CN113785144B

CN113785144B - 用于产生轴向操作力的机电致动器

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Publication number: CN113785144B
Application number: CN202080033429.4A
Authority: CN
Inventors: M·雷希; A·福塞尔; J·沃夫齐格; A·温泽尔; L·费舍尔; H·戈默特; U·费尔; M·阿内格
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2023-03-10
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: US11852237B2; DE102019207602A1; US20220221052A1; CN113785144A; WO2020233848A1

Abstract

本发明涉及一种用于产生轴向操作力的机电致动器，机电致动器尤其用于机动车辆变速器的元件。机电致动器包括电动机器，电动机器具有定子(1)和转子(2)。此外，机电致动器包括主轴传动装置，主轴传动装置具有可旋转的元件(6)和可平移运动的元件，其中可旋转的元件(6)的旋转实现了可平移运动的元件的平移运动。转子(2)和主轴传动装置的可旋转的元件(6)在周向方向(U)上彼此联接，使得转子(2)的旋转实现主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6)的旋转，其中在周向方向(U)上在转子(2)与主轴传动装置的可旋转的元件(6)之间存在旋转间隙(8)。

Description

用于产生轴向操作力的机电致动器

技术领域

本发明涉及一种用于产生轴向操作力的机电致动器，所述机电致动器尤其用于机动车辆变速器的元件。其他的权利要求针对一种具有所述机电致动器的机动车辆变速器和一种具有所述机动车辆变速器的机动车辆。

背景技术

通过机电致动或操作变速器元件能够降低机动车辆的燃料消耗。在特殊情况下致动力特别高。对换挡致动器而言，在低温下断开挡位的力需求通常是与设计相关的。这是因为由温度导致的增加的变速器拖曳力矩通过要脱离接合的换挡元件传导并且在该换挡元件的换挡齿部和位移齿部中导致摩擦力增加，必须克服该摩擦力进行致动。这些少有的特殊情况决定了设计方案。针对对应的换挡力的操作装置的设计导致更高的成本(致动器和功率电子设备)、增加的电流以及结构空间缺点。

从DE 10 2006 049 274 A1已知机电致动器，其中在电动马达中产生的转动运动借助于主轴传动装置被转换成平移运动。为了实现在此期望的调节力，取决于所选择的主轴传动比和当前的主轴效率需要所属的马达转矩。针对该马达转矩来设计电动马达。

发明内容

可以看到本发明的目的是，改进用于为机动车辆变速器的元件产生轴向操作力的成本有效的机电致动器，其方式为使得相对于其结构尺寸提高机电致动器的调节力。

根据本发明提出一种通过使用旋转脉冲来提高调节力的机电致动器。机电致动器可以用于操作机动车辆变速器的元件。尤其提出，在电动机器与主轴传动装置之间功能性地布置旋转间隙，从而在对机电致动器提出高调节力要求的情况下该机电致动器复位并且以动量重复运动。当机电致动器由于高的调节力要求而不能保持静止并且无法进一步转动时，该机电致动器能够在旋转间隙内复位并且以动量重复调节运动。在此期间止回装置能够使得已经实现的致动路径不会在复位期间再次丢失。优选地，自锁式的主轴传动装置被设置为止回装置。

在这个意义上，根据本发明的第一方面提供一种用于产生轴向操作力的机电致动器，该机电致动器尤其用于机动车辆变速器的元件。所述机电致动器包括电动机器，所述电动机器具有定子和转子。转子尤其被布置定子内。此外，所述机电致动器包括主轴传动装置，所述主轴传动装置具有可旋转的元件(主轴/主轴螺母)和可平移运动的元件(主轴螺母/主轴)，其中所述可旋转的元件的旋转实现了所述可平移运动的元件的平移运动。可旋转的元件和可平移运动的元件对此以本身已知的方式(例如借助于梯形螺纹)对应地联接。

转子和主轴传动装置的可旋转的元件在周向方向上彼此联接，使得转子的旋转(尤其在转子的向前旋转方向上)实现主轴传动装置的可旋转的元件的旋转。根据有利的实施方式设置同步齿部，借助于该同步齿部，转子和主轴传动装置的可旋转的元件彼此联接。

