用于移动切换元件的设备和变速器

摘要

本发明涉及一种用于有选择地朝第一切换位置的方向和/或朝第二切换位置的方向移动切换元件(4)的设备(5)，设备(5)具有执行器(6)和在执行器(6)与切换元件(4)之间起作用的弹簧模块(7)，其中，弹簧模块(7)具有执行器侧的力导入元件、切换元件侧的力导入元件和在力导入元件之间起作用的弹簧装置，弹簧装置具有第一弹簧端部和第二弹簧端部，执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件分别具有朝第一切换位置的方向作起用的第一支持区段和朝第二切换位置的方向起作用的第二支持区段用以支撑弹簧端部，并且第一弹簧端部配属于切换元件侧的力导入元件的第一支持区段和执行器侧的力导入元件的第二支持区段，而第二弹簧端部配属于执行器侧的力导入元件的第一支持区段和切换元件侧的力导入元件的第二支持区段。本发明还涉及一种变速器，尤其是用于机动车的变速器，其中，变速器具有至少一个这种设备(5)。

权利要求

1.用于有选择地朝第一切换位置的方向和/或朝第二切换位置的方向移动切换元件(4)的设备(5)，所述设备(5)具有执行器(6)和在所述执行器(6)与所述切换元件(4)之间起作用的弹簧模块(7)，其中，-所述弹簧模块(7)具有执行器侧的力导入元件(8)、切换元件侧的力导入元件(10)和在力导入元件(8、10)之间起作用的弹簧装置(9)，所述弹簧装置具有第一弹簧端部(14)和第二弹簧端部(15)，-所述执行器侧的力导入元件(8)和所述切换元件侧的力导入元件(10)分别具有朝所述第一切换位置的方向起作用的第一支持区段(16、18)和朝所述第二切换位置的方向起作用的第二支持区段(17、19)用以支撑弹簧端部(14、15)，并且-所述第一弹簧端部(14)配属于所述切换元件侧的力导入元件(10)的第一支持区段(18)和所述执行器侧的力导入元件(8)的第二支持区段(17)，而所述第二弹簧端部(15)配属于所述执行器侧的力导入元件(8)的第一支持区段(16)和所述切换元件侧的力导入元件(10)的第二支持区段(19)，其特征在于，所述弹簧装置(9)在力-位移图(22)的第一象限中具有带第一特性曲线区段(24)和第二特性曲线区段(25)的特性曲线(23)，所述第一特性曲线区段具有较小的斜率，而所述第二特性曲线区段具有较大的斜率。

2.根据权利要求1所述的设备(5)，其特征在于，所述弹簧装置(9)在力-位移图(22)的第一象限和第三象限中具有点对称的特性曲线(23)。

3.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，所述弹簧装置(9)是预紧的。

4.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，所述弹簧装置(9)具有碟形弹簧(12、13)。

5.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，所述执行器(6)、所述执行器侧的力导入元件(8)、所述弹簧模块(7)和/或所述切换元件侧的力导入元件(10)布置在轴(1)之内。

6.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，具有丝杠杆(20)和丝杠螺母(21)的螺纹丝杠在所述执行器(6)与所述执行器侧的力导入元件(8)之间作用。

7.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，

-所述执行器侧的力导入元件(8)和所述切换元件侧的力导入元件(10)彼此间抗相对转动且能移动地引导，并且-所述切换元件侧的力导入元件(10)相对于相对执行器固定的构件抗相对转动且能移动地引导。

8.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，所述执行器侧的力导入元件(8)相对于相对执行器固定的构件抗相对转动且能移动地引导。

9.根据权利要求1或2所述的设备(5)，其特征在于，所述切换元件(4)能从中间位置出发有选择地移动到第一切换位置或第二切换位置中，在所述中间位置中，在轴(1)与在所述轴(1)上以能转动方式受支承的第一构件(2)和第二构件(3)之间的连接是断开的，在所述第一切换位置中，在所述轴(1)与在所述轴(1)上以能转动方式受支承的第一构件(2)之间的连接是接合的，在所述第二切换位置中，在所述轴(1)与在所述轴(1)上以能转动方式受支承的第二构件(3)之间的连接是接合的，并且所述弹簧模块(7)不仅在朝所述第一切换位置的方向的移动中而且在朝所述第二切换位置的方向的移动中都起作用。

