CN111350818B - 带有机电驻车锁致动器的变速器壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的传动系统的变速器，其包括变速器壳体(13)，变速器壳体(13)至少部分地或可至少部分地填充有油(11)并且其中布置有驻车锁(12)，其中驻车锁(12)包括：驻车锁齿轮(14)，其旋转结合地连接到变速器轴并且具有锁止边齿(16)；以及锁止爪(18)，其可枢转地安装在变速器壳体(13)上并且具有锁止齿(22)，当锁止爪(18)枢转到锁止位置中时，该锁止齿(22)可以与驻车锁齿轮(14)的锁止边齿(16)强制联锁接合，其中锁止爪(18)可由布置在变速器壳体(13)内的机电驻车锁致动器(10)致动。此外，本发明还涉及一种具有所述类型的变速器的机动车辆。

Description

带有机电驻车锁致动器的变速器壳体
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的变速器。因此，本发明涉及一种变速器，其可用于机动车辆的传动系统并且包括至少部分地或可以至少部分地填充有油且其中布置有驻车锁的变速器壳体。
背景技术
驻车锁用于在锁止位置防止机动车辆意外滑行。特别是当固定驱动(马达)的抑制作用不足以将机动车辆保持就位或者由于例如常开的联接元件而无法使用时，则需要使用它们。然后通常通过驻车锁齿轮进行传动系统的锁止，该驻车锁齿轮旋转结合地布置在变速器的轴上并且具有边齿，该齿轮可以通过可枢转地安装在平行轴上的驻车锁爪以强制联锁(positive locking)方式被闩锁到边齿上。在这种情况下，驻车锁爪已通过复位弹簧的力被偏压远离驻车锁齿轮进入解锁位置或者朝向驻车锁齿轮进入锁止位置。为了克服复位弹簧的作用力使驻车锁爪枢转，使用驻车锁致动器，其用于产生线性运动或至少基本呈线性延伸的运动，致动元件通过该致动器能够靠在驻车锁爪上移动以使其旋转，致动元件例如可能以凸轮或圆锥或带有两个滚轮的支架的形式设计。为了确保驻车锁可以接合并因此防止机动车辆滑行，即使驻车锁爪在致动时抵靠着驻车锁齿轮的齿而没有与边齿强制联锁时，在致动元件上还设置有能量储存装置(前进弹簧)，其在机动车辆滚动的情况下通过致动元件使驻车锁爪前进，从而使所述爪与驻车锁齿轮的边齿接合。
液压或电动液压或电动或机电的驻车锁致动器可以用于致动驻车锁。而在液压设计的情况下，液压缸会影响锁的接合和脱开，在机电设计的情况下，该过程通过电动致动器进行。电动马达通常用于该目的，尽管电磁体也可以通过相应的构造适于该目的。
从现有技术已知机电驻车锁致动器。例如，印刷文献DE10212038A1描述了一种机电驻车锁致动器，其包括电动马达和具有两个可旋转安装的联接部的联接装置，其中一个联接部经由齿轮传动机构可操作地连接至电动马达的马达轴，而可选择性地与所述第一联接部分离的第二联接部用于使致动杆移位，该致动杆偏心铰接在其上，以便作用于驻车锁的锁止爪。
DE102016014523A1公开了一种用于致动机动车辆中的驻车锁的电驻车锁致动器，在该情况下，电动马达使致动杆移动，致动杆从壳体伸出并且其自由端支承致动元件，用于通过容纳在壳体中的齿轮传动机构在锁止位置和解锁位置之间轴向地来回致动驻车锁。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于布置在变速器壳体中的驻车锁的节省空间且坚固的致动装置。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1的变速器来实现。本发明的有利实施例和有利改进将从从属权利要求、说明书或附图中获得，其中在此描述或示出的特征可以单独或以任何期望的组合构成本发明的主题，除非上下文明确反对。
