CN117588561A - 变速器执行器单元和变速器 - Google Patents

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Abstract

变速器执行器单元和变速器，该变速器执行器单元被构造成用于布置在变速器(10)处，其包括壳体(22)、控制器(24)和执行器(28、30)，其中，壳体(22)被构造成用于紧固在变速器壳体(12)处和用于密封变速器壳体(12)，其中，控制器(24)与执行器(28、30)电连接并且被构造成用于驱控执行器(28、30)，其中，执行器(28、30)被构造成用于操纵变速器(10)的换挡拨叉(18、20)并且能与变速器(10)的换挡拨叉(18、20)连接，其中，控制器(24)和执行器(28、30)布置在壳体(22)内。

Description

变速器执行器单元和变速器
技术领域
本发明涉及变速器执行器单元以及具有这种变速器执行器单元的变速器。
背景技术
在现有技术中已知一些变速器，它们通过电气的执行器换挡。这种包括电动马达的电气的执行器，提供如下转动运动，该转动运动又被转换成换挡拨叉的直线运动。换挡拨叉的直线运动切换变速器的挡位。
发明内容
任务是提供一种变速器和一种变速器执行器单元，变速器执行器单元被紧凑地构建、具有很长的使用寿命以及实现了简单且快速的安装。
该技术问题通过一种按照权利要求1所述的变速器执行器单元解决。在从属权利要求中阐释了有利的实施变型方案。
被构造成用于布置在变速器处的这种变速器执行器单元，包括：
-壳体、控制器和执行器，
-其中，壳体被构造成用于紧固在变速器壳体处和用于密闭变速器壳体，
-其中，控制器与执行器电连接并且被构造成用于驱控执行器，
-其中，执行器被构造成用于操纵变速器的换挡拨叉并且能与变速器的换挡拨叉连接，
-其中，控制器和执行器布置在壳体内。
这种变速器和这种变速器执行器单元尤其被设置成用于使用在商用机动车中、特别是载重机动车中。
控制器一方面能与机动车连接、特别是能与机动车的主控制器或副控制器连接。控制器获得了用于控制变速器的指令并且执行这个指令。另一方面，控制器与执行器电连接并且控制执行器。执行器提供机械运动，机械运动适用于在变速器处促成换挡过程。执行器尤其包括电动马达和小齿轮。电动马达有利地被构造成BLDC马达、无刷DC马达或无刷直流马达。壳体为变速器执行器单元的部件提供保护性的容纳空间。壳体尤其保护这些部件不受周围环境中的污物以及变速器的内部空间的污物和油的影响。壳体有利地流体密封地构造，因而不会有污物或流体侵入到内部空间中。
此外，壳体用于紧固在变速器处，其中，由此也将变速器执行器单元相应地紧固在变速器处。在变速器的安装状态下，变速器执行器单元紧固在变速器壳体处。在这种变速器处形成了穿透开口，穿透开口一方面为变速器执行器单元提供容纳空间并且另一方面实现了侵入到变速器中。由此在变速器壳体处节省了材料并且此外释放了额外的用于将构件布置在变速器壳体壁的区域中的结构空间。变速器执行器单元被构造成用于流体密封地封闭变速器壳体的穿透开口。在已安装的状态下，壳体流体密封地密闭穿透开口。
执行器能与变速器的换挡拨叉连接。换挡拨叉例如构成了齿杆，齿杆能与执行器的小齿轮嵌接。在变速器执行器单元安装在变速器处之后，小齿轮和齿杆处于相互嵌接。小齿轮的转动运动提供了换挡拨叉的轴向的直线运动。在执行器和换挡拨叉之间的机械连接例如通过直接接触或间接接触构成。在直接接触时，例如形成了传递元件，该传递元件将对执行器的机械驱控传递给换挡拨叉。执行器、特别是小齿轮嵌接到齿杆中，例如平行地或者伴随微小倾斜地进行。在微小倾斜时，大大方便了执行器在齿杆处的穿插。