10.变速器，其特征在于，所述变速器具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的设备(5)。

11.根据权利要求10所述的变速器，其特征在于，所述变速器是用于机动车的变速器。

说明书

用于移动切换元件的设备和变速器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于有选择地朝第一切换位置的方向和/或朝第二切换位置的方向移动切换元件的设备，该设备具有执行器和在执行器与切换元件之间作用的弹簧模块。此外，本发明还涉及一种变速器、尤其是用于机动车的变速器。

背景技术

[0002] 由DE 25 40 936 A1公知了一种能远程切换的变速器、尤其是用于甲板辅助机器的动力换挡变速器，其具有小齿轮，小齿轮经由切换拉杆能在切换位置之间来回运动，切换拉杆的切换力产生器与电的控制系统联接，电的控制系统远离变速器的安置位置地能够实现对切换过程的触发，其中，在切换拉杆之内，在固定点与待运动的切换小齿轮之间接入有一个或多个沿切换拉杆方向能压紧的弹簧元件。

[0003] 由DE 10 2006 049 274 A1公知了一种设备，其用于操纵以能转动方式支承在轴上的构件的、优选是变速器装置的实施为空套轮的齿轮，该构件能经由具有电的致动器的至少一个接通装置转移至接通的状态中，在接通的状态中，构件与轴抗相对转动地连接，其中，构件能够从轴的内部出来地被加载以为了接通或关断所需要的操纵力，其中，至少一个电的致动器至少部分地布置在轴的内部中。

发明内容

[0004] 本发明的任务是在结构上和/或功能上改进开头提到的设备。此外，本发明的任务是在结构上和/或功能上改进开头提到的变速器。

[0005] 该任务利用如下的用于有选择地朝第一切换位置的方向和/或朝第二切换位置的方向移动切换元件的设备来解决，即所述设备具有执行器和在所述执行器与所述切换元件之间起作用的弹簧模块，其中，所述弹簧模块具有执行器侧的力导入元件、切换元件侧的力导入元件和在力导入元件之间起作用的弹簧装置，所述弹簧装置具有第一弹簧端部和第二弹簧端部，所述执行器侧的力导入元件和所述切换元件侧的力导入元件分别具有朝所述第一切换位置的方向起作用的第一支持区段和朝所述第二切换位置的方向起作用的第二支持区段用以支撑弹簧端部，并且所述第一弹簧端部配属于所述切换元件侧的力导入元件的第一支持区段和所述执行器侧的力导入元件的第二支持区段，而所述第二弹簧端部配属于所述执行器侧的力导入元件的第一支持区段和所述切换元件侧的力导入元件的第二支持区段，其特征在于，所述弹簧装置在力-位移图的第一象限中具有带第一特性曲线区段和第二特性曲线区段的特性曲线，所述第一特性曲线区段具有较小的斜率，而所述第二特性曲线区段具有较大的斜率。此外，该任务利用具有上述设备的变速器来解决。

[0006] 切换元件能够布置在轴上。切换元件能够与轴抗相对转动地连接。轴能够具有轴轴线。只要没有做出其他的说明或者从上下文中没有得到不同的情况，那么“轴向”当前涉及轴轴线。“轴向”方向相应于轴轴线的延伸方向。

[0007] 切换元件能够是能轴向移动的。切换元件能够用于与以能转动方式支承在轴上的至少一个构件的能切换的连接。切换元件能够用于与在轴上以能转动方式受支承的第一构件和/或与在轴上以能转动方式受支承的第二构件的能切换的连接。在轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够是齿轮。在轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够是空套轮。切换元件能够是滑动套筒。切换元件和在轴上以能转动方式受支承的至少一个构件例如能够具有相对应的齿部。切换元件和在轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够具有能轴向移动的齿部。切换元件和在轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够具有能轴向移动的/能松开的齿部。

