CN107709845A - 用于轴向调节切换元件的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于轴向调节切换元件(12)的装置(10)，包括：可围绕轴线(A)转动的切换轴(14)；调节件(16)，其抗扭地且可轴向移动地与切换轴(14)连接并且在周面上具有至少两个构造为凹槽的滑槽导向区段(18)；以及线性致动器(20)，其配置给调节件(16)并且具有可操作的致动器销(22)，该致动器销可嵌入滑槽导向区段(18)中以便使调节件(16)轴向移动。每个滑槽导向区段(18)包括用于致动器销(22)的耦入区域(26)、用于致动器销(22)的对置的耦出区域(28)以及沿周向位于其间的、曲线形弯曲的、用于使调节件(16)轴向移动的调节区域(30)，其中，沿周向相邻的滑槽导向区段(18)的耦入区域(26)和耦出区域(28)设置在相同的轴向位置上。

Description

用于轴向调节切换元件的装置
技术领域
本发明涉及一种用于轴向调节切换元件的装置，该切换元件例如可以是用于车辆的变速器的滑动套筒或用于内燃机的气门驱动机构的凸轮托架。
背景技术
DE 102005003079 A1公开了一种用于内燃机的气门驱动机构，其包括一个凸轮轴，在该凸轮轴上设有一个凸轮托架以及两个用于轴向调节凸轮托架的蜗杆传动机构。为每个蜗杆传动机构配置具有操作销的调节件，所述操作销相对于凸轮轴径向可移动地设置并且能够与相配蜗杆传动机构选择性地嵌接或脱开嵌接。其中一个蜗杆传动机构连同其相配的调节件在此使凸轮托架从第一切换位置轴向运动到第二切换位置中，而其中另一个蜗杆传动机构连同其相配的调节件引起返回第一切换位置的反向轴向运动。
发明内容
本发明的任务在于提供一种特别紧凑的用于轴向调节切换元件的装置，该装置可以较低的结构成本实现希望的轴向调节。
根据本发明，所述任务通过一种用于轴向调节切换元件的装置来解决，该装置包括可围绕轴线转动的切换轴；抗扭地且可轴向移动地与切换轴连接并且在周面上具有至少两个构造为凹槽的滑槽导向区段的调节件；以及线性致动器，其配置给调节件并且具有可操作的致动器销，该致动器销能够嵌入滑槽导向区段中以便使调节件轴向移动，其中，每个滑槽导向区段包括用于致动器销的耦入区域、用于致动器销的、对置的耦出区域、以及沿周向位于耦入区域和耦出区域之间的、曲线形弯曲的、用于使调节件轴向移动的调节区域，并且其中，沿周向相邻的滑槽导向区段的耦入区域和耦出区域设置在相同的轴向位置上。以这种方式，切换元件可仅借助一个唯一的线性致动器沿轴向在对置方向上调节，从而可以低成本实现切换元件的希望的切换位置。
根据一种实施方式，沿周向相邻的滑槽导向区段过渡到彼此之中并且构成沿周向连续环绕的滑槽导向装置。换言之，这表示构造为凹槽的、沿周向环绕的滑槽导向装置没有不连续点、即沿轴向方向没有“缺口”。
作为替代方案，沿周向相邻的滑槽导向区段彼此间隔开，使得沿周向在所述构造为凹槽的滑槽导向区段之间存在无凹槽区段。所述无凹槽区段允许致动器销简单地耦入和耦出滑槽导向区段。
优选地，滑槽导向区段的耦入区域和/或耦出区域至少局部地构造为斜面以便减小径向凹槽深度。所述斜面也有助于使致动器销更简单地耦入或耦出构造为凹槽的滑槽导向区段。此外，借助线性致动器中适合的传感器技术，也可通过致动器销因斜面而改变的径向位置来确定耦入区域或耦出区域的通过。
特别优选地，尤其是每个滑槽导向区段的耦入区域和对置的耦出区域沿轴向彼此间隔开。由此，调节件通过沿轴向固定的线性致动器在耦入和耦出构造为凹槽的滑槽导向区段之间以希望的方式轴向移动。
根据用于轴向调节切换元件的装置的一种实施方式，调节件具有正好两个滑槽导向区段，每个滑槽导向区段优选分别约在180°上延伸。
作为替代方案，调节件可具有正好四个滑槽导向区段，在此情况下每个滑槽导向区段优选约在90°上延伸。
概括而言，调节件可具有偶数个滑槽导向区段，在此情况下每个滑槽导向区段优选约在360°/滑槽导向区段个数的角度上延伸。
