CN104797865B - 变速器切换装置及其切换元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速器切换装置，其中，切换元件(11、11')向至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的轴向切换运动能通过相应一个切换销(34、35)与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽(30、31、32、33)相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成。所述切换元件在外径上具有所述相应一个配属的切换滑槽，而相应一个切换销能沿径向移动地且与所述至少一个配属的切换滑槽沿径向对置地设置在与切换元件相邻的变速器构件(36)上。此外，所述相应一个切换销通过配属的促动器(38、39)相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销能导入到所述至少一个配属的切换滑槽中。

Description

变速器切换装置及其切换元件
技术领域
本发明涉及一种变速器切换装置。另外本发明涉及一种用于变速器切换装置的切换元件。
背景技术
变速器切换装置用于多级变速器中，以便相应变速器的变速器构件抗旋转地相互耦联，用于形成相应一个配属的传动比。在此，变速器切换装置大部分情况下配设切换元件，该切换元件根据具体结构的不同情况在操作时实现相应配属的变速器构件的力锁合或形锁合的耦联。于是该相应的切换元件在此通常抗旋转地且能轴向移动地设置在两个需要抗旋转地耦联的变速器构件中的一个上，并且借助于促动器沿轴向移动到一个相应的接通位置中，在该接通位置中在两个变速器构件之间在事先降低可能存在的转速差的情况下实现期望的抗旋转的耦联。根据该促动器的具体结构的不同情况，相应切换元件的这种沿轴向的切换运动在此能机械地、液压地、气动地、电气地或者也能通过混合形式导入。
由DE19627980A1可见自动化的切换变速器的变速器切换装置，通过该变速器切换装置，可旋转地驱动的以变速器轴形式的第一变速器构件相应能与多个相邻的变速器构件耦联。在此，其它变速器构件相应是能旋转地支承在该变速器轴上的齿轮。此外在变速器轴上抗旋转且能轴向运动地设置多个以切换套筒形式的切换元件，每个滑动套筒由相应一个环形主体组成，该主体在内圆周上具有轴向延伸的齿部并且通过该齿部在径向内部的变速器轴方面的对应齿部上引导。
每个滑动套筒现在能相应沿轴向在相应一个中性位置与相应两个接通位置之间运动，在该中性位置中相应的滑动套筒不会将沿轴向位于两侧的两个轮齿中的任一个与变速器轴耦联，在所述接通位置中变速器轴与相应一个齿轮在事先降低转速差的情况下相应抗旋转地耦联。各滑动套筒的沿轴向的切换运动在此通过电动机、位于中间的传动级以及切换辊在与相应一个配属于各滑动套筒的换挡拨叉的相互作用中形成。在此通过电动机借助于位于中间的传动级一方面实现连接在变速器轴上游的分离离合器的打开并且同时另一方面实现切换辊的相应的旋转。
切换辊在径向外侧上具有凹槽状的切换滑槽，所述切换滑槽沿轴向方向相应至少局部变化地构成并且相应换挡拨叉的相应一个切换销在所述切换滑槽中运动。如果切换辊通过电动机借助于位于中间的传动级处于旋转运动，那么相应切换滑槽的在轴向方向上变化的走向通过在其内运动的切换销实现相应换挡拨叉的沿轴向的滑动运动，这转化成在变速器轴上的相应配属的切换套筒的相应的轴向滑动。接着相应的切换套筒因此在其相应的中性位置与可能的接通位置中的一个之间沿轴向运动。在切换辊上的切换滑槽在此分别沿轴向方向这样变化地构成，使得在持续的通过电动机导入的旋转运动中在分离离合器相应打开时进行自动化的切换变速器的挡位的彼此相继的切换。
发明内容
现在由上述的现有技术出发，本发明的目的是，提供一种变速器切换装置，通过该变速器切换装置能在紧凑的结构中实现切换元件的至少一个切换运动，用于抗旋转地耦联和/或用于分离两个否则相对彼此能旋转的变速器构件。
该目的通过一种变速器切换装置达到，其包括能旋转地驱动的第一变速器构件，切换元件抗旋转地且能轴向移动地设置在该第一变速器构件上，该切换元件能沿轴向运动到至少一个接通位置中，在所述接通位置中，第一变速器构件分别与相应一个与该第一变速器构件相邻地设置并且在该第一变速器构件上能连接的变速器构件抗旋转地耦联，该切换元件向所述至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的相应一个轴向切换运动能通过相应一个切换销与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成，所述切换元件在外径上具有所述至少一个配属的切换滑槽，而所述相应一个切换销能沿径向移动地且与所述至少一个配属的切换滑槽沿径向对置地设置在与切换元件相邻的另一个变速器构件上；并且所述相应一个切换销通过配属的促动器相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销能导入到所述至少一个配属的切换滑槽中，所述相应一个切换销和配属的促动器设置在沿径向邻近于切换元件地定位的壳体上，所述壳体带有第一切换销和第二切换销，每个切换销在切换元件方面配属于相应一个切换滑槽对，所述切换滑槽对的每个由各两个相互联系的切换滑槽组成，所述切换滑槽分别加工到切换元件的外径中，并且通过第一切换销，在与配属的第一切换滑槽对的第一切换滑槽的相互作用中能引起切换元件从第一接通位置沿轴向移动到中性位置，以及在与第一切换滑槽对的第二切换滑槽的相互作用中能引起切换元件从中性位置沿轴向移动到第二接通位置，而借助于第二切换销，在与配属的第二切换滑槽对的第一切换滑槽的相互作用中能形成切换元件从第二接通位置沿轴向运动到中性位置，以及在与第二切换滑槽对的第二切换滑槽的相互作用中能形成切换元件从中性位置沿轴向移动到第一接通位置。
