CN109996980A - 换挡执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换挡执行器，用于机动车的变速器、尤其是双离合变速器，该换挡执行器包括滚珠丝杠传动装置(2)，所述滚珠丝杠传动装置包括由电动机驱动的丝杠(3)和多部件式的丝杠螺母(4)，其中，所述丝杠螺母(4)具有套筒(14)，配备有滚珠滚道(8)的螺母主体(9)以及从套筒(14)中伸出的换挡拨叉(17)固定在所述套筒中。

Description

换挡执行器

技术领域

本发明涉及一种机电式运行的换挡执行器，该换挡执行器用于机动车的换挡变速器，尤其自动化的变速器，例如双离合变速器。

背景技术

用于双离合变速器的电机式执行机构例如从DE 10 2006 019 252 A1已知。该执行机构利用滚珠丝杠传动装置工作并且不仅适用于湿式双离合器还适用于干式双离合器。

从EP 1 114 263 B1已知一种换挡执行器，其用于机电式操纵的自动变速器，即双离合变速器，该换挡执行器包括多个换挡装置，这些换挡装置分别具有电动机，该电动机安装在减速机构上。在换挡执行器的多个换挡导轨上分别布置换挡法兰以及换挡拨叉。

在混合动力驱动单元中也能使用机电式执行器。就此而言示例性地参阅EP 2 913563 A1，从该文献中已知一种具有内燃机、换挡变速器和电动机的车辆，其中能手动操纵的选择元件不仅与换挡变速器共同作用还与电行驶驱动装置共同作用。

备选于换挡执行器的电机式操纵，原则上同样已知，液压操纵是可行的。在DE 102006 026 977 A1中公开了一种液压式操纵的换挡执行器的示例。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提出一种相对于现有技术在制造技术方面改进的换挡执行器，该换挡执行器用于变速器，尤其双离合变速器，该换挡变速器的特征在于，在所要求的结构空间与能传递的力以及力矩之间的特别有利的比例。

根据本发明，该技术问题通过具有权利要求1的特征的换挡执行器来解决。换挡执行器包括滚珠丝杠传动装置，该滚珠丝杠传动装置由电动机式驱动的丝杠、多部件式的丝杠螺母以及在丝杠与丝杠螺母之间滚动的滚动体，即滚珠来构建。丝杠螺母由套筒、螺母主体以及换挡拨叉组成，该换挡拨叉被设计用于与换挡变速器的另外的部件直接共同作用。螺母主体具有滚珠滚道，滚珠在滚珠滚道中滚动，滚珠也与丝杠接触，并且螺母主体完全处在套筒的内部。相对地，换挡拨叉从套筒中伸出，其中换挡拨叉相对于套筒以及相对于螺母主体固定。

通过将换挡拨叉固持在套筒中，丝杠螺母构造为紧凑的结构单元，该结构单元除了其与丝杠共同作用而实现的基本功能，即旋转向直线运动的转换，还满足附加功能，即通过与丝杠螺母的其余部件刚性连接的换挡拨叉对变速器元件的直接操纵。丝杠螺母的不同的、彼此刚性连接的部件，即螺母主体、换挡拨叉、套筒以及可能的其他零件、例如反向元件和/或中间垫片，优选地相对于彼此形状配合式地和/或摩擦接合式地来固定。附加的、例如螺钉、销或铆钉为形式的固定元件不是必须的。尽管缺少这种固定元件，仍能在换挡拨叉与丝杠螺母的其余部件之间传递不同的力、尤其沿滚珠丝杠传动装置的纵向作用的力以及倾斜力。

在制造技术上特别有利的设计方案中，换挡拨叉和螺母主体仅借助于套筒来固定在该套筒中。在这种情况下，换挡拨叉和螺母主体优选形状配合式地与套筒共同作用，这不仅涉及周向的固定并且涉及轴向的固定。特别有利地，螺母主体的构造是双平面式的。在该形状的情况下，优选地，换挡拨叉的底座被放到螺母主体的侧面之一上，而在螺母主体的对置的侧面上，能够通过套筒构造细长的槽，该细长的槽沿滚珠丝杠传动装置的纵向延伸。这种槽的边缘可通过环绕着的、成型到套筒上的板条形成。沿丝杠螺母的径向延伸直至螺母主体的槽例如能用于插入装配底座或者能用作旋转止动轮廓。

