滚珠式主轴驱动，循环滚珠式主轴驱动一般来说可以有助于减小摩擦并且因此有助于减小用于对主轴进行驱动的马达所需要的马达扭矩。
在螺母52的外周上形成有径向突出的换档指状部56，换档指状部56优选地延伸过＜20度的角度范围。主轴46可旋转地安装在壳体42上。
换档装置40此外具有换档杆60，换档杆60安装在壳体42上以使得能够平行于主轴轴线48移动。换档杆60与换档指状部56沿径向方向对准。换档杆60此外通过适当的联接件62(例如拨叉的形式)联接至换档离合器28。换档杆60的轴向移动因此导致换档离合器28的滑动套筒的轴向移动，因而使至少一个齿轮级能够被换档杆60接合及脱离。
形成在壳体42上的是径向凹槽64，在径向凹槽64中螺母52的换档指状部56接合在轴向基部位置或者原始位置中，这在图1中被示出。在该轴向基部位置中，螺母52因此可以沿周向方向转动，例如可以在图2中看到的。在图1和图2中，螺母52已经转动成使得换档指状部56与换档杆60沿周向方向对准。
轴向导引部66——该轴向导引部66设计为换档指状门或者换档指状通道的类型——此外形成在壳体42上。换档指状部56因此可以轴向地穿入到轴向导引部66中并且沿周向方向保持在轴向导引部66中。轴向导引部66还可以用于支撑换档杆60，即在周向方向上支撑。出于清楚的原因起见，沿径向方向对换档杆60的支撑未在图1和图2中详细地示出。周向方向优选地垂直于轴向方向而对准。
如果与齿轮组22相关联的齿轮级被接合，则主轴46首先转动成使得处于轴向基位置中的螺母52被转动，直到换档指状部56与轴向导引部66沿周向方向对准为止，如在图1和图2示出的。由于在周向方向上螺母52被保持，因此通过沿适当的旋转方向驱动主轴46而将螺母引入至轴向导引部66中。换档指状部56一接合在轴向导引部66中，螺母52就通过轴向导引部66在周向方向上被保持并且因此沿第一轴向方向68朝向换档杆60正向地移动直到换档指状部56碰到换档杆60为止，并且沿第一轴向68带动换档杆60以便通过此方式致动换档离合器28。出于该目的，在换档杆60的轴向端面上形成接触表面70，换档指状部56接合在接触表面70上。
壳体42此外包括用于螺母52的轴向止动件72，其中轴向止动件72限定轴向基部位置。在移动换档杆60后，当螺母52因此沿相反方向——更明确地通过沿相反方向被驱动的主轴——移动时，换档指状部56因此最终从轴向导引部66中露出，并且螺母随后与接触表面70接触，并且可以因此通过转动主轴46来使螺母在轴向基部位置中转动，同时换档指状部56行进穿过径向凹槽64。
图2示出多个换档杆60可以以沿周向方向分布的方式设置在壳体42上(该情况下为换档杆60和60a)。换档杆60a分配有对应的轴向导引部66a。在螺母52已经转动成使得换档指状部56与换档杆60a对准后，螺母52还可以沿轴向方向移动以便接合分配给另一个换档杆60a的齿轮级。
通常，在每种情况下换档杆60被分配给滑动套筒，滑动套筒可以以现有技术中已知的方式致动换档离合器组中的一个或者两个换档离合器。因此，在优选的实施方式中，每两个齿轮级设置有专用的换档杆60、60a…。
图1示出了换档马达74，换档马达74可以例如设计为电动马达，并且换挡马达74的驱动轴刚性地连接至主轴46，其中，换档马达74可以通过控制装置76启动以使得所述马达可以沿第一旋转方向78或者沿第二旋转方向80被驱动。
为了确保螺母从轴向基部位置开始沿第一轴向方向68移动直到换档指状部56接合在轴向凹槽66中，通常需要沿周向方向固定螺母52。出于该目的，可以设置保持装置(在图1和图2中未明确示出)，保持装置可以例如设计为制动装置或者闩锁装置。保持装置优选地设计为从轴向基部位置开始沿周向方向保持螺母52，至少直到换档指状部56已经接合在轴向导引部66中。
由于换档杆60的轴向移动通过换档指状部56经由推压力被专门地施加，因此，优选地设置回位装置82，这在图1中被示意性指示，并且回位装置82被设计成使已经沿第一轴向方向移动出中间位置的换档杆沿与第一轴向方向68相反的第二轴向方向84移动。
