CN115398125B

CN115398125B - 尤其混合动力总成的变速器单元的换挡设备

Info

Publication number: CN115398125B
Application number: CN202180025972.4A
Authority: CN
Inventors: 斯特凡·卡普
Original assignee: Magna Pt & CoKg GmbH
Current assignee: Magna Pt & CoKg GmbH
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2021-03-08
Publication date: 2024-03-29
Anticipated expiration: 2041-03-08
Also published as: EP4127523B1; DE102020204330B3; EP4127523A1; CN115398125A; WO2021197768A1

Abstract

本发明涉及一种变速器单元的换挡设备(40)，所述变速器单元尤其是用于机动车辆的混合动力总成的变速器单元，所述换挡设备具有：第一换挡鼓(50)，其中所述第一换挡鼓(50)能够围绕换挡鼓轴线旋转，并且具有在外表面的环周处伸展的换挡轮廓(55)，其中所述换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成；带动件(54)，所述带动件形状配合地接合到所述换挡轮廓中；第二换挡杆(52)，所述第二换挡杆与所述带动件耦联，使得所述带动件(54)的轴向移位同样引起所述第二换挡杆(52)的轴向移位，其中所述第二换挡杆(52)包括用于切换与所述第一换挡鼓(50)的所述换挡轮廓相关联的挡位的换挡元件/换挡拨叉(53)；第二换挡鼓(60)，其中所述换挡鼓(50)能够围绕换挡鼓轴线无限旋转并且具有在外表面的环周处伸展的至少一个环绕的换挡轮廓，其中所述至少一个换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成；用于在基准角度位置中设定所述第二换挡鼓(60)的换挡角度的基准的止挡装置(70)，其中所述止挡装置(70)包括换挡止挡(71)，所述换挡止挡能够在所述第一换挡鼓(50)的预定的换挡角度/换挡角度范围内被激活到激活位置中，使得在所述基准角度位置中阻挡所述第二换挡鼓(60)的转动。

Description

尤其混合动力总成的变速器单元的换挡设备

技术领域

本发明涉及一种尤其用于机动车辆的混合动力总成的变速器单元的换挡设备，具有换挡鼓体部，所述换挡鼓体部可围绕换挡鼓轴线无限地旋转，并且具有用于设定换挡鼓体部的旋转位置的基准的止挡装置。

本发明还涉及一种用于机动车辆的变速器单元，具有用于切换挡位的换挡设备。

背景技术

近几年，用于机动车辆的混合动力总成变得流行。混合动力总成在此可以以不同方式和方法实现。

一个实例是所谓的串联式混合动力总成，在所述串联式混合动力总成中内燃机的输出端与发电机连接，其中混合动力总成的从动端与电动机连接，并且其中马达和发电机连结于共同的电池。

平行式混合动力总成为此能够将内燃机以及电动机的驱动功率传递到从动端上。在此，在一些情况下，电机围绕曲轴设置，并且曲轴可经由起动离合器与从动端连接，更确切地说通常经由分级传动机构连接。

内燃机驱动车辆的一个轴并且电机驱动车辆的另一个轴的混合动力总成也是普遍已知的(分轴)。

还已知具有双离合器变速器的平行式混合动力总成，其中电机可以连结于子变速器中的一个子变速器的输入端，或可以与双离合变速器的输出端连接。双离合变速器的使用可实现牵引力不中断的换挡。

变速器装置为了设立不同的挡位而具有多个换挡离合器。换挡离合器用于使轮组置于功率流中(在此将轮组的空套齿轮与相关联的轴连接)。换挡离合器的操控在此例如经由换挡设备进行，所述换挡设备包括换挡鼓。在此，换挡鼓的转动角度必须是精确已知的。

换挡鼓，以及用于设定换挡鼓的旋转位置的基准的方法是原则上已知的。在此，换挡鼓通常构成为具有端部止挡，其中位置传感器可以检测端部止挡的相应的角位置。

文件WO 2015/149 797 A1例如公开一种用于操作变速器的操作设备，其具有可旋转的换挡鼓，其中与换挡鼓旋转固定地连接的端部止挡与信号指示装置共同作用，使得在信号指示装置和端部止挡相对移动时在换挡鼓的特定的旋转位置中可产生位置信号。位置信号可通过在特定的旋转位置中改变驱动发动机的驱动力的机械阻力产生。