在丝杠螺母的短行程就足以实现功能的应用中，换挡执行器的滚珠丝杠传动装置可以构建为没有滚动体循环器的丝杠传动装置。相对地，对于较大的行程，将滚珠丝杠传动装置构建为具有滚珠循环器的丝杠传动装置是有利的。在这种情况下，丝杠螺母优选地包括两个环形的、布置在螺母主体的两个端侧上的反向元件，这些反向元件也被称作端回行器。螺母主体与两个反向构件之间的分隔平面彼此平行并且垂直滚珠丝杠传动装置的中轴线地来布置。可选地，反向构件的如下部段从这些分隔平面伸出，该部段用于使滚珠从负荷段导出以及将滚珠导回到负荷段中。在优选的设计方案中，也被称作反向构件的反向元件沿轴向并未伸入到螺母主体的螺母螺纹中，这些反向元件平坦地贴靠在螺母主体上。

滚珠在螺旋形的负荷通道与反向元件之间的转移在滚珠通道的切向上进行，该负荷通道在丝杠与丝杠的螺母主体之间形成。借助于集成到丝杠螺母中的回行通道，使滚珠通道闭合，该滚珠通道包括在两个反向元件中的部段。

为了一方面将螺母主体固定在套筒之内并且另一方面将反向元件固定在套筒之内，在优选的设计方案中，设置套筒的分开的成型区域，这些成型区域将螺母主体或反向元件在轴向上固定。在这种情快下，在优选的设计方案中，将螺母主体固持在套筒中的成型区域比将反向元件之一沿同一方向固定在套筒中的成型区域沿轴向延伸得更多。将螺母主体沿轴向固定在套筒之内的成型区域优选地构造为凹槽，该凹槽沿径向与螺母主体重叠。

包围丝杠螺母的其余部件的套筒优选地是与螺母主体相比薄壁的金属件。合理地，套筒例如能作为冲压弯曲件或作为拉伸件来制造。通过在套筒与螺母主体之间的平面的接触，与以成型技术制造的沿丝杠螺母的轴向作用的止挡轮廓相结合，还在丝杠螺母的所提到的部件之间实现持久稳定的结合。

换挡执行器的滚珠丝杠传动装置能合理地以如下步骤来制造：

·提供丝杠以及两个环形的反向构件、即端侧反向器，反向构件优选地由塑料制成，

·提供换挡拨叉，该换挡拨叉例如从轧制拉伸型材分离出或者作为烧结件来制成，

·由金属制造丝杠螺母型材，该丝杠螺母型材具有至少一个平行于该型材的纵轴线延伸的留空部，该留空部是在丝杠螺母型材的侧表面中的纵向导槽的形式或者是通孔形式，

·通过非切削和/或切削方法在丝杠螺母型材中产生螺旋形的滚珠滚道，

·截短丝杠螺母型材，即将丝杠螺母型材分割成多个、优选地一样长的部段，

·通过对丝杠螺母型材的部段的精加工、尤其是对纵向导槽或通孔的端侧的端部的切削加工的精加工，制造螺母主体，

·由板材来成型制造套筒主体，

·将套筒主体与螺母主体、换挡拨叉和反向构件以及多个滚动体、即滚珠和丝杠组合成滚珠丝杠传动装置，其中，套筒主体的部段如此成型，使得不仅反向构件而且螺母主体连同设置在其上的换挡拨叉被固定在由套筒主体通过成型而产生的丝杠螺母的套筒中，并且螺母主体的留空部形成封闭的滚珠通道的回行段。

因此，螺母主体中的作为纵向导槽或通孔存在的留空部(该留空部形成滚珠通道的平行于滚珠丝杠传动装置的中轴线延伸的部段)已经存在于中间产品、即丝杠螺母型材中，该丝杠螺母型材还能被分割成多个单体件，从这些单体件中分别形成丝杠螺母。借此避免了花费高地切削加工留空部、即回行段。如加工螺旋形的滚珠滚道的制造步骤能够在截短丝杠螺母型材之前进行或者在单个的螺母主体上进行。同样可能的是：首先在整个丝杠螺母型材上进行粗加工，而在制造的另外的过程中在单个螺母主体上进行精加工。原则上，任何本身公知的切削加工的和非切削的方法、例如滚轧处理都适合于制造丝杠螺母以及丝杠的螺距。在各种情况下，通过螺母主体的预成型实现有利的效果，该预成型在上游的制造阶段、即丝杠螺母型材的成型阶段进行。