此外，优选地，设有用于确定调节件的旋转位置的旋转角传感器。当调节件具有两个以上滑槽导向区段并且调节件的至少两个耦入区域或耦出区域设置在相同的轴向位置上时，检测调节件的旋转位置尤为有利。
在用于轴向调节切换元件的装置中，切换轴例如可以是凸轮轴并且切换元件是凸轮托架。
根据该装置的一种优选替代实施方式，切换元件是用于车辆的变速器的滑动套筒。
与此相应，本发明也包括一种用于车辆的变速器，其具有驱动轴和上述用于轴向调节切换元件的装置，在此驱动轴与切换轴传动连接或者是相同的。
根据变速器的一种实施方式，所述驱动轴与切换轴通过具有固定传动比的传动机构耦合。在此驱动轴的旋转通过传动机构优选减速。因而也可接受线性致动器的较长的响应和切换时间并因此降低用于线性致动器的成本。
调节件和切换元件在此可沿轴向方向通过弹簧元件耦合。该轴向弹性耦合实现过载保护并防止变速器通过调节件的轴向调节运动在切换元件轴向锁定的情况下损坏。
根据变速器的一种替代实施方式，变速器驱动轴对应于切换轴并且所述调节件与切换元件是相同的。滑动套筒因此对应于切换元件并且此外也具有滑槽导向区段。由此可有利地减少单个构件的数量。但在滑动套筒的区域中需要相对大的轴向结构空间，以便成形滑槽导向区段并且与之邻接地设置线性致动器。
附图说明
本发明的其它特征和优点由下述参考附图的优选实施例说明给出。附图如下：
图1示出根据一种实施方式的本发明的用于轴向调节切换元件的装置的示意性剖视图；
图2示出根据图1的装置的调节件的滑槽导向区段在不同切换位置中的展开图；
图3示出根据一种替代实施方式的本发明的用于轴向调节切换元件的装置的示意性剖视图；
图4示出本发明的用于轴向调节切换元件的装置所用的调节件的透视图；
图5示出根据现有技术的用于轴向调节切换元件的装置所用的调节件的透视图。
具体实施方式
图1和3分别示出用于轴向调节切换元件12的装置10，其包括围绕轴线A可转动的切换轴14、抗扭地且可轴向移动地与切换轴14连接并且在径向外周面上具有至少两个构造为凹槽的滑槽导向区段18的调节件16。此外还设有线性致动器20，其配置给调节件16并且具有可操作的致动器销22，该致动器销可嵌入滑槽导向区段18中，以便使调节件16轴向移动。
在所示实施例中，用于轴向调节切换元件12的装置10是用于车辆的变速器，该变速器具有驱动轴24，所述驱动轴与切换轴14传动连接或者是相同的，并且切换元件12是变速器的滑动套筒。
作为替代方案，但也可想到，用于轴向调节切换元件12的装置10例如是用于内燃机的气门驱动机构，在此切换轴14是凸轮轴并且切换元件12是凸轮托架。
根据图1，构造为变速器的装置10具有三个构造为滑动套筒的调节件16，所述调节件分别具有一个相配的线性致动器20。当然，该装置10也可具有更多或更少的调节件16。
在当前情况下，变速器是6挡变速器，其中每个调节件可使其相配的滑动套筒运动到三个不同的轴向位置中、即两个轴向对置的切换位置G1、G2和一个居中地位于其间的中性位置N(参见图2)。
图2示出根据图1的调节件16的滑槽导向区段18的展开图，在所示实施例中，调节件具有正好四个滑槽导向区段18，它们分别在90°上延伸。
每个滑槽导向区段18根据图2包括用于致动器销22的耦入区域26、用于致动器销22的沿槽纵向方向对置的耦出区域28、以及沿周向位于耦入区域和耦出区域之间的、曲线形弯曲的、用于使调节件16轴向移动的调节区域30，在此沿周向相邻的滑槽导向区段18的耦入区域26和耦出区域28设置在相同的轴向位置上。“在相同的轴向位置上”表示相邻滑槽导向区段18的沿周向相互邻接的端部并不轴向错开地设置。在不轴向错开的情况下，相邻滑槽导向区段18沿周向直接过渡到彼此之中(参见图1－3)或者通过无凹槽区段彼此分离(参见图4)。以这种方式，构造为滑动套筒的切换元件12可从中性位置N起仅借助一个唯一的线性致动器20沿轴向运动到至少一个切换位置G1、G2中并且再次返回中性位置中。因此，与现有技术相比，需要明显更少的线性致动器来实现希望的切换功能。