该目的还通过一种变速器切换装置达到，其包括能旋转地驱动的第一变速器构件，切换元件抗旋转地且能轴向移动地设置在该第一变速器构件上，该切换元件能沿轴向运动到至少一个接通位置中，在所述接通位置中，第一变速器构件分别与相应一个与该第一变速器构件相邻地设置并且在该第一变速器构件上能连接的变速器构件抗旋转地耦联，该切换元件向所述至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的相应一个轴向切换运动能通过相应一个切换销与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成，所述相应一个切换销能径向移动地被所述切换元件在外径上容纳，而所述至少一个配属的切换滑槽沿径向对置于所述相应一个切换销地在与切换元件相邻的另一个变速器构件上构成；并且所述相应一个切换销通过配属的促动器相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销能导入到所述至少一个配属的切换滑槽中，所述切换滑槽设置在沿径向邻近于切换元件地定位的壳体上，所述切换元件带有第一切换销和第二切换销，每个切换销在壳体方面配属于相应一个切换滑槽对，所述切换滑槽对的每个由各两个相互联系的切换滑槽组成，所述切换滑槽分别加工到’壳体的内径中，并且通过第一切换销，在与配属的第一切换滑槽对的第一切换滑槽的相互作用中能引起切换元件从第一接通位置沿轴向移动到中性位置，以及在与第一切换滑槽对的第二切换滑槽的相互作用中能引起切换元件从中性位置沿轴向移动到第二接通位置，而借助于第二切换销，在与配属的第二切换滑槽对的第一切换滑槽的相互作用中能形成切换元件从第二接通位置沿轴向运动到中性位置，以及在与第二切换滑槽对的第二切换滑槽的相互作用中能形成切换元件从中性位置沿轴向移动到第一接通位置。
该目的还通过一种切换元件达到，其用于按本发明的变速器切换装置，该切换元件包括环形的主体，该主体在内圆周上具有沿轴向延伸的齿部，通过该齿部，主体抗旋转地且能轴向移动地通过对应的齿部能在径向内部的变速器构件上引导，所述主体在外径上具有至少一个沿轴向方向至少局部变化地构成的凹槽状的切换滑槽，在主体定位在径向内部的变速器构件上时，在所述切换滑槽中能导入相邻的另一个变速器构件的相应一个配属的切换销；或所述主体在外径上设有至少一个能径向移动的切换销，该切换销能通过促动器从基本位置沿径向移出到接合位置，在该接合位置中，所述至少一个切换销在主体定位在径向内部的变速器构件上时能导入相邻的另一个变速器构件的至少一个配属的凹槽状的沿轴向至少局部变化地构成的切换滑槽中。
按本发明，变速器切换装置包括可旋转地驱动的第一变速器构件，切换元件抗旋转地且能轴向移动地设置在该变速器构件上，该切换元件能沿轴向运动到至少一个接通位置中。在所述至少一个接通位置中第一变速器构件在此与相应一个在该第一变速器构件上能连接的变速器构件抗旋转地耦联，该变速器构件与第一变速器构件相邻地设置并且否则能相对于其旋转。此外，切换元件向所述至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的轴向切换运动能通过相应一个切换销与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成。
在本发明的意义中，变速器构件可以一般性地理解成变速器的能旋转的或也固定的构件，例如变速器轴、齿轮、壳体或壳体件等。至少在切换变速器的各挡位时，在此相应的变速器构件尤其是参与在变速器的驱动侧与从动侧之间的功率传输。第一变速器构件必然一定是能旋转驱动的变速器构件例如变速器轴或传动级的齿轮，而相邻于该第一变速器构件的在该第一变速器构件上能连接的变速器构件按本发明或者同样构成为能旋转驱动的变速器构件，例如构成为变速器轴或者能旋转地支承的圆柱齿轮，或者也构成为以变速器壳体或变速器壳体件形式的固定构件。在第一方案的情况下所述两个变速器构件在抗旋转耦联之后一起旋转，而在第二种情况下第一变速器构件在与能连接的变速器构件抗旋转地连接时固定在该能连接的变速器构件上。