从文件EP 1 286 088 A1中已知，在换挡鼓处固定磁环，所述磁环构成用于借助于适合的传感器的相应的换挡鼓的旋转位置检测。

DE 10 2018 214 755 B4公开一种用于具有换挡鼓本体的变速器装置的换挡设备的换挡鼓装置，所述换挡鼓本体可围绕换挡鼓轴线旋转。换挡鼓装置还包括用于设定换挡鼓本体的旋转位置的基准的止挡装置，其中止挡装置具有止挡元件。在基准位置中，止挡元件可以与壳体止挡接触。

从AT 520 187 A4中已知一种用于双离合变速器的离合器或制动器的换挡装置。

如上文所描述，为了设定旋转位置的基准可以将旋转的端部止挡集成到换挡鼓中。在此然而对换挡鼓的可转动程度限界。宽的和实心的止挡将换挡鼓的所提供的旋转角度部分地明显减小。

在具有与换挡鼓本体连接的止挡的已知的换挡设备中，换挡鼓本体的最大可转动程度通过360°减去止挡元件的环周角度并且减去基准元件的环周角度得出，所述基准元件例如可以是固定在壳体处的元件，如壳体止挡。在此，当例如止挡元件在35°之上延伸时并且当壳体止挡同样以35°延伸时，在现有技术中的最大转动角度可以仅为290°。

尤其，通过上文已经提到的变速器的混合，产生对换挡设备的新的挑战。可能有利的是，换挡鼓在两个转动方向上可以任意地/无限地转动。

只要换挡鼓需要超过360°的转动，则从现有技术中已知的用于需要端部止挡的换挡鼓的学习的方法以所述方式和方法是不可行的。

转动角度的基准设定在此可以经由绝对传感器进行，这然而意味着明显的成本耗费。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是，实现换挡设备以及变速器单元，其中至少部分地减少现有技术中的问题并且优选实现换挡设备，其包括换挡鼓，所述换挡鼓可在两个转动方向上无限地转动并且所述换挡鼓以简单的方式提供换挡角度/转动角度的基准设定。

上述目的通过尤其用于机动车辆的变速器单元的换挡设备实现，所述换挡设备

具有第一换挡鼓，其中所述第一换挡鼓能够围绕换挡鼓轴线旋转，并且具有在外表面的环周处伸展的换挡轮廓，其中所述换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成，

具有带动件，所述带动件形状配合地接合到所述换挡轮廓中，

具有第二换挡杆，所述第二换挡杆与所述带动件耦联，使得所述带动件的轴向移位相同程度地引起所述第二换挡杆的轴向移位，其中所述第二换挡杆包括用于切换与所述第一换挡鼓的所述换挡轮廓相关联的挡位的换挡元件，

具有第二换挡鼓，其中所述第二换挡鼓能够围绕换挡鼓轴线无限旋转并且具有在外表面的环周处伸展的至少一个环绕的换挡轮廓，其中所述至少一个换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成，

具有用于在基准角度位置中设定所述第二换挡鼓的换挡角度的基准的止挡装置，

其中所述止挡装置包括换挡止挡，所述换挡止挡能够在所述第一换挡鼓的预定的换挡角度/换挡角度范围内被激活到激活位置中，使得在所述基准角度位置中阻挡所述第二换挡鼓的转动。

通过根据本发明的换挡设备的设计方案，以简单的方式和方法设定换挡角度的基准是可行的。此外，换挡鼓本体的无限的转动从而360度的总换挡角度是可实现的。这是可行的，因为止挡装置的换挡止挡仅在需要时或在预先限定的换挡角度范围内被激活。

止挡装置在此由连结在第二换挡杆处的换挡止挡和设置在第二换挡鼓处的端部止挡形成。

换挡止挡可以在“空挡位置”和“激活位置”之间移位，在所述空挡位置中换挡止挡不与端部止挡接合，而在所述激活位置中换挡止挡可与端部止挡接合。移位在此是轴向移位，所述轴向移位对应于在第一换挡鼓的换挡轮廓中引导的带动件的轴向移位。

