CN106104100B - 用于确定具有刚好一个马达的变速器执行器的运行模式的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定变速器执行器的运行模式的方法，所述变速器执行器具有刚好一个马达，其中变速器执行器(1)至少具有下述部件，其中评估装置通过至少如下步骤确定变速器执行器的运行模式：a)检测第一传感器信号和第二传感器信号；b)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地下降并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时，探测变速器执行器的换挡杆的朝换挡方向的换挡运动；c)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地升高并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时，探测变速器执行器的换挡杆的朝空挡位置的换挡运动；以及d)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号和传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地升高时，探测变速器执行器的换挡杆的选择运动。

Description

用于确定具有刚好一个马达的变速器执行器的运行模式的 方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定具有刚好一个马达的变速器执行器的运行模式的方法。根据本发明的变速器执行器尤其理解为如下变速器执行器，所述变速器执行器在机动车之内以操纵的、选择的和/或换挡的方式作用于如下装置中的至少一个装置：车辆变速器、离合器和/或制动器。
背景技术
已知地，机动车变速器的挡位能够借助于机动车变速器执行器挂入和摘出，所述机动车变速器例如是自动换挡变速器(ASG)、平行轴式换挡变速器(PSG)或双离合变速器(DKG)或其他类似的变速器，在此所述机动车变速器执行器形成所谓的外部的变速器换挡件。
例如，从DE 10 2004 038 955 A1中已知的是，在机动车变速器执行器中使用刚好一个电动机，以便在变速器中执行选择运动以及换挡运动。因此，相应的变速器执行器也称作单马达变速器执行器。
此外，从申请人的DE 10 2006 054 901 A1中已知的是，构建所述单马达变速器执行器，使得电动机的转动作为用于变速器执行器的沿第一方向的驱动力引起变速器的换挡轴的换挡运动以及电动机的沿其他方向的相应的运动引起变速器的换挡轴的选择运动。为了从换挡运动切换为选择运动，变速器执行器具有连接装置，所述连接装置将螺杆螺母与相应的齿条或齿轮耦联，以引起换挡轴的换挡运动或选择运动。
在调节位置的执行器***中，必须检测变速器执行器的换挡轴的平移的和旋转的运动。为此，使用位置传感器。为了探测换挡轴的换挡位置和选择位置，一个传感器是不够的，因为由于变速器执行器的结构能够产生沿换挡方向和选择方向的组合运动。由此不可能区分：变速器执行器是否执行换挡运动或选择运动。
发明内容
因此，本发明的目的是，至少部分地解决关于现有技术描述的问题以及尤其提出一种用于确定变速器执行器的运行模式的方法，借助于所述方法能够确定：是否存在换挡运动、选择运动或这两种运动的混合形式。
所述目的借助于根据独立权利要求的特征的方法实现。方法的其他有利的设计方案在从属权利要求中提出。要指出的是，在从属权利要求单独提及的特征能够以任意技术上有意义的方式彼此组合并且定义本发明的其他设计方案。此外，在说明书中详细地明确说明和阐述在权利要求中给出的特征，其中描述本发明的其他优选的设计方案。
根据本发明的用于确定具有刚好一个马达的变速器执行器的运行模式的方法包括变速器执行器，所述变速器执行器至少具有下述部件：
-螺杆，所述螺杆由马达经由传动装置驱动；
-螺杆螺母，所述螺杆螺母与螺杆有效连接；
-换挡轴，所述换挡轴与螺杆螺母至少间接地有效连接，其中螺杆螺母能够执行第一运动方式和第二运动方式，所述第一运动方式和第二运动方式选自旋转运动和平移运动的集合，其中第一运动方式与第二运动方式不同；
-至少一个传动装置，借助于所述传动装置将螺杆螺母的第一运动方式转换为换挡轴的选择运动和/或将螺杆螺母的第二运动方式转换为换挡轴的换挡运动，
-其中传动装置具有螺杆螺母、两个齿轮和轴轮，其中轴轮与换挡轴连接并且在螺杆螺母的第一轴向位置区域中，螺杆螺母的平移运动经由齿轮中的刚好一个齿轮转换为换挡轴的旋转运动作为换挡运动，
和/或
-其中变速器具有螺杆螺母、传动齿轮和选择罐，所述选择罐具有基本上周期性的弯道，其中弯道与换挡轴有效连接并且在螺杆螺母的第二轴向位置区域中，螺杆螺母的旋转运动转换为换挡轴的基本上周期性重复的提升运动和下降运动作为选择运动；