在此在本发明的意义中切换元件能直接参与第一变速器构件与能连接的变速器构件的抗旋转的连接，其方式为，在该切换元件沿轴向移动到相应的接通位置中时该切换元件与能连接的变速器构件连接，即本身将转矩从第一变速器构件传递到能连接的变速器构件上。在此，能连接的变速器构件可以具有例如以联接体形式的附加的构件，用于抗旋转地耦联，第一变速器构件的切换元件在该切换元件转移到接通位置中时与该附加的构件抗旋转地接触。取而代之，能连接的其它的变速器构件也可以具有自己的切换元件，该切换元件在能连接的变速器构件方面同样抗旋转地且能轴向移动地设置，并且为了两个变速器构件抗旋转地耦联与在第一变速器构件方面设置的切换元件同时运动到一个配属的接通位置中，在该配属的接通位置中该切换元件于是与第一变速器构件的切换元件抗旋转地耦联。
但是取代上述可能性，切换元件也可以是这样的构件，该构件不是直接实现两个变速器构件的耦联，而是仅导入抗旋转的连接，而在此本身不传递转矩。切换元件构成为移动活塞也是可考虑的，该移动活塞在转移到一个接通位置中时使得与需要耦联的变速器构件连接的其它构件例如摩擦片组的两个摩擦片叠相互压紧并且在此实现变速器构件的耦联。
最后按本发明的变速器切换装置或者构成为单向切换装置，其中，配属的切换元件由中性位置仅能运动到一个接通位置；或者也作为双向切换装置实现，其中，配属的切换元件从中性位置沿轴向不仅能沿第一方向而且能沿第二方向运动到相应一个接通位置中，并且在此实现第一变速器构件与相应一个相邻的能连接的变速器构件的抗旋转的耦联。另外在本发明的范围中也可考虑这种结构，在该结构中仅能在两个接通位置之间转换，即没有切换元件的中性位置是可能的。
按本发明，变速器切换装置的切换元件尤其具有环形主体，该环形主体在内圆周上具有轴向延伸的齿部，通过该齿部，主体抗旋转地且能轴向移动地可以经由在径向内部的变速器构件上的相应齿部引导。特别优选环形主体构成圆环并且通过一个唯一的元件构成，其中在本发明的范围中主体由多个零件组成原则上也是可考虑的。于是所述零件至少抗旋转地相互连接。
另外原则上按本发明的切换元件能这样构成，使得在变速器切换装置中在沿轴向移动到一个接通位置中时实现两个变速器构件的形锁合或力锁合的耦联。这种切换元件能构成为爪形离合器或爪形制动器的爪形套筒、闭锁同步器的滑动套筒或者类似结构的构件，该切换元件在两个变速器构件之间的可能存在的转速差降低之后实现形锁合的耦联。在此，转速差的降低或者能纯粹地通过切换元件与在其它的变速器构件方面设置的元件的接合或者能借助于位于中间的构件例如同步环来实现。此外，切换元件也可以是活塞移动件，该活塞移动件在移动时使得力锁合的离合器或者制动器例如摩擦片式离合器或摩擦片式制动器的两个离合器半体相互压紧。
现在本发明包括这样的技术教导，即切换元件在内径和/或外径上具有至少一个配属的切换滑槽，而相应一个切换销能径向移动地且与至少一个切换滑槽沿径向对置地设置在与切换元件相邻的变速器构件上。替选地或补充地，切换元件在径向的内径和/或径向的外径上能径向移动地容纳相应一个切换销，相反至少一个配属的切换滑槽沿径向对置于所述相应一个切换销地在与切换元件相邻的变速器构件上构成。另外所述相应一个切换销通过配属的促动器相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销能导入到所述至少一个配属的切换滑槽中。
换言之，所述相应一个切换销和所述至少一个配属的凹槽状的切换滑槽沿径向对置地设置在切换元件与相邻于该切换元件的变速器构件之间。一方面所述两个构件中的一个即切换销或切换滑槽在此能设置在切换元件的内径或外径上，相应另一个元件与此相反定位在相邻的变速器构件的径向外侧或径向内侧上。如果切换元件的各种沿轴向的切换运动通过相应一个切换销与至少一个配属的切换滑槽的这样的相互作用来导入，那么在切换元件和一个或多个不同的沿径向相邻的变速器构件方面能设置多个由相应一个切换销和相应一个切换滑槽构成的偶对。在多个这样的偶队中可考虑不同的组合，其中，切换元件在其内径和/或也在其外径上容纳多个切换销、多个切换滑槽或者至少一个切换销和至少一个切换滑槽。这些在此相应对置的元件在此能设置在仅一个相邻的变速器构件上，或者也能设置在多个不同的相邻的变速器构件上，但是这些元件必然一定径向对置地构成。
在此，相应配属的轴向的切换运动如下触发，即通过配属的促动器能沿径向运动的相应的切换销导入所述至少一个配属的切换滑槽中，使得根据切换滑槽的沿轴向方向变化的走向，实现切换元件相对于相邻的变速器构件的轴向移动。因为这种轴向的切换运动在相应切换销从基本位置沿径向移动到接合位置中时才进行，所以切换元件的这种轴向的切换运动能有目的地通过促动器导入。同时，具有促动器的切换销的布置和切换滑槽的设置按紧凑的方式方法是可能的。优选促动器在此是电促动器，使得与机械的或液压的促动器相比较，在小重量和小结构空间需求中切换元件的控制是可能的。总体上按本发明的变速器切换装置从而能节约空间地在变速器的区域中实现，在此，多个切换元件相应能通过相应一个这样构成的变速器切换装置无问题地相互独立地进行控制。
与此不同，在DE19627980A1中相应在换挡拨叉方面设置的切换销持久地在相应配属的切换滑槽中运动，所述切换滑槽在切换辊的径向的外侧上构成。因此各切换元件不能单个地由中性位置移动到接通位置中，因为切换元件的轴向的切换运动始终固定地根据切换辊的旋转和切换滑槽的相应的结构来执行。DE19627980A1的自动化的汽车变速器的挡位的切换根据固定地设置的切换顺序实现，使得例如一个或多个挡位的越级是不可能的。从而这种结构仅在自动化的切换变速器中适用。另外，由电动机、传动级和切换辊构成的促动器的安置要求相应的结构空间，使得在DE19627980A1的情况中切换元件的紧凑的操作是不可能的。