当转子沿向前旋转方向旋转时，主轴传动装置的可旋转的元件也沿向前旋转方向旋转。这使得主轴传动装置的可平移运动的元件沿向前的轴向方向移位。可平移运动的元件通过该轴向移位能够将操作力施加到机动车辆变速器的元件上。因此，尤其机动车辆变速器的活动齿轮能够彼此联接并且彼此再次脱离联接。因此，例如当转子沿向前旋转方向旋转并且由此直接驱动可旋转的元件并且间接驱动可平移运动的元件时，第一齿轮与第二齿轮啮合。当转子沿向后旋转方向(该向后旋转方向与向前旋转方向相反)旋转时，主轴传动装置的可旋转的元件也沿向后旋转方向旋转，从而使得主轴传动装置的可平移运动的元件现在沿向后的轴向方向进行调整，以便以这种方式取消这两个齿轮之间的联接。

根据本发明提出，在所述周向方向上，在所述转子与所述主轴传动装置的可旋转的元件之间存在旋转间隙。旋转间隙在结构上能够被布置在转子内部。例如所述同步齿部可以在所述周向方向上具有在所述转子与所述主轴传动装置的可旋转的元件之间的旋转间隙。尤其同步齿部可以具有布置在转子上的第一齿和布置在主轴传动装置的可旋转的元件上的第二齿。第一齿在此可以与相邻的第二齿啮合，其中在第一齿和第二齿之间存在旋转间隙。旋转间隙可以被指定度数并且例如可以是20°。然而这纯粹是示例性的。旋转间隙的另外可能的数值例如是10°、11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°、19°、21°、22°、23°、24°、25°、26°、27°、28°、29°或30°或其中间值。旋转间隙尤其是超过同步齿部的通常公差的尺寸。

因此，这是一个“夸张的”旋转间隙。旋转间隙大到能够使得转子可以在旋转间隙的范围内沿向后旋转方向被复位并且可以接着在旋转间隙内再次沿向前旋转方向被驱动，以便以动量撞击主轴传动装置的可旋转的元件。以这种方式，将旋转脉冲从转子传递到主轴传动装置的可旋转的元件上。当转子由于非常高的调节力要求而保持静止时，尤其可以利用该旋转间隙，这是因为主轴传动装置的可旋转的元件的反力矩大于转子的转矩。尽管这种调节力要求可能是很少发生的情况，然而在设计机电致动器的电动机器时必须考虑这种情况。换言之，电动机器必须针对该调节力要求设计。这在从现有技术已知的机电致动器中导致了电动机器相对较大。用于这种高调节力要求的示例是：在与暂时不利的润滑油分布相关的低温下运行，这导致在变速器中增加拖曳力矩。如果该拖曳力矩通过卡爪或同步装置传递，则增加了用于致动或操作它们的力需求。即使这种状况在现实中很少出现，也必须为此而设计致动器，尤其是机电致动器的电动机器。

例如相比于机械的冲击机构，现在根据本发明的机电致动器的优点在于能够成本有效地实现具有很低的结构空间需求的旋转间隙。根据结构环境，旋转间隙可以以不影响结构空间的方式被布置在电动机器的转子中。另外的优点在于，仅借助旋转角度传感器即可满足所需的所有功能(换向、冲击机构功能、换挡元件的路径测量)。在常规的冲击机构中可能需要多个传感器，这是因为转子和调节构件暂时被脱离联接。

在一个实施方式中，机电致动器包括用于主轴传动装置的止回装置。所述止回装置被适配成用于在所述转子沿向后旋转方向复位时，固定所述主轴传动装置。止回装置尤其可以通过将主轴传动装置实施为自锁式的来实现。

在另外的实施方式中，所述机电致动器包括电子控制单元。电子控制单元可以被整合到机电致动器中。所述控制单元被适配成：当所述转子由于所述主轴传动装置的可旋转的元件的过高的反力矩而处于静止状态时，使得所述转子沿向后旋转方向在旋转间隙内复位，其中所述向后旋转方向与所述向前旋转方向相反地延伸。此外，所述控制单元被适配成：当所述转子沿所述向后旋转方向复位后，沿所述向前旋转方向重新驱动所述转子，使得所述转子在所述旋转间隙内相对于所述主轴传动装置的可旋转的元件沿所述向前旋转方向自由地旋转并且在与所述同步齿部接合时以动量驱动所述可旋转的元件。