[0008] 朝第一切换位置的方向和朝第二切换位置的方向能够是彼此间轴向相反的。执行器能够具有电动马达。电动马达能够具有定子和转子。执行器能够具有执行器壳体。定子能够相对执行器壳体固定地布置。转子能够相对于定子转动。电动马达能够是无刷式直流马达(英语：Brushless DC Motor，简称为BLDC或BL马达，或也是electronically commutated Motor(电子换向马达)，简称为EC马达)。

[0009] 执行器和切换元件能够彼此间运动学地连接。在执行器与切换元件之间的运动学链中能够布置有弹簧模块。设备能够具有用于使切换元件侧的力导入元件和切换元件彼此连接的连接元件。

[0010] 执行器侧的力导入元件能够借助执行器受到机械加载。切换元件侧的力导入元件能够用于对切换元件进行机械加载。执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件能够彼此间轴向移动。切换元件侧的力导入元件能够在执行器侧的力导入元件上定心地引导。执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件能够分别卡夹式地包绕弹簧模块。执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件能够形成用于弹簧装置的弹簧壳体。

[0011] 在从执行器出发朝第一切换位置的方向的加载中，第二弹簧端部能够支撑在执行器侧的力导入元件的第一支持区段上，而第一弹簧端部能够支撑在切换元件侧的力导入元件的第一支持区段上。在从执行器出发朝第一切换位置的方向的加载中，执行器侧的力导入元件的第二支持区段和切换元件侧的力导入元件的第二支持区段能够与弹簧端部分离。在从执行器出发朝第二切换位置的方向的加载中，第一弹簧端部能够支撑在执行器侧的力导入元件的第二支持区段上，而第二弹簧端部能够支撑在切换元件侧的力导入元件的第二支持区段上。在从执行器出发朝第二切换位置的方向的加载中，执行器侧的力导入元件的第一支持区段和切换元件侧的力导入元件的第一支持区段与弹簧端部分离。

[0012] 从执行器出发朝第一切换位置或第二切换位置的方向的加载能够首先抵抗弹簧装置的弹簧力地进行，其中，弹簧装置存储机械能。随后，存储在弹簧装置中的机械能能够用于加载切换元件侧的力导入元件。

[0013] 弹簧装置能够在力-位移图的第一象限中具有带第一特性曲线区段和第二特性曲线区段的特性曲线，第一特性曲线区段具有较小的斜率，而第二特性曲线区段具有较大的斜率。第一特性曲线区段能够以至少近似恒定的力延伸。第二特性曲线区段能够以至少近似线性增大的力延伸。

[0014] 弹簧装置能够在力-位移图的第一象限和第三象限中具有点对称的特性曲线。从原点出发，弹簧装置能够在力-位移图的第一象限和第三象限中分别具有带第一特性曲线区段和第二特性曲线区段的特性曲线，第一特性曲线区段具有较小的斜率，而第二特性曲线区段具有较大的斜率。第一特性曲线区段能够分别以至少近似恒定的力延伸。第二特性曲线区段能够分别以至少近似线性增大的力延伸。弹簧装置能够是预紧的。

[0015] 弹簧装置能够具有多个弹簧。弹簧装置能够具有带有第一弹簧常数的至少一个第一弹簧和带有第二弹簧常数的至少一个第二弹簧。弹簧装置能够具有碟形弹簧。弹簧装置能够具有螺旋弹簧、必要时多级地具有锥形弹簧、渐屈线弹簧或弹性体弹簧。

[0016] 执行器、执行器侧的力导入元件、弹簧模块和/或切换元件侧的力导入元件能够布置在轴之内。执行器、执行器侧的力导入元件、弹簧模块和/或切换元件侧的力导入元件能够径向地布置在轴之内。