-第一传感器，所述第一传感器检测马达的转子轴的第一旋转角并且从中产生第一传感器信号；
-第二传感器，所述第二传感器检测传动齿轮的第二旋转角进而产生用于换挡轴的或换挡轴的换挡杆的相对于目标槽的轴向位置的第二传感器信号和/或产生用于螺杆螺母的齿部的相对于齿轮的沿着环周的定位的第二传感器信号，其中传动齿轮设置在螺杆螺母和选择罐之间以用于换挡轴的轴向运动，所述第二传感器信号能够用于控制马达，以便有针对性地借助于换挡杆挂入选择的挡位，其方式在于：换挡杆进入所选择的槽中并且借助于螺杆螺母接合到齿轮中的刚好一个齿轮中，以使换挡杆沿期望的方向枢转以切换期望的挡位，
-其中评估装置通过至少下述步骤确定变速器执行器的运行模式：
a)检测第一传感器信号和第二传感器信号；
b)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地下降并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时，探测变速器执行器的换挡杆的朝换挡方向的换挡运动；
c)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地升高并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时，探测变速器执行器的换挡杆的朝空挡位置的换挡运动；以及
d)当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号和传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地升高时，探测变速器执行器的换挡杆的选择运动。
变速器执行器具有刚好一个马达，所述马达驱动螺杆。为此，在变速器执行器和螺杆之间能够设有传动装置。螺杆本身与螺杆螺母有效连接。螺杆螺母本身与换挡轴耦联以操纵机动车的变速器装置。在此，螺杆螺母能够沿着螺杆轴向地移动，也就是说，所述螺杆螺母能够进行平移运动，或者所述螺杆螺母能够围绕螺杆枢转，也就是说，进行旋转运动。经由在螺杆螺母和换挡轴之间的传动装置，螺杆螺母的运动、也就是说旋转或平移运动转换为换挡轴的选择或换挡运动。在此，例如螺杆螺母的旋转运动转换为换挡轴的枢转运动或者螺杆螺母的平移运动转换为换挡轴的沿着其本身的轴线的平移运动。
为了将螺杆螺母的平移运动转换为换挡轴的换挡运动，变速器执行器具有传动装置，所述传动装置包括螺杆螺母、至少两个齿轮和轴轮，所述轴轮与换挡轴连接。在螺杆上的螺杆螺母的第一轴向位置区域中，螺杆螺母本身仅刚好与一个齿轮耦联。因此，经由所述一个齿轮，螺杆螺母的平移运动转换为首先所述齿轮的旋转运动进而也转换为换挡轴的相应的旋转运动作为换挡运动。
对于将螺杆螺母的平移运动转换为换挡轴的换挡运动的该传动装置的替代方案和附加方案提出，变速器执行器的传动装置包括螺杆螺母、传动齿轮和至少一个选择罐。在此，选择罐本身具有周期性的弯道，所述弯道尤其呈在所述选择罐的环周上的留空部的形式，所述弯道与换挡轴有效连接。在此，所述传动装置配置为，使得所述传动装置在螺杆上提供螺杆螺母的第二轴向位置区域，所述第二轴向位置区域与第一轴向位置区域不同，并且在所述第二轴向位置区域中，螺杆螺母与选择罐连接，使得螺杆螺母的旋转运动引起换挡轴的基本上周期性重复的提升和下降运动。
同样有利的是，传动齿轮与选择罐的传动比是整数的。
为了将螺杆螺母的平移运动转换为换挡轴的旋转运动有利地提出，两个齿轮彼此脱耦，使得在第一轴向位置区域中总是仅刚好一个齿轮与螺杆螺母直接地或间接地有效连接。根据与螺杆螺母有效连接的齿轮，引起换挡轴朝一个方向或另一方向的旋转的换挡运动。这两个齿轮的和换挡轴的所述构造尤其能够设置为，使得两个齿轮从基本上相对置的侧接合到换挡轴的轴轮中。因此，在各个齿轮的转动方向相同时，产生换挡轴的沿不同方向的旋转。因此，两个齿轮彼此脱耦，使得所述齿轮能够分别自由地沿一个或另一方向旋转。如果一个齿轮经由螺杆螺母驱动，那么另一个齿轮能够自由地经由与换挡轴的耦联而一起旋转。在此，两个齿轮不在任何时间点经由螺杆螺母连接。由此，这能够造成齿轮彼此间没有夹紧。由此，脱耦尤其理解为关于螺杆螺母的脱耦。
为了分别确保螺杆螺母总是仅与一个齿轮有效连接而提出：螺杆螺母构成为具有齿部的齿条，其中齿部仅在螺杆螺母的部分环周上沿着环周延伸，使得螺杆螺母能够占据至少两个不同的角位置，在所述角位置中，齿部在螺杆螺母平移运动时仅接合到一个或另一个齿轮中。以这种方式仍能够得出更多角位置，在所述角位置中，齿条或螺杆螺母的齿部接合相对于螺杆螺母脱耦的齿轮。