所述主轴传动装置的旋转元件可以包括主轴，并且所述主轴传动装置的可平移运动的单元可以包括主轴螺母。所述主轴和所述主轴螺母能够彼此联接，使得所述主轴的旋转实现所述主轴螺母的平移运动。在此，所述同步齿部可以包括所述转子的内齿部和所述主轴的外齿部，其中所述外齿部啮合入所述内齿部，从而使得所述转子的旋转实现所述主轴传动装置的旋转，并且其中在所述内齿部与所述外齿部之间存在所述旋转间隙。根据该实施方式，主轴关于致动器的壳体转动。

在另外的实施方式中，所述主轴传动装置的旋转元件包括主轴螺母，并且所述主轴传动装置的可平移运动的元件包括主轴。所述主轴和所述主轴螺母可以彼此联接，使得所述主轴螺母的旋转实现所述主轴的平移运动，其中同步齿部包括所述转子的内齿部和所述主轴螺母的外齿部，并且其中在所述内齿部与所述外齿部之间存在所述旋转间隙。根据该实施方式，主轴和主轴螺母被如下地互换，使得不再是主轴，而是主轴螺母关于致动器的壳体转动。由此主轴螺母能够被布置在致动器内并且在总体上不增加致动器的结构长度的情况下被延长。通过延长主轴螺母可以在不改变螺纹驱动装置的侧面压力的情况下减小主轴的直径。由此进而改善了主轴传动装置的传动效率并且由于致动器的力矩不发生改变而产生更大的轴向力。此外，主轴传动装置(在这种情况下是主轴螺母)的可旋转的元件的惯性力矩能够被进一步降低，这实现了具有间隙的同步齿部的更小的转矩负荷。

转子具有第一旋转质量，并且主轴传动装置的转动的元件具有第二旋转质量。在一个实施方式中，所述第一旋转质量和所述第二旋转质量借助旋转弹性单元彼此解耦。旋转弹性单元可以是有弹性的元件，该有弹性的元件在周向方向上具有弹性。旋转弹性单元例如可以被布置在具有间隙的同步齿部与主轴传动装置(尤其主轴)的可旋转的元件的梯形螺纹之间。旋转弹性单元可以实现主轴传动装置的可旋转的元件(例如主轴)的惯性力矩的主要部分被弹性地解耦。由此，在冲击期间出现在同步齿部中的转矩峰值可以在其大小上受到限制。因此，同步齿部可以被设计地更小并且减小了声学上的刺激。就此而言，还可以替代性地或额外地提出，转子的第一惯性力矩大于主轴传动装置的可旋转的元件的第二惯性力矩。

所述机电致动器可以至少部分地被布置在轴的内部。例如在DE 10 2006 049274A1中描述了与此有关的效果、优点以及实施方式。此外，机电致动器可以与轴防旋转地连接，即机电致动器以轴的转速转动。机电致动器还可以包括无刷直流马达(BLDC马达)作为电动机器。

所述转子被经预紧的弹簧无间隙地压紧到轴向的导向支承部上。该实施方式可以实现，对马达的轴向的支承不必间接藉由例如主轴进行，而是可以直接通过与轴向的导向支承部相接触来实现。弹簧可以具有预紧力。弹簧的预紧力可以防止转子在轴向方向上脱离轴向的导向支承部。通过这种实施方式，转子的轴向的位置可以通过短的公差链并且不受支承间隙影响地被限定成非常精确的。这是有利的，因为藉由适配凸缘而被紧固在转子上的传感器磁体的轴向的错误定位可能导致在角度传感器上的不准确的旋转角度检测并且因此例如在BLDC致动器的情况下由于取决于旋转角度的换向而可能导致转矩损失。

转子可以在径向方向上被支承在主轴传动装置的可旋转的元件上(例如主轴上)，这需要特别低的设备上的成本。此外，对转子的径向的支承例如不仅可以在主轴上进行，而且例如还可以在转子的端侧的区域中借助于径向轴承进行。在这个意义上，在一个实施方式中提出，所述转子不仅被支承在所述主轴传动装置的可旋转的元件上，而且被支承在径向轴承中，其中所述径向轴承被布置在所述机电致动器的转子与壳体之间。这可以实现对转子的特别直接的支承并且因此可以在定子与转子之间实现更小的气隙。此外，由此减小主轴的惯性力矩，这实现了减小同步齿部的负荷。

所述主轴传动装置的可旋转的元件可以关于所述致动器的壳体在轴向方向和径向方向上受到支承。主轴例如可以借助于固定轴承并且借助于浮动轴承关于致动器的壳体被可旋转地并且轴向固定地支承。由此转子可以在没有轴向力的情况下低摩擦且可重复地将其冲击运动执行到主轴传动装置的可旋转的元件上。