通过将控制器和执行器布置在壳体内，确保了在无污物的周围环境中的节省空间的布置。此外，这种变速器执行器单元在变速器最终安装时能以简单的方式进行安装。预安装的变速器执行器单元插入并紧固、例如螺栓连接到变速器中。与此对应还确保了快速且简单的安装。有利的是，仅控制器和执行器布置在壳体内。
接下来阐释的设计方案是变速器执行器单元的实施变型方案。
有利的是，壳体被构造成多件式并且至少具有第一壳体部分和第二壳体部分。
由此确保了部件在变速器执行器单元内的简单的安装。壳体部分有利地彼此牢固地连接。壳体部分同样有利地流体密封地彼此连接。有利的是，其中一个壳体部分流体密封地与变速器壳体连接。控制器有利地紧固在壳体部分中的其中一个壳体部分处，其中，执行器紧固在另一个变速器部分处。
建议，壳体部分具有冷却肋。
冷却肋使得能排出在变速器执行器单元的内部空间中产生的热量、例如控制器的热量。控制器例如由装备有电子构件的电路板构成。控制器优选与具有冷却肋的壳体部分直接且导热地贴靠式接触。控制器有利地紧固在具有冷却肋的壳体部分处。具有冷却肋的壳体部分有利地指向周围环境或者布置在变速器的内部空间外。
壳体部分进一步有利地被构造成罐状。
罐状的壳体部分有利地涉及与具有冷却肋的壳体部分的对接件。罐状提供了用于变速器执行器单元的部件的容纳空间。这个容纳空间也称为变速器执行器单元的内部空间。内部空间或罐状还实现了将执行器布置在壳体内。执行器有利地紧固在罐状的壳体部分处。罐状的壳体部分例如具有边缘、壁和底部。边缘实现了一种用于通过壳体部分以及变速器执行器单元的壳体提供接触面的有利的设计方案。这个接触面被构造成与变速器壳体的接触面对应。接触面实现了在变速器壳体和壳体之间的流体密封的连接。在安装状态下，壳体紧固在变速器壳体的穿透开口处并且确保了流体密封的密闭。壳体的或者壳体部分的接触面有利地通过平坦且在周边闭合的面形成。底部具有与边缘的轴向偏移。底部和边缘的面有利地基本上平行于彼此构造。优选基本上垂直于边缘和底部延伸的壁，提供了在边缘和底部之间的轴向偏移。壁同样被构造成在周边闭合。边缘和壁尤其在周边完全包围底部。在一种实施变型方案中，底部具有轴向偏移，因而形成了多个平面。这种在底部中形成的轴向偏移局部实现了更大地侵入到变速器的内部空间中，因而在壳体的内部空间中充分构成了用于执行器的结构空间。另一方面，通过在底部中的这种轴向偏移在壳体部分的另一个区域中实现了更小地侵入到变速器的内部空间中，因而有利于变速器的部件地优化了结构空间。
进一步建议，执行器具有小齿轮，小齿轮穿过壳体的开口作用并且从壳体延伸出来。
小齿轮从壳体出来侵入到变速器的内部空间中。这种开口优选构造在其中一个变速器部分处。开口优选布置在面朝变速器的内部空间的壳体部分处、特别是罐状的壳体部分处。通过小齿轮侵入到内部空间中，这个小齿轮被构造成直接或间接地与换挡拨叉处于机械的相互作用中。
执行器特别有利地具有传动机构。
传动机构实现了电动马达的长的使用寿命并且此外还实现了对换挡拨叉的精确且快速的驱控。传动机构有利地通过变速传动机构形成，例如通过两个齿轮形成。传动机构优选布置在小齿轮和电动马达的转子之间。传动比有利地被构造成大于1，因而转子的完整转动转化成了小齿轮的部分转动。
建议将壳体的开口流体密封地密闭。
由此保护变速器执行器单元的部件不受来自周围环境的污物以及来自变速器的内部空间的油的影响。
壳体的开口有利地通过径向轴密封结构密闭。
径向轴密封结构实现了执行器的、特别是小齿轮的穿过壳体的开口的流体密封的穿透。
变速器执行器单元特别有利地具有一个、两个、三个或三个以上的执行器。
由此通过变速器执行器单元提供了变速器的高度的预安装程度。因此能简单和快速地执行变速器的安装。此外，变速器执行器单元的布置在内部空间中的所有的部件，被保护不受污物的影响。