每个滑槽导向区段18的用于使调节件16轴向移动的调节区域30曲线形弯曲，而每个滑槽导向区段18的耦入区域26和沿周向对置的耦出区域28根据图2是直线的并且基本上垂直于轴线A的，以便简化相配致动器销22的耦入或耦出。因此，每个滑槽导向区段18的耦入区域26和对置的耦出区域28沿轴向彼此间隔开。
根据图2，沿周向相邻的滑槽导向区段18直接过渡到彼此之中并且构成沿周向连续环绕的滑槽导向装置。换言之，构造为凹槽的滑槽导向区段18整体构成在调节件16的径向外侧上连续环绕的凹槽，该凹槽沿轴向方向不具有“缺口”。
耦入区域26和/或耦出区域28可至少局部地构造为斜面32以便减小径向凹槽深度。在调节区域30中相对大的径向凹槽深度确保致动器销22在滑槽导向区段18中的可靠导向，而通过斜面减小的径向凹槽深度则简化了致动器销22在耦入区域26和耦出区域28中的耦入或耦出。
图1示出装置10的一种实施方式，其中变速器的驱动轴24和装置10的单独的构造为花键轴的切换轴14通过具有固定传动比的传动机构34耦合，传动机构34使驱动轴24的旋转减速。因此可接受线性致动器20的较长的响应和切换时间并因此降低了用于线性致动器20的成本。
此外，装置10包括用于确定调节件16的旋转位置的旋转角传感器36。当例如在根据图1和2的实施方式中在调节件16的周面上设置两个以上滑槽导向区段18时，这种旋转角传感器36尤为有利。
根据图2，滑槽导向区段18定义一个中性位置N(图左外侧和右外侧)，沿调节件16的旋转方向38接着是第一切换位置G1以及另一中性位置N(中间图)，之后沿调节件16的旋转方向38接着是第二切换位置G2。
从调节件16的轴向中性位置起，根据调节件16的旋转位置(在旋转位置中致动器销22耦入滑槽导向区段18中)，挂入配置给第一切换位置G的挡位或配置给第二切换位置的挡位。如果现在应切换到特定挡位中，则可通过旋转角传感器36这样控制线性致动器20，使得致动器销22在调节件16的适合的旋转位置中耦入相应的滑槽导向区段18中。
在传感器精度方面，只需通过旋转角传感器36可靠识别滑槽导向区段18的两个设置在相同轴向位置上的耦入区域26即可。根据图2，这两个耦入区域26沿周向间隔开约180°，即基本上相对置。
根据图1，调节件16和切换元件12沿轴向方向通过弹簧元件40耦合。具体而言，在调节件16轴向移动时，通过弹簧元件40加载调节轮42。该调节轮42通过换挡拨叉44沿轴向方向与滑动套筒形锁合地连接。因此，滑动套筒可通过调节件16移动到其轴向中性位置(图1中的中间和右侧的滑动套筒)中或其轴向切换位置G1、G2之一(图1中的左侧滑动套筒)中，在此中性位置对应于空转。在切换位置G1、G2中，驱动轴24通过滑动套筒与挡位齿轮41基本上抗扭地连接并且挂入变速器的一个相配挡位中。基于弹簧元件40的轴向弹性耦合实现过载保护并且防止变速器通过调节件16的轴向调节运动而在滑动套筒轴向锁定的情况下损坏。
图3示出装置10的另一种实施方式，基本结构原理和作用方式大致对应于根据图1的实施方式，因此在这方面参见上述说明并且下面仅讨论不同之处。
根据图3的装置10与根据图1的实施方式的主要区别在于，变速器的驱动轴24对应于装置10的切换轴14并且调节件16与滑动套筒是相同的。滑槽导向区段18因此直接成形在构造为滑动套筒的切换元件的径向外侧上，从而有利地减少单个构件的数量。但在滑动套筒的区域中需要相对大的轴向结构空间，以便成形滑槽导向区段18并且与其邻接地设置线性致动器20。
图4透明示出用于轴向调节切换元件12的装置10所用的调节件16，该调节件16具有正好两个滑槽导向区段18，它们优选分别略小于180°地延伸。在转移到上述变速器的情况下可借助根据图4的调节件16以及相配的线性致动器20例如在中性位置N和切换位置G1、G2中的(正好)一个切换位置之间进行切换。
沿周向相邻的滑槽导向区段18根据图4彼此间隔开，使得沿周向在构造为凹槽的滑槽导向区段18之间存在无凹槽区段46。换言之，滑槽导向区段18的径向凹槽深度通过通入耦入区域26和耦出区域28的斜面32减小为“零”。所述无凹槽区段46允许致动器销22特别简单地耦入和耦出。