通过回位装置82，因此优选地还能够使换档杆60沿与第一轴向方向68相反的轴向方向84移动出中间位置——其中换档离合器28和如果适当的话被分配给同一换档离合器组的换档离合器打开——以便例如致动同一换档离合器组的这个第二换档离合器。
通过主轴驱动44的上述操作模式，换档杆60(或者其他换档杆60a等)因此通常沿第一轴向方向68移动。通过回位装置82，该换档杆(或多个换挡杆)可以各自沿相反的、第二轴向方向84移动。从上述中间位置开始，回位装置82还可以因此用于致动同一换档离合器组的另一个换档离合器。为了从换档杆60的该位置重新建立中间位置，主轴驱动44再一次以上述方式致动以便使换档杆60从第二换档位置(沿第一轴向方向)返回至中间位置。
回位装置82可以例如通过螺母52与换档杆60之间的可释放联接件83形成，如在图1中示意性指示的。
回位装置82可以此外通过在壳体42上设置另一个轴向导引部86获得，但是该另一个轴向导引部86没有分配换档杆并且因此被设计为轴向“空通道”。通过转动螺母52以使得换档指状部56与该另一个轴向导引部86对准，并且通过转动主轴以使得换档指状部56沿轴向方向通过另一个轴向导引部86，螺母52可以因此移动至换档杆60的与轴向基部位置相对的轴向端。因此，在该相对位置处，优选地对换档指状部56设置另一个径向凹槽87，这在图1中示意性地示出。例如，在另一个径向凹槽87内，换档指状部56可以因此沿周向方向转动以便使换档指状部与轴向导引部66对准。如果主轴以适当的方式被驱动，则换档指状部可以随后从相对侧接合在轴向导引部66中并且可以再一次以推压模式沿第二轴向方向84移动换档杆60。螺母随后可以沿第一轴向方向68朝向另一个径向凹槽87移动回来。螺母52可以随后再次转动直到换档指状部56与另一个轴向导引部86对准，并且螺母随后沿第二轴向方向84朝向第一轴向基部位置移动回来，这在图1和图2中示出。
通过此方式，每个换档杆60、60a可以沿第一轴向方向68和第二轴向方向84这两者仅以推压方式被致动，并且因此所有换档杆60、60a等可以沿两个轴向方向68、84移动以便通过此方式接合变速器装置16中的一个或多个齿轮级。特别地，如果变速器装置16通过双离合器变速器形成，则能够在不需要同时接合其他齿轮级的情况下接合两个变速器部段中的每一个变速器部段中的一个齿轮级，如同通常具有逐级变速鼓的情况那样。
总地说来，能够通过此方式实现非常短的换档时间。
不言而喻，一方面，主轴螺纹50的节距和螺母螺纹54的节距设定成使得接合及脱离齿轮级所需要的轴向力可以传递至换档杆。另一方面，节距设定成使得螺母可以沿轴向方向相对迅速地被致动，出于此目的可以以适当的方式调节换档马达74的速度。
不言而喻，控制装置76设计成以任何期望的方式控制该换档马达，既关于旋转位置方面又关于旋转速度方面，以便能够获得上述的功能。
在使另一个径向凹槽87可用的情况下，应理解的是，优选地在壳体42上设置对应的轴向止动件，所述止动件与用于轴向基部位置的轴向止动件72相对地布置。此外，用于将螺母保持在另一个径向凹槽的区域中的保持装置同样被设置以便使螺母能够在适当的旋转位置进入轴向导引部中的一个导向导引部。
图1和图2此外示意性示出了停车锁定换档杆88可以设置在壳体42上。停车锁定换档杆88能够以与换档杆60中的每个换档杆一样的方式设计并且致动。此处，如在图1中示意性指示的，停车锁定换档杆88联接至停车锁定装置30，因此换档装置也可以用于在停车锁定位置与释放位置之间使停车锁定装置30向后及向前换档。
在替代性的构型中，换档装置40优选地仅具有一个这种停车锁定换档杆88并且不具有换档杆，换档装置40因此专门设计成用于对停车锁定装置进行致动。
然而，在该情况下，换档装置还可以参照图9以下述描述的方式构造。
换档装置40优选地具有增量传感器92，通过增量传感器92可以检测换档指状部56关于壳体42的相对旋转位置。增量传感器92连接至控制装置76。此外优选地，在一个周向位置中设置零位置传感器94，通过该零位置传感器94可以检测换档指状部56沿周向方向的预定位置。零位置传感器94还优选地连接至控制装置76。取代在壳体42上设置增量传感器92，还能够使用逻辑单元，逻辑单元使用换档马达74的增量传感器来得到关于螺母52的相应当前旋转位置的结论。
