CN110770477B - 用于锁止传动机构的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锁止传动机构的装置，该装置具有操纵机构和所述操纵机构的驱动装置，所述操纵机构在所述传动机构内部布置在至少部分地用油填充的传动机构空间中，其中，所述驱动装置布置在至少部分地用油填充的传动机构空间外部。

Description

用于锁止传动机构的装置

技术领域

本发明涉及一种用于锁止传动机构的装置，该装置例如用于车辆传动机构或用于门驱动装置的传动机构，该装置具有用于接入（Einlegen）和脱开（Auslegen）传动机构的与输出装置处于连接之中的锁止装置（Blockierung）的操纵装置和用于在紧急运行中接入传动机构的锁止装置的紧急运行操纵装置。

背景技术

在用于机动车的自动传动机构中，用于锁止传动机构的装置被用作停车止动装置（Parksperre），以便防止停放的车辆的无意的滚动。为此通常将具有齿槽的止动轮抗扭地安装到动力传动系中，所述止动轮借助于形锁合地接合到齿槽中的可操纵的止动爪（Sperrklinke）来锁止或释放驱动装置的旋转运动。当自动传动机构的变速杆被置于位置P时，这些作为停车止动装置使用的用于锁止传动机构的装置被接入。这里的前提是，在发动机停止时例如释放点火开关中的车辆钥匙以便拔出。通常，这些用于锁止传动机构的装置通过传动机构中存在的压力油供应装置液压操纵。在电动车辆驱动装置中，通常不提供这种液压压力油供应装置以供使用。因此，开发用于锁止传动机构的装置的机电式操纵装置，其不需要液压的压力供应装置。

在DE 10 2014 211 390中提出了这样一种停车止动组件，所述停车止动组件的特征在于作为冗余的操纵装置的电动马达和行程磁体。在这种情况下，不仅操纵机构而且驱动装置都布置在至少部分地用油填充的传动机构空间内部。停车止动组件的部件耐油且耐温地设计，电接头密封地从至少部分地用油填充的传动机构空间中引出。将部件耐油且耐温地设计并且将电接头密封地从传动机构中引出的技术开销非常高并且相应昂贵。同样，部件的稳健性（Robustheit）也变差。

通过在没有位置传感器的情况下设计用于锁止传动机构的装置，不能明确地检测锁止状态。替代地提出的电子换向马达一方面非常耗费，但是其另一方面不能实现对于停车止动装置的绝对位置识别。

用于锁止传动机构的仅由车辆车载电网供电的电操纵装置在车辆车载电网失灵时是没有功能的。在没有冗余的能量供应的情况下，在车载电网失灵时用于锁止传动机构的装置的停车制动功能不再存在。

通常布置在至少部分地用油填充的传动机构空间中的用于锁止传动机构的装置通常在停车止动轮的区域中要求在那里通常不可用的结构空间。

因此存在对于用于锁止传动机构的装置的稳健的、功能可靠的、结构空间方面和成本有利的操纵的需求。

发明内容

根据本发明的装置具有的优点是，用于锁止传动机构的装置由布置在至少部分地用油填充的传动机构空间外部的机电式驱动装置操纵。该驱动装置的优点在于，它既不能耐油地也不能耐温地设计并且电接头不必穿过传动机构壁导引。此外有利的是，机电式驱动装置不需要压力油供应装置以进行液压操纵。

为此，根据本发明设置有用于锁止传动机构的机电式装置，其由操纵机构和驱动装置组成。操纵机构在传动机构内部布置在至少部分地用油填充的传动机构空间中，驱动装置以有利的方式布置在至少部分地用油填充的传动机构空间的外部。

通过在优选实施例中提及的措施，可以实现根据本发明的有利的改进方案。

有利地，电动马达用于驱动机电式操纵的用于锁止传动机构的装置。电动马达一方面非常稳健，并且另一方面在简单的结构形式中成本非常低廉。有利的是，电动马达不需要压力油供应装置和操纵阀。

特别有利的是，通过将电动马达布置在至少部分地用油填充的传动机构空间外部，仅电动马达的驱动轴必须被引导穿过传动机构壁并且被密封。在使用成本有利的商业通用的轴密封件时已经以有利的方式得到电动马达的驱动轴的稳健的密封。同样有利的是，电接头导线不必穿过传动机构壁引入到部分地用油填充的传动机构空间中并且予以密封。