在设计成用于机动车辆的传动系统的变速器的情况下，该变速器包括变速器壳体，该变速器壳体至少部分地或可至少部分地填充有油并且其中布置有驻车锁，该驻车锁包括：驻车锁齿轮，其旋转结合地连接到变速器轴并且具有锁止边齿；以及锁止爪，其可枢转地安装在变速器壳体上并且具有锁止齿，当锁止爪枢转到锁止位置中时，该锁止齿可以与驻车锁齿轮的锁止边齿强制联锁接合，根据本发明规定，锁止爪可由同样布置在变速器壳体内的机电驻车锁致动器致动。
根据本发明的设计的主要优点在于，由于机电驻车锁致动器安装在变速器壳体中，因此其在变速器壳体之外不占用额外的结构空间。相反，所述机电驻车锁致动器可以安装在变速器壳体中紧挨着驻车锁，这简化了锁止爪的致动并且导致整体紧凑的设计。
另一个优点在于，机电驻车锁致动器安装在变速器壳体中，从而既免受外部影响的损坏，又防止可能导致车辆被盗的操纵。
在此，本发明尤其与先前的实践不同，在该实践中，仅本身以油作为工作介质工作的液压驻车锁致动器也可以安装在填充有油的变速器壳体中。因此，根据本发明，为了致动安装在机动车辆的装有油的变速器壳体中的驻车锁，不论其电部件如何，机电驻车锁致动器同样安装在变速器中。这也可以有利地在变速器壳体的特别下部区域中实现，其中驻车锁致动器至少部分地位于变速器壳体的填充有油的区域中。
特别有利的是，驻车锁致动器包括电动马达，电动马达的马达轴可操作地连接到作用在驻车锁的锁止爪上的致动元件。然而，可替代地，其他电致动器，特别是电磁体也是可能的。
在此，优选的是，驻车锁致动器包括致动器壳体，其中可旋转地安装有致动器轴，该致动器轴通过齿轮传动机构(比如蜗轮)可操作地连接到电动马达的马达轴，并且设计成用于直接或通过插入元件间接地驱动作用在驻车锁的锁止爪上的致动元件。
相应地，致动器轴优选地在其自由轴端处可承载偏心装置，通过该偏心装置，铰接在其上的致动杆可以以平移运动分量来移位，其中致动杆直接或间接地驱动作用在驻车锁的锁止爪上的致动元件。
特别有利的是，驻车锁致动器包括联接装置，该联接装置以强制联锁和/或非强制联锁方式起作用并且具有两个可旋转或可枢转地安装的联接部，其中第一联接部通过齿轮传动机构可操作地连接到电动马达的马达轴，而第二联接部安装成可相对于第一联接部轴向移位并且旋转结合地连接到致动器轴，优选地借助于线性滚珠轴承。此外，在致动器壳体中，可以设置有开关装置，其优选地由电磁体形成，用于选择性地打开或关闭联接装置。第一联接部通过齿轮传动机构由电动马达旋转地驱动，该齿轮传动机构优选地包括自锁蜗轮。当联接关闭时，该旋转运动被传递至第二联接部，并因此传递至致动器轴，该致动器轴优选地通过线性滚珠轴承旋转结合地连接到所述第二联接部。在联接装置的打开状态下，致动器轴和电动马达之间的可操作连接被分离，从而在紧急模式下，副驱动(例如弹簧)可以驱动致动器轴。
在本发明的特别优选实施例中，致动器壳体具有至少一个干燥内部空间区域，该干燥内部空间区域相对于变速器壳体中存在的油被密封地封闭并且其中至少布置有电动马达和齿轮传动机构以及致动器轴的可操作地连接(可能分开地)到齿轮传动机构的部分，其中致动器轴延伸出干燥内部空间区域通过径向轴密封件进入位于干燥内部空间区域之外的外部区域，以便能够驱动作用在驻车锁的锁止爪上的致动元件。与内部空间区域相比，所述外部区域可以与变速器壳体中存在的油接触。