零位置传感器94特别用于检测零位置以便通过此方式校准增量传感器，特别是在重新设定后。
在重新设定控制单元76的情况下，螺母52可以在不必出于此目的接合或者脱离齿轮级的情况下移动到轴向基部位置中。螺母52可以随后转动直到零位置传感器94检测到螺母52的预定旋转位置以便通过此方式校准增量传感器。
图3至图8示出根据本发明的换档装置的另一个实施方式，该实施方式关于构造和操作方面大体来说相当于图1和图2中的换档装置并且在这些附图中通过40’指示。下面说明实质性的区别。
换档装置40’具有另一类型的回位装置82’，该回位装置82’包括回位杆98。一般来说，回位杆98构造成向换档杆60一样并且以在另一个轴向导引部99中可轴向地移动的方式安装在壳体42上。回位杆98与换档杆60直接相关联地设置。除了第一换档杆60以外，图4示出两个另外的换档杆60a、60b。这些换档杆60、60a、60b中的每一个换档杆均分配有回位杆98、98a、98b。回位杆98优选地设置成与相关联的换档杆60沿直径相对，即，在螺母52的径向相对侧上，如在图4中可以明确地看到。
在图3至图8的实施方式中，换档杆60被分配给变速器装置16的齿轮级1、3，变速器装置16可以特别地设计成双离合器变速器。换档杆60a被分配给齿轮级2、4，并且换档杆60b分配给齿轮级R,5。因此，换档装置40’适用于具有五个前进齿轮级和一个倒档齿轮级的车辆变速器。在具有六个或者七个级的变速器的情况下，因此可能必须沿周向方向设置另一个换档杆，并且在具有甚至更多个齿轮级的变速器的情况下可能必须设置对应个数的另外的换档杆。
换档杆60、60a、60b通过相应的回位联接装置100连接至其相应的相关联的回位杆98、98a、98b。仅在图3中示出其中一个的回位联接装置100设计成使得换档杆60和回位杆98沿相反轴向方向各自移动，从而使得当换档杆60沿第一轴向方向68移动时回位杆98沿第二轴向方向84移动，反之亦然。因此，回位联接装置100为一种反击正向联接件。在目前情况下，回位联接装置100通过操作杆102实行，操作杆102基本上沿径向方向延伸并且可以在壳体42上——优选地在位于主轴轴线48上的枢转附接点104处——枢转。操作杆104的两端均以铰接的方式连接至换档杆60和相关联的回位杆98。例如，在图6和图7中的102a、102b处示出的另外的操作杆102可以以沿轴向方向相对操作杆102偏置的方式安装在壳体42上。
在图3至图8中的回位装置82’的情况下，换档杆60可以沿第二轴向方向84移动并且换档杆60可以因此从沿第一换档方向68偏置的位置移动回来或者返回，这通过再一次使螺母52移动至轴向基部位置中并且随后将其转动直到换档指状部56与相关联的回位杆98对准来实现。
不言而喻，因此能够对换档杆60建立中间位置以及与第一齿轮级和第二齿轮级相关联的两个换档位置，这可以通过换档离合器组致动。
这在图6和图7中通过示例的方式示出，其中图6示出所有换档杆60、60a、60b在其中间位置N对准的图示。在图6的图示中，换档指状部56处于轴向导引部66中。
从该原始位置开始，通过沿适当的方向驱动主轴46(取决于主轴螺纹50的节距)，换档指状部56可以沿第一轴向方向68移动，因此换档杆60沿第一轴向方向被带动以便通过此方式接合齿轮级3，这在图7中示出。相关联的回位杆98因此沿第二轴向方向84移动，这同样在图7中示出，因此使操作杆102进行枢转。
如在图7中通过虚线示出的，随后通过使主轴的旋转方向反向，螺母52可以移动回来，即沿第二轴向方向84移动回来。在此过程期间，换档杆60保持在接合齿轮级3的位置中。
在到达轴向基部位置(对应于径向凹槽64，这在图6中被指示)后，螺母52可以沿周向方向移动直到换档指状部56与回位杆98a对准。主轴46随后再一次被驱动以使得螺母52沿第一轴向方向移动，因此，换档指状部56移动到与回位杆98a相关联的轴向导引部中，所述轴向导引部未在图7中明确地示出。因此，回位杆98a沿第一轴向方向68移动，借此，换档杆60a必然通过操作杆102a沿第二轴向方向84移动，从而接合了齿轮级2，如在图7中示出的。