滚动轴承钢适合于制造丝杠螺母型材并且由此螺母主体。丝杠螺母，包括在所有轴线上均相对于螺母主体固定的换挡拨叉在内，能以旋转止动的方式被线性移动地引导，其中，位移区域借助于具有成型的板条的槽来限定并且例如借助于固定在换挡变速器中的销来构成止挡件。

附图说明

随后，依据附图进一步阐述了本发明的两个实施例。附图是：

图1示出了换挡执行器的滚珠丝杠传动装置的丝杠螺母的分解图，

图2示出了具有所属的丝杠和滚动体的丝杠螺母的立体图，

图3示出了在组装成滚珠丝杠传动装置的状态下的根据图2的装置的截面图，

图4至图7示出了根据图3的滚珠丝杠传动装置的丝杠螺母的不同的视图，

图8示出了具有滚珠丝杠传动装置的换挡执行器的示意性的局部视图，

图9示出了根据图8的换挡执行器的丝杠螺母的类似于图1的图示，

图10至图14示出了包括所属的滚动体的根据图9的丝杠螺母的另外的视图。

具体实施方式

在下文阐述的实施例分别涉及换挡执行器1，该换挡执行器设置用在机动车的变速器、即双离合变速器中。图1至图7示出了换挡执行器1的第一实施例，图8至图14示出了换挡执行器1的第二实施例。换挡执行器1的整个结构在图8中示出。第一实施例与该基本结构没有区别。彼此对应的或者原理上起相同作用的部分在所有附图中都用相同的附图标记来表征。只要不另做说明，下面的阐述涉及两个实施例。

在图8中示出的换挡执行器1包括滚珠丝杠传动装置2，该滚珠丝杠传动装置由丝杠3和丝杠螺母4来构造。丝杠螺母4能转动地被支承在两个仅简示的支承位置5上，支承位置例如具有滚动轴承、尤其滚珠轴承。在丝杠3的周向上构造滚珠滚道6，滚动体、即滚珠7在该滚珠滚道上滚动，如其尤其在图2中和图10中所示。通过滚珠滚道6描述的螺纹在当前的情况下构造为单线螺纹。

另外的滚珠滚道8、也称作螺母螺纹，通过螺母主体9来构造，该螺母主体配属于丝杠螺母4。在滚珠滚道6、8之间形成封闭的、整体上用11来表示的滚珠通道的负荷段10。因此，滚珠丝杠传动装置2是具有滚动体循环器的滚珠丝杠传动装置。

借助于两个反向构件12、13来实现滚珠7的循环，两个反向构件在端侧连接到螺母主体9上。不同于由金属制成的螺母主体9，反向构件12、13是塑料件。

由螺母主体9和反向构件12、13构成的组件被固持在套筒14中。垫片15、16作为中间垫片被置于每个反向构件12、13的前面，该垫片同样处在套筒14之内。此外，通过套筒14来固持换挡拨叉17，其中，换挡拨叉17的底座18处在套筒14之内，而换挡拨叉17的拨叉元件19从套筒14中伸出。换挡拨叉17能被制造为烧结件或者为轧制拉伸件。通过提供两个传动侧壁的拨叉元件19来引导变速器构件20，该变速器构件例如可以是换挡指、螺栓或轴件。

在套筒14的、与换挡拨叉17在径向上相对置的侧面上，通过该套筒来构造槽21，该槽沿丝杠螺母4以及丝杠3的纵向上延伸。形成槽21的边缘的板条22直接成型在套筒14上。槽21沿丝杠螺母4的径向向内侧延伸直至螺母主体9的外壁。槽21用作丝杠螺母4的旋转止动装置并且借助于沉入到槽21中的销来限制轴向行程，该销优选地固定在双离合变速器的变速器壳体中。

如尤其从图1以及图9中得知，基本呈环形的、也称作端侧反向器的反向构件12、13中的每个都具有被称作反向端部23的凸出部，该凸出部沿丝杠螺母4的轴向延伸。在丝杠螺母4完成组装的情况下，如其尤其能在图3和图10中看到，每个反向端部23都接合到螺母主体9中的容纳部24中。两个容纳部24属于细长的留空部25，这些留空部平行于螺母主体9的中轴线并且借此平行于整个丝杠螺母4的中轴线地延伸。