与此相对，图5示出根据现有技术的传统调节件16'。该调节件16'在其周面上仅具有一个唯一的、构造为凹槽的滑槽导向区段18'，该滑槽导向区段的径向凹槽深度在耦入区域26'和耦出区域28'中通过斜面32'减小为“零”。因此仅可通过调节件16'实现一个唯一的轴向调节运动、如从中性位置N进入切换位置G1、G2之一中或替代地从切换位置G1、G2之一进入中性位置N中。

Claims (15)

1.用于轴向调节切换元件(12)的装置，包括：
能够围绕轴线(A)转动的切换轴(14)；
调节件(16)，其抗扭地且轴向可移动地与切换轴(14)连接并且在周面上具有至少两个构造为凹槽的滑槽导向区段(18)；以及
线性致动器(20)，其配置给调节件(16)并且具有可操作的致动器销(22)，该致动器销能够嵌入滑槽导向区段(18)中以便使调节件(16)轴向移动，
其中，每个滑槽导向区段(18)包括用于致动器销(22)的耦入区域(26)、用于致动器销(22)的对置的耦出区域(28)、以及沿周向位于所述耦入区域和耦出区域之间的、曲线形弯曲的、用于使调节件(16)轴向移动的调节区域(30)，并且
沿周向相邻的滑槽导向区段(18)的耦入区域(26)和耦出区域(28)设置在相同的轴向位置上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，沿周向相邻的滑槽导向区段(18)过渡到彼此之中并且构成沿周向连续环绕的滑槽导向装置。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，沿周向相邻的滑槽导向区段(18)彼此间隔开。
4.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述耦入区域(26)和/或所述耦出区域(28)至少局部地构造为斜面(32)以便减小径向凹槽深度。
5.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，滑槽导向区段(18)的耦入区域(26)和对置的耦出区域(28)沿轴向彼此间隔开。
6.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述调节件(16)具有正好两个滑槽导向区段(18)。
7.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述调节件(16)具有正好四个滑槽导向区段(18)。
8.根据权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，所述调节件(16)具有偶数个滑槽导向区段(18)。
9.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，设有用于确定调节件(16)的旋转位置的旋转角传感器(36)。
10.根据前述权利要求之一所述的装置，其特征在于，所述切换轴(14)是凸轮轴并且所述切换元件(12)是凸轮托架。
11.根据权利要求1至9之一所述的装置，其特征在于，所述切换元件(12)是用于车辆的变速器的滑动套筒。
12.用于车辆的变速器，包括驱动轴(24)和根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述驱动轴(24)与切换轴(14)传动连接或者是相同的。
13.根据权利要求12所述的变速器，所述驱动轴(24)与切换轴(14)通过具有固定传动比的传动机构(34)耦合。
14.根据权利要求12或13所述的变速器，其特征在于，所述调节件(16)和切换元件(12)沿轴向方向通过弹簧元件(40)耦合。
15.根据权利要求12所述的变速器，其特征在于，所述驱动轴(24)对应于切换轴(14)，并且所述调节件(16)与切换元件(12)相同。
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