CN111788414B - 用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆的传动装置的换挡器组件(1)。具有锁定轨道的可旋转地安装的致动元件(2)可旋转以供选择挡位级，并且具有可旋转的锁定构件(13)的至少一个锁定组件(8、9)可锁定致动元件(2)防止旋转。锁定轨道设置在连接到致动元件(2)的棘轮(4、5)的周缘上，并且锁定组件(8、9)包括应用于锁定构件(13)的偏置构件(12)以旋转地偏置锁定构件(13)从而接合并锁定棘轮。电激活的保持装置(11)构造为将锁定构件(13)保持在一位置中，从而防止锁定构件(13)在偏置构件(12)的力的作用下旋转并接合棘轮(4、5)。

Description

用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件

技术领域

本发明涉及一种用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件，包括可旋转地安装的致动元件，其可旋转以选择挡位级，以及包括至少一个锁定组件，锁定组件构造成锁定致动元件以防止旋转。致动元件设有具有多个锁定突起的锁定轨道，并且锁定组件包括至少一个锁定构件。锁定构件可围绕旋转轴线在第一位置和第二位置之间旋转，在第一位置中，锁定构件接合锁定轨道从而锁定致动元件防止沿至少一个旋转方向旋转，在第二位置中，允许致动元件沿一个旋转方向旋转。

背景技术

在机动车辆的领域中，换挡器通常用于允许驾驶员手动地选择传动装置的挡位或状态。换挡器连接到传动装置，从而允许所作的选择确定传动装置的操作，并由此控制车辆的操作。换挡器本身可以具有不同的设计，并且通常呈换挡杠杆的形式，换挡杠杆可以沿着与传动装置的挡位或模式相对应的不同位置之间的路径运动。如果使用可旋转的换挡器，例如可旋转的旋钮，则致动元件在不同的角度位置之间旋转，对应于传动装置的挡位或模式，例如驻车挡(P)、倒挡(R)、空挡(N)和前进挡(D)。这种可旋转换挡器在线控换挡(SBW)构造中已变得颇为流行，在线控换挡中，根据换挡器的旋转位置发送电信号到传动装置。

如果操纵元件可以旋转360°，则换挡器具有如下优点：致动元件的特定的角度位置不必与传动装置的特定的状态或模式相关联。相反，设置为与换挡器连通的控制单元可确定致动元件的当前位置，并决定该位置在当前时间应当对应于传动装置的哪个状态。这在驾驶员已经关闭点火装置并已将车辆与换挡器留在驾驶(前进)位置且车辆自动接合驻车位置的情况下是特别有利的。当驾驶员返回到车辆并打开点火装置时，控制单元可检测致动元件的当前位置并确定该位置现在应被分配给驻车(P)位置。然后，传动装置的其余状态可以重新分配给致动元件的其它角度位置，以反映该决定。

根据所选择的挡位级或行驶状况，限制或阻止致动元件沿顺时针或逆时针方向旋转。例如，通常，驻车(P)位置被认为是换挡滑槽的终点位置，仅给驾驶员留下沿一个方向、例如朝向倒挡(R)移动致动元件的可能。在其它情况下，例如出于安全原因，期望完全防止换挡器的旋转。