所述机电致动器还可以包括传感器，所述传感器被适配成用于检测所述转子的转动或旋转运动。借助于传感器可以在对致动器通电期间监测转子是否以足够高的转速旋转。在此可以识别转动不足或转子处于静止状态(n＝0)。在这种情况下，电子控制单元可以在相反的旋转方向(向后旋转方向)上给电动机器通电，以便部分地、然而不完全地挤占尤其同步齿部的结构上设置的旋转间隙。控制单元可以进一步被适配成，在挤占旋转间隙(沿向后旋转方向)后再次沿向前旋转方向(致动方向)对电动马达通电，以便产生动能并且紧接着通过在转子与主轴传动装置的可旋转的元件之间调转旋转脉冲来继续进行调节运动。

可以使用同一传感器来识别旋转运动是否即使在没有上述旋转脉冲的情况下目标明确地工作，该传感器还被用于检测转子的转动并且被用于转子的换向。在限定的时间范围内通过借助于旋转角度传感器(例如霍尔传感器)观察旋转角度来进行旋转运动的识别。用于检测转子的转动的传感器还可以是电流传感器，该电流传感器可以在限定的时间范围内观察电动马达的电流消耗。

电子控制单元还可以重新限定从冲击到冲击(例如从脉冲到脉冲)的时间范围，在该时间范围内观察在通电的情况下是否产生马达的旋转角度的变化。由此产生声学上的优点，这是因为不会导致在最糟糕的情况下刺激另外的部件共振的单一的音。由于不同的作用时间，在声学上更可能产生噪音。此外，得出功率优势(性能)，这是因为不必在每次冲击后进行完整的等待时间，该等待时间可能是必要的，以便最终明确地识别无脉冲的旋转运动。

此外，电子控制单元可以被适配成用于以时间控制的方式执行对旋转间隙的挤占。对旋转间隙的挤占在没有外部阻力的情况下进行并且因此能够通过时间上的控制很好地进行重复。一般来说，足够用于转子的换向的旋转角度传感器针对在挤占旋转间隙时典型地较小的旋转角度提供很少的信息。

根据本发明的第二方面，提供一种用于机动车辆的变速器。变速器包括根据本发明的第一方面的机电致动器。

根据本发明的第三方面提供一种机动车辆，该机动车辆包括根据本发明的第二方面的变速器。

附图说明

下面将借助示意性的附图更详细地阐述本发明的实施例，其中相同或相似的元件设有相同的附图标记。在附图中：

图1示出根据本发明的具有主轴传动装置的机电致动器的实施例的纵截面图示，其中主轴传动装置的主轴可以相对于机电致动器的壳体旋转，

图2示出根据图1的机电致动器在同步齿部范围内的横截面图示，

图3示出根据本发明的机电致动器的另一实施例的纵截面图示，该机电致动器具有在机电致动器的转子与主轴之间的旋转弹性单元，

图4示出根据本发明的具有主轴传动装置的机电致动器的另一实施例的纵截面图示，其中主轴传动装置的主轴螺母可以相对于机电致动器的壳体旋转，

图5示出曲线图，该曲线图展示根据本发明的机电致动器的转子和主轴传动装置的可旋转的元件关于时间的旋转角度，以及

图6粗略示意性地并且不是按比例地示出具有变速器的车辆，该变速器包括机电致动器，例如根据图1、图3或图4的机电致动器。

具体实施方式

图1示出机电致动器23，该机电致动器可以至少部分地位于机动车辆33的变速器32的未在图1中示出的轴35中(为此参见图6)。机电致动器23包括电动机器24，该电动机器具有定子1和转子2。转子2包括转子载体3和环形磁体4。在示出的实施例中，环形磁体4被多极磁化并且粘贴在转子载体3上。磁体4的这个实施方式对旋转脉冲调转方面的冲击是不敏感的。替代性地，多个转子磁体4也可以围绕转子载体3的周向分布。此外，机电致动器23包括具有主轴6和主轴螺母7的主轴传动装置5。此外，机电致动器23包括传感器磁体20和旋转角度传感器21。