优选地，电动马达的操控电子器件直接安装在机电式操纵的用于锁止传动机构的装置的驱动装置的布置在至少部分地用油填充的传动机构空间外部的电动马达上。因此，电动马达的操控电子器件既不设计成耐油的也不设计成耐温的。在操控电子器件与电动马达之间的电接头的设计同样变得非常简单和成本低廉，因为既不需要长的线缆也不需要插塞连接器。

特别有利的是，机电式操纵的用于锁止传动机构的装置的位置传感器布置在至少部分地用油填充的传动机构空间内部。由此以成本低廉的、功能可靠的并且稳健的方式实现用于锁止传动机构的装置的绝对位置识别。同样有利的是，不需要部分地用油填充的传动机构空间的传动机构壁的开口来穿引位置传感器。

位置传感器优选地是磁体。磁性位置传感器的位置能够以成本低廉的、功能可靠的且稳健的方式穿过部分地用油填充的传动机构空间的传动机构壁由相应的传感器（例如霍尔传感器）来获取。

有利地，位置传感器是穿过部分地用油填充的传动机构空间的传动机构壁来获取磁性位置传感器的位置的传感器。有利的是，传感器不必针对在部分地用油填充的传动机构空间内部的环境条件来设计且因此是成本低廉的、功能可靠的且稳健的。

优选地，位置传感器件的传感器或位置接收器在电动马达的操控电子器件内部布置在至少部分地用油填充的传动机构空间的壳体壁外部。将位置接收器集成到操控电子器件中具有取消电接头和线缆的优点。

优选地，由电动马达、操控电子器件和位置传感器件组成的用于锁止传动机构的装置的驱动装置形成可预安装的构件组。该构件组在传动机构制造中提供了简单且快速的安装的优点，并且在车辆中的驱动装置失灵的情况下提供了用于锁止传动机构的机电式操纵的装置的驱动装置的快速且简单的可更换性的优点。此外，构件组可以不变地作为标准构件组以有利的方式用于不同的传动机构，由此提高了制造件数并且可以利用批量制造的成本效应。

特别有利的是，通过附加的紧急驱动装置（Notfallantrieb）补充用于锁止传动机构的机电式操纵的装置，所述紧急驱动装置以有利的方式在电动马达失灵或驱动装置的供电装置失灵时能够实现用于锁止传动机构的装置的完全接入并且因此确保车辆的可靠状态。

将用于锁止传动机构的装置的紧急驱动装置布置在至少部分地用油填充的传动机构空间内是有利的。这具有的优点是，可以使用成本低廉的、由对于自动传动机构的控制已知的大规模部件。此外，紧急驱动装置在至少部分地用油填充的传动机构空间内的布置提供了如下优点，即用于锁止传动机构的装置用作防篡改的防盗保护。

特别有利的是，通过自身的能量储备装置补充机电式操纵的用于锁止传动机构的装置的紧急驱动装置。该能量储备装置以有利的方式即使在供电装置失灵的情况下也通过紧急驱动装置确保用于锁止传动机构的装置的完全接入并且因此确保车辆的可靠状态。

优选地，紧急驱动装置能够从机电式操纵的用于锁止传动机构的装置的任何位置接入该用于锁止传动机构的装置。由此有利地避免，在用于锁止传动机构的装置的驱动装置部分或完全失灵时，车辆实施不期望的运动直至通过紧急驱动装置操纵的用于锁止传动机构的装置起作用并且因此不发生对于车辆使用者来说不习惯的和不期望的车辆运动。尤其有利的是，紧急驱动装置即使在已经部分地进行接入过程的情况下也以功能可靠且稳健的方式确保完全的接入。

优选地，操纵机构与位置传感器和紧急驱动装置一起形成可预安装的构件组。这种构件组在传动机构制造中提供了简单且快速的安装的优点。此外，构件组可以不变地作为标准构件组以有利的方式用于不同的传动机构，由此提高了制造件数并且可以利用批量制造的成本效应。