在根据图1至图7的实施例中，留空部25被构建为螺母主体9中的通孔。而在根据图8至图14的实施例中，留空部25是在螺母主体9的侧表面中的纵向导槽。在这种情况下沿径向向外敞开的留空部25在丝杠螺母4完成安装时被套筒14覆盖。因此，在每种情况下，具有封闭的横截面的回行段29均形成滚珠通道11的一部分。

留空部25用于滚珠回行并且与处在反向构件12、13中的通道部段26、27共同封闭滚珠通道11。除了回行滚道25，在不同的螺母主体9中还有另外的留空部28，然而，在当前情况下，没有滚珠在该留空部中滚动。在图3中能看出的螺母主体9的结构中，留空部28被构造为盲孔；而在图9的情况下，原则上类似于留空部25地是纵向导槽。

螺母主体9在任何结构形式中均被构造为基本上空心圆柱形的元件，该元件具有两个平展的、彼此平行的侧面30、31。换挡拨叉17的底座18放置在第一侧面30上，而第二侧面31能穿过槽21地可见。与螺母主体9的在两侧平展的形状适配地，套筒14同样具有在两侧平展的形状，使得在螺母9与套筒14之间形成涉及相对转动的形状配合式连接。

由垫片15、16、反向构件12、13以及螺母主体9构成的装置沿轴向同样仅仅通过套筒14固定在丝杠螺母4内。在套筒14的两个端侧，分别能看出四个分布在周向上的凹槽32、33。凹槽32、33通过对整体上构建为板材件的套筒14的局部成型来产生，其中在凹槽32、33的、背离套筒14的端侧的、即朝向丝杠螺母4的中间区域的那些端部上分别形成凸肩，螺母主体9沿丝杠螺母4的轴向上止挡在该凸肩上。在所提到的凸肩的区域，套筒14的材料被切断，其中分隔线沿套筒14的周向延伸并且在该分隔线与沿套筒14的轴向延伸的凹槽32、33之间形成细小的凹口34。

凹槽32、33仅用于将螺母主体9固定在套筒14中，然而不用于固定反向构件12、13。为了固持反向构件12、13，在丝杠螺母4的端侧上分别构造两个径向向内弯曲的固持区段35、36。

在根据图1至图7的设计方案中，固持区段35、36具有沿径向倾斜地向内弯折的、敞开的端部区段38，所属的垫片15、16贴靠在这些端部区段上，该垫片形成针对反向构件12、13之一的止挡垫片。附加地，在该设计方案中，通过套筒14，在两个端侧上分别形成两个沿轴向指向的凸出部39，这些凸出部接合到在垫片15、16的周向上的凹陷部40中并且借此形成在垫片15、16与套筒14之间的旋转止动装置。

在根据图8至图14的丝杠螺母4的结构中也存在在套筒14的垫片15、16与螺母主体9之间的旋转止动装置，该旋转止动装置与根据图1至图7的结构的区别主要在于，垫片15、16在套筒14的端侧上的固定。在根据图8至图14的设计方案中，固持区段35、36也被称作夹紧部；在这种情况下，这些固持区段具有凹槽的基本形状，然而这些凹槽明显比凹槽32、33短。

与固持区段35、36的设计方案无关，垫片15、16分别贴靠在这些固持区段上，该垫片又形成分别针对反向构件12、13的止挡件。原则上类似于螺母主体9地，垫片15、16具有在两侧平展的形状，使得这些垫片相对于套筒14旋转止动。同样，反向构件12、13在两侧平展并且借此旋转止动地布置在套筒14中。因此，构造为各个反向构件12、13的集成部件的引导元件37处在相对于回行段29不能改变的位置，该引导元件用于将滚珠7从滚珠通道11中导出以及将滚珠7导回到滚珠通道11中。引导元件37用于在滚珠丝杠传动装置2之内的切向的滚珠限制。沿滚珠丝杠传动装置2的中轴线的方向观察，滚珠7在各个通道部段26、27中均偏转了小于八分之一圈，该通道部段在各个反向构件12、13中均从引导元件37延伸直至反向端部23。在这种情况下，所提到的圈涉及与丝杠3同心的螺纹，滚珠7部分地在该螺纹上滚动。