在空挡位置中，第二换挡鼓可以无限地转动。

换挡止挡到激活位置中的调整在此经由包括带动件的第一换挡杆与平行于所述带动件设置的、包括换挡止挡的第二换挡杆的强制耦联进行。强制耦联经由耦联元件实现。

在激活位置中，在第二换挡鼓转动时造成端部止挡碰撞到换挡止挡上从而造成第二换挡鼓的转动被阻挡。第二换挡鼓的所述阻挡的位置与基准位置，即与所述换挡鼓的限定的转动角度相关联。

此外，上述目的通过用于机动车辆的变速器单元实现，所述变速器单元具有用于切换挡位的根据本发明的类型的换挡设备。

附图说明

在附图中示出并且在下文中详细阐述本发明的实施例。附图示出：

图1示出机动车辆的混合动力总成的示意图；

图2示出根据本发明的换挡鼓设备的第一立体视图；

图3示出图2的换挡鼓设备的第二立体视图；

图4示出具有第二换挡杆的第二换挡鼓、耦联元件以及具有止挡元件的第一换挡杆的视图；

图5示出具有第一换挡杆的第一换挡鼓和止挡元件的视图；

图6示出在换挡止挡的空挡位置中的换挡鼓设备的立体视图；以及

图7示出在换挡止挡的激活位置中的换挡鼓设备的立体视图。

具体实施方式

在图1总体上用10表明用于机动车辆的动力总成。机动车辆例如可以是载客车辆。

动力总成10包含例如内燃机形式的驱动发动机12，所述内燃机由诸如燃料储罐13的蓄能器供应。此外，动力总成10包含具有驱动侧和从动侧的双离合变速器14形式的变速器装置。内燃机经由离合器K0可与驱动侧连接。从动侧与差速器16连接。差速器16将驱动功率分配到左侧的和右侧的起驱动作用的轮18L、18R上。

双离合变速器14包含第一摩擦离合器30以及第一子变速器32(TG1)。第一子变速器32例如包含双数挡位2、4、6、倒档R和可选的驻车功能，其可借助于相关联的换挡离合器挂入和摘下。第一摩擦离合器30和第一子变速器32(TG1)形成用于将驱动功率从驱动发动机12传递至差速器16的第一功率传递路径36。

双离合变速器14包含第二摩擦离合器20以及第二子变速器22(TG2)。第二子变速器22(TG2)例如包含单数挡位1、3、5，其可借助于示意地表明的换挡离合器24挂入和摘下。第二摩擦离合器20和第二子变速器TG2形成用于将功率从驱动发动机VM传递至差速器16的第二功率传递路径26。

此外，动力总成10包含电机EM，所述电机与用于操控和供能的装置42连接。装置42例如可以包含具有变流器以及电池的功率电子装置。可能地，变速器控制装置是集成的。

电机EM例如借助于正齿轮组等连结于第二子变速器22(TG2)的输入端。在另一实施方式中，电机EM也可以连结于第二子变速器的输出端。

第一子变速器32(TG1)称作为无源子变速器，而第二子变速器22(TG2)称作为电气化的子变速器。

双离合变速器14为了设立不同的挡位而具有多个换挡离合器，所述换挡离合器可以构成为在一侧上或在两侧上起作用。换挡离合器用于将轮组的空套轮与相关联的轴旋转固定地连接从而使轮组置于功率流中。换挡离合器借助换挡套筒来切换，使得在单侧的换挡离合器中一个轮组能置于功率流中，或者可设立空挡位置。在两侧的换挡离合器的实施方案中，一个轮组或另一个轮组可置于功率流中或可设立换挡鼓装置的空挡位置。

为了使双离合变速器14的换挡套筒轴向运动进而切换设有换挡设备40。换挡设备40实现为换挡执行器，使得双离合变速器14的挡位可以自动化地变换。

如从图2至7中可见，换挡设备40包括第一换挡鼓50连同相关联的第一换挡杆51、第二换挡杆52、换挡元件53、第二换挡鼓60、止挡装置70以及将第一和第二换挡杆51/52连接的耦联元件80。