主轴6在径向方向r和轴向方向x上借助于固定轴承14a并且借助于浮动轴承14b关于致动器23的壳体18紧固地受到支承。主轴6可以在轴承14a、14b内转动。转子2可旋转地支承在主轴6上。两个支承部位16a和16b在此用于转子2的可旋转的支承。两个另外的轴承13a和13b用于转子2的轴向的引导。通过两个支承部位16a和16b可以在主轴6上实现转子2的旋转运动。该旋转运动在其关于主轴6的旋转角度上受到具有旋转间隙8的同步齿部9的限制。主轴传动装置5将主轴6的旋转运动转换为主轴螺母7的轴向运动。轴向力从主轴螺母7经由弹簧叠片组11被传递到主轴螺母7的壳体19并且从那开始借助于轴向运动来操作换挡元件。

主轴传动装置5可以在彼此相反的方向上运行。在此，主轴传动装置5可以实现从转动到平移的运动转换并且通过自锁防止从平移到转动的运动转换。这与运动方向无关地发生。因此，主轴传动装置5被实施成自锁式的，即主轴传动装置5被适配成用于将转矩转换为轴向力，而不是将轴向力转换为转矩。

图2示出根据图1并且按照意义还根据图3和图4的机电致动器的横截面。同步齿部9具有第一齿25，这些第一齿布置在转子载体3上并且在径向方向上向内定向。此外，同步齿部9具有第二齿26，这些第二齿布置在主轴6上并且在径向方向上向外定向。第一齿25在周向方向U上围绕转子载体3的内周27布置。第二齿26在周向方向上围绕主轴6的外周28布置。在示出的实施例中存在六个第一齿25和六个第二齿26。在通过图2示出的转子2与主轴6的相对位置中，第一齿25未与第二齿26处于啮合，这是因为在周向方向U上在齿25与齿26之间存在旋转间隙8。旋转间隙8例如可以是20°。当转子载体3通过电动机器24的对应通电而沿向前旋转方向U1或沿向后旋转方向U2旋转时，则旋转间隙8被挤占，从而使得转子载体3的第一齿25可以贴靠主轴6的第二齿26并且可以在转子2与主轴6之间传递转矩。由此，主轴6旋转并且沿轴向方向x推动主轴螺母8，由此换挡元件(例如活动齿轮31)能够在机动车辆33的变速器32中彼此联接或彼此脱离联接(参见图6，该图同样示出了换挡元件31的支承件34)。

藉由同步齿部9的旋转间隙8，转动的转子2的旋转脉冲可以被传递到静止的主轴6上。由此可以在主轴6上实现转矩冲击，该转矩冲击高于机电致动器23可以借助于磁场在定子1与转子2之间产生的转矩。

根据图3的机电致动器是根据图1的机电致动器的变型。因此，根据图3的机电致动器23具有旋转弹性单元10，该旋转弹性单元布置在具有旋转间隙的同步齿部9与主轴6的梯形螺纹29之间。由此，主轴惯性力矩的主要部分被弹性地解耦并且因此在冲击/脉冲时出现在同步齿部9中的转矩峰值在其大小上受到限制。由此同步齿部9可以被设计地更小并且减小了声学上的刺激。

此外，在根据图3的实施例中，对转子2的径向的支承不仅在主轴6上进行(例如在根据图1的实施例中)，而且还在根据图3的左侧借助于致动器23的转子2与壳体18之间的轴承15来实现。由此对转子2的支承更加直接并且因此可以在定子1与转子2之间实现更小的气隙。此外，减小了主轴6的惯性力矩，这同样实现了减小同步齿部的负荷。

此外，在根据图3的实施例中，对转子2的轴向的支承不是间接藉由主轴6进行(例如在根据图1的实施例中)，而是直接通过与轴向支承部30相接触而进行的。在此，弹簧12的预紧力防止转子2从轴向支承部30上轴向地抬起。通过这种实施方式，转子2的轴向位置可以通过短的公差链并且不受支承间隙影响地被限定成非常精确的。这是有利的，因为藉由适配凸缘22而被紧固在转子2上的传感器磁体20的轴向的错误定位可能导致在角度传感器21上的不准确的旋转角度检测并且因此在此处示出的BLDC致动器23的情况下由于取决于旋转角度的换向而导致转矩损失。