壳体有利地具有平坦且在周边闭合的用于与变速器壳体贴靠式接触的接触面。
由此确保了对变速器的穿透开口的简单的密闭。壳体的平坦的接触面与变速器壳体的平坦的接触面对应。壳体的接触面例如通过已经提到的罐状的壳体部分的边缘形成。直接或间接地完成接触面的贴靠式接触。在直接贴靠式接触时，接触面直接彼此贴靠。在间接贴靠式接触时，密封元件、例如弹性体密封结构，布置在对应的接触面之间。密封元件被圆形环绕地构造。密封元件例如由扁平密封结构构成。密封元件备选由成型圈或密封圈构成。这种成型圈或密封圈例如构造在接触面的槽中。这种槽优选构造在壳体处和/或变速器壳体处。
此外，控制器有利地具有用于与车辆电连接的连接元件。
这种连接元件例如是来自插头-插座连接结构的一部分。连接元件尤其在外部布置在壳体处。穿过壳体的穿透被构造成防尘的或流体密封的。通过连接元件将所述控制器与车辆的另外的控制器、例如主控制器或副控制器连接起来。
控制器有利地通过插塞连接结构或直接与执行器连接。
插塞连接结构实现了将执行器和控制器简单安装在壳体内，因为以简单的方式通过插塞完成了电连接。执行器与控制器的直接连接实现了一种紧凑且简单的结构。执行器例如直接与控制器的电路板电连接并且直接布置或紧固在这个电路板处。
变速器执行器单元有利地具有至少两个执行器，其中，一个执行器的侵入长度大于另一个执行器的侵入长度。
执行器中的每个执行器被构造成能与换挡拨叉连接，以便操纵这个换挡拨叉。与这种连接是直接还是间接地完成无关的是，规定在执行器和换挡拨叉或传递元件之间的嵌接。这种嵌接有利地通过小齿轮-齿杆连接构造而成，因而小齿轮的转动运动被转化成了齿杆的直线运动。侵入长度由在嵌接点和执行器的最终位置之间的长度确定。小齿轮在安装时例如移入到齿杆中，其中，在小齿轮和齿杆之间的第一贴靠式接触相当于嵌接点。在小齿轮处将接触部位定义为接触点。执行器现在被移入，直至这个执行器到达其最终位置。最初的接触点因此同样运动进入其最终位置中。在嵌接点和接触点的最终位置之间的间距产生了侵入长度。在侵入长度不一样时，执行器中的其中一个执行器要比另一个执行器侵入得更多。但接触点的最终位置通过变速器执行器单元的最终位置确定，其优选使用在直线运动中。因此在安装时，执行器的有较大的侵入长度的小齿轮比执行器的有较小侵入长度的小齿轮更早地贴靠式接触齿杆。相应地，执行器和其小齿轮在安装过程中相继与齿杆贴靠式接触，因而在两个或更多执行器的情况下大大简化了安装过程。例如通过将执行器伴随高度差而定位在不同的平面上提供不同的安装长度。备选地，不同的安装长度优选由具有长度不一样的小齿轮的执行器提供。变速器执行器单元的所有执行器有利地具有不同的侵入长度。
执行器的电动马达有利地由BLDC马达构造而成，其可选也具有传动结构。由此在快速且精确地驱控下达到了很长的运行时间。
前述任务此外还通过一种按照权利要求10所述的变速器解决。在从属权利要求中阐释了变速器的有利的设计方案。
这种变速器具有按照前述实施方案中的至少一个实施方案或权利要求1至9中任一项所述的变速器执行器单元。
变速器特别有利地具有穿透开口，其中，变速器执行器单元布置在穿透开口处，封闭和密闭这个穿透开口。变速器执行器单元尤其紧固在变速器处。
穿透开口在变速器处提供额外的结构空间，该额外的结构空间实现了变速器执行器单元和其部件的布置。此外，通过穿透开口提供了将执行器侵入到变速器的内部空间中。
变速器执行器单元特别有利地在上方布置在变速器处。
执行器在这种实施变型方案中从上向下侵入到变速器中。当这个变速器安装在车辆中时，上方相当于变速器的上侧。穿透开口相应地也在上方构造在变速器处。
附图说明
变速器执行器单元和变速器还借助多个附图示例性地并且详细地进行阐释。图中：
图1在横截面中示出了具有变速器执行器单元的变速器；