EP 3 115 647 A2描述了一种用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件。换挡器组件是车辆传动装置的执行拨盘式换挡操作的部分。车辆传动装置包括旋钮，旋转该旋钮以选择挡位级。可旋转地安装的致动元件连接到旋钮，并且提供锁定机构以锁定致动元件防止旋转。为此目的，致动元件设有锁定轨道，该锁定轨道呈多个固定沟槽的形式，锁定突起位于固定沟槽之间。与锁定轨道相互作用的锁定组件包括杠杆状锁定构件，该杠杆状锁定构件可围绕旋转轴线旋转，并且由驱动单元的线性移动杆驱动。锁定构件具有从锁定构件的旋转轴线延伸的第一臂和从旋转轴线延伸延伸且与第一臂倾斜的第二臂。第二臂在其端部处具有用于接合固定沟槽的锁定爪。第一臂由移动杆驱动，使得第二臂绕枢转轴线回转。通过锁定构件的回转运动，锁定爪在第一旋转位置和第二旋转位置之间运动，在第一旋转位置中，锁定爪接合锁定轨道的固定沟槽并且致动元件被锁定防止旋转，在第二旋转位置中，锁定爪从锁定轨道脱开并且致动元件可自由旋转。用于使锁定构件旋转的驱动单元包括可线性往复运动的移动杆、线圈和磁体。弹簧设置在移动杆和磁体之间以弹性地支撑移动杆。磁体构造成当停止向线圈供电时将移动杆保持就位。锁定单元需要供电，以使锁定构件与致动元件接合和脱开，这是耗电的并且相当得缓慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种换挡器组件，其在电能消耗方面是高效的，并且提供快速致动时间和低运行噪声。

本发明的目的通过一种换挡器组件来解决。此外，提出了本发明的优选实施方式。

根据本发明，锁定轨道设置在连接到致动元件(例如，附连到致动元件或形成于其上)的棘轮的周缘上。锁定组件包括偏置构件，该偏置构件被施加到锁定构件以将锁定构件旋转地偏置到第一位置中，即，偏置到与棘轮接合。锁定构件由弹簧加载的棘爪形成，该弹簧加载的棘爪在接合锁定构件的偏置构件的力的作用下被推动以接合棘轮。锁定组件还包括电激活的保持装置，用于将锁定构件保持在第二位置中，从而防止锁定构件在偏置构件的力的作用下旋转并接合棘轮。

锁定构件可通过在第一位置和第二位置之间的旋转而移位，在第一位置中，锁定构件接合棘轮从而沿一个旋转方向锁定棘轮，而在第二位置中，棘轮相对于锁定构件能在两个旋转方向上自由旋转。电激活的保持装置设置成将锁定构件保持在第二位置中。偏置构件构造为将锁定构件运动到第一位置中。

棘轮件(ratchet)通常理解为允许仅沿一个方向的连续旋转运动而防止/限制沿相反方向的运动的机械装置。棘轮件包括带齿的圆形齿轮(棘轮)。被称为棘爪的枢转的弹簧加载的指状件与齿接合。齿是均匀的但不对称的，其中，每个齿在一个边缘(齿背)上具有适度的斜度，而在另一个边缘(齿面)上具有陡得多的斜度。

当齿沿不受限制的方向运动时，棘爪易于向上滑动并越过齿的平缓地倾斜的边缘(齿的背部)，其中，当棘爪经过每个齿的尖端时，弹簧迫使棘爪进入齿之间的凹陷中。然而，当齿沿反方向运动时，棘爪将抓住抵靠其遇到的第一个齿的陡峭地倾斜的边缘(齿面)，由此将棘爪抵靠齿锁定并组织了棘轮沿该方向的任何进一步的运动。因此，棘轮可以分配有旋转锁定方向和与锁定方向相反的旋转自由轮转方向。在锁定方向上，锁定组件设置成锁定棘轮防止旋转。在自由轮转方向上，棘轮允许锁定构件越过齿，并且允许棘轮沿所述自由轮转方向旋转。

推动锁定构件使其与棘轮接合的偏置构件与防止该偏置构件推动锁定构件使其与棘轮接合的电激活的保持装置的组合允许锁定构件以快速且可靠的方式进行能量高效的移位。通过设置旋转锁定构件，只需稍微移动锁定构件即可锁定棘轮。此外，当锁定构件被切换时，存在低冲击声。