在此对于技术人员来说清楚的是，在按本发明的变速器切换装置中，为了导入切换元件的轴向运动直至该切换元件转移到至少一个接通位置中，始终需要在带有切换销的构件与具有凹槽状的切换滑槽的构件之间的相对转速，因为否则切换销到配属的切换滑槽中的嵌入不会转换成沿轴向的滑动运动。这导致，只要对置的变速器构件刚好不是执行旋转运动，那么在第一变速器构件静止时不会发生切换元件的切换运动，该对置的变速器构件或者具有相应一个切换销或者具有至少一个配属的切换滑槽。另外，按本发明的变速器切换装置在汽车变速器中至少在起车挡中设置在驱动侧，因为在汽车起动过程开始时相应的汽车变速器的从动侧处于静止。但是一般性在其它方面按本发明的变速器切换装置能无问题地应用在整个多级变速器中并且在此尤其能应用在汽车变速器中。
根据本发明的一种实施形式，所述相应一个切换销和配属的促动器设置在沿径向邻近于切换元件地定位的壳体上。该一个或多个切换销以及该一个或多个促动器在壳体方面的设置在此具有如下优点，即这些部件在固定部件方面设置并且从而控制线至配属的促动器的输送能简单地构成。在促动器构成为电子促动器的情况下电线能无问题地引入到促动器的区域中。另外所述相应一个切换销在壳体侧上的设置导致，在第一变速器构件旋转时持续产生在所述相应一个切换销与设置在切换元件方面的切换滑槽之间的相对转速。除此之外，所述相应一个切换销和配属的促发器也可设置在可旋转的切换元件方面或者可旋转的变速器构件方面，其中促动器的控制线和供给线引导到相应旋转的构件上。
在上述方案的进一步结构中，壳体带有第一切换销和第二切换销，其中每个切换销在切换元件方面配属于相应一个切换滑槽对。所述切换滑槽对的每个由各两个相互联系的切换滑槽组成，所述切换滑槽分别加工到切换元件的外径中。在此通过第一切换销，在与配属的第一切换滑槽对的第一切换滑槽相互作用中能引起切换元件从第一接通位置沿轴向移动到中性位置，以及在与第一切换滑槽对的第二切换滑槽相互作用中能引起从中性位置沿轴向继续移动到第二接通位置。相反，借助于第二切换销，在与配属的第二切换滑槽对的第一切换滑槽相互作用中能形成切换元件从第二接通位置沿轴向运动到中性位置，以及在与第二切换滑槽对的第二切换滑槽相互作用中能形成由中性位置继续沿轴向移动到第一接通位置。接着从而在切换元件的两个接通位置与该切换元件的中性位置之间，该切换元件的轴向运动可以按紧凑的方式进行控制，在该中性位置中第一变速器构件与可连接在其上的变速器构件的抗旋转的耦联停止。
在此，切换滑槽对彼此相反延伸地构成，在切换元件旋转方向保持相同的情况下，通过第一切换销在与第一切换滑槽对的相互作用中，能导入切换元件沿第一轴向方向的轴向移动，但是通过第二切换销与第二切换滑槽对共同作用，能导入沿相对于该第一轴向方向相反地定向的第二轴向方向的轴向运动。优选所述两个切换滑槽对的切换滑槽在此这样相互联系地加工到切换元件的外径中，使得每个切换滑槽在其各两个端部上相应通过过渡区域连续地过渡到主体的外径中。因此相应的切换销也可无问题地进入相应的切换滑槽中，既使所述切换销和相应的切换滑槽的开端在切换销开始沿圆周方向转移到接合位置中时不重叠。
在本发明的意义上两个相互联系的切换滑槽可以理解成，在切换滑槽对中，其中一个切换滑槽的一个端部对置于另一个切换滑槽的一个端部。因此相应配属的切换销在离开其中一个切换滑槽之后，只要该切换销在该切换销的接合位置中保持移出，就直接嵌入该切换滑槽对的接着的切换滑槽中，使得切换元件直接从其中一个接通位置移动到另一接通位置中并且仅越过中性位置。
但是切换滑槽对的切换滑槽在本发明的范围中也可在外径上这样构成，使得在与相应的切换销相互作用时，能形成切换元件在中性位置与所述接通位置中的一个之间的轴向运动。在这种情况下，相应切换销到相应的切换滑槽对的第一切换滑槽中的嵌入，产生该切换元件由中性位置移动到相应的接通位置中，而通过相同的切换销嵌入相同的切换滑槽对的第二切换滑槽中，实现切换元件返回到中性位置中。此外，切换销也可以仅配设于一个唯一的切换滑槽，该切换滑槽与切换销相互作用时仅允许切换元件在两个接通位置之间移动。在刚刚列举的情况中，仅当切换销在中性位置中由滑槽出来，位于中间的中性位置的到达才是可能的。
按本发明的另一种实施形式，所述切换元件在至少一个轴向端侧上具有相应一个爪形内齿部。所述相应一个爪形内齿部在切换元件的所述至少一个接通位置中与一个齿部接合，该齿部面向所述相应一个爪形内齿部地在相应一个联接体上构成，该联接体与相应一个能连接的变速器构件抗旋转地连接。切换元件在这种情况下构成为切换套筒，该切换套筒在接通位置中建立第一变速器构件通过相应一个联接体与能连接的变速器构件的形锁合的耦联。
为了构成该切换套筒，爪形内齿部在此在轴向端侧上尤其是在轴向延伸的齿部上连接，该齿部设置在切换元件的主体的内圆周上。尤其优选切换元件的主体在此由一个具有轴向延伸的齿部的基础件和相应一个移动件组成，该移动件在至少一个端侧的侧面上设置在基础件的前面并且在内径上设有相应一个爪形内齿部。另外，基础件和相应一个移动件抗旋转地相互耦联并且通过相应一个位于中间的弹簧元件能轴向相对彼此地运动。切换元件划分成基础件和相应一个构成爪形内齿部的移动件，以及通过相应一个位于中间的弹簧元件耦联所述两个元件，在此具有如下优点，即通过相应一个移动件的沿轴向的运动可能性，切换效应例如升挡刮擦或碰撞等类似情况以及由此产生的冲击能被补偿。