在此，可以实现在功能上特别可靠的实施例是，驻车锁致动器具有压力平衡接口，通过该压力平衡接口，干燥内部空间区域以液密方式连接至变速器壳体内部或外部的大气，即特别连接至位于变速器壳体中或变速器壳体外部的空气。这防止例如由于温度波动而在干燥内部空间区域内能够形成负压，该负压又可能导致由于负压而引起油通过泄漏进入，从而损坏内部空间区域中包含的部件，特别是电部件或电子部件。压力平衡接口可以特别地通过透气膜或通过大气连接器来实现，该大气连接器从干燥内部空间区域开始并且具有连接到其并在变速器壳体外部开口的软管，或者通过插塞连接器，具有与所述插塞连接器邻接的液密设计的线束，通过该线束，至少机电驻车锁致动器的电动马达连接至布置在变速器壳体外部的控制单元。
变速器优选地可以是具有内燃机的机动车辆或具有混合动力驱动(其包括特别是内燃机和电动马达)的机动车辆的自动双离合器变速器或具有变矩器的自动变速器或无级变速器(CVT)。
在具有电动马达驱动的机动车辆的情况下，也可以实现相同的优点，其中变速器则可以特别是减速变速器或换挡变速器。
此外，根据本发明的变速器还可以是机动车辆的差动变速器或分动箱。
此外，本发明涉及一种机动车辆，其包括上述类型的变速器，其中容纳有驻车锁并且其中容纳有机电驻车锁致动器。
此外，本发明涉及用于致动驻车锁的机电驻车锁致动器在机动车辆的变速器中的用途。
本发明的其他优点和特征由以下与附图中所示的实施例示例有关的描述得出。
附图说明
附图示出了：
图1是布置在变速器壳体中的驻车锁的示意图，其中机电驻车锁致动器根据本发明布置在变速器壳体中，
图2是带有图1中的机电驻车锁致动器的驻车锁的放大图，
图3是图1中的机电驻车锁致动器的透视图，以及
图4是图3中的驻车锁致动器的剖视图。
具体实施方式
图1和2示出了机电驻车锁致动器10，其被提供用于致动布置在机动车辆中的驻车锁12。不仅驻车锁12而且根据本发明的驻车锁致动器10在这种情况下都布置在图1所示的变速器壳体13内，该变速器壳体已经被油11填充至指示的填充水平。驻车锁12以已知的方式具有驻车锁齿轮14，该驻车锁齿轮14以旋转结合和轴向固定方式布置在机动车辆变速器的未示出的变速器轴上并且在其外周具有边齿16。为了强制止动机动车辆的传动系统，驻车锁12还包括锁止爪18，该锁止爪18铰接在变速器壳体上，从而能够围绕枢转轴线20枢转，并且具有闩锁齿22，该闩锁齿22在锁止爪18围绕枢转轴线20枢转的情况下能够与驻车锁齿轮14的边齿16以强制联锁方式接合。锁止爪18通过复位弹簧(在此也未示出)接合，该复位弹簧相对于变速器壳体支撑或悬挂在其上并且将锁止爪18从驻车锁齿轮14偏压到解锁位置。
为了使锁止爪18绕枢转轴线20枢转，提供了致动元件26，该致动元件在所示的实施例示例中具有两个滚轮28，并且借助于驻车锁致动器10可以可选地沿锁止方向S或解锁方向E轴向移位，如图2至4中的箭头所示。两个滚轮28在相对于变速器壳体固定的导向元件30中被引导，使得在致动元件26沿锁止方向S轴向运动的情况下，其中一个滚轮28撞击在锁止爪18的倾斜的接触表面24上，而另一个滚轮28支撑在导向元件30上。结果，锁止爪18克服图1中未示出的复位弹簧的力沿顺时针方向枢转，围绕枢转轴线20旋转，以使闩锁齿22与驻车锁齿轮14的边齿16以强制联锁方式接合。另一方面，在致动元件26沿解锁方向E轴向运动的情况下，滚轮28从接触表面24退回，结果是，由于图1中的复位弹簧的力，锁止爪18沿逆时针方向枢转，围绕枢转轴线20旋转，闩锁齿22从边齿16上移开，从而脱离与驻车锁齿轮14的接合。