图2示出了变速器执行器单元和变速器的另一个示图；
图3示出了变速器和变速器执行器单元的另一个横截面图；
图4示出了变速器和变速器执行器单元的另一个横截面图；
图5-8示出了安装过程中变速器执行器单元的另一种设计变型方案。
具体实施方式
在图1至4中示出了变速器10。变速器涉及到换挡变速器，其被设置成用于使用在商用机动车、例如载重车中。换挡变速器是自动化的并且通过执行器加以控制。
变速器10包括变速器壳体12、变速器执行器单元14、导杆16、第一换挡拨叉18和第二换挡拨叉20。变速器也包括诸如轴、换挡接合套、齿轮等的另外的构件，它们一部分在附图内示出，但没有详细阐释。换挡变速器的结构和工作方式在现有技术中公知。论述还聚焦于变速器执行器单元14的结构和工作方式。
变速器执行器单元14包括壳体22、控制单元24、连接元件26、第一执行器28和第二执行器30。
壳体22被构造成多件式，其中，第一壳体部分22a面朝变速器的内部空间并且第二壳体部分22b背对变速器的内部空间。两个壳体部分22a和22b提供内部空间来容纳和布置变速器执行器单元14的构件。两个壳体部分22a和22b牢固地相互连接。壳体22的内部空间尤其也相对周围环境并且也相对变速器10的内部空间密闭。两个壳体部分在这个实施例中牢固地相互螺栓连接。
控制器24布置在第二壳体部分22b处，在这种情况下因此布置在外侧的壳体部分处。控制器在此被构造成经装备的印制电路板的形式。第二壳体部分22b尤其在与控制器背对的一侧处具有冷却肋，冷却肋用于排出热量。控制器24被构造成能通过在图3中示出的连接元件26以电子方式连接。连接元件26尤其提供了电气的插塞连接的部件，其用于将控制器24联接至车辆上，例如联接至车辆的电缆束上。
控制器24用于驱控两个执行器28和30。控制器24例如通过插塞连接或在控制器和执行器之间的直接接触与执行器28、30电连接。例如在图中在执行器28、30处示出了用于这种插塞连接的连接元件32、34。
执行器28、30布置、特别是紧固、在此拧接在第一壳体部分22a处。第一壳体部分22a具有罐形状，罐形状在壳体内为容纳执行器28、30充分地提供空间。罐形状通过在外周处围绕的边缘36、侧向的壁38以及底部40提供。边缘36和底部40基本上在平行的平面内延伸，其中，壁38基本上垂直于边缘36和底部40延伸并且提供了在边缘36和底部40之间的轴向错位。如在图3和4中可以看到的那样，底部40本身提供了进一步的轴向错位。由此一方面确保了执行器28、30在壳体22内的布置并且另一方面确保了变速器执行器单元14在变速器10内的特别小的结构空间需求。
变速器执行器单元14布置在变速器壳体12的穿透开口42内。穿透开口实现了控制器和执行器在变速器10处的布置以及使执行器28、30能穿透到变速器10的内部空间中。这尤为有利，因为通过穿透开口42取消了变速器壳体12的一部分，这部分同时可以用于节省空间地布置控制器24和执行器28、30。由此一方面节省了材料并且另一方面节省了结构空间。
穿透开口和侵入到这个穿透开口中的变速器执行器单元14也在上方布置在变速器处。上方在此涉及到安装在车辆中的变速器。由于换挡拨叉在换挡变速器内的常见的布置，实现了变速器执行器单元14的紧凑的结构，特别是执行器的结构极为紧凑，因而避免了长的传递路径。长的传递路径在传递力时可能会导致执行器内较高的负荷、特别是弯曲，这就需要加强地实施执行器。