在本发明的进一步方案中，沿轴向在相应一个联接体与切换元件之间设置相应一个同步环，该同步环设有面向爪形内齿部的闭锁齿部并且通过相应一个摩擦锥能与所述相应一个联接体的相应一个对应的摩擦锥接触。从而通过在切换元件与联接体之间相应地安装的同步环，按闭锁同步器的方式构成变速器切换装置，其中，第一变速器构件与相应一个能连接的变速器构件的抗旋转的连接在降低转速差之后才实现。在此，转速差按技术人员已知的方式方法通过同步环和联接体的摩擦锥的接触而降低。
本发明的另一结构是，第一变速器构件是变速器轴，在该变速器轴上能旋转地支承构成能相应地连接的变速器构件的两个齿轮，其中，这两个齿轮中的每个与相应一个联接体抗旋转地耦联，通过该联接体在切换元件的相应一个配属的接通位置中相应地构成与切换元件的接合。在这种情况中，两个能连接的变速器构件以两个齿轮的形式设置，所述齿轮相应能通过切换元件与变速器轴连接。
本发明不限于独立权利要求或相应从属权利要求的特征的说明的组合。另外得到各特征相互组合的可能性，所述特征由权利要求书、本发明实施形式的后续说明或者直接由附图得到。权利要求通过引用附图标记来参考附图应不限制权利要求书的保护范围。
附图说明
下面连同本发明优选实施形式的描述一起详细说明改进本发明的其它措施，所述优选实施形式参考附图。其中：
图1A至1I以变速器切换装置的不同切换状态的形式显示按本发明第一优选实施形式的变速器切换装置的示意图；
图2显示曲线图，由该曲线图可见按图1A至1I的变速器切换装置的切换滑槽对的定性的曲线；
图3显示曲线图，其定性地显示切换元件的主体直径的曲线；
图4显示按本发明第二优选实施形式的变速器切换装置示意图。
具体实施方式
由图1A至1I分别可见按本发明第一优选实施形式的变速器切换装置的示意图，该变速器切换装置是多级变速器的切换装置，尤其是轿车手自一体变速器的切换装置。在此，在图1A至1F中描述变速器切换装置的各切换状态，下面首先要借助于图1A描述变速器切换装置的原理构造。
由图1A可知，变速器切换装置在此包括以变速器轴2的形式的第一变速器构件1，该变速器轴能绕旋转轴线3旋转地设置并且在此承载两个其它的变速器构件4和5。在此，这两个变速器构件4和5是两个齿轮6和7，所述齿轮分别同轴于旋转轴线3能旋转地套装到变速器轴2上并且分别与变速器轴2能抗旋转地连接，以便将变速器轴2的旋转运动以确定的传动比与变速器的在此未继续描述的轴线偏移的变速器轴的旋转运动耦联。
另外沿轴向在齿轮6与7之间，变速器轴2设有传动齿部8，通过该传动齿部，同步体9抗旋转且轴向刚性地被带动。同步体9又在径向外侧上构成齿部10，在该齿部上，切换元件11抗旋转地但是沿轴向能相对于变速器轴2移动地设置。该切换元件11在此具有环形的单件式的主体12，该主体在内圆周上配备有对应于齿部10的齿部13。
此外沿轴向在一方面为同步体9和切换元件11与另一方面为各齿轮4或5之间分别设置一个联接体14或15和一个同步环16或17。在此，相应的联接体14或15与相应的齿轮4或5刚性地连接，而相应的同步环16或17可轴向运动地且相对于同步体9能旋转确定量地位于同步体9与相应的联接体14或15之间。另外，每个同步环14和15在内圆周上配备有摩擦锥18或19，通过该摩擦锥，相应的同步环16或17能在相应的联接体14的相应构成的摩擦锥20或21上止推。
另外在图1A中可见，切换元件11构成为滑动套筒，并且在此在面向齿轮6和7的两个端侧上分别设有爪形内齿部22或23，这些爪形内齿部22和23的屋顶形倾斜部分别在轴向上朝相应对置的齿轮4或5的方向定向。沿径向在与爪形内齿部22和23相同的高度上，在同步环上构成闭锁齿部24和25，以及在联接体14和15上构成齿部26和27，齿部26和闭锁齿部24在此对应于爪形内齿部22地构成，并且齿部27和闭锁齿部25对应于爪形内齿部23地构成。
总体上，按本发明的变速器切换装置因此按闭锁同步的方式构成，其中，在切换元件11从中性位置沿轴向移动出来时，首先相应在那里的同步环16或17旋转到闭锁位置，并且阻止切换元件越过同步环的闭锁齿部24或25继续运动。通过相应的闭锁齿部24或25与配属的爪形内齿部22或23接触，相应的同步环16或17在此以其相应的摩擦锥18或19压到相应的联接体14或15的面向该摩擦锥的摩擦锥20或21上，通过在此产生的摩擦，相对彼此旋转的元件组：齿轮5或6和联接体14或15在一侧上并且变速器轴2、同步体9、切换元件11和同步环16或17在另一侧上在它们的转速方面相互同步。
在转速同步之后，切换元件11使得相应的同步环16或17通过相应的闭锁齿部24或25的屋顶倾斜部旋转并且结果以爪形内齿部22或23和齿部13进入闭锁齿部24或25的中间空间中。于是通过与相应的联接体14或15的配属的齿部26或27接合，在切换元件11与相应的联接体14或15之间并且从而也在变速器轴2与相应的齿轮6或7之间构成形锁合连接。在此可能在准备阶段中，在切换元件11的自由运动阶段期间重新建立的转速差通过相应的爪形内齿部22或23和齿部26或27的屋顶形倾斜部减少，或者相应的联接体14或15连同配属的齿轮6或7一起旋转。