根据图4的机电致动器是根据图1的机电致动器的变型。在此示出了图1的致动器的其他的进一步改进方案。

主轴6和主轴螺母7被如下互换，使得现在不再是主轴6(例如在根据图1和图3的实施例中)，而是主轴螺母7关于致动器23的壳体18转动。由此主轴螺母7可以被布置在致动器23的内部并且可以在不增加致动器23的总结构长度的情况下被延长。通过延长主轴螺母7可以在不改变螺纹驱动装置的侧面压力的情况下减小主轴6的直径。由此进而改善了主轴传动装置5的传动效率并且由于致动器的力矩不发生改变而产生更大的轴向力。此外，可以进一步降低主轴螺母7的惯性力矩，这实现了具有间隙的同步齿部9的更小的转矩负荷。

根据图4的实施例省去了单独的传感器磁体20。替代于此，转子磁体4被延长。由此借助于旋转角度传感器21的角度检测变得更加精确，这是因为在结构上排除了传感器磁体20相对于转子磁体4的错误定位。此外，在致动器23的壳体18中整合有呈控制电子装置17形式的电子控制单元。根据图1和图3的机电致动器也可以具有对应的电子控制单元17。

图5示出了转子2的转动和主轴6(图1和图3)或主轴螺母(图4)的转动驱动是如何可以由电子控制单元17控制的。虚线示出主轴传动装置的转动的部件随时间t的旋转角度

细实线示出转子2的旋转角度

在时间点t₀，致动器23或该致动器的转子载体3开始运动并且在主轴6上(基于根据图1或图3的实施方式)或主轴螺母7上(基于根据图4的实施方式)转动。在时间点t₁，要克服的轴向力大到可由电动机产生的转子载体3的转矩不足以维持旋转运动。替代性地，这当然也可能从一开始(t₀)就是这种情况。在时间点t₂，电子控制单元17已经识别出马达24在正常驱动下不再继续运转并且操控马达24，使得转子2在旋转间隙8内沿向后旋转方向U2回转。马达24不旋转的事实例如可以通过旋转角度传感器21(例如霍尔传感器)的缺少的脉冲或者通过确定马达24或其绕组的电流增加来识别。向后旋转U2例如可以在限定的脉冲宽度调制PWM中进行时间控制。

在时间点t₃，马达24通过电子控制单元17的指示在到达其旋转间隙8的极限之前，再次变换为向前运动U1。在时间点t₄，转子载体3的第一齿25现在通过具有间隙的同步齿部9以动量撞击要驱动的主轴传动装置部件(主轴6或主轴螺母7)的静止的齿26。由于惯性力的作用，转子2带动主轴传动装置部件6/7。在时间点t₅，动量被耗尽并且电动机器24尽管通电也再次停止。在时间点t₆，静止状态被重新识别并且重新开始复位。在时间点t₇，在可能多次这样快速连续的冲击(每秒150次冲击的数量级)之后识别到转子2也可以在不复位的情况下旋转。在这种情况下，变换到正常驱动并且在常规马达操作中继续运转。

附图标记清单

转子的旋转角度

主轴/主轴螺母的旋转角度

r 径向方向

x 轴向方向

U 周向方向

U1 向前旋转方向

U2 向后旋转方向

1 定子

2 转子

3 转子载体

4 转子磁体

5 主轴传动装置

6 主轴

7 主轴螺母

8 旋转间隙

9 具有旋转间隙的同步齿部

10 旋转弹性单元

11 弹簧叠片组

12 弹簧

13a 转子的轴向的第一导向支承部

13b 转子的轴向的第二导向支承部

14a 固定轴承

14b 浮动轴承

15 致动器的转子与壳体之间的轴承

16a 转子在主轴上的第一支承部位

16b 转子在主轴上的第二支承部位

17 电子控制单元/经整合的控制电子装置

18 机电致动器的壳体

19 主轴螺母的壳体

20 传感器磁体

21 旋转角度传感器

22 适配凸缘

23 机电致动器

24 电动机器

25 转子载体的第一齿

26 主轴的第二齿

27 转子载体的内周

28 主轴的外周

29 主轴的梯形螺纹

30 轴向支承部

31 换挡元件(活动齿轮)

32 变速器

33 机动车辆

34 换挡元件的支承件

35 变速器轴

Claims

1.一种用于产生轴向操作力的机电致动器(23)，所述机电致动器(23)包括：

-电动机器(24)，所述电动机器具有定子(1)和转子(2)；以及

-主轴传动装置(5)，所述主轴传动装置具有可旋转的元件(6/7)和可平移运动的元件(7/6)，其中所述可旋转的元件(6/7)的旋转实现了所述可平移运动的元件(7/6)的平移运动，