偏置构件可以拉伸弹簧或压力弹簧(附连到锁定构件的臂)的形式或以旋转地偏置锁定构件的旋转弹簧的形式设置。

根据本发明的另一实施例，锁定构件以具有第一杠杆臂和第二杠杆臂的双端杠杆的形式设置，其中，偏置构件施加于第一杠杆臂，而第二杠杆臂适于接合锁定轨道。根据又一实施例，电激活的保持装置优选地直接作用在第二臂上，使得力(偏置构件和电激活的保持装置)相对于旋转支承件作用在锁定构件的不同侧上。优选地，锁定构件旋转地支承在第一杠杆臂与第二杠杆臂之间的部段中。

根据又一实施例，第一杠杆臂比第二杠杆臂短。由此，实现了传动比。第一杠杆臂的移位运动使锁定构件与棘轮接合，从而锁定棘轮防止其旋转，该移位运动小于第二杠杆臂的用于接合棘轮的移位运动。实现了锁定构件快速移位到第二位置中。

根据本发明的另一实施例，电激活的保持装置包括电磁装置，例如电磁体，其设置成与锁定构件磁性相互作用以将锁定构件保持在第二位置中以防止旋转。优选地，锁定构件以具有第一杠杆臂和第二杠杆臂的双端杠杆(如上所述)的形式设置，其中，偏置构件施加到第一杠杆臂，而第二杠杆臂适于接合锁定轨道，并且电磁装置设置成与第二杠杆臂磁性相互作用。它只需要中断对电激活的保持装置的电力供应，用于释放锁定构件(第二杠杆臂)，使得锁定构件旋转并接合棘轮。电磁装置可以包括线圈，以在通电时产生磁场。优选地，锁定构件或其至少一部分(例如，第二杠杆臂)由含铁材料制成，使得电激活的保持装置可将锁定构件保持在第二位置中。

根据本发明的另一实施例，棘轮构造成使得当电力到电激活的保持装置(例如，电磁装置)的供应被中断时，允许棘轮沿一个方向旋转，而通过锁定构件阻止沿相反方向旋转。

根据本发明的另一实施例，棘轮设置成使得棘轮的旋转(即，沿自由轮转方向)使锁定构件朝向电激活的保持装置运动，并且优选地运动到第二位置中。为此目的，棘轮可以包括多个齿，其中，每个齿可以在一个边缘(背部)上具有适度的斜度，而在另一边缘(前部)上具有陡得多的斜度。锁定组件可以设置成使得单个齿的背部将锁定构件从棘轮的旋转中心推向电激活的保持装置。优选地，将锁定构件推入第二位置或至少运动至靠近第二位置，使得锁定构件可通过向电激活的保持装置供电而被保持在第二位置中，或被吸引(拉入)到第二位置中并保持在第二位置中。因此，由棘轮提供对偏置构件施加预应力的力，这在能量消耗方面是非常高效的。在呈双端杠杆的形式的锁定构件的情况下，棘轮抵抗施加到第一杠杆臂的偏置构件的力使第二杠杆臂朝着电激活的保持装置运动。

根据本发明的另一实施例，锁定组件包括安装支架，其中，锁定构件旋转地支承在安装支架上，并且其中，电激活的保持装置和偏置构件各自安装在安装支架上，使得锁定组件可以预组装的单元的形式安装。该实施例不仅仅有成本效益，而且易于安装。

根据本发明的另一实施例，锁定构件优选是冲压的闩锁。光锁定构件在减少电流消耗方面提供了益处。优选地，锁定构件和支架由钢或其它含铁材料制成。替代地，支架不是由钢或其它含铁材料制成的，而是根据本发明的另一实施例，支架由诸如塑料的非含铁材料制成，但是设有含铁元件、例如销，其设置成充当电磁体的核芯。

根据本发明的另一实施例，锁定轨道包括相反定向的两个棘轮，并且换挡器组件包括两个锁定组件，每个锁定组件分配给其中一个棘轮。因此，锁定组件中的一个可以锁定致动元件以防止其沿顺时针方向旋转，而另一锁定组件可以锁定致动元件以防止其沿逆时针方向旋转。