为了现在切换元件11能在中性位置与两个接通位置之间形成轴向的切换运动，在所述两个接通位置中相应的爪形内齿部22或23分别与面向它们的齿部26或27接合，切换元件11在其主体12的外径上设有两个切换滑槽对28和29，所述切换滑槽对分别由一个凹槽状的第一切换滑槽30或31和一个凹槽状的第二切换滑槽32或33组成。切换滑槽对的两个切换滑槽30和32或31和33在此相互联系地在主体12的外径上延伸，使得在图1A至1I中根据切换元件的描述的旋转的不同情况，仅可见两个切换滑槽30或32或者31或33中的一个。
切换滑槽30至33分别具有一个沿轴向可变化地构成的部段，该部段在此由于在主体12的外径上的延伸走向而分别具有螺旋形的特征，该特征尤其在一起观察图1A至1I和图2时可见，该图2以曲线图的形式定性地在主体12的周面在360°上完全展开时描述切换滑槽30至33的曲线。在此，X30表示切换滑槽30的曲线、X31表示切换滑槽31的曲线、X32表示切换滑槽32的曲线并且X33表示切换滑槽33的曲线。由图2也可呈现切换滑槽30和32并且切换滑槽31和33的彼此联系的曲线。另外在此也可见，如在图1G和图1H中那样，切换滑槽32和33过度到一个共同的端部中。
另外，切换滑槽30、31、32和33中的每个在端部设有过渡区，通过这些过渡区，环形主体12的外径连续地过渡到相应的凹槽状构成的切换滑槽30或31或32或33中。该结构尤其在一起观察在图3中描述的曲线图时可以理解，图3定性地显示在主体12完整转动一周并且切换滑槽对28的切换滑槽30和32展开时该主体12的外径的曲线。如由此可见的那样，主体12的用dA表示的外径首先在第一过渡部中连续地减少到较小的定义切换滑槽30的直径dA'上，该直径在第二过渡部中在切换滑槽30的端部上又上升到主体12的外径dA上。接着这以第三和第四过渡部相应地对于切换滑槽32重复发生。
在此，切换元件11的相应的切换运动通过切换滑槽对28和29与相应配属的切换销34或35相互作用地导入，切换销34和35设置在与切换元件11径向相邻的变速器构件36上，该变速器构件形式为径向包围切换元件11的壳体37。切换销34和35在此分别由在1A中描述的基本位置移动到相应的接合位置中，在该接合位置中，相应的切换销34或35能径向嵌入配属于该切换销的切换滑槽30或32或者31或33中。为了这个目的，两个切换销34和35中的每个能径向移动地相应容纳在一个促动器38或39中，这两个促动器38和39构成为电促动器并且也设置在壳体37上。
借助于图1A至1I描述切换元件11从在图1A中可见的第一接通位置切换到相反的第二接通位置中的切换运动。
为了首先使切换元件11由在图1A描述的第一接通位置朝中性位置的方向运动出来，在该第一接通位置中切换元件11形锁合地与联接体14耦联并且从而变速器轴2也与齿轮6抗旋转地连接，首先在第一步骤中借助于促动器39将切换销35沿径向从在图1A中描述的基本位置中运动到由图1B可见的接合位置上，在该接合位置上，切换销35能嵌入到第二切换滑槽对29的切换滑槽31中。如果第一切换滑槽31和切换销35沿圆周方向在切换销35移出时不应处于重叠，那么切换销35首先在切换元件11的外径上运动，直到该切换销最后能通过第一切换滑槽31的相应的过渡区域导入该第一切换滑槽31中。接着，切换滑槽31的沿轴向方向变化的曲线起作用，使得由于切换销39的固定的位置而强迫切换元件11轴向移动。
接着，切换元件11由在图1B中仍描述的第一接通位置移动到图1C的中性位置中，在该中性位置中切换元件11的爪形内齿部22与联接体14的齿部26不再接合。因此，齿轮6也不再抗旋转地与变速器轴2连接并且又能相对于该变速器轴旋转。在第二切换滑槽对29的切换滑槽31的端部中，切换销35通过切换滑槽31的端侧的过渡区域由该切换滑槽运动出来，回到在图1D中可见的基本位置中。此外在该位置中切换销35沿轴向以与过渡区域相同的高度过渡到第二切换滑槽对29的第二切换滑槽33中。
为了现实切换元件11由中性位置继续移动到其第二接通位置中，切换销35又如在图1E中可见的那样借助于促动器39从基本位置沿径向移动到其接合位置并且结果能嵌入第二切换滑槽对29的第二切换滑槽33中。如果在此在切换销35开始径向移动时，切换滑槽33和切换销35沿圆周方向不重叠，那么切换销35首先又在主体12的外径上运动，直到该切换销能通过过渡区域进入到切换滑槽33中。
通过第二切换滑槽对29的第二切换滑槽33的可轴向变化地构成的部段，切换元件11由在图1E中仍可见的中性位置沿轴向朝齿轮7移动，在此在该路径上首先爪形内齿部23以其屋顶形倾斜部碰到同步环17的闭锁齿部25的屋顶形倾斜部上。这种状态在此在图1F中描述。结果接着按已经在前面描述的方式方法转速差减少。
接着切换元件11可以继续移动到其在图1G中可见的第二接通位置中并且爪形内齿部23与齿部27接合，因此切换元件11现在形锁合地与联接体15耦联并且从而齿轮7抗旋转地与变速器轴12连接。如在图1H中可见，切换销35在此通过第二切换滑槽对29的第二切换滑槽33的端侧的过渡区域移回到该切换销的基本位置，该过渡区域同时也是第一切换滑槽对28的第二切换滑槽32的端侧的过渡区域。最后如由图1I可见的那样，切换销34在切换元件11的第二接通位置中沿轴向与第一切换滑槽对28的第一切换滑槽30重叠，使得因此能够实行到中性位置的返回运动并且在继续的过程中通过与第一切换滑槽对28的切换滑槽32的相互作用也能实行到第一接通位置的返回运动。