如所描述那样，在螺杆螺母的第一轴向位置区域中，变速器执行器的传动装置构成为，使得螺杆螺母的平移运动转换为换挡轴的旋转运动。在变速器执行器的一个特别优选的实施方式中提出，为此提供旋转止动装置，使得螺杆螺母在所述第一轴向位置区域中被防止相对于壳体旋转，即相对于壳体支撑。因此，螺杆的旋转在第一轴向位置区域中总是引起螺杆螺母的轴向运动。此外，所述轴向运动优选不仅引起经由所描述的齿***纵换挡轴，而且引起螺杆螺母从第一轴向位置区域运动到第二轴向位置区域中，所述第二轴向位置区域位于第一轴向位置区域之外。因此，特别优选地，变速器执行器的传动装置在所述第二轴向位置区域中构成为，使得螺杆螺母在所述第二轴向位置区域中至少在螺杆的第一转动方向上随着所述螺杆一起转动，而在此不相对于螺杆轴向地移动。以这种方式，能够有利地特别简单地将换挡轴的在第一轴向位置区域中的换挡运动切换为在第二轴向位置区域中的选择运动。这自动地通过螺杆螺母的轴向移动进行，其中当螺杆螺母从第一轴向位置区域的旋转止动装置的作用区域中移出时，切换结束。为了也再次实现变速器执行器的传动装置的从换挡轴的选择运动到换挡运动中的切换，有利地设有自由轮，所述自由轮防止螺杆螺母在第二轴向区域中在螺杆上沿第二转动方向的旋转运动，其中所述第二转动方向与第一转动方向相反。以这种方式，通过螺杆沿第二转动方向旋转不引起螺杆螺母转动，这引起，所述螺杆螺母轴向地沿着螺杆运动，进而从第二轴向位置区域又移动到第一轴向位置区域中。自由轮在此类似用作为旋转止动装置。
此外，自由轮也有利地实现：总是实现换挡轴的限定的选择运动，因为仅螺杆螺母的沿第一转动方向的旋转运动提供用于转换到换挡轴的平移的上下运动。
变速器执行器具有第一传感器，所述第一传感器检测马达的转子轴的第一旋转角并且从中产生第一传感器信号。
为了能够正确地执行变速器执行器的马达的控制而设有第二传感器，所述第二传感器输出第二传感器信号，所述第二传感器信号表示换挡轴的换挡杆的或换挡轴本身的轴向位置和/或为了能够沿正确的方向导入换挡杆的换挡运动，输出第一传感器信号，所述第一传感器信号直接地或至少间接地输出关于角位置，也就是说关于螺杆螺母的齿部的沿着环周的定位的信息。为此，所述第二传感器在螺杆螺母的传动齿轮的区域中，或在这些元件之间的且与其耦联的机构的区域中提供并且能够从其位置或从其相应的运动产生相应的第二传感器信号。因此，第二传感器信号能够用于换挡杆的轴向位置，以便中断换挡轴的上下运动，其中停止马达和/或马达的沿第一方向的转动运动执行至换挡杆处于正确的换挡槽中，而且螺杆螺母的齿部的角度取向为，使得齿轮在第一轴向位置中或在第一轴向位置区域中能够与螺杆螺母接合，所述齿轮与换挡轴耦联，使得换挡杆朝期望的挡位的方向运动。尤其，在此要注意的是，能够在两个子变速器之间提供换挡轴，并且换挡杆的沿一个方向的运动引起挂入在第一子变速器中的挡位以及换挡杆的沿另一方向的运动引起挂入在另一子变速器中的挡位。
第一传感器和第二传感器优选是两个结构相同的传感器和/或两个结构相同的磁体。由此能够节省用于磁环路设计的时间和精力并且由于件数效应实现价格优势。
根据本发明同样提出，换挡轴或换挡杆以与各个子变速器的换挡叉轴组合的方式利用呈“主动联锁(Active Interlocks)”形式的换挡运动装置。也就是说，挂入新的挡位自动地引起直接在之前摘出相同的子变速器的所有剩余挡位。由此，能够不造成在子变速器中的受阻碍的挡位组合。对于所述主动联锁运动装置的构造参考DE 10 2013 203 284 A1，所述文献在换挡杆和换挡叉轴的几何形状的构造的方面结合于此。
为了将螺杆螺母的在第二轴向位置区域中的旋转运动转换为换挡轴的平移或轴向运动而设有传动齿轮，所述传动齿轮与另一齿轮连接，所述另一齿轮还优选能够力矩配合地与螺杆螺母连接。在此，传动齿轮有利地具有对于齿部的2:1的传动比，所述齿部优选构成为冠形齿轮地设置在选择罐中。由此，能够实现换挡轴的沿轴向方向的更准确的定位，因为换挡杆借助于选择罐的轴向变化比在1:1的传动比的情况下更慢地执行。总的来说，通过螺杆螺母的旋转产生传动齿轮的沿与螺杆螺母相同的转动方向的旋转。通过将传动齿轮接合到选择罐的冠形齿轮中，选择罐在一个平面中以与传动齿轮错开90°的方式或以与传动齿轮错开基本上90°的方式旋转，其中特别优选地，选择罐的转动轴线与换挡轴的轴线同轴地伸展或优选与该轴线重合。选择罐围绕换挡轴的旋转运动借助于引导销变换为换挡轴的上下运动，其中所述引导销穿过选择罐的周期性的弯道并且与固定在壳体上的滑槽轨道连接。在此有利地，滑槽轨道构成为，使得所述滑槽轨道与换挡轴基本上轴向平行地伸展，也就是说与换挡轴同轴地伸展。由此，引导销受两个强制条件的影响，一个强制条件通过滑槽轨道的走向被预设并且阻止换挡轴的基本上旋转的运动，而第二强制条件由选择罐的弯道预设，所述弯道不仅具有沿着环周的分量，而且具有轴向伸展的分量。由此，选择罐的转动变换为引导销的轴向运动进而变换为换挡轴的上下运动。
要明确指出的是，根据本发明也能够提出，通过滑槽轨道的特殊的取向也能够将换挡轴的旋转的和平移的运动分量叠加以用于换挡杆的换挡运动。