在图3的实施例示例中示出的根据本发明的驻车锁致动器10包括致动器壳体32，其优选地由合成材料注塑成型，在该致动器壳体32上模制了紧固凸耳33，其在机动车辆中以已知的方式用于例如通过螺钉将驻车锁致动器10紧固到变速器壳体13的壁上。在此单独实现的马达壳体34已经通过卡口接头紧固到致动器壳体32上，所述马达壳体在其内部容纳有电动马达36。电动马达36通过齿轮传动机构38和联接装置40来旋转驱动致动器轴42，该致动器轴42经由偏心装置44将旋转运动转换成致动杆46的至少近似轴向地延伸的轴向运动，该致动杆46带有用于驻车锁12的致动元件26。在驻车锁致动器10的正常模式下，致动杆46可以由电动马达36沿锁止方向S或相反地沿解锁方向E驱动。在这方面，围绕致动杆46的在此被实现为螺旋压缩弹簧的前进弹簧48在锁止位置的方向上相对于偏心装置44的导向套筒50偏压致动杆46或者更确切地说是致动元件26。
在下文中，将更详细地描述根据本发明的驻车锁致动器10的内部。致动器轴42在其朝向致动杆46的前端处具有直径增大的肩部52，该肩部52构成用于偏心装置44的曲柄板，并且通过在此实现为滚珠轴承的前轴承54支撑。在其后端区域，致动器轴42通过后轴承56支撑，该后轴承56容纳在壳体盖60的内部突起58中，致动器壳体32通过壳体盖60密封在后部。在这方面，壳体盖60通过具有插入的密封装置的强制锁止元件62和/或通过焊接接头以液密方式连接到致动器壳体32。
在这里示出的实施例示例中，齿轮传动机构38由自锁蜗轮构成，其中紧固到电动马达36的输出轴64上的蜗杆66驱动齿轮70的外围边齿。由于自锁，如果电动马达36已经关闭并且处于无电流状态，则齿轮70不能转动。齿轮70能够经由构成径向轴承的支架72相对于致动器轴42旋转，并且支撑在致动器轴42上，从而相对于致动器壳体32轴向固定在适当位置。
齿轮70在其朝向壳体盖60的一侧上构成第一联接部74，该第一联接部与联接装置40的直接布置在其旁边的第二联接部76相互作用。联接装置40在此已经实现为呈卡爪联接形式的以强制联锁方式起作用的可开关的可分离联接。为此，第二联接部76包括管状套筒部分78，其通过线性滚珠轴承80以可轴向移位和旋转结合方式安装在致动器轴42上。如果处于图4所示位置的第二联接部76轴向地抵靠在第一联接部74上，则联接装置40已经关闭。然后，两个联接部74和76的在此未图示的卡爪彼此接合，从而能够在这两个联接部74和76之间的两个旋转方向上传递扭矩。另一方面，如果通过在致动器轴42上的轴向移位将第二联接部76从第一联接部74移除，则两个联接部74和76的卡爪脱离接合，从而联接装置40已经打开并且扭矩可以不再在两个联接部74和76之间传递，或者更确切地说，两个联接部74和76可相对于彼此自由旋转。特别地，在打开的联接装置40的情况下，旋转结合地连接至第二联接部76的致动器轴42以及因此经由偏心装置44和致动杆46连接至所述致动器轴的致动元件26可相应地独立于第一联接部74和经由自锁蜗轮可操作地连接到所述联接部的电动马达36移动。
在联接装置40上布置有弹簧元件82，其在这里由螺旋压缩弹簧构成，该弹簧将联接装置40偏压到图4所示的关闭状态。克服该弹簧元件82的偏压力，可以通过向环形电磁体84通电来打开联接装置40，因为可轴向移位的第二联接部76已至少由包括铁的构成部件实现，并且由此构成铁芯，该铁芯在电磁体84通电的情况下作为柱塞克服弹簧元件82的偏压力而被吸入电磁体84的线圈中，直到仅套筒部分78的自由端抵靠在布置为后轴承56前面的轴向止动件的盘上。
