CN114080518A - 机电的变速器和/或离合器执行器 - Google Patents

机电的变速器和/或离合器执行器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机电的变速器和/或离合器执行器，包括用于产生电机轴(4)的驱动旋转运动的电动机(1)，传动装置传递所述驱动旋转运动，此外，所述传动装置构造为牵引器件传动机构，在牵引器件传动机构中同轴地固定在电动机(1)的电机轴(4)上的驱动轮(3)通过牵引器件与从动轮(7)连接。

Description

机电的变速器和/或离合器执行器
技术领域
本发明涉及一种用于操作车辆、尤其是商用车辆的变速器的切换装置或用于操作车辆、尤其是商用车辆的离合器的机电的变速器和/或离合器执行器，包括用于产生电机轴的驱动旋转运动的电动机，该驱动旋转运动通过传动装置转换。
本发明的应用领域主要延伸到机动车技术。为了操作离合器以闭合或中断车辆驱动传动系中的功率流，使用离合器执行器，其根据需要产生为此所需的轴向调节力。除了传统的流体操作的离合器执行器之外，在此关注的机电的离合器执行器也越来越多地用于此目的。在此，操作力由电驱动装置、优选电动机产生。在机电的离合器执行器的范围内，该驱动运动将被转换为用于离合器的适合的线性调节运动。
这同样适用于在此也关注的变速器执行器。变速器执行器用于操作变速器的切换装置以进行挡位选择。
背景技术
DE 102007010765 A1公开了一种机电的离合器执行器，其用于操作车辆自动变速器中的离合器。该离合器执行器包括作为驱动装置的电动机和与蓄力器共同作用的螺杆驱动装置。螺杆驱动装置将电动机的旋转运动转换为用于操作离合器的轴向运动，在该现有技术中设置至少一个用于锁定螺杆驱动装置的锁定装置，以便在紧急情况下，例如在车辆车载电气网络出现故障的情况下也可在这种情况下通过相应地控制锁定装置来确保离合器操作。在该离合器执行器中，电动机与螺杆驱动装置同轴设置。在它们之间设有所述锁定装置，该锁定装置例如可设计为弹簧压力制动器。
尽管这种机电的离合器执行器基于同轴设计而确保了紧凑的结构方式，但可由其产生的操作力基本上取决于螺杆驱动装置的传动比以及电动机的特性值、如转速和额定扭矩。因此，这种结构方式也限制了应用可能性和可由机电的变速器和/或离合器执行器产生的调节力。
DE 102004030005 B4公开了一种用于车辆的机电的离合器执行器，与上述现有技术相比，该离合器执行器在电动机和螺杆驱动装置之间具有附加的传动装置。所述传动装置用于将电机轴的旋转运动转换为低速，以便由此产生一种不再需要由螺杆驱动装置施加的预转换。就此而言，与无传动机构的变型相比，螺杆驱动装置可设计为具有较低的传动比。
在该现有技术中，传动装置构造为单级正齿轮传动机构。尽管通过驱动齿轮与从动齿轮的相互作用可传递高驱动力，但必须为此遵守严格的制造公差，尤其是在电机轴和螺杆驱动装置之间的轴距方面，以确保最佳齿啮合。由于追求紧凑结构，齿轮的直径应尽可能小，而传动比应尽可能高。这种目标冲突导致驱动扭矩必须通过齿数非常少的驱动齿轮传递，在设计中应考虑齿啮合的最大可能的表面压力，以避免断齿的风险。此外，通常需要对正齿轮级进行油润滑，以减少齿面滚动时的摩擦。这导致对整个系统的高密封性要求和额外的润滑成本。
EP 1528277 B1提出了另一种具有高调节力的机电的离合器执行器。为此在电动机和线性执行单元之间使用多级正齿轮传动机构，该执行单元在此构造为凸轮驱动装置。
发明内容
与此相比，本发明的任务是提供一种机电的变速器和/或离合器执行器，其通过包括稳固且节省空间地构成的传动装置为切换装置或离合器产生足够大的操作力。
所述任务基于根据权利要求1前序部分的机电的变速器和/或离合器执行器结合其特征部分特征来解决。关于包括这种机电的变速器和/或离合器执行器的商用车辆参见权利要求12。其余从属权利要求给出本发明的有利扩展方案。
本发明包括下述技术教导：将传动装置构造为牵引器件传动机构，在该牵引器件传动机构中同轴地固定在电动机的电机轴上的驱动轮通过牵引器件与从动轮连接，该从动轮优选同轴地固定在用于将驱动旋转运动转换为线性操作运动的螺杆驱动装置上。
在本发明的范围中，作为牵引器件传动机构优选使用形锁合的牵引器件传动机构，其牵引器件因此形锁合地与齿轮相互作用，如齿链传动机构和尤其是齿带传动机构。在根据本发明的变速器和/或离合器执行器的开发过程中已经表明，并非必须使用齿轮作为用于将旋转运动从电机轴转移到螺杆驱动装置的传动装置。因为如果与螺杆驱动装置结合使用上游的、优选形锁合的牵引器件传动机构，则可总体上以节省空间的方式产生用于离合器的足够大的操作力。