在特别优选地能够借助于换挡轴或在换挡轴上的换挡杆切换在机动车的变速器中的挡位期间，作为附加方案或替代方案提出，也能够借助于换挡杆操纵离合器或制动器。这例如能够通过如下方式实现，即在换挡轴上的轴向区域中替代用于在变速器中切换挡位的换挡叉轴提供用于操纵离合器或制动器的换挡叉轴或一般的说换挡元件。
为了执行根据本发明的换挡和/或选择过程或者为了操纵变速器执行器，还能够设有用于操控变速器执行器的控制。在此，所述控制尤其理解为用于操控变速器执行器的控制方法。此外，也能够提供控制装置，所述控制装置执行所述控制。在此，尤其应进行至今为止的挡位的摘出，其方式在于：首先操控变速器执行器，使得其沿第一方向驱动螺杆。因为螺杆螺母支撑在旋转止动装置上并且被防止旋转，所以所述螺杆螺母在螺杆上轴向地移动并且通过与齿轮接合将螺杆螺母的平移运动转变为换挡轴的旋转运动。通过转动齿轮，枢转换挡轴并且经由其枢转换挡杆，使得挂入的挡位被摘出并且换挡杆移动到空挡槽中。
现在如果换挡杆位于空挡槽中，那么根据换挡杆的控制移动到具有所选择的新的挡位的槽。这通过如下方式实现，马达***控成，使得所述马达还沿第一转动方向驱动螺杆。在此，螺杆螺母从第二轴向位置区域中移出，使得其不再由旋转止动装置支撑并且开始沿第一转动方向转动。在该部位处，螺杆螺母力矩配合地与另一齿轮连接，所述另一齿轮接合到传动齿轮中，所述传动齿轮还驱动选择罐的冠形齿轮进而经由引导销的在选择罐的弯道和滑槽轨道中的运动引起换挡杆的轴向移动。为了操控马达还设有传感器，所述传感器输出传感器信号。所述传感器信号通过控制被处理，使得换挡杆在选择的挡位的槽中的位置被识别并且根据控制移动，使得现在挂入所选择的新的挡位。
为此，还操控马达，使得根据传感器信号，换挡杆处于选择的挡位的槽中，而且螺杆螺母的齿部的角定位成，使得所述齿部能够与齿轮接合，所述齿轮能够引起换挡杆的朝子变速器的方向枢转，新选择的挡位位于该子变速器中。与马达的操控和所述传感器信号相关地，马达的转动方向在达到所描述的位置之后反转，使得螺杆螺母由于自由轮阻止旋转，其中所述自由轮用作旋转止动装置，并且螺杆螺母现在又轴向地移动到第一轴向位置区域中并且在那经由借助于齿部选择的齿轮引起换挡杆朝新的选择的挡位的方向枢转。
以这种方式实现，仅借助于所描述的传感器确定如下点，在该点处反转马达的转动方向并且将选择运动转换为换挡运动。
此外，变速器执行器具有用于确定变速器执行器的运行模式的评估装置。评估装置尤其是微处理器和/或变速器执行器的控制机构。评估装置以传导数据的方式与第一传感器和第二传感器连接。由此，评估装置能够根据步骤a)检测第一传感器信号和第二传感器信号。借助于第一传感器和第二传感器能够区分换挡运动或选择运动。如果变速器执行器执行换挡运动，那么取决于机械方面地仅第一传感器检测运动，相反在换挡运动中两个传感器在运行。如果出现组合的换挡运动和选择运动，那么所述换挡运动和选择运动能够借助于适合的算法在所述运动之间进行区分。在步骤b)至d)中进行第一传感器信号和第二传感器信号的评估，由此能够准确地确定：是否刚好存在换挡运动、选择运动或两种运动的混合形式。尤其当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地下降并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时(步骤b)，存在变速器执行器的换挡杆的沿换挡方向的换挡运动。与其相反地，根据步骤c)，当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号与时间(t)相关地升高并且传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地为恒定时，存在变速器执行器的换挡杆的朝空挡位置的换挡运动。此外，根据步骤d)，当马达的转子轴的第一旋转角的第一传感器信号和传动齿轮的第二旋转角的第二传感器信号与时间(t)相关地升高时，探测变速器执行器的换挡杆的选择运动。
附图说明
在下文中根据附图详细阐述本发明以及技术背景。要指出的是，附图示出本发明的特别优选的变型方案，然而本发明不局限于此。在此，在附图中的相同的构件设有相同的附图标记。其示意地示出：
图1a-1c示出在不同的换挡位置中的作为***线路图的变速器执行器；
图2a-2c示出根据图1a-1c的变速器执行器的一部分的后视图；
图3a-3c示出用于将换挡运动抽象化的H换挡图；以及
图4示出第一传感器信号的和第二传感器信号的示意图。
具体实施方式
图1a至1c示出变速器执行器1，所述变速器执行器在不同的位置中或者在执行不同的方法步骤时用于选择或者切换新的挡位。借助于马达2经由相应的转子轴30驱动正齿轮齿部25。第一传感器50检测马达2的转子轴30的在图4中示出的第一旋转角51并且从中产生在图4中示出的第一传感器信号54。第一传感器50以传导数据的方式与评估装置53连接。根据马达2的转动方向，转子轴30沿转动方向26旋转，或者沿与其相反的转动方向31旋转并且正齿轮齿部25相应地随着所述转子轴旋转。在此，正齿轮齿部25接合到齿圈内齿部32中，所述齿圈内齿部在此直接驱动螺杆3。在此，正齿轮齿部25和齿圈内齿部32形成具有至少为1的传动比的传动装置。根据马达2的转动方向26、31，螺杆3也沿第一方向12转动，或者沿与其相反的第二方向14转动。