穿透开口42构成了接触面42a。这个接触面42a布置在变速器壳体12的外侧处。接触面42a提供了平坦的面。变速器执行器单元14的第二壳体部分22b的边缘36具有接触面36a。这个接触面36a面朝变速器壳体。接触面36a提供了平坦的面。为了密闭变速器10，接触面36a和42a彼此对应。密闭通过接触面36a和42a彼此间的直接贴靠式接触完成或者在中间布置有密封元件的情况下完成。当第二壳体部分22b由塑料构成时，直接贴靠式接触尤为有利。密封元件例如由橡胶或弹性体构成。密封元件例如由扁平密封机构或成型环构成。
执行器28、30具有定子28a、30a、转子28b、30b、传动机构28c、30c以及小齿轮28d、30d。转子28b、30b的转动运动通过在此经由两个齿轮构造而成的传动机构28c、30c传递给小齿轮28d、30d。传动比在这种情况下具有＞1的值，因而将转子28b、30b的一个完整旋转转化成了小齿轮的部分旋转。
第一壳体部分22a具有开口44。执行器穿过开口44，因而小齿轮布置在变速器的内部空间内，其中，执行器的剩余的构件布置在壳体22内。密闭通过径向轴密封圈提供，因而用于润滑变速器的机械的构件的润滑油没有进入壳体22的内部空间中。
变速器的换挡通过换挡拨叉18、20进行，换挡拨叉布置在导杆16处。换挡拨叉18、20被构造成轴向能相对导杆16运动。换挡拨叉为了共同的运动而与换挡接合套连接。换挡拨叉的轴向的运动被传递给换挡接合套，换挡接合套将相应的齿轮抗扭地与轴连接并且由此挂入一个挡位。
在换挡拨叉18、20处分别构造有齿杆18a、20a。执行器28、30的小齿轮28d、30d与换挡拨叉18、20的齿杆18a、20a处于嵌接。执行器的转动运动被直接转化成了换挡拨叉的直线的换挡运动，其中，换挡拨叉将所述运动传递给换挡接合套。执行器接近换挡拨叉地布置尤为有利，因为由于短的路径，避免了在执行器的内部中以及也在换挡拨叉处的高的机械负荷、特别是挠曲。在执行器和控制器之间的连接路径也特别短。通过执行器和控制器布置在壳体内，特别良好地保护了执行器和控制器不受污物和环境影响的影响。同样由此确保了变速器执行器单元的简单的预安装，其还提供了变速器执行器单元在变速器处的快速且简单的安装。
在图5-8中示出了变速器执行器单元14的进一步的实施变型方案，其中，还特别是阐释了安装过程。这个变速器执行器单元基本上相当于图1-4的变速器执行器单元14，因此之前的阐释也适用于下文中说明的变速器执行器单元。因此对图5-8采用了一致的附图标记。下文中详细说明在变速器执行器单元之间的区别。
变速器执行器单元14现在具有三个被设置成用于操纵三个换挡拨叉的执行器。其中每个执行器布置在底部40的单独的平面上，其中，这些平面彼此间具有高度差。执行器28、30和46彼此一致地构造。
借助图5可以看到，在使用变速器执行器单元14的第一步骤中，小齿轮28d与换挡拨叉18的齿杆18a处于贴靠式接触。在小齿轮28d和齿杆之间的贴靠部位定义了无法改变的嵌接点以及小齿轮28d的基本上相当于其端侧的面的接触点。执行器30和46与换挡拨叉20和48具有间距。
在图6中示出了安装过程的另一个步骤。第一执行器28穿插到相关的换挡拨叉18中并且已经部分移入到换挡拨叉18的齿杆18a中。第二执行器30现在与第二换挡拨叉20贴靠式接触，因而小齿轮30d和齿杆20a彼此穿插。第三执行器46与第三换挡拨叉48还具有间距。
按照图7，第三执行器46通过其小齿轮36d穿插到第三换挡拨叉48的齿杆48a中。第一执行器28和第二执行器30已经部分侵入。
在图8中示出了在相对变速器壳体12的最终位置中的变速器执行器单元14。接触面36a和42a彼此间处于贴靠式接触。执行器28、30和46与换挡拨叉18、20和48处于嵌接。其中每个执行器28、30和46具有侵入长度，该侵入长度由嵌接点和小齿轮在其最终位置中的接触点之间的间距得出。第一执行器28与第二执行器30相比具有更大的侵入长度并且第二执行器30与第三执行器46相比具有更大的侵入长度。由此确保了简单的安装，简单的安装使得执行器能相继穿插到换挡拨叉中。