为了形成副驱动，该副驱动在由电动马达36构成的主驱动发生故障的情况下可以在紧急模式下在打开的联接装置40的情况下也独立于电动马达36来使致动器轴42旋转，在致动器壳体32中设有弹簧装置86，其在此由螺旋弹簧构成。螺旋弹簧86在内部紧固到致动器轴42，并且在以螺旋形式围绕致动器轴42几圈之后，在外部紧固到致动器壳体32的一部分。这样，螺旋弹簧86沿旋转方向作用在致动器轴42上，其中在打开的联接装置40的情况下，所述致动器轴通过致动杆46使致动元件26沿锁止方向S移动，使得锁止爪18通过存储在弹簧装置86中的能量枢转到锁止位置中，并且由此激活驻车锁12并且固定机动车辆。就此而言，在偏心装置44通过其朝向锁止爪18的上止点位置之前，锁止爪18已经到达其锁止位置，从而锁止爪18通过存储在弹簧装置86中的能量可靠地保持在锁止位置，并且还继续作用在致动器轴42上。
在排除故障后，在正常模式下，驻车锁12可以通过电动马达36再次解锁，其结果是，螺旋弹簧86同时又被偏压到先前的状态。
轴向地在弹簧装置86和齿轮70的支架72之间，与致动器轴42相互作用的径向轴密封件90布置在致动器壳体32的径向向内突出的肋88上。径向轴密封件90密封致动器壳体32的干燥内部空间区域92，其在从偏心装置44(在图4中的肋88的左侧)观察时位于肋88之外，该内部空间区域以相对于致动器轴42的液密方式特别地包含联接装置40、电磁体84和印刷电路板94，具有可能存在于其上的电部件。这防止了油从变速器壳体13进入到致动器壳体32的内部空间区域92中，该内部空间区域还包括马达壳体34的内部，电动马达36容纳在其中。在偏心装置44的引导致动杆46的导向套筒50的后面，存在于变速器壳体13中的油可以仅与前轴承54和螺旋弹簧86接触并对它们进行润滑。
驻车锁致动器10具有公共电接口96，该电接口集成到致动器壳体32中并且连接到印刷电路板94，该印刷电路板位于壳体盖60前面的致动器壳体32的后部区域中。经由接口96和印刷电路板94，电动马达36和电磁体84都可以连接到外部控制单元并且通过其而被控制。此外，驻车锁致动器10的其他电部件，例如用于检测致动器轴42的角位置的位置检测器(此处未在图中示出)，可以同样借助于印刷电路板94和公共电接口96来连接。
另外，在这种情况下，公共电接口96还执行安全功能，该安全功能允许根据本发明的在变速器壳体13中的特定安装情况。通过插塞连接器，其可液密地插入公共电接口96并且具有邻接所述插塞连接器的液密设计的线束(未示出)，不仅建立了所述电部件与布置在变速器壳体13外部的控制单元的连接，而且建立了压力平衡接口，干燥内部空间区域92通过其以液密方式与位于变速器壳体13外部的环境空气连接。这样，可以可靠地防止例如由于温度波动而在变速器壳体13中产生负压，从而也可以防止由此引起的油的进入以及对内部空间区域92中所包含的电部件的相关损害。

Claims (12)

1.一种用于机动车辆的传动系统的变速器，包括
变速器壳体(13)，所述变速器壳体(13)至少部分地填充有油(11)并且其中布置有驻车锁(12)，
所述驻车锁(12)包括：驻车锁齿轮(14)，其旋转结合地连接到变速器轴并且具有锁止边齿(16)；以及锁止爪(18)，其可枢转地安装在所述变速器壳体(13)上并且具有锁止齿(22)，当所述锁止爪(18)枢转到锁止位置中时，该锁止齿(22)能够与所述驻车锁齿轮(14)的锁止边齿(16)强制联锁接合，
所述锁止爪(18)能够由机电驻车锁致动器(10)致动，
所述机电驻车锁致动器(10)布置在所述变速器壳体(13)内，
所述机电驻车锁致动器(10)包括：
电动马达(36)，所述电动马达(36)包括马达轴(64)；
致动器壳体(32)；和
可旋转地安装在所述致动器壳体(32)中的致动器轴(42)，该致动器轴通过齿轮传动机构(38)可操作地连接到所述电动马达(36)的马达轴(64)，并且驱动作用在所述驻车锁(12)的锁止爪(18)上的致动元件(26)，