附图说明

本发明的其它特征和优点对于本领域技术人员来说从以下参照附图对示例性实施方式的描述中可以看出，然而所述实施方式不应解释为对本发明的限制。

其中示出：

图1示出了具有由发动机和传动机构组成的驱动单元的车辆的示意图，

图2示出了用于多轮距车辆的车辆驱动装置的示意图，该多轮距车辆具有传动机构和用于锁止传动机构的装置，

图3示出了用于多轮距车辆的车辆驱动装置的示意图，该多轮距车辆具有用于锁止传动机构的装置的接入状态，

图4示出了用于多轮距车辆的车辆驱动装置的示意图，该多轮距车辆具有用于锁止传动机构的装置的未接入状态，

图5示出了用于多轮距车辆的车辆驱动装置的示意图，该多轮距车辆具有用于锁止传动机构的装置的附加的紧急驱动装置，

图6示出了用于将传动机构锁止的装置在未接入状态中的示意图，

图7示出了用于将传动机构锁止的装置在接入状态中的示意图，

图8示出了用于锁止传动机构的装置的示意图，

图9示出了用于锁止传动机构的装置的示意性的透视图，

图10a示出了用于锁止传动机构的装置的剖面的示意图，

图10b示出了在操纵紧急驱动装置时用于锁止传动机构的剖面的示意图，

图11示出了用于锁止传动机构的装置的结构的示意图，

图12示出了用于锁止传动机构的装置的操纵机构的结构的示意图。

所有附图仅仅是根据本发明的实施例的、根据本发明的方法或其组成部分的示意性图示。尤其是间距和尺寸关系在附图中没有按比例绘制。在不同的附图中，相应的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了具有由电动马达2或内燃机57和传动机构7组成的驱动单元1的车辆48的示意图。车辆48在此示意性地作为多轮距车辆示出，但是也可以是单轮距车辆、像比如电驱动的摩托车或具有电辅助驱动装置的自行车。电动马达2或内燃机57通过传动机构7驱动车辆48的一个或多个驱动轮。在使用内燃机57时，通常使用具有多个可切换的级的传动机构7，这些可切换的级要么可通过驾驶员手动地切换要么通过控制装置自动地、即无驾驶员辅助地切换。在配备有电驱动马达2的车辆48中，可以在很大程度上取消配备具有可切换的级的传动机构7，从而在电动马达2中通常使用不具有或具有非常少的可切换的级的传动机构7。在多轮距车辆中，传动机构7通常配备有差速器，以便补偿转弯行驶时出现的弯道内部和弯道外部的驱动轮的不同路径。

当车辆停止时，除了通常存在的驻车制动器之外，动力传动系还用于防止车辆的无意滚动。为此，在具有内燃机57和需手动换挡的传动机构7的车辆48的最简单的情况下，在车辆停车时接入传动机构7的低挡位。然后，通过传动机构7将作用在驱动轮上的力矩转换成小的转矩，该转矩不能克服内燃机57的压缩。在车辆48配备有内燃机57和自动切换的传动机构7的情况下，由于没有传动机构7的液力转矩转换器的直接传动（Durchtrieb），车辆48的这种简单的停车止动装置是不可能的。在这种情况下，传动机构配备有附加的用于锁止传动机构的装置、即所谓的停车止动装置51，该停车止动装置防止停放的车辆48由于一个或多个驱动轮的自由旋转而无意地滚动。在具有电动马达2的车辆48中，在任何情况下都必须通过附加的停车止动装置51防止由于车轮的自由旋转而使已停放的车辆48无意滚动，尽管由于不存在分离离合器或不存在转矩转换器，电动马达2持续地与一个或多个驱动轮机械连接。电动马达2缺少在内燃机57关停时存在的制动力矩，从而尽管电动马达2通过传动机构7直接耦联在一个或多个驱动轮上，但是没有施加足够的制动力矩。

图2示出用于多轮距车辆的车辆驱动装置1的示意图，该多轮距车辆具有传动机构7、马达2、功率电子器件3、油密的插头5和停车止动装置51，所述功率电子器件具有用于车辆线缆束58和车辆电池27的插头4，所述油密的插头5***到部分地用油填充的传动机构空间6中。在此示例性地示出了电动马达2，该电动马达通过位于其轴上的小齿轮53来驱动齿轮54。该齿轮54本身通过输出小齿轮55驱动差速器8，该差速器然后将驱动力矩传递到车轴9上。