附图标记列表
10 变速器
12 变速器壳体
14 变速器执行器单元
16 导杆
18 第一换挡拨叉
18a 齿杆
20 第二换挡拨叉
20a 齿杆
22 壳体
22a 第一壳体部分
22b 第二壳体部分
24 控制单元
26 连接元件
28 第一执行器
28a 定子
28b 转子
28c 传动机构
28d 小齿轮
30 第二执行器
30a 定子
30b 转子
30c 传动结构
30d 小齿轮
32 连接元件
34 连接元件
36 边缘
36a 接触面
38 壁
40 底部
42 穿透开口
42a 接触面
44 开口
46 第三执行器
46d 小齿轮
48 换挡拨叉
48a 齿杆

Claims (11)

1.变速器执行器单元(14)，所述变速器执行器单元被构造成用于布置在变速器(10)处，所述变速器执行器单元包括：
-壳体(22)、控制器(24)和执行器(28、30)，
-其中，所述壳体(22)被构造成用于紧固在变速器壳体(12)处和用于密闭所述变速器壳体(12)，
-其中，所述控制器(24)与所述执行器(28、30)电连接并且被构造成用于驱控所述执行器(28、30)，
-其中，所述执行器(28、30)被构造成用于操纵所述变速器(10)的换挡拨叉(18、20)并且能与所述变速器(10)的换挡拨叉(18、20)连接，
-其中，所述控制器(24)和所述执行器(28、30)布置在所述壳体(22)内。
2.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述壳体(22)被构造成多件式的并且至少具有第一壳体部分(22a)和第二壳体部分(22b)。
3.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，壳体部分(22b)被构造成罐状。
4.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述执行器(28、30)具有小齿轮(28d、30d)，所述小齿轮穿过所述壳体(22)的开口(44)并且从所述壳体(22)延伸出来。
5.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述执行器(28、30)具有传动机构(28c、30c)。
6.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述壳体(22)的开口(44)被流体密封地密闭。
7.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述壳体(22)具有用于与所述变速器壳体(12)贴靠式接触的平坦且在周边闭合的接触面(36a)。
8.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述变速器执行器单元具有至少两个执行器，其中，一个执行器的侵入长度大于另一个执行器的侵入长度。
9.按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)，其特征在于，所述控制器(24)具有用于与车辆电连接的连接元件(26)。
10.变速器(10)，所述变速器具有按照前述权利要求中任一项所述的变速器执行器单元(14)。
11.按照权利要求10所述的变速器(10)，其特征在于，所述变速器(10)具有穿透开口(42)，其中，所述变速器执行器单元(14)布置在所述穿透开口(42)处，封闭并且密闭所述穿透开口。
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