另外由图4可见根据第二优选实施形式的按本发明的变速器切换装置的示意图。该第二实施形式在此在一定程度上相应于在前面描述的方案，区别在于，切换元件11'的主体12'不是单件式的，而是由一个具有轴向延伸的齿部13的基础件40和两个移动件41和42组成。移动件41和42在基础件40的前面分别设置在轴向的端侧上并且在相应内径上构成爪形内齿部22和23。另外移动件41和42虽然分别抗旋转地与基础件40连接，但是能通过相应一个位于中间的弹簧元件43或44分别沿轴向相对于基础件40运动。通过相应轴向的运动可能性，能补偿冲击，并且因此不传递到基础件40上，该冲击在切换元件11'接合到相应的齿部26或27中时由于切换效果例如碰撞或升挡刮擦而被挡回时可能发生。因此能减少构件的负载。
借助于变速器切换装置的按本发明的结构方案，切换元件11或11'能按紧凑的方式方法以及精确地且独立地进行控制。
附图标记列表
1 变速器构件 26 齿部
2 变速器轴 27 齿部
3 旋转轴线 28 第一切换滑槽对
4 变速器构件 29 第二切换滑槽对
5 变速器构件 30 第一切换滑槽
6 齿轮 31 第一切换滑槽
7 齿轮 32 第二切换滑槽
8 传动齿部 33 第二切换滑槽
9 同步体 34 切换销
10 齿部 35 切换销
11,11' 切换元件 36 变速器构件
12,12' 主体 37 壳体
13 齿部 38 促动器
14 联接体 39 促动器
15 联接体 40 基础件
16 同步环 41 移动件
17 同步环 42 移动件
18 摩擦锥 43 弹簧元件
19 摩擦锥 44 弹簧元件
20 摩擦锥 X30 切换滑槽的曲线
21 摩擦锥 X31 切换滑槽的曲线
22 爪形内齿部 X32 切换滑槽的曲线
23 爪形内齿部 X33 切换滑槽的曲线
24 闭锁齿部 dA 外径
25 闭锁齿部 dA' 直径

Claims (9)

1.变速器切换装置，其包括能旋转地驱动的第一变速器构件(1)，切换元件(11、11')抗旋转地且能轴向移动地设置在该第一变速器构件上，该切换元件能沿轴向运动到至少一个接通位置中，在所述接通位置中，第一变速器构件(1)分别与相应一个与该第一变速器构件相邻地设置并且在该第一变速器构件上能连接的变速器构件(4、5)抗旋转地耦联，该切换元件(11、11')向所述至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的相应一个轴向切换运动能通过相应一个切换销(34、35)与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽(30、31、32、33)相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成，其特征在于：所述切换元件(11、11')在外径上具有所述至少一个配属的切换滑槽(30、31、32、33)，而所述相应一个切换销(34、35)能沿径向移动地且与所述至少一个配属的切换滑槽(30、31、32、33)沿径向对置地设置在与切换元件(11、11')相邻的另一个变速器构件(36)上；并且所述相应一个切换销(34、35)通过配属的促动器(38、39)相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销(34、35)能导入到所述至少一个配属的切换滑槽(30、31、32、33)中，
所述相应一个切换销(34、35)和配属的促动器(38、39)设置在沿径向邻近于切换元件(11、11')地定位的壳体(37)上，
所述壳体(37)带有第一切换销(34)和第二切换销(35)，每个切换销在切换元件(11、11')方面配属于相应一个切换滑槽对(28、29)，所述切换滑槽对(28、29)的每个由各两个相互联系的切换滑槽(30、31、32、33)组成，所述切换滑槽分别加工到切换元件(11、11')的外径中，并且通过第一切换销(34)，在与配属的第一切换滑槽对(28)的第一切换滑槽(30)的相互作用中能引起切换元件(11、11')从第一接通位置沿轴向移动到中性位置，以及在与第一切换滑槽对(28)的第二切换滑槽(32)的相互作用中能引起切换元件从中性位置沿轴向移动到第二接通位置，而借助于第二切换销(35)，在与配属的第二切换滑槽对(29)的第一切换滑槽(31)的相互作用中能形成切换元件(11、11')从第二接通位置沿轴向运动到中性位置，以及在与第二切换滑槽对(29)的第二切换滑槽(33)的相互作用中能形成切换元件从中性位置沿轴向移动到第一接通位置。