在螺杆3上设置有螺杆螺母4。与螺杆螺母4在螺杆3上的支撑相关地，螺杆螺母4与齿轮5a、5b中的一个齿轮接合。为此，图2a从后视图中示出贯穿变速器执行器1的装置的剖面。螺杆螺母4如在图2a中示出那样构成为具有单侧的齿部11的齿条。根据螺杆螺母4的角位置，所述齿部11与齿轮5a或5b接合。在此，两个齿轮5a和5b与换挡轴7的轴轮6固定地啮合。在换挡轴7本身上设置有换挡杆8，所述换挡杆包括至少一个换挡指和多个顶出凸轮。在此，换挡杆8的顶出凸轮构成为，使得其能够以“主动联锁”的方式与子变速器的在此未示出的换挡叉轴相互作用。对于这种“主动联锁”的作用以及对于这种“主动联锁”的构造在此参照申请人的未公开的文献DE 10 2013 203 284，其内容通过参引结合于此。
经由齿部11，螺杆螺母4根据角位置总是仅接合到刚好一个齿轮5a或5b中。在图2的示出的情况下，齿部11接合到右侧的齿轮5a中。因此，螺杆螺母4的轴向调节在根据图1a的沿方向15的运动中引起右侧的齿轮5a的转动33。因此，所述转动33引起轴轮6的转动35，由此换挡杆8沿第一方向13枢转进而从其挂入的挡位中摘出。在图3a中示出H换挡图，所述H换挡图示出：在图1a和2a中换挡杆8挂入挡位4中。由此，轴轮6的转动35引起换挡杆8沿方向13从挡位4中摘出。在图1a和2b中示出如下情况，在所述情况中螺杆螺母4处于螺杆3的第一轴向位置区域40中。在此，螺杆螺母4在旋转止动装置上被防止旋转，所述旋转止动装置呈支撑元件9的形式。
为此，支撑元件9与壳体10固定地连接。马达2的转动在该位置中总是引起螺杆螺母4的轴向运动。在此，沿第一方向12的转动对应于到马达上的轴向运动15。因此，这通过在齿部11和右侧的齿轮5a之间的接合引起换挡杆8的所描述的运动。在此，同时螺杆螺母4轴向地沿方向15从支撑元件9的作用区域中移出并且到达齿轮16的作用区域中。然而，因为螺杆螺母4在其经由支撑元件9防止旋转的区域中还未旋转运动，所以齿轮16保持静止。齿轮16的所述静止状态至少维持如下时长，直至换挡杆8的关于挡位4的摘出过程如在图3a中示出那样结束。在摘出过程结束之后，换挡杆8位于空挡的槽中。因此，所述换挡杆能够自由地轴向地沿着换挡轴7朝选择运动24的方向、如在图1a中示出那样运动。
只有当螺杆螺母4完全地从第一轴向位置区域40中伸出并且已失去与支撑元件9的有效接触时，选择运动24是可能的，所述选择运动在图1b、2b和3b中示出。如对于图1a至3a所描述那样，借助于马达2的向右转动来引起挡位的摘出运动、也就是说换挡杆8的枢转。由此也得到螺杆3的向右转动进而得到螺杆螺母4的在图中向左的轴向的调节。随着离开第一轴向位置区域40，螺杆螺母4不再由支撑元件9支撑并且不再被防止旋转。最迟当螺杆螺母4碰撞到螺杆螺母齿轮上时，所述螺杆螺母齿轮以相同转动方向并且以与螺杆3相同的速度转动。因此，换挡杆8位于空挡槽中。因此，在不改变马达转动方向26的情况下开始变速器执行器1的选择过程。马达2继续沿方向26转动，这如所描述那样得到螺杆螺母4的向右转动38，这经由齿轮16相应地传递到螺杆螺母齿轮上，然后所述螺杆螺母齿轮也沿转动方向39转动。经由与传动齿轮17的啮合，所述传动齿轮沿相反的方向42转动。
传动齿轮17安装在自由轮28中的具有齿部27的朝向马达的侧上，使得允许传动齿轮17的向左转动方向42。在传动齿轮17的转动轴线43上设置有齿轮44，所述齿轮将转动运动42、也就是说螺杆螺母沿方向38的运动经由力矩配合的连接、经由冠形齿轮18传递到选择罐19上。由此，螺杆螺母4沿方向38的向右转动转换为选择罐19的向右转动。由此，向右转动的选择罐19沿方向45转动并且借助于设置在其环周上的弯道22和固定在壳体上的滑槽轨道21将沿方向45的转动运动变换为引导销20的上下运动，所述引导销通过弯道22接合到滑槽轨道21中并且与换挡轴7连接。引导销20与换挡轴7的连接在此经由换挡轴7的连接部位23实现。由此，引导销20的上下运动对应于换挡杆8在其空挡位置中的选择运动24。在这里示出的情况下，滑槽轨道21平行于换挡轴7伸展。弯道22围绕选择罐19沿着环周以锯齿状曲线的方式伸展。在此也可考虑正弦曲线。在这里示出的情况下，设有两个引导销20，所述引导销接合到分别相反地设置的滑槽轨道21中。因此，弯道22构造为，使得其沿着环周周期性地重复并且在两个滑槽轨道21之间存在弯道22的至少一个整数的周期。以这种方式确保：两个引导销20的运动方向总是分别指向相同的方向24。