根据本发明的又一实施例，换挡器组件连接至控制单元以控制每个锁定组件的电磁装置的致动，其中，控制单元构造成使得锁定组件的电激活的保持装置可以彼此独立地被激活。可以在不同的旋转位置上实现对换挡器可能的运动的有效限制。

本发明还与一种包括如上所述的换挡器组件的机动车辆有关。

附图说明

对本领域技术人员而言，通过适当地参考附图阅读以下详细的描述时，本发明的上述优点以及各个方面的其它优点将变得明了，在附图中：

图1示出根据本发明的第一实施例的换挡器组件；

图2示出图1所示的换挡器组件的部分；

图3是图2的细节图；

图4示出图1所示的换挡器组件的各部件；以及

图5中的a)-c)示出处于不同状态中的图1所示的换挡器组件。

具体实施方式

图1示出了用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件1。换挡器组件1包括呈旋钮的形式的、可旋转地安装的致动元件2，该致动元件可围绕旋转轴3沿顺时针(CW)方向和逆时针(CCW)方向旋转，以选择换挡级，例如驻车挡(P)、前进挡(D)、空挡(N)和倒车挡(R)。致动元件2设有具有多个锁定突起的锁定轨道。锁定轨道由第一棘轮4和位于第一棘轮4附近的第二棘轮5设置，每个棘轮4、5牢固地连接至致动元件2。

锁定轨道用于锁定致动元件2以防止其沿逆时针方向和/或顺时针方向旋转。棘轮4、5分别设有多个齿6、7，其中第一和第二棘轮4、5的齿沿相反的周向方向定向。齿不对称地形成，并具有倾斜的后部和陡得多的前部。第一棘轮4的齿6的前部沿逆时针方向定向，而第二棘轮5的齿7的前部沿顺时针方向定向。

为了锁定致动元件2以防止其沿顺时针和逆时针方向旋转，设置了第一锁定组件8和第二锁定组件9。锁定组件8和9在构造上基本相同，但沿相反的方向定向，即，示出其后部的第二锁定组件相对于示出其前部的第一锁定组件转动了180°。锁定组件8、9分别包括由金属板制成的安装支架10、可用电力激励的线圈11和螺旋弹簧12(拉伸弹簧)。在安装支架10的下端处，呈闩锁的形式的锁定构件13可旋转地支承安装支架10上。

第一锁定组件8大致设置在第一棘轮4上方，而第二锁定组件9大致设置在第二棘轮5上方。第一锁定组件8的锁定构件13构造成接合第一棘轮4的齿6，并构造为锁定第一棘轮6防止沿逆时针(CCW)方向旋转，而第二锁定组件9构造为接合第二棘轮5的齿7，并且锁定第二棘轮5防止沿顺时针(CW)方向旋转。

图2具体示出了图1中所示的第一锁定组件8以及与换挡器组件的第一棘轮4的相互作用。图3是图2中的锁定构件13的放大视图。锁定构件13以具有第一杠杆臂14和第二杠杆臂15的双端杠杆的形式进行设置。在连接第一杠杆臂14和第二杠杆臂15的中心部分中，锁定构件13设有通孔以接纳闩锁轴或安装轴16，以将锁定构件13安装在安装支架10上，使得锁定构件13可以围绕旋转中心17枢转。

锁定构件13可在第一位置与第二位置之间旋转，在第一位置中，第二杠杆臂15接合第一棘轮4的齿6的前部并锁定第一棘轮4以防止逆时针旋转，而在第二位置(图3中示出)中，第二杠杆臂15从第一棘轮4脱开，并且第一棘轮4能沿逆时针方向自由旋转。