根据一种优选实施方式，形锁合的牵引器件传动机构的从动轮同轴地固定在螺杆驱动装置的螺杆螺母上。由于螺杆螺母通常具有比电机轴更大的外径，因此两个轮中较大的轮、即从动轮也可节省空间地围绕螺杆螺母设置。作为替代方案，从动轮也可固定在螺杆螺母的端侧上。
优选构造为齿带传动机构的形锁合牵引器件传动机构应配备有抗拉强度足够用于根据本发明的应用的齿带。为此例如使用增强聚氨酯皮带。聚氨酯皮带的增强在此可以由纺织织物材料、柔性钢材或类似材料制成的嵌入物或覆盖物的形式实现。齿带的齿部以本身已知的方式与驱动轮和从动轮上的相对应齿部形锁合地啮合。这种齿带的特点是自重低、包角大、无润滑运行以及使用寿命期间的最小伸长。
对减轻重量的进一步贡献由此实现：驱动轮和从动轮由塑料、如聚酰胺制成，其可以在制造技术上简单的方式、例如通过注塑成型加工，以产生轮几何形状。此外，也可想到所述轮由金属、尤其是轻金属制成，例如制造为铝烧结部件。
根据本发明的一种优选实施方式提出，电动机的电机轴与螺杆驱动装置的主轴线平行间隔开地延伸，并且牵引器件传动机构这样桥接由此形成的距离A，使得该构件组合形成大致U形的侧视图。换句话说，电动机平行地设置在螺杆驱动装置旁并且桥接距离的牵引器件传动机构位于两个部件的相同端侧上，因此总体上产生变速器和/或离合器执行器的紧凑结构方式。
但作为替代方案，电动机的电机轴也可与螺杆驱动装置的主轴线成角度间隔开并且相邻地延伸，并且牵引器件传动机构这样桥接由此形成的距离A，使得该构件组合总体上形成大致Z形的侧视图。
作为改进本发明的另一措施提出，设置用于调节电机轴和螺杆驱动装置之间的距离A的调节装置，该调节装置设置在电动机侧或螺杆驱动装置侧，以便调节齿带的预张紧。这种调节由此能够以简单的方式在变速器和/或离合器执行器的安装过程中进行并且也能够以简单的方式在为此设置的维护间隔中进行重新调节以补偿长度，从而可在必要时必须更换齿带之前实现齿带的最大使用寿命。
此外，齿带可与本身已知的弹簧力加载的张紧轮单元组合，该张紧轮单元在运行期间持续向齿带施加预张紧并且由此补偿伸长。
根据一种优选实施方式，螺杆驱动装置以滚珠丝杠轴的形式构造，其特点是将驱动旋转运动低摩擦地转换为用于操作离合器的线性运动。但作为替代方案，根据应用情况的设计边缘条件，也可使用简单的丝杠，其例如可构造为梯形丝杠。
附图说明
下面参照附图结合本发明的优选实施例说明详细阐述改进本发明的其它措施。附图如下：
图1示出机电的离合器执行器的示意性侧视图；
图2示出根据图1的离合器执行器的传动装置的俯视图；和
图3示出离合器执行器的一种替代实施方式的传动装置的俯视图。
具体实施方式
根据图1，用于操作(在此未示出的)车辆的仅示意性示出的离合器K的机电的离合器执行器主要包括用于产生驱动旋转运动的电动机1，该驱动旋转运动被传递到螺杆驱动装置2，该螺杆驱动装置用于将该驱动旋转运动转换为用于离合器操作的轴向运动。
在电动机1和螺杆驱动装置2之间设有用于将驱动侧的旋转运动转换为低速的牵引器件传动机构。牵引器件传动机构包括固定在电动机1的电机轴4上的驱动轮3和张紧在驱动轮上的齿带5，该齿带与固定在螺杆驱动装置2的螺杆螺母6上的从动轮7相对应。从动轮7与驱动轮3位于相同高度上。在该实施例中，从动轮7包围螺杆螺母6，该螺杆螺母以本身已知的方式通过螺旋传动与螺杆驱动装置2的螺杆部分相对应。
总体上由此形成一种结构方式，在其中电动机1的电机轴4与螺杆驱动装置2的主轴线H平行间隔开并且相邻地延伸。牵引器件传动机构在此这样桥接由此形成的距离A，使得该构件组合形成大致U形的侧视图。
根据图2这样确定驱动轮3和从动轮7的尺寸，使得通过分别位于其上的齿数产生(在此未进一步示出的)电动机1的扭矩M1和(在此也未进一步示出的)螺杆驱动装置的扭矩M2之间向低速转换的预定传动比。在此这样设计齿带5的长度，使得通过其在保持形锁合的齿部啮合的情况下桥接距离A。
在图3所示的替代实施例中，电机轴4'与螺杆驱动装置2'的主轴线成角度间隔开并且相邻地设置，由此交叉的齿带5'这样桥接驱动轮3'和从动轮7'之间的距离，使得该构件组合总体上形成大致Z形的侧视图。
本发明不限于上述优选实施例。也可进行修改或补充，这些修改或补充都包含在所附权利要求的保护范围内。例如也可将电动机1和螺杆驱动装置2之间的距离A设计成可调的，以便调节齿带5的预张紧。为此例如可使用具有张紧螺钉机构的滑轨等。必要时也可为齿带5设置弹簧力加载的张紧轮装置以补偿伸长。
附图标记列表
1 电动机
2 螺杆驱动装置
3 驱动轮
4 电机轴
5 齿带
6 螺杆螺母
7 从动轮
A 距离
K 离合器
H 主轴线
M1 电动机侧的扭矩
M2 螺杆驱动装置侧的扭矩