第一换挡鼓50具有圆柱形的换挡鼓本体，所述换挡鼓本体可围绕旋转轴线转动地安装，更确切地说关于壳体38可转动。壳体38例如可以是变速器装置的壳体。

第一换挡鼓50与驱动件连接，更确切地说在其轴向端侧处连接。驱动件例如可以由齿轮形成，所述齿轮具有外齿部。驱动件的外齿部例如可以与换挡鼓马达的驱动小齿轮接合。换挡鼓马达例如可以是电动机。因此，通过操控换挡鼓马达，第一换挡鼓50可以置于旋转中。

这种换挡鼓通常用于使轴的由用户作为换挡运动已发起的旋转运动转换为换挡拨叉等的线性运动，其中换挡拨叉选择性地沿换挡鼓的轴向方向与换挡鼓的角度位置相关地移动。为了该目的，换挡鼓具有换挡轮廓，所述换挡轮廓沿换挡鼓的环周方向延伸并且换挡拨叉的带动件形状配合地引入所述换挡轮廓中或从所述换挡轮廓引出。这随后根据附图详细说明。

在第一换挡鼓50的外环周处，换挡轮廓以换挡鼓槽55形式构成，所述换挡鼓槽如从图2至7中可见轴向地轮廓化。

在本实施例中，在第二换挡鼓60的外环周处两个换挡轮廓以两个换挡鼓槽66形式构成，所述换挡鼓槽如从图2至7中可见具有轴向地轮廓化。换挡鼓槽66环绕地构成，使得第二换挡鼓60的360度的转动是可行的。借助第二换挡鼓60可以切换电气化的子变速器TG2的挡位3和5。这在此处不进行详细说明。

带动件54接合到第一换挡鼓50的换挡鼓槽55中。带动件54连结在第一换挡杆51处，所述第一换挡杆经由耦联元件80与第二换挡杆52耦联。在所述第二换挡杆52处构成换挡拨叉形式的换挡元件53，所述换挡拨叉作用在相关联的未示出的换挡套筒处。带动件54构成为滑块，所述滑块形状配合地接合到配合的换挡鼓槽55中。如从附图中还可见，第一换挡杆51平行于第一换挡鼓50的旋转轴线定向。此外，第二换挡杆52与第一换挡杆51间隔开地平行地定向。

因此，第一换挡鼓50的转动在换挡鼓槽55的适合的实施方案中造成带动件54、耦联元件80、第二换挡杆52以及换挡元件53的轴向移位进而造成相关联的换挡套筒的轴向移位，这伴随有挡位的挂入和摘下。带动件54的轴向移位通过箭头PF1示出，第一换挡杆52的轴向移位由箭头PF2示出。

在本实施例中，可以借助于换挡套筒切换第一子变速器32(TG1)的挡位2、4、6、R和P。此外，换挡鼓槽55具有基准角度位置/阻挡位置，其引起第二换挡杆52从空挡位置(图6中示出)起轴向移位到止挡装置70的激活位置中(第二换挡鼓60的旋转停止)。

如开头已经描述那样，止挡装置70包括换挡止挡71和端部止挡72，它们在基准角度位置中与第一换挡鼓50共同作用，使得第二换挡鼓60在该情况下被阻挡转动。

止挡装置70在图2至7中可见。换挡止挡71是构成为杠杆的具有两个相对置的止挡面的止挡元件并且连结在第二换挡杆52处。端部止挡72在端侧上在第二换挡鼓60处构成为具有两个相对置的止挡面的轴向延伸的止挡元件。

换挡止挡71可以至少调整到两个换挡位置中。因为换挡止挡71固定地连结在第二换挡杆52处，所以所述换挡止挡在经由耦联元件80固定地耦联的第一换挡杆51轴向移位时同样轴向地移位。

第一换挡位置在此对应于图6中示出的“空挡位置”。在此，换挡止挡71不与端部止挡72接合。在空挡位置中，第二换挡鼓60可以自由地沿两个旋转方向转动360度。

第二换挡位置对应于图7中示出的激活位置，所述激活位置如已经描述那样通过第一和第二换挡杆51/52的轴向移位实现。在此，换挡止挡71与端部止挡72可以通过相对置的止挡面彼此碰撞而接合。在轴向移位到激活位置中时，第二换挡鼓60继续旋转，直至第一换挡止挡71借助于止挡面(与旋转方向相关地)碰撞到端部止挡72的配合的止挡面上并且阻挡第二换挡鼓60的转动。所述阻挡的位置对应于基准角度位置，在所述基准角度位置中设定换挡角度的基准。