呈弹簧形式的偏置构件12以距旋转中心17的距离“A”附连到第一杠杆臂14。线圈11设置成与第二杠杆臂15磁性相互作用。当被激励时，线圈11产生磁性拉力，该磁性拉力作用在第二杠杆臂15上，距旋转中心17距离“B”。第一杠杆臂14比第二杠杆臂15短(“A”<“B”)。当线圈被激励并且锁定构件13处于如图2和图3所示的第二位置中时，线圈用作电激活的保持装置，其将锁定构件14保持在第二位置中，从而防止锁定构件13在偏置构件12的力的作用下旋转并接合棘轮4。与第二棘轮5相互作用的第二锁定组件9相应地构造。

图4示出了处于分解状态中的锁定组件8、9的各部件。安装支架10以金属薄板支架的形式提供，该金属薄板支架被冲压，并且因此易于制造且有成本效益。在金属薄板支架10的侧部上，细长的杆接纳线圈11的中心部段。在安装支架10的相对侧上，要附连弹簧11。将安装轴16插入锁定构件13中的孔中以及安装托架10的前端处的孔中，从而将锁定构件13可旋转地安装在安装支架上。

图5中的a)-c)示出了具有第一棘轮4和第二棘轮5的图1所示的换挡器组件的一部分。在轮的中间的曲线表示未示出第一棘轮4的右半部以露出位于第一棘轮4之后的第二棘轮5的右半部。从第一棘轮的齿和第二棘轮的齿的方向可以看出，第一棘轮4的齿和第二棘轮5的齿是沿相反方向定向的。

图5中的a)-c)示出了锁定组件8、9的致动以锁定换挡器组件，防止致动元件2逆时针旋转。

在图5a)中，第一锁定组件8的线圈11和第二锁定组件9的线圈两者均供应有电。两个锁定构件13均处于其各自的第二位置中，并通过各个线圈产生的磁场保持在该位置中。致动元件2可自由地沿顺时针和逆时针方向旋转。

在图5b)中，中断了对第一锁定组件8的供电，使得第一锁定组件8的线圈11不产生磁场并且不将相应的锁定构件13保持在其第二位置中。现在，第一锁定组件8的锁定构件13可以在弹簧12的力的作用下旋转，以使其第二杠杆臂15可以接合第一棘轮4的齿6。当齿6沿受限制方向(逆时针方向)运动，弹簧12迫使锁定构件13进入相邻的齿之间的凹陷中。当沿逆时针方向进一步旋转时，第二杠杆臂15将捕获抵靠于下一个齿的表面侧倾斜边缘(如图5b)所示)，从而锁定第一棘轮4以防止其沿逆时针(CCW)方向进一步旋转。然而，由于激活的第二锁定组件9，所以可以沿相反方向(顺时针方向)旋转。

在图5c)中，第一锁定组件8保持不被供电，而第二锁定组件9保持被供电，这对应于图5b)中的状态。现在使用者沿顺时针方向旋转致动元件2。第二锁定组件9的锁定构件13不能捕获第二棘轮5上的齿7，因为它被保持在第二位置中。

同时，第一锁定组件8的锁定构件13可旋转，并且通过第一锁定组件8的弹簧12持续地受迫抵靠于第一棘轮4。然而，在顺时针方向上，第一锁定组件8的锁定构件13将会越过第一棘轮4的齿6，其中，齿不提供用于锁定构件捕获和锁定第一棘轮4的边缘。

为了沿顺时针方向锁定换挡器组件，控制单元(未示出)中断到第二锁定组件9的线圈11的电力，使得第二锁定组件9的锁定构件13可在弹簧的力的作用下旋转，使得其第二杠杆臂接合第二棘轮5的齿的前端。

附图标记

1 换挡器组件

2 致动元件

3 旋转轴线

4 第一棘轮

5 第二棘轮

6 第一棘轮的齿

7 第二棘轮的齿

8 第一锁定组件

9 第二锁定组件

10 安装支架

11 线圈

12 弹簧

13 锁定构件

14 第一杠杆杆

15 第二杠杆臂

16 安装轴

17 旋转中心。

Claims (10)