在双离合器变速器中，在齿轮级3接合在主动变速器部段中的情况下，因此能够已经预先选择齿轮级2以便准备降档操作。作为替代性实施方式，换档杆60a还可能能够沿第一轴向方向68移动以便在非主动变速器部段中预先选择齿轮级4并且准备升档操作。
从图7的图示开始，例如，在原动力传递至与齿轮级2相关联的变速部段后，能够通过使换档指状部56首先回到轴向基部位置，接着将其转动并随后使回位杆98沿第一轴向方向68移动直到到达中间位置来再一次脱离齿轮级3。随后可以保持中间位置N或者可以进一步移动回位杆98以便接合齿轮级1。
在图3至图8的换档装置40’的实施方式中，螺母因此能够仅在基础原始位置中转动。此处，设置如图2中的“空通道”86是不必要的。因此换档时间可以大大缩短。
一般来说，能够将换档杆和/或操作杆彼此联接以使得实现齿轮锁定，从而当一个齿轮级接合时防止了一个变速器部段中的若干齿轮级的接合(在双离合器变速器的情况下)或者防止了所有其他齿轮级的接合(在自动换档变速器的情况下)。然而，在图中未示出这种类型的齿轮锁定系统的设计细节。
此外，一般来说可想到的是建立中间位置装置，当一个齿轮级接合在一个变速器部段中时，中间位置装置将与同一变速器部段相关联的其他换档杆设定至中间位置。因此，不需要脱离与同一变速器部段相关联的齿轮级而是与不同换挡杆脱离，这通过对当前的换档杆进行致动来完成。
如上所述，为了在轴向基部位置中转动螺母52，所述螺母必须碰到轴向止动件72，轴向止动件72沿轴向方向与径向凹槽64对准或者相关联。轴向止动件72优选地形成在壳体42上但也能够形成在主轴46上。
以上描述此外陈述了：从该轴向基部位置开始，必须首先保持螺母52以便将其引入到轴向导引部66、99中的一个轴向导引部。
在图3至图8的换档装置40’中，这通过设计为单边制动或者闩锁装置的单向离合器装置完成。
在该情况下，单向离合器装置108建立在螺母52与壳体42之间，并且在目前情况下，单向离合器装置108包括位于螺母52的面向壳体的轴向端面上的单向离合器轮廓110。单向离合器装置108此外包括多个突出部112，该多个突出部112通过相应的弹簧114沿轴向方向朝向螺母52被预加载并且在原始位置中相对于轴向止动件72沿轴向方向突出。这特别在图5和图8中比较详细地示出。在该情况下，突出部112沿周向方向设置成使得每个轴向导引部66、99分配有至少一个突出部112，优选地为两个沿直径对置的突出部，如在图3和图5中示出的。
在该情况下，单向离合器轮廓110具有斜轮廓部段116和阻挡轮廓部段118。单向离合器装置108的操作模式特别在图8中清楚地显明。当螺母沿轴向方向碰到轴向止动件72时，如果主轴进一步转动则螺母被迫使沿周向方向移动。单向离合器轮廓110设计成使得螺母52可以沿此旋转方向以单向离合器的方式——更明确地凭借斜轮廓部段116——超过突出部112，其中主轴首先沿对应于第二轴向方向84的旋转方向进一步转动。随后为了实现螺母52的方向反向为第一轴向方向68，螺母52首先转动以使得换档指状部56与轴向导引部66相关联。主轴46随后沿相反的旋转方向被驱动。因此，突出部112——优选地设计为球体——抵靠阻挡轮廓部段118，导致螺母52不能沿相反的旋转方向转动并且因此沿周向方向被牢靠地保持。螺母52因此被迫使沿第一轴向方向68移动。突出部112的预加载或者重叠以及阻挡轮廓部段118选择成使得螺母52沿周向方向被保持直到换档指状部56被送进到轴向导引部66中。
为了使得这样更容易，可以在轴向导引部66的轴向“嘴状部”上设置适当的一对倒角122，并且换档指状部56可以以对应的方式设计成在面向轴向导引部66的侧面上具有适当的倒角120。