[0017] 具有丝杠杆和丝杠螺母的螺纹丝杠能够在执行器与执行器侧的力导入元件之间作用。螺纹丝杠能够是自锁式的。丝杠杆能够配属于执行器。丝杠螺母能够配属于执行器侧的力导入元件。弹簧装置能够于径向外侧布置在执行器侧的力导入元件或丝杠螺母上。弹簧装置能够在执行器侧的力导入元件和/或丝杠螺母上定心。

[0018] 执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件能够彼此间抗相对转动且能移动地引导。切换元件侧的力导入元件能够相对于相对执行器固定的构件抗相对转动且能移动地引导。执行器侧的力导入元件能够相对于相对执行器固定的构件抗相对转动且能移动地引导。“相对执行器固定”当前尤其意味着相对执行器壳体固定和/或相对定子固定。抗相对转动且能移动地引导也能够被称为抗扭转。

[0019] 切换元件能够从中间位置出发(在该中间位置中，在轴与在轴上以能转动方式受支承的构件之间的连接是断开的)有选择地移动到第一切换位置(在第一切换位置中，在轴与在轴上以能转动方式受支承的第一构件之间的连接是接合的)或第二切换位置中(在第二切换位置中，在轴与在轴上以能转动方式受支承的第二构件之间的连接是接合的)。第一切换位置和第二切换位置能够是最终位置。弹簧模块能够不仅在朝第一切换位置的方向的移动中而且在朝第二切换位置的方向的移动中起作用。切换元件也能够被称为双切换元件。

[0020] 变速器能够是换挡变速器。变速器能够是分级换挡变速器。变速器能够是双离合变速器。变速器能够是能自动化操纵的。变速器能够具有至少一个轴。至少一个轴能够至少分区段地是空心的。变速器能够具有在至少一个轴上以能转动方式受支承的至少一个构件。变速器能够具有在至少一个轴上以能转动方式受支承的第一构件和在至少一个轴上以能转动方式受支承的第二构件。在至少一个轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够是齿轮。在至少一个轴上以能转动方式受支承的至少一个构件能够是空套轮。变速器能够具有变速器壳体。

[0021] 设备能够布置在至少一个轴上。切换元件能够布置在至少一个轴上。切换元件能够轴向地布置于在至少一个轴上以能转动方式受支承的第一构件与在至少一个轴上以能转动方式受支承的第二构件之间。执行器壳体能够与变速器壳体牢固地连接。

[0022] “能够”尤其表明本发明的能选择的特征。因此分别存在本发明的具有一个相应的特征或多个相应的特征的实施例。

[0023] 利用本发明提高了切换舒适度。切换时间得到减小。确保了切换过程的实施。磨损、噪声和/或晃动得到减小。在接合切换连接时调节出适当的转速窗口变得容易。结构空间需求得到减小。诸如结构耗费、制造耗费和/或成本耗费的耗费得到减小。

[0024] 随后，本发明的实施例参考附图详细描述。从该描述得到另外的特征和优点。实施例的具体的特征能够是本发明的一般性的特征。这些实施例的与另外的特征相关联的特征也能够是本发明的单个特征。

附图说明

[0025] 其中示意性地和示例性地：

[0026] 图1示出具有两个空套轮、能移动的切换元件和配备有执行器和用于移动在中间位置中的切换元件的弹簧模块的设备的轴；

[0027] 图2以截面视图示出具有执行器和用于移动切换元件的弹簧模块的设备；

[0028] 图3以截面视图示出具有执行器和用于移动切换元件的弹簧模块的设备；

[0029] 图4示出具有执行器和用于在朝第一切换位置的方向加载时移动切换元件的弹簧模块的设备；

[0030] 图5示出具有执行器和用于在朝第二切换位置的方向加载时移动切换元件的弹簧模块的设备；

[0031] 图6以立体视图示出具有用于移动切换元件的执行器侧的力导入元件和切换元件侧的力导入元件的设备；

[0032] 图7以立体视图示出具有执行器侧的力导入元件和切换元件侧的用于移动切换元件的力导入元件的设备；和

[0033] 图8示出用于移动切换元件的设备的弹簧装置的力-位移图。

具体实施方式

[0034] 图1示出了轴1，其具有第一空套轮2、第二空套轮3、能移动的切换元件4以及具有执行器6和用于移动在中间位置中的切换元件4的弹簧模块7的设备5。图2和3以不同的截面视图示出了设备5。图4示出了在朝第一切换位置的方向加载时的设备5。图5示出了在朝第二切换位置的方向加载时的设备5。