通过将引导销20与换挡轴7连接，整个换挡指单元、也就是说换挡杆8在空挡槽中升高或下降，也就是说如马达2处于向右运转26中那样长地进行选择运动24。经由第二传感器29能够检测齿轮44沿转动方向42的转动圈数和传动齿轮17的在图4中示出的第二旋转角52，并且作为第二传感器信号55输出，其中所述第二传感器在自由轮28上的齿部27的区域中提供。第二传感器29同样与评估装置53以传导数据的方式连接。因为在冠形齿轮18和齿轮44之间的传动比是已知的，所以能够从传动齿轮17的沿转动方向42的转动圈数中直接推导出引导销20的位置进而推导出换挡杆8的位置。在达到目标槽时，在此情况下在图3b中通过在第三和第七挡位之间的点，停止换挡轴的上下运动。在此，在每个时间点在用于换挡杆8的空挡槽中能够在选择运动24期间从上方或下方启动。通过在螺杆螺母4和选择罐19或冠形齿轮18之间的传动比决定关于螺杆螺母4的齿部11的角位置的接近方向。如已经提到的，齿部11的所述角位置决定，操纵哪个齿轮5a或5b以枢转换挡轴7，也就是说以切换换挡杆8。然后，由此实现挂入一个或另一个挡位，在此情况下根据图3b例如挂入第三或第七挡位。因此，传感器29精确地确定引导罐19的进而引导销20的位置，使得与期望的下一挡位相关地接近换挡杆8的目标位置以及螺杆螺母4的齿部11的角位置。确切地在这时停止马达2的旋转26。
在目标槽之前，马达转动方向从向右转动26切换为向左转动31。由此，现在螺杆3也沿第二方向14转动，也就是说向左转动。螺杆螺母4现在能够随着螺杆3一起转动，或者向右移动。经由齿轮16，螺杆螺母4经由传动齿轮17和齿部27与自由轮28连接，所述自由轮防止传动齿轮17沿着与转动方向42相反地沿转动方向46转动，也就是说向右转动，也就是说阻止传动齿轮17进而螺杆螺母4相应的旋转。由此，螺杆螺母4的沿左向47的转动是不可能的并且阻止螺杆螺母4在所述第二轴向位置区域41中的所述旋转自由度，其中在所述第二轴向位置区域中，螺杆螺母4与齿轮16耦联。因此，在马达2向左转动31时，所述螺杆螺母能够不跟随螺杆3的沿第二方向14的向左转动并且能够仅旋转地沿方向48向右运动。由于通过自由轮28这样阻挡传动齿轮17，相应地阻止马达2到选择运动装置上的扭矩传递。选择罐19不旋转，由此防止换挡杆8的选择运动24。因此，根据期望的目标挡位，螺杆螺母4的齿部11位于从后方观察的左侧或右侧上，其中从左侧与齿轮5b的接合以及从右侧与齿轮5a的接合是可能的。这在图2c中示出。对于在此示出的情况：通过电子装置确定挡位三作为目标挡位，相应地停止马达2，使得换挡杆8在其在空挡槽中的最终位置中处于挡位三和七之间，而同时得到齿部11的角位置，使得其能够接合到齿轮5b中以枢转换挡轴7。在图1c、2c和3c中现在示出，如何将马达2的向左31的转动转换为换挡杆8沿第一方向13挂入以挂入第三挡位。螺杆螺母4沿方向48的平移运动引起左侧的齿轮5b根据图2c旋转到纸面中，也就是说所述旋转沿转动方向49关于其转动轴线向右。通过在齿轮5b和换挡轴7的轴轮6之间的连接，所述向右转动49现在又引起轴轮6的进而换挡轴7的向左转动35。在此，右侧的齿轮5a不与螺杆螺母4的齿部11连接并且自由地随着轴轮6一起转动。因此，换挡轴7沿转动方向35的旋转引起换挡杆8沿第一方向13枢转，这意味着，换挡杆8的换挡指相应地移动在此未示出的换挡叉轴并且根据图3c挂入新的挡位3。
在前面的附图中，示例地示出第一挡位的摘出和第三挡位的挂入。在此要放弃的是，详尽地示出在换挡杆8中和在未示出的换挡叉轴中提供的“主动联锁”的功能。由此，在挂入新的挡位之前总是确保：所有其他的挡位被摘出。此外，各个齿轮的设置在此仅示意地示出。尤其螺杆螺母4与传动齿轮17的耦联也能够设置在换挡轴7的或支撑元件9的相对置的侧上。从中得到：螺杆螺母4平移地向右运动以便摘出挡位，以及向左运动以便挂入挡位。此外，支撑元件9的或旋转止动装置9和自由轮28的阻挡方向分别以相反的方向作用，由此基本上仅可能改变选择罐19的转动方向。
总的来说，以简单的方式实现：马达2的沿第一转动方向26的转动通过换挡杆8的选择运动24引起挂入的挡位的完全的摘出和换挡杆8朝空挡槽中的移动，连同随后的选择过程，而马达2沿方向31的转动的反转又引起通过换挡杆8挂入期望的挡位。
图4示出由评估单元53检测的第一传感器信号54和第二传感器信号55的示意图，其中在纵坐标上记录旋转角以及在横坐标上记录时间t。第一传感器信号54表示马达2的在图1a至1c中示出的转子轴30的第一旋转角51，相反第二传感器信号54表示在图1a至1c中示出的传动齿轮17的第二旋转角52。在第一阶段56中，第一传感器信号54和第二传感器信号55具有正斜率，使得通过在图1a至1c中示出的评估装置探测选择运动。在第一阶段56中，螺杆3沿第一方向12转动。在第二阶段57中，评估装置53探测换挡杆8的沿换挡方向的换挡运动，因为第一传感器信号54具有负斜率以及第二传感器信号55具有为零的斜率。这意味着，传动齿轮17在第二阶段57中静止进而不执行选择运动。在第二阶段57中，螺杆3通过马达2沿第二方向14转动。在第三阶段58中，评估装置53探测换挡杆8到空挡位置中的换挡运动，因为第一传感器信号54具有正斜率而第二传感器信号55还具有为0的斜率。在第二阶段57和第三阶段58中，在第二传感器信号55和第一传感器信号54之间的差56为正。