Claims (12)

1.一种机电的变速器和/或离合器执行器，包括用于产生电机轴(4)的驱动旋转运动的电动机(1)，传动装置传递所述驱动旋转运动，其特征在于，所述传动装置构造为牵引器件传动机构，在该牵引器件传动机构中同轴地固定在电动机(1)的电机轴(4)上的驱动轮(3)通过牵引器件与从动轮(7)连接。
2.根据权利要求1所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，由牵引器件传动机构传递的旋转运动驱动螺杆驱动装置(2)，以便将驱动旋转运动转换为用于离合器操作的轴向运动，从动轮(7)同轴地设置在螺杆驱动装置(2)上。
3.根据权利要求2所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述从动轮(7)在螺杆驱动装置(2)的螺杆螺母(6)上固定成，使得从动轮(7)包围螺杆螺母(6)或设置在螺杆螺母的端侧上。
4.根据权利要求1所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述牵引器件构造为形锁合作用的牵引器件。
5.根据权利要求4所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述形锁合的牵引器件构造为齿带(5)。
6.根据权利要求1所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述驱动轮(3)和从动轮(7)由塑料通过注塑成型制成。
7.根据权利要求1所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述电动机(1)的电机轴(4)与螺杆驱动装置(2)的主轴线(H)平行间隔开并且相邻地延伸，并且牵引器件传动机构桥接由此形成的距离(A)，使得该构件组合总体上形成大致U形的侧视图。
8.根据权利要求1所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述电动机(1)的电机轴(4')与螺杆驱动装置(2)的主轴线(H)成角度间隔开并且相邻地延伸，并且牵引器件传动机构桥接由此形成的距离(A)，使得该构件组合总体上形成大致Z形的侧视图。
9.根据前述权利要求中任一项所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，设置用于调节电机轴(4)和螺杆驱动装置(2)之间的可变距离(A)的调节装置，该调节装置设置在电动机(1)和从动侧元件之间，以便调节齿带(5)的预张紧。
10.根据前述权利要求中任一项所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，设置弹簧力加载的张紧轮装置，以预张紧齿带(5)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的机电的变速器和/或离合器执行器，其特征在于，所述螺杆驱动装置(2)以滚珠丝杠轴的形式构造。
12.一种具有接入驱动传动系的功率流中的变速器或离合器(K)的商用车辆，该变速器/离合器能够利用根据前述权利要求中任一项所述的机电的变速器和/或离合器执行器来操作。
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