其中

-所述转子(2)和所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)在周向方向(U)上彼此联接，使得所述转子(2)的旋转实现所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)的旋转，并且

-在所述周向方向(U)上，在所述转子(2)与所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)之间存在旋转间隙(8)。

2.根据权利要求1所述的机电致动器(23)，其中

-所述转子(2)和所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)借助于同步齿部(9)彼此联接，并且

-所述同步齿部(9)在所述周向方向(U)上具有所述旋转间隙(8)。

3.根据权利要求2所述的机电致动器(23)，所述机电致动器(23)还包括止回装置，其中所述止回装置被适配成用于在所述转子沿向后旋转方向(U2)复位时，固定所述主轴传动装置(5)。

4.根据前述权利要求3所述的机电致动器(23)，所述机电致动器(23)还包括控制单元(17)，其中所述控制单元(17)被适配成：

-当所述转子(2)由于所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)的过高的反力矩而处于静止状态时，使得所述转子(2)沿向后旋转方向(U2)在旋转间隙(8)内复位，其中所述向后旋转方向(U2)与向前旋转方向(U1)相反地延伸，并且

-当所述转子(2)沿所述向后旋转方向(U2)复位后，沿所述向前旋转方向(U1)重新驱动所述转子(2)，使得所述转子在所述旋转间隙(8)内相对于所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6/7)沿所述向前旋转方向(U1)自由地旋转并且在与所述同步齿部(9)接合时以动量驱动所述可旋转的元件(6/7)。

5.根据上述权利要求2所述的机电致动器(23)，其中

-所述主轴传动装置(5)的旋转元件(6)包括主轴(6)，

-所述主轴传动装置(5)的可平移运动的单元(7)包括主轴螺母(7)，

-所述主轴(6)和所述主轴螺母(7)彼此联接，使得所述主轴(6)的旋转实现所述主轴螺母(7)的平移运动，

-所述同步齿部(9)包括所述转子(2)的内齿部(25)和所述主轴(6)的外齿部(26)，

-所述外齿部(26)啮合所述内齿部(25)，从而使得所述转子(2)的旋转实现所述主轴传动装置(5)的旋转，并且

-在所述内齿部(25)与所述外齿部(26)之间存在所述旋转间隙(8)。

6.根据权利要求2所述的机电致动器(23)，其中

-所述主轴传动装置(5)的旋转元件(7)包括主轴螺母(7)，

-所述主轴传动装置(5)的可平移运动的单元(6)包括主轴(6)，

-所述主轴(6)和所述主轴螺母(7)彼此联接，使得所述主轴螺母(7)的旋转实现所述主轴(6)的平移运动，

-所述同步齿部(9)包括所述转子(2)的内齿部(25)和所述主轴螺母(7)的外齿部(26)，并且

7.根据上述权利要求1所述的机电致动器(23)，其中所述转子(2)的旋转质量和所述主轴传动装置(5)的转动的元件(6)的旋转质量通过旋转弹性单元(10)彼此解耦。

8.根据上述权利要求1所述的机电致动器(23)，其中所述机电致动器(23)至少部分地布置在变速器(32)的轴(35)的内部。

9.根据上述权利要求1所述的机电致动器(23)，其中所述转子(2)被经预紧的弹簧(12)无间隙地压紧到轴向的导向支承部(30)上。

10.根据上述权利要求1所述的机电致动器(23)，其中所述转子(2)支承在所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6)上。

11.根据权利要求10所述的机电致动器(23)，其中所述转子(2)不仅支承在所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6)上，而且支承在径向轴承(15)中，其中所述径向轴承(15)布置在所述机电致动器(23)的转子(2)与壳体(18)之间。

12.根据上述权利要求11所述的机电致动器(23)，其中所述主轴传动装置(5)的可旋转的元件(6)关于所述致动器(23)的壳体(18)在轴向方向(x)和径向方向(r)上受到支承。

13.根据前述权利要求之一所述的机电致动器(23)，所述机电致动器(23)还包括传感器(21)，其中所述传感器(21)被适配成用于检测所述转子(2)的转动

14.一种机动车辆变速器(32)，所述机动车辆变速器包括根据前述权利要求之一所述的机电致动器(23)。

15.一种机动车辆(33)，所述机动车辆包括根据权利要求14所述的机动车辆变速器(32)。