[0035] 轴1是变速器轴。空套轮2、3以能转动方式支承在轴1上。切换元件4与轴1抗相对转动地连接，并且是轴向能移动的。切换元件4和空套轮2、3具有相对应的轴向能连接的/能松开的齿部。切换元件4能够从图1所示的中间位置(在所述中间位置中，轴1与空套轮2、3之间的连接是断开的)出发有选择地朝图4所示的方向(沿所述方向，轴1与第一空套轮2之间的连接是接合的)或朝图5所示的切换位置(在该切换位置中，轴1与第二空套轮3之间的连接是接合的)移动。

[0036] 弹簧模块7具有执行器侧的力导入元件8、弹簧装置9和切换元件侧的力导入元件10。切换元件侧的力导入元件10和切换元件4借助连接元件11相互连接。

[0037] 弹簧装置9具有较软的第一碟形弹簧(如12)、较硬的第二碟形弹簧(如13)、形成第一弹簧端部14的止挡盘和形成第二弹簧端部15的止挡盘。借助这些止挡盘，相对于周边地能够实现对碟形弹簧12、13的与方位无关的加载。

[0038] 执行器侧的力导入元件8具有朝第一切换位置的方向作用的第一支持区段16和朝第二切换位置的方向作用的第二支持区段17。第一支持区段16实施为保险环或圆形挡圈。第二支持区段17凸缘状地实施。执行器侧的力导入元件8利用其支持区段16、17卡夹式地包绕弹簧装置9。弹簧装置9在执行器侧的力导入元件8上径向定心。

[0039] 切换元件侧的力导入元件10同样具有朝第一切换位置的方向作用的第一支持区段18和朝第二切换位置的方向作用的第二支持区段19。第一支持区段18凸缘状地实施。第二支持区段19实施为保险环或圆形挡圈。切换元件侧的力导入元件10利用其支持区段18、19卡夹式地包绕弹簧装置9。

[0040] 弹簧装置9预紧地以其第一弹簧端部14支撑在切换元件侧的力导入元件10的第一支持区段18和执行器侧的力导入元件8的第二支持区段17上，并且以其第二弹簧端部15支撑在执行器侧的力导入元件8的第一支持区段16和切换元件侧的力导入元件10的第二支持区段19上。执行器侧的力导入元件8和切换元件侧的力导入元件10形成用于弹簧装置9的弹簧壳体。

[0041] 执行器侧的力导入元件8和切换元件侧的力导入元件10彼此间且相对于轴1是抗相对转动并且是轴向能移动的。切换元件侧的力导入元件10在执行器侧的力导入元件8上定心地引导。

[0042] 轴1至少分区段地是空心的。执行器6和弹簧模块7径向地布置在轴1之内。连接元件11径向向外延伸超过轴表面。

[0043] 执行器6具有执行器壳体。执行器6利用其执行器壳体相对轴固定地布置。执行器6具有电动马达，所述电动马达带有相对执行器壳体固定的定子和相对于定子能转动的转子。电动马达例如是无刷式直流马达。

[0044] 具有丝杠杆20和丝杠螺母21的自锁式的螺纹丝杠在执行器6与执行器侧的力导入元件8之间作用。丝杠杆20能够借助电动马达转动。丝杠螺母21在当前被构造在切换元件侧的力导入元件10上。