2.变速器切换装置，其包括能旋转地驱动的第一变速器构件(1)，切换元件(11、11')抗旋转地且能轴向移动地设置在该第一变速器构件上，该切换元件能沿轴向运动到至少一个接通位置中，在所述接通位置中，第一变速器构件(1)分别与相应一个与该第一变速器构件相邻地设置并且在该第一变速器构件上能连接的变速器构件(4、5)抗旋转地耦联，该切换元件(11、11')向所述至少一个接通位置和/或离开所述至少一个接通位置的相应一个轴向切换运动能通过相应一个切换销(34、35)与相应至少一个配属的凹槽状的切换滑槽(30、31、32、33)相互作用来触发，该切换滑槽沿轴向方向至少局部变化地构成，其特征在于：所述相应一个切换销能径向移动地被所述切换元件在外径上容纳，而所述至少一个配属的切换滑槽沿径向对置于所述相应一个切换销地在与切换元件相邻的另一个变速器构件(36)上构成；并且所述相应一个切换销(34、35)通过配属的促动器(38、39)相应能沿径向在基本位置与接合位置之间运动，在该接合位置中，所述相应一个切换销(34、35)能导入到所述至少一个配属的切换滑槽(30、31、32、33)中，
所述切换滑槽(30、31、32、33)设置在沿径向邻近于切换元件(11、11')地定位的壳体(37)上，
所述切换元件(11、11')带有第一切换销(34)和第二切换销(35)，每个切换销在壳体(37)方面配属于相应一个切换滑槽对(28、29)，所述切换滑槽对(28、29)的每个由各两个相互联系的切换滑槽(30、31、32、33)组成，所述切换滑槽分别加工到壳体(37)的内径中，并且通过第一切换销(34)，在与配属的第一切换滑槽对(28)的第一切换滑槽(30)的相互作用中能引起切换元件(11、11')从第一接通位置沿轴向移动到中性位置，以及在与第一切换滑槽对(28)的第二切换滑槽(32)的相互作用中能引起切换元件从中性位置沿轴向移动到第二接通位置，而借助于第二切换销(35)，在与配属的第二切换滑槽对(29)的第一切换滑槽(31)的相互作用中能形成切换元件(11、11')从第二接通位置沿轴向运动到中性位置，以及在与第二切换滑槽对(29)的第二切换滑槽(33)的相互作用中能形成切换元件从中性位置沿轴向移动到第一接通位置。
3.按权利要求1或2所述的变速器切换装置，其特征在于：所述切换元件(11、11')在至少一个轴向端侧上具有相应一个爪形内齿部(22、23)，所述相应一个爪形内齿部(22、23)在所述至少一个接通位置中与相应一个齿部(26、27)接合，所述相应一个齿部面向所述相应一个爪形内齿部(22、23)地在相应一个联接体(14、15)上构成，该联接体与相应一个能连接的变速器构件(4、5)抗旋转地连接。
4.按权利要求3所述的变速器切换装置，其特征在于：沿轴向在相应一个联接体(14、15)与切换元件(11、11')之间设置相应一个同步环(16、17)，该同步环设有面向爪形内齿部(22、23)的闭锁齿部(24、25)并且通过相应一个摩擦锥(18、19)能与所述相应一个联接体(14、15)的相应一个对应的摩擦锥(20、21)接触。
5.按权利要求4所述的变速器切换装置，其特征在于：所述第一变速器构件(1)是变速器轴(2)，在该变速器轴上能旋转地支承构成能相应地连接的变速器构件(4、5)的两个齿轮(6、7)，这两个齿轮(6、7)中的每个与相应一个联接体(14、15)抗旋转地耦联，通过该联接体在切换元件(11、11')的相应一个配属的接通位置中相应地构成与切换元件(11、11')的接合。
6.切换元件(11、11')，用于按权利要求1至5任一项所述的变速器切换装置，该切换元件包括环形的主体(12、12')，该主体在内圆周上具有沿轴向延伸的齿部(13)，通过该齿部，主体(12、12')抗旋转地且能轴向移动地通过对应的齿部(10)能在径向内部的变速器构件(1)上引导，其特征在于：所述主体(12、12')在外径上具有至少一个沿轴向方向至少局部变化地构成的凹槽状的切换滑槽(30、31、32、33)，在主体(12、12')定位在径向内部的变速器构件(1)上时，在所述切换滑槽中能导入相邻的另一个变速器构件(36)的相应一个配属的切换销(34、35)；或所述主体在外径上设有至少一个能径向移动的切换销，该切换销能通过促动器从基本位置沿径向移出到接合位置，在该接合位置中，所述至少一个切换销在主体定位在径向内部的变速器构件上时能导入相邻的另一个变速器构件的至少一个配属的凹槽状的沿轴向至少局部变化地构成的切换滑槽中。
7.按权利要求6所述的切换元件(11、11')，其特征在于：在轴向延伸的齿部(13)上在至少一个轴向端侧上连接相应一个爪形内齿部(22、23)。
8.按权利要求7所述的切换元件(11')，其特征在于：所述主体(12')由一个具有轴向延伸的齿部(13)的基础件(40)和相应一个移动件(41、42)组成，该移动件沿轴向在至少一个轴向端侧方面设置在基础件(40)前面并且在内径上设有相应一个爪形内齿部(22、23)，基础件(40)和相应一个移动件(41、42)抗旋转地相互耦联并且通过相应一个位于中间的弹簧元件(43、44)能沿轴向彼此相对运动。
9.按权利要求6所述的切换元件(11、11')，其特征在于：在主体(12、12')的外径中加工第一和第二切换滑槽对(28、29)，各切换滑槽对分别由两个相互联系的切换滑槽(30、31、32、33)组成，每个切换滑槽(30、31、32、33)在其相应的两个端部上分别通过过渡区域连续地过渡到主体(12、12')的外径中。
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