附图标记列表

10 动力总成

12 驱动发动机

13 燃料储罐

14 双离合变速器

16 差速器

18R 右侧驱动轮

18L 左侧驱动轮

20 第二摩擦离合器

22 第二子变速器(TG2)

24 换挡离合器

26 第二功率传递路径

30 第一摩擦离合器

32 第一子变速器(TG1)

36 第一功率传递路径

38 壳体

40 换挡设备

42 装置

50 第一换挡鼓

51 第一换挡杆

52 第二换挡杆

53 换挡元件

54 带动件

55 换挡鼓槽

60 第二换挡鼓

66 换挡鼓槽

70 止挡装置

71 换挡止挡

72 端部止挡

80 耦联元件

EM 电机

PF1 箭头

PF2 箭头

Claims

1.一种变速器单元的换挡设备(40)，所述换挡设备

-具有第一换挡鼓(50)，其中所述第一换挡鼓(50)能够围绕换挡鼓轴线旋转，并且具有在外表面的环周处伸展的换挡轮廓，其中所述换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成，

-具有带动件(54)，所述带动件形状配合地接合到所述换挡轮廓中，

-具有第二换挡杆(52)，所述第二换挡杆与所述带动件(54)耦联，使得所述带动件(54)的轴向移位相同程度地引起所述第二换挡杆(52)的轴向移位，其中所述第二换挡杆(52)包括用于切换与所述第一换挡鼓(50)的所述换挡轮廓相关联的挡位的换挡元件(53)，

-具有第二换挡鼓(60)，其中所述第二换挡鼓(60)能够围绕换挡鼓轴线无限旋转并且具有在外表面的环周处伸展的至少一个环绕的换挡轮廓，其中所述至少一个换挡轮廓沿轴向和/或径向方向构成，

-具有用于在基准角度位置中设定所述第二换挡鼓(60)的换挡角度的基准的止挡装置(70)，

-其中所述止挡装置(70)包括换挡止挡(71)，所述换挡止挡能够在所述第一换挡鼓(50)的预定的换挡角度/换挡角度范围内被激活到激活位置中，使得在所述基准角度位置中阻挡所述第二换挡鼓(60)的转动。

2.根据权利要求1所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述止挡装置(70)还包括端部止挡(72)，其中所述端部止挡(72)在所述第二换挡鼓(60)处设置在限定的基准角度位置处。

3.根据权利要求1所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述带动件(54)连结在第一换挡杆(51)处，其中所述第一换挡杆(51)平行于所述第二换挡杆(52)设置，并且其中所述第一和第二换挡杆(51、52)经由耦联元件(80)在轴向移动方面强制耦联。

4.根据权利要求3所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述换挡止挡(71)设置在所述第二换挡杆(52)处并且包括第一止挡面和第二止挡面。

5.根据权利要求2所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述端部止挡(72)在端侧上连结在所述第二换挡鼓(60)处并且包括第一止挡面和相对置的第二止挡面。

6.根据权利要求1所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述换挡止挡(71)在空挡位置中设置为，使得所述第二换挡鼓(60)可以无阻碍地转动。

7.根据权利要求1所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述第一换挡鼓(50)的换挡轮廓或换挡鼓槽(55)包括至少一个第一换挡部段，所述第一换挡部段与所述换挡角度或所述激活位置相关联。

8.根据权利要求2所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

在所述激活位置中所述换挡止挡(71)与所述端部止挡(72)接合，其中与旋转方向相关地，所述换挡止挡的止挡面碰撞到所述端部止挡的止挡面上并且阻挡所述第二换挡鼓(60)的转动。

9.根据权利要求1所述的换挡设备(40)，

其特征在于，

所述变速器单元是用于机动车辆的混合动力总成的变速器单元。

10.一种用于机动车辆的动力总成(10)的变速器单元，具有根据权利要求1所述的用于切换挡位的换挡设备(40)。