1.一种用于控制机动车辆的传动装置的换挡器组件(1)，包括可旋转地安装的致动元件(2)，所述致动元件能旋转以选择挡位级，以及包括至少一个锁定组件(8、9)，所述锁定组件构造为锁定所述致动元件(2)以防止旋转，

其中，所述致动元件(2)设有具有多个锁定突起的锁定轨道，其中，所述锁定轨道设置在连接到所述致动元件(2)的棘轮(4、5)的周缘上，

其中，所述锁定组件(8、9)包括至少一个锁定构件(13)，所述锁定构件(13)能围绕旋转轴线(17)在第一位置和第二位置之间旋转，在所述第一位置中，所述锁定构件(13)接合所述锁定轨道从而锁定所述棘轮(4、5)和所述致动元件(2)防止沿至少一个旋转方向旋转，在所述第二位置中，允许所述棘轮(4、5)和所述致动元件(2)沿一个旋转方向旋转，

其中，所述锁定组件(8、9)包括：

偏置构件(12)，所述偏置构件施加于所述锁定构件(13)以旋转地偏置所述锁定构件(13)到所述第一位置中；以及

可电激活的保持装置(11)，在被电激活时用于将所述锁定构件(13)保持在所述第二位置中，从而防止所述锁定构件(13)在所述偏置构件(12)的力的作用下旋转并接合所述棘轮(4、5)；

其特征在于，所述棘轮(4、5)构造为使得当所述锁定构件(13)在所述第一位置中时，所述棘轮(4、5)沿与所述一个旋转方向相反的旋转方向的旋转使得所述锁定构件(13)朝向所述可电激活的保持装置(11)运动，并且运动到所述第二位置中或至少靠近所述第二位置，以使得通过向所述可电激活的保持装置(11)供应电力，所述锁定构件能保持在所述第二位置中或被吸引到所述第二位置中并保持在所述第二位置中。

2.如权利要求1所述的换挡器组件，其特征在于，所述锁定构件(13)以具有第一杠杆臂(14)和第二杠杆臂(15)的双端杠杆的形式设置，其中，所述偏置构件(12)施加于所述第一杠杆臂(14)，而所述第二杠杆臂(15)适于接合所述锁定轨道。

3.如权利要求2所述的换挡器组件，其特征在于，所述第一杠杆臂(14)比所述第二杠杆臂(15)短。

4.如前述权利要求中任一项所述的换挡器组件，其特征在于，所述可电激活的保持装置包括电磁装置，所述电磁装置设置为磁性地与所述锁定构件(13)相互作用。

5.如权利要求1至3中任一项所述的换挡器组件，其特征在于，所述锁定组件(8、9)包括安装支架(10)，其中，所述锁定构件(13)能旋转地支承在所述安装支架(10)上，并且其中，所述可电激活的保持装置(11)和所述偏置构件(12)各自安装在所述安装支架(10)上，使得所述锁定组件(8、9)能以预组装的单元的形式安装。

6.如权利要求1至3中任一项所述的换挡器组件，其特征在于，所述偏置构件(12)是拉伸弹簧、压力弹簧或旋转弹簧。

7.如权利要求1至3中任一项所述的换挡器组件，其特征在于，所述锁定构件(13)是冲压的闩锁。

8.如权利要求1至3中任一项所述的换挡器组件，其特征在于，所述锁定组件包括相反地定向的两个棘轮(4、5)，并且其中所述换挡器组件包括两个锁定组件(8、9)，每个所述锁定组件分配给所述棘轮(4、5)中的一个棘轮。

9.如权利要求8所述的换挡器组件，其特征在于，所述换挡器组件连接到控制单元，以控制所述可电激活的保持装置(11)的致动，其中，所述控制单元构造为使得所述可电激活的保持装置(11)能彼此独立地被激活。

10.一种车辆，包括如前述权利要求中任一项所述的换挡器组件。

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