本发明的特征在于换挡运动、选择运动或换挡运动和选择运动的混合形式的准确的可确定性。
附图标记列表
1 变速器执行器
2 马达
3 螺杆
4 螺杆螺母
5a，b 齿轮
6 轴轮
7 换挡轴
8 换挡杆
9 支撑元件
10 壳体
11 齿部
12 第一方向
13 第一方向
14 第二方向
15 运动
16 齿轮
17 传动齿轮
18 冠形齿轮
19 选择罐
20 引导销
21 滑槽轨道
22 弯道
23 连接部位
24 选择运动
25 正齿轮齿部
26，31 转动
27 齿部
28 自由轮
29 传感器
30 转子轴
32 齿圈内齿部
33 转动
35 转动
37 螺杆螺母齿轮
38 转动
39 转动
40 第一轴向位置区域
41 第二轴向位置区域
42 转动方向
43 转动轴线
44 齿轮
45 方向
46 转动方向
47 左向
48 方向
49 转动方向
50 第一传感器
51 第一旋转角
52 第二旋转角
53 评估装置
54 第一传感器信号
55 第二传感器信号
56 第一阶段
57 第二阶段
58 第三阶段
59 差

Claims (10)

1.一种用于确定具有刚好一个马达(2)的变速器执行器(1)的运行模式的方法，其中所述变速器执行器(1)至少具有下述部件：
螺杆(3)，所述螺杆由所述马达(2)经由传动装置驱动；
螺杆螺母(4)，所述螺杆螺母与所述螺杆(3)有效连接；
换挡轴(7)，所述换挡轴与所述螺杆螺母(4)至少间接地有效连接，
其中所述螺杆螺母(4)能够执行第一运动方式和第二运动方式，所述第一运动方式和第二运动方式选自旋转运动和平移运动的集合，其中所述第一运动方式与所述第二运动方式不同；
至少一个传动装置，借助于所述传动装置将所述螺杆螺母(4)的所述第一运动方式转换为换挡轴的选择运动和/或将所述螺杆螺母(4)的所述第二运动方式转换为所述换挡轴(7)的换挡运动，
其中所述传动装置具有所述螺杆螺母(4)、两个齿轮(5a，5b)和轴轮(6)，其中所述轴轮(6)与所述换挡轴(7)连接并且在所述螺杆螺母(4)的第一轴向位置区域(40)中，所述螺杆螺母(4)的平移运动经由所述齿轮(5a，5b)中的刚好一个齿轮转换为所述换挡轴(7)的旋转运动，所述换挡轴(7)的所述旋转运动作为换挡运动，
和/或
其中所述传动装置具有所述螺杆螺母(4)、传动齿轮(17)和选择罐(19)，所述选择罐具有基本上周期性的弯道(22)，其中所述弯道(22)与所述换挡轴(7)有效连接并且在所述螺杆螺母(4)的第二轴向位置区域(41)中，所述螺杆螺母(4)的旋转运动转换为所述换挡轴(7)的基本上周期性重复的提升运动和下降运动，所述提升运动和下降运动作为选择运动；
第一传感器(50)，所述第一传感器检测所述马达(2)的转子轴(30)的第一旋转角(51)并且从中产生第一传感器信号(54)；
第二传感器(29)，所述第二传感器检测所述传动齿轮(17)的第二旋转角(52)进而产生用于所述换挡轴(7)或所述换挡轴(7)的换挡杆(8)相对于目标槽的轴向位置的第二传感器信号(55)和/或产生用于所述螺杆螺母(4)的齿部(11)相对于所述齿轮(5a，5b)沿着环周的定位的第二传感器信号(55)，其中所述传动齿轮设置在所述螺杆螺母(4)和所述选择罐(19)之间以用于所述换挡轴(7)的轴向运动，所述第二传感器信号能够用于控制所述马达(2)，以便有针对性地借助于所述换挡杆(8)挂入选择的挡位，其方式在于：所述换挡杆(8)进入选择的槽中并且借助于所述螺杆螺母(4)接合到所述齿轮(5a，5b)中的刚好一个齿轮中，以使所述换挡杆(8)沿期望的方向枢转以切换期望的挡位，
其中评估装置(53)通过至少下述步骤确定所述变速器执行器(1)的运行模式：
e)检测所述第一传感器信号(54)和所述第二传感器信号(55)；
f)当所述马达(2)的所述转子轴(30)的所述第一旋转角(51)的所述第一传感器信号(54)与时间(t)相关地下降并且所述传动齿轮(17)的所述第二旋转角(52)的所述第二传感器信号(55)与时间(t)相关地为恒定时，探测所述变速器执行器(1)的换挡杆(8)的朝换挡方向的换挡运动；
g)当所述马达(2)的所述转子轴(30)的所述第一旋转角(51)的所述第一传感器信号(54)与时间(t)相关地升高并且所述传动齿轮(17)的所述第二旋转角(52)的所述第二传感器信号(55)与时间(t)相关地为恒定时，探测所述变速器执行器(1)的所述换挡杆(8)的朝空挡位置的换挡运动；以及