在滚珠丝杠传动装置2的制造过程中，首先制造较长的金属型材，该金属型材的长度相当于螺母主体9的沿轴向测量的长度的数倍。该未示出的、形成用来制造螺母主体9的最初产品的金属型材在其侧表面上已经具有回行通道25。相同的情况适用于两个彼此平行的侧面30、31。可选地，在较长的金属型材中已经产生滚珠滚道8。在下一步骤中，金属型材被分割成单件，这些单件分别具有螺母主体9的长度。因此避免了在单独螺母主体9中浪费地、比如切削加工地制造回行通道25。仅仅需要螺母主体9的精加工、尤其是用于反向构件12、13的反向端部23的留空部24的成型。紧接着，将螺母主体9组全成丝杠螺母4，其中仅仅通过套筒14本身来保证反向构件12、13、换挡拨叉17以及螺母主体9在套筒14之内的长久的固定。

附图标记列表

1 换挡执行器

2 滚珠丝杠传动装置

3 丝杠

4 丝杠螺母

5 支承位置

6 滚珠滚道

7 滚动体，滚珠

8 滚珠滚道，螺母螺纹

9 螺母主体

10 负荷段

11 滚珠通道

12 反向构件

13 反向构件

14 套筒

15 垫片

16 垫片

17 换挡拨叉

18 底座

19 拨叉元件

20 变速器构件

21 槽

22 板条

23 反向端部

24 容纳部

25 留空部

26 通道部段

27 通道部段

28 留空部

29 回行段

30 侧面

31 侧面

32 凹槽

33 凹槽

34 凹口

35 固持区段

36 固持区段

37 引导元件

38 端部区段

39 凸出部

40 凹陷部

Claims (10)

1.一种用于机动车的变速器的换挡执行器，所述换挡执行器包括滚珠丝杠传动装置(2)，所述滚珠丝杠传动装置包括由电动机驱动的丝杠(3)和多部件式的丝杠螺母(4)，其中，所述丝杠螺母(4)具有套筒(14)，配备有滚珠滚道(8)的螺母主体(9)以及从所述套筒(14)中伸出的换挡拨叉(17)固定在所述套筒中。

2.根据权利要求1所述的换挡执行器，其特征在于，所述换挡拨叉(17)和所述螺母主体(9)均仅借助所述套筒(14)固持在所述套筒中。

3.根据权利要求2所述的换挡执行器，其特征在于，所述换挡拨叉(17)和所述螺母主体(9)通过形状配合固定在所述套筒(14)中。

4.根据权利要求3所述的换挡执行器，其特征在于，所述螺母主体(9)构造为双面式的。

5.根据权利要求4所述的换挡执行器，其特征在于，所述换挡拨叉(17)的底座(18)被放置到所述螺母主体(9)的侧面(30)上。

6.根据权利要求5所述的换挡执行器，其特征在于，在所述螺母主体(9)的、背离所述换挡拨叉(17)的底座(18)的侧面(31)上，通过所述套筒(14)形成细长的、沿所述滚珠丝杠传动装置(2)的纵向延伸的槽(21)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的换挡执行器，其特征在于，所述滚珠丝杠传动装置(2)构造为具有滚珠循环器的丝杠传动装置，其中，所述丝杠螺母(4)包括两个环形的、布置在所述螺母主体(9)的端侧上的反向构件(12、13)。

8.根据权利要求7所述的换挡执行器，其特征在于，所述反向构件(12、13)和所述螺母主体(9)相互平坦地贴靠，并且所述反向构件(12、13)沿轴向未伸入到所述螺母主体(9)的螺母螺纹(8)中。

9.根据权利要求7或8所述的换挡执行器，其特征在于，所述螺母主体(9)和所述反向构件(12、13)通过所述套筒(14)的分开的成型区域(32、33、35、36)沿轴向固持在所述套筒中。

10.根据权利要求9所述的换挡执行器，其特征在于，将所述螺母主体(9)固持在所述套筒(14)中的成型区域(32、33)比将所述反向元件(12、13)固持在所述套筒(14)中的成型区域(35、36)沿轴向延伸得更多。