所述致动器轴(42)上铰接有致动杆(46)以便将致动器轴(42)的旋转运动转换为致动杆(46)的运动，所述致动杆(46)驱动作用在所述驻车锁(12)的锁止爪(18)上的致动元件(26)，
所述致动元件(26)设置在所述致动杆(46)的自由端，所述致动杆(46)的自由端位于所述致动器轴(42)的上方。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述机电驻车锁致动器(10)至少部分地布置在所述变速器壳体(13)的填充有油(11)的区域中。
3.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述电动马达的马达轴(64)可操作地连接到作用在所述驻车锁(12)的锁止爪(18)上的致动元件(26)。
4.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述致动杆(46)偏心地铰接在所述致动器轴(42)上，该致动杆以平移运动分量直接或间接地驱动作用在所述驻车锁(12)的锁止爪(18)上的致动元件(26)。
5.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述驻车锁致动器(10)包括联接装置(40)，所述联接装置以强制联锁和/或非强制联锁方式起作用并且具有两个可旋转或可枢转地安装的联接部(74、76)，其中第一联接部(74)通过齿轮传动机构(38)可操作地连接到所述电动马达(36)的马达轴(64)，而第二联接部(76)安装成能够相对于所述第一联接部(74)轴向移位并且旋转结合地连接到所述致动器轴(42)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的变速器，其特征在于，所述致动器壳体(32)具有至少一个干燥内部空间区域(92)，所述干燥内部空间区域(92)相对于油(11)被密封地封闭并且其中至少布置有所述电动马达(36)、所述齿轮传动机构(38)以及所述致动器轴(42)的可操作地连接到齿轮传动机构(38)的部分，其中，所述致动器轴(42)延伸出干燥内部空间区域(92)通过径向轴密封件(90)进入位于干燥内部空间区域(92)之外的外部区域，以便驱动作用在所述驻车锁(12)的锁止爪(18)上的致动元件(26)。
7.根据权利要求6所述的变速器，其特征在于，所述机电驻车锁致动器(10)具有压力平衡接口，通过所述压力平衡接口，所述内部空间区域(92)以液密方式连接至变速器壳体(13)内部或外部的大气。
8.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器是具有内燃机驱动的机动车辆的、或具有混合动力驱动的机动车辆的自动双离合器变速器或变矩器变速器或无级变速器。
9.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器是具有电动马达驱动的机动车辆的减速变速器或换挡变速器。
10.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述变速器是机动车辆的差动变速器或分动箱。
11.一种机动车辆，其特征在于，所述机动车辆具有根据前述权利要求中任一项所述的变速器。
12.用于致动布置在变速器壳体(13)中的驻车锁(12)的机动车辆的变速器壳体(13)中的机电驻车锁致动器(10)的用途，其中，变速器如权利要求1至10任一项所述。
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