h)当所述马达(2)的所述转子轴(30)的所述第一旋转角(51)的所述第一传感器信号(54)和所述传动齿轮(17)的所述第二旋转角(52)的所述第二传感器信号(55)与时间(t)相关地升高时，探测所述变速器执行器(1)的所述换挡杆(8)的选择运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传动齿轮(17)与所述选择罐(19)的传动比是整数的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿轮(5a，5b)彼此脱耦，使得在所述第一轴向位置区域(40)中总是仅刚好一个齿轮(5a，5b)与所述螺杆螺母(4)直接地或间接地有效连接并且引起所述换挡轴(7)的朝一个方向(13)的换挡运动，其中第一齿轮(5a)的枢转引起所述换挡轴的朝第一方向(13)的枢转，以及第二齿轮(5b)的枢转引起所述换挡轴(7)的朝第二方向的枢转，所述第二方向与所述第一方向(13)相反。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述螺杆螺母(4)构成为具有齿部(11)的齿条，其中所述齿部(11)在所述螺杆螺母(4)的部分环周上沿着环周延伸，使得所述螺杆螺母(4)能够占据至少两个不同的角位置，在所述角位置中，所述齿部(11)在所述螺杆螺母(4)平移运动时仅接合到一个齿轮或另一个齿轮(5a，5b)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，设有旋转止动装置(9)，所述螺杆螺母(4)在所述第一轴向位置区域中借助于所述旋转止动装置被防止相对于壳体(10)旋转，其中所述螺杆螺母(4)在所述第一轴向位置区域中是能轴向运动的，并且在所述螺杆(3)沿两个转动方向中的第一转动方向转动时，所述螺杆螺母(4)在第二轴向位置中或在第二轴向位置区域(41)中随着所述螺杆(3)一起转动，而在此所述螺杆螺母不相对于所述螺杆(3)轴向地移动，其中所述第二轴向位置位于所述第一轴向位置区域(40)之外以及所述第二轴向位置区域位于所述第一轴向位置区域(40)之外。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，设有自由轮(28)，所述自由轮阻止所述螺杆螺母(4)在所述螺杆(3)上在所述第二轴向区域中沿第二转动方向的旋转运动，使得所述螺杆螺母(4)的旋转运动仅在第一转动方向上是可行的，以引起所述换挡轴(7)的选择运动。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述螺杆螺母(4)在所述螺杆(3)上在所述第二轴向位置区域(41)中经由所述传动齿轮(17)与自由轮(28)耦联，其中在所述螺杆(3)沿第二方向旋转时，所述自由轮(28)支撑所述螺杆螺母(4)以防止旋转运动并且用作旋转止动装置，使得通过将所述螺杆(3)沿所述第二方向旋转引起所述螺杆螺母(4)在所述螺杆(3)上从所述第二轴向位置区域(41)到所述第一轴向位置区域(40)中的轴向运动。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述螺杆螺母(4)在所述螺杆(3)上在所述第二轴向位置区域(41)中经由所述传动齿轮(17)与自由轮(28)耦联，其中在所述螺杆(3)沿第二方向旋转时，所述自由轮(28)支撑所述螺杆螺母(4)以防止旋转运动并且用作旋转止动装置，使得通过将所述螺杆(3)沿所述第二方向旋转引起所述螺杆螺母(4)在所述螺杆(3)上从所述第二轴向位置区域(41)到所述第一轴向位置区域(40)中的轴向运动。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，用于转换所述螺杆螺母(4)的运动方式的传动装置包括所述传动齿轮(17)，所述传动齿轮在所述第二轴向位置区域(41)中能够经由齿轮(16)与所述螺杆螺母(4)力矩配合地连接，所述传动齿轮(17)以2:1的传动比借助齿部与所述选择罐(19)连接，由此所述螺杆螺母沿所述第一转动方向的旋转引起所述选择罐(19)围绕换挡轴(7)转动，所述选择罐(19)能够围绕其轴线旋转，其中所述轴线与所述换挡轴(7)的轴线同轴地伸展，所述换挡轴(7)借助于引导销(20)与所述选择罐耦联，并且设有固定在壳体上的滑槽轨道(21)，引导销(20)接合到所述滑槽轨道中，所述引导销穿过所述选择罐(19)的周期性的弯道，由此通过将所述引导销(20)在所述弯道(22)中的运动和在所述滑槽轨道(21)中的运动的叠加来将所述螺杆螺母(4)的转动运动转换为所述换挡轴(7)的上下运动(24)。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，除了在变速器中借助于换挡杆的挡位切换或替代于所述挡位切换来操纵离合器或制动器。
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