图9示出了传动系10’’的另一个实施方式。传动系10’’具有驱动马达12’’，驱动马达12’’可以例如设计为电动马达。在目前情况下，变速器装置16’’精确地具有两个齿轮级，两个齿轮级可以通过两个齿轮组22a、22b建立，两个齿轮组22a、22b可以被第一换档离合器28a和第二换档离合器28b——更明确地，交替地——接合及脱离。换档离合器28a、28b整合成换档离合器组，换档离合器组可以通过单个滑动套筒致动，单个滑动套筒通过联接装置62联接至换档杆60。齿轮组22a、22b可以具有固定齿轮，固定齿轮连接至另一个轴或者直接连接至差速器18’’的输入构件，并且因此在目前情况下，变速器精确地具有两个齿轮级。
在该构型中，能够通过仅一个换档杆60的方式来实行致动换档离合器组124，换档杆60通过具有主轴46和螺母52的主轴驱动44致动，如以上实施方式那样。
然而，在目前情况下，能够通过刚性联接件126将螺母52联接至换档杆60，因而使推力和拉力经由刚性联接件126传递至换档杆60。
换档装置40’’的这种实施方式也替代性地适用于接合及脱离停车锁定装置。
总之，取决于实施方式，能够实现下述根据本发明的优点中的至少一个优点。
可以通过借助于仅单个的驱动来使得/迫使螺母能够随着主轴一起旋转或者防止螺母随着主轴一起旋转来实施选择和换档功能。换档装置可以可选地扩展有附加的功能，例如线控停车停车锁定装置。换档装置可以以非常简单和牢靠的方式实施。换档装置可以非常良好地整合成变速器组。此外，换档装置可以容易地扩展为多个齿轮级，即是说，多于六个齿轮级或者多于七个齿轮级。此外，如果需要，换档装置可以以简单的方式扩展有附加的功能(线控停车)。
总的效果为使利用相对大量的相同部件的制造简单化。与齿轮级通过变速鼓或者以其他方式致动的实施方式相比，变速器的总体构造可以保持不受影响。
凭借其紧凑的构造，能够想到将换档装置设置成靠近相关联的离合器并且使得拨叉和拨叉的铰接接头非常短。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆变速器(16)的换档装置(40)，所述机动车辆变速器(16)具有能够被相关联的换档离合器(28)接合及脱离的至少一个齿轮级，所述换档装置(40)具有：
-壳体(42)，
-主轴(46)，所述主轴(46)沿主轴轴线(48)对准，并且所述主轴(46)具有主轴螺纹(50)并且可旋转地安装在所述壳体(42)上，
-螺母(52)，所述螺母(52)具有与所述主轴螺纹(50)接合的螺母螺纹(54)，其中，在所述螺母上形成有换档指状部(56)，
-至少一个换档杆(60)，所述至少一个换档杆(60)可移动地安装在所述壳体(42)上并且能够联接至所述换档离合器(28)，
其特征在于，
-径向凹槽(64)，所述径向凹槽(64)设置在所述壳体(42)上，在所述径向凹槽(64)中所述换档指状部接合在所述螺母(52)的轴向基部位置中并且所述换档指状部(56)能够在所述径向凹槽(64)内转动，以及
-轴向导引部(66)，所述轴向导引部(66)设置在所述壳体(42)上，所述轴向导引部(66)轴向地邻接所述径向凹槽(64)，并且所述换档指状部(56)能够接合在所述轴向导引部(66)中以便沿周向方向保持所述螺母(52)，从而确保当所述主轴旋转时所述螺母沿第一轴向方向(68)轴向地移动，
其中，所述螺母(52)至少在所述轴向移动的一个区段期间联接至所述换档杆(60)，从而能够通过转动所述主轴(46)使联接至所述换档杆(60)的换档离合器(28)被致动。
2.根据权利要求1所述的换档装置，其特征在于，所述螺母(52)与所述换档杆(60)之间的所述联接通过如下事实形成：所述螺母(52)座靠所述换档杆(60)，从而使所述螺母能够沿所述第一轴向方向(68)将轴向力传递至所述换档杆(60)。
3.根据权利要求2所述的换档装置，其特征在于，所述换档杆(60)能够通过回位装置(82)沿相反的、第二轴向方向(82)移动。
4.根据权利要求3所述的换档装置，其特征在于，所述回位装置(82)具有回位杆(98)，所述回位杆(98)可移动地安装在所述壳体上并且所述回位杆(98)被分配给所述换档杆(60)，并且所述回位装置(82)具有另一个轴向导引部(99)，所述另一个轴向导引部(99)设置在所述壳体(42)上并且沿轴向方向邻接所述径向凹槽(64)，并且所述换档指状部(56)能够接合在所述另一个径向导引部(99)中以便沿所述周向方向保持所述螺母(52)，从而确保了在所述主轴(46)的旋转期间所述螺母轴向地移动，其中，所述螺母(52)至少在此轴向移动的一个区段期间联接至所述回位杆(98)，从而确保了所述回位杆(98)沿所述第一轴向方向(68)移动，并且其中，所述回位杆(98)以下述方式联接至所述换档杆(60)：所述回位杆(98)沿所述第一轴向方向(68)的所述轴向移动导致所述回位杆(60)沿所述第二轴向方向(82)的移动。