[0045] 为了接合第一空套轮2与切换元件4之间的连接，从中间位置出发，执行器侧的力导入元件8借助执行器6朝第一切换位置的方向被加载。当切换元件4的和第一空套轮2的齿部如图4所示的那样齿对齿相互碰触时，执行器侧的力导入元件8和切换元件侧的力导入元件10抵抗碟形弹簧12、13的弹簧力地相互移动并且使碟形弹簧12、13进一步被压紧。一旦由于转速差而导致切换元件4的和第一空套轮2的齿部的齿和齿槽相互碰触，那么齿部就在碟形弹簧12、13去负荷的情况下啮合。

[0046] 为了接合第二空套轮3与切换元件4之间的连接，从中间位置出发，执行器侧的力导入元件8借助执行器6朝第二切换位置的方向被加载。当切换元件4的和第二空套轮3的齿部如图5所示的那样齿对齿相互碰触时，执行器侧的力导入元件8和切换元件侧的力导入元件10抵抗碟形弹簧12、13的弹簧力地相互移动并且使碟形弹簧12、13进一步被压紧。一旦由于转速差影响而导致切换元件4的和第二空套轮3的齿部的齿和齿槽相互接合，那么齿部就在碟形弹簧12、13去负荷的情况下啮合。

[0047] 因此，在切换元件4与空套轮2、3之间起作用的同步力矩被限制，并且对切换元件4与空套轮2、3之间的齿部的齿快速地、足够深地伸入齿槽中进行支持。弹簧模块7不仅在朝第一切换位置的方向的切换中被使用，而且也在朝第二切换位置的方向的切换中被使用。

[0048] 图6以从前方的立体视图示出了具有用于移动切换元件的执行器侧的力导入元件8和切换元件侧的力导入元件10的设备5。可看到在执行器侧的力导入元件8与切换元件侧的力导入元件10之间的抗扭转部以及用于对切换元件侧的力导入元件10进行执行器壳体侧支撑的抗扭转部。图7以从后方的立体视图示出了设备5。可看到执行器侧的力导入元件8的第一支持区段16和切换元件侧的力导入元件10的第二支持区段19。在其他方面，尤其是补充地参考图1至5和附属的描述。

[0049] 图8示出了弹簧装置9的力-位移图22。在该图中，在x轴上画出弹簧位移，而在y轴上画出弹簧力。弹簧装置9具有点对称的特性曲线23。从原点出发，特性曲线23在力-位移图22的第一象限内具有力至少近似是恒定的第一特性曲线区段24并且随后具有力至少近似是线性增大的第二特性曲线区段25。从原点出发，特性曲线23在力-位移图22的第三象限内具有力至少近似是恒定的第一特性曲线区段26并且随后具有力至少近似是线性增大的第二特性曲线区段27。在接合第一空套轮2与切换元件4之间的连接时，在力-位移图22的第三象限内的特性曲线起作用。在接合第二空套轮3与切换元件4之间的连接时，在力-位移图22的第一象限内的特性曲线起作用。在其他方面，尤其是补充地参考图1至7和附属的描述。

[0050] 附图标记列表

[0051] 1   轴

[0052] 2   第一构件、第一空套轮

[0053] 3   第二构件、第二空套轮

[0054] 4   切换元件

[0055] 5   设备

[0056] 6   执行器

[0057] 7   弹簧模块

[0058] 8   执行器侧的力导入元件

[0059] 9   弹簧装置

[0060] 10  切换元件侧的力导入元件

[0061] 11  连接元件

[0062] 12  第一碟形弹簧

[0063] 13  第二碟形弹簧

[0064] 14  第一弹簧端部

[0065] 15  第二弹簧端部

[0066] 16  第一支持区段

[0067] 17  第二支持区段

[0068] 18  第一支持区段

[0069] 19  第二支持区段

[0070] 20  丝杠杆

[0071] 21  丝杠螺母

[0072] 22  力-位移图

[0073] 23  特性曲线

[0074] 24  第一特性曲线区段

[0075] 25  第二特性曲线区段

[0076] 26  第一特性曲线区段

[0077] 27  第二特性曲线区段