5.根据权利要求4所述的换档装置，其特征在于，所述换档杆(60)和所述回位杆(98)通过双侧操作杆(102)联接至彼此。
6.根据权利要求3至5中的一项所述的换档装置，其特征在于，所述回位装置(82)具有另一个轴向导引部(86)，所述另一个轴向导引部(86)沿轴向方向邻接所述径向凹槽(64)，并且所述换档指状部(56)能够接合在所述另一个轴向导引部(86)中以便沿所述周向方向保持所述螺母(52)，从而确保了当所述主轴(46)旋转时所述螺母沿所述第一轴向方向(68)轴向地移动，并且所述回位装置(82)具有另一个径向凹槽(87)，所述另一个径向凹槽(87)沿轴向方向在相对端处邻接所述另一个轴向导引部(86)，从而确保了所述换档指状部(56)能够从所述相对端处接合在与所述换档杆(60)相关联的所述轴向导引部(66)中，以便使换档杆(60)沿相反的、所述第二轴向方向(82)移动。
7.根据权利要求3至6中的一项所述的换档装置，其特征在于，所述回位装置(82)具有在所述螺母(52)与所述换档杆(60)之间的可释放离合器(83)。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的换档装置，其特征在于，所述径向凹槽(64)分配有止动件(72)，所述螺母(52)沿与所述第一轴向方向(68)相反的第二轴向方向(82)碰靠所述止动件(72)以便迫使所述换档指状部(56)在所述径向凹槽(64)中转动。
9.根据权利要求8所述的换档装置，其特征在于，所述止动件(72)形成在所述壳体(42)上或者所述主轴上。
10.根据权利要求8或9所述的换档装置，其特征在于，所述止动件被分配有单向离合器装置(108)，所述单向离合器装置(108)在至少一个预定旋转位置中允许所述螺母(58)沿一个旋转方向的转动并且阻挡所述螺母(58)沿另一个旋转方向的转动。
11.根据权利要求10所述的换档装置，其特征在于，所述预定旋转位置与用于所述换档指状部(56)的轴向导引部(66)相关联。
12.根据权利要求10或11所述的换档装置，其特征在于，所述第一旋转方向为所述主轴转动以便使所述螺母(52)沿所述第二轴向方向(82)移动的旋转方向。
13.根据权利要求10至12中的一项所述的换档装置，其特征在于，所述单向离合器装置(108)具有位于所述螺母(52)上或者所述壳体上的单向离合器轮廓(110)，以及位于所述壳体(42)上或者所述螺母上的与所述单向离合器轮廓相互作用的至少一个突出部(112)。
14.根据权利要求13所述的换档装置，其特征在于，所述单向离合器轮廓形成在所述螺母的轴向端面上，其中，所述突出部(112)安装在所述壳体上并且沿轴向方向朝向所述单向离合器轮廓(110)被弹性地预加载。
15.根据权利要求1的前序部分所述的换档装置，其中，所述螺母(52)牢固地联接至所述换档杆(60)，使得所述换档杆(60)在所述主轴(46)处于第一旋转方向情况下沿第一轴向方向(68)移动，并且在所述主轴(46)处于第二旋转方向情况下沿相反的、第二轴向方向(82)移动。
16.一种用于通过机动车辆变速器的换档装置(10)、特别是根据权利要求1至15中的一项所述的换档装置，对换档离合器(28)或者停车锁定装置(30)进行致动的方法，其中，所述换档装置(10)具有主轴驱动(44)，所述主轴驱动(44)具有主轴(46)和螺母(52)，其中，通过转动所述主轴(46)并且沿所述周向方向保持所述螺母(52)来使所述螺母(52)轴向地压靠换档杆(60)以施加轴向致动力。
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