停车止动装置51由止动爪30构成，该止动爪止动或释放与齿轮54抗扭地连接的停车止动轮10。图2示出停车止动装置51的未接入的状态。

机电式操纵的停车止动装置51的操作机构12位于如下传动机构空间6中，该传动机构空间至少部分地用油填充。驱动构件组13布置在至少部分地用油填充的传动机构空间6外部并且可由未用油填充的壳体件25保护以防溅水、石块撞击等。机电式操纵的停车止动装置51的驱动装置49是电动马达14，该电动马达的驱动轴23穿过至少部分地用油填充的传动机构空间6的壁50导引并且通过密封件24密封。位置传感器18与停车止动装置51的操纵装置固定地连接，该位置传感器例如设计为磁体。该位置传感器18的位置通过位置传感器19穿过壳体壁50来检测，该位置传感器例如设计为霍尔效应传感器。位置传感器19通过线缆20与停车止动装置51的驱动装置49的操控电子器件21连接。通过操纵机构12在至少部分地用油填充的传动机构空间6中的布置确保操纵机构12的运动组件的良好润滑。操纵机构12的操纵杆16承载如下锁定元件15，该锁定元件设计为锥体。通过操纵杆16连同锁定元件15的移动，止动元件11被接入到停车止动轮10的齿部中或被释放。停车止动装置51的驱动装置49通过操控电子器件21来操控，该操控电子器件利用具有插头22的线缆与功率电子器件3连接并且通过线缆20与位置传感器19连接。在锁定元件15和操纵机构12之间布置有压力弹簧17。如果由于齿搭齿位置而不能将止动元件11接入到停车止动轮10的齿部中，则在操纵驱动装置49以接入停车止动装置51时将锁定元件15在操纵杆16上往回移动并且将压力弹簧17张紧。传动机构7的齿轮的小的旋转运动例如已经由于车辆开始滚动引起，这导致不再给出齿搭齿位置并且锁定元件15借助压力弹簧17的弹簧应力将止动元件11接入到停车止动轮10的齿部中，而无需进一步操纵停车止动装置51的驱动装置49。

图3示出用于多轮距车辆的车辆驱动装置1的示意图，该多轮距车辆具有停车止动装置51的接入状态。止动元件11接合到停车止动轮10的齿部中。操纵杆16处于移出的状态中，从而锁定元件15将止动爪30与止动元件11压入到停车止动轮10的齿部中并且保持在那里。

图4示出用于多轮距车辆的车辆驱动装置1的示意图，所述多轮距车辆具有停车止动装置51的未接入状态。位置传感器19集成到停车止动装置的操控电子器件21中，该操控电子器件与电动马达14一起由未填充有油的壳体件25保护以免受被溅水、石头撞击等。

图5示出用于多轮距车辆的车辆驱动装置1的示意图，该多轮距车辆具有机电式操纵的停车止动装置51的附加的紧急驱动装置26。除了具有电动马达14的位于外部的驱动装置49和通过具有插头22的线缆与功率电子器件3连接的操控电子器件21外，在至少部分地用油填充的传动机构空间6内部设置有紧急驱动装置26。紧急驱动装置26具有自身的能量储备装置28，因此即使在驱动装置49或能量供应装置27失灵的情况下也至少一次确保停车止动装置51的可靠接入。紧急驱动装置26由与操纵机构12连接的电磁体56组成。对于紧急驱动装置26的电磁体56的操控通过功率电子器件3来进行。紧急驱动装置26通过线缆29和插头5在部分地用油填充的传动机构空间6中与功率电子器件3连接。紧急驱动装置26的能量储备装置28例如能够通过超级电容（Super-Caps）来确保。为了定期地检查紧急驱动装置26的功能，功率电子器件3能够在接入停车止动装置时以可自由选择的间隔来操纵电磁体56。由此在紧急情况下确保可靠的运行，并且避免或识别出例如由于腐蚀而变得不可运动的紧急驱动装置26引起的故障。

图6示出在未接入状态下的停车止动装置51的示意图，其具有操纵机构12、用于锁止传动机构7的装置的位于外部的驱动装置49和紧急驱动装置26。停车止动装置51的位于外部的驱动装置49由带有集成的位置传感器19的操控电子器件21和电动马达14组成，电动马达通过驱动轴23驱动停车止动装置51的操纵机构12。该操纵机构12布置在至少部分地用油填充的传动机构空间6之内并且经由操纵杆16操纵锁定元件15。驱动轴23接合到啮合件（Verzahnungsteil）36的齿部中并且使外部的活塞37在轴向方向上沿着外部的活塞37的柱体轴线运动。在外部的活塞37内布置有内部的活塞32，该内部的活塞与杆34和用作连接件的角形件33连接。

传感器引导装置35布置在杆34上，位置传感器18布置在传感器引导装置上。因此，位置传感器18不仅在通过驱动装置49操纵时而且在通过紧急驱动装置26操纵时总是与内部的活塞32一起运动。由此产生了与停车止动装置51的驱动装置无关的、对于停车止动装置51的位置的识别。在内部的活塞32上存在如下弹簧60，该弹簧辅助紧急驱动装置26并且该弹簧在操纵紧急驱动装置26的电磁体56时被释放并且由此使操作杆16连同锁定元件15这样移出，使得锁定元件15将止动爪30连同止动元件11压入到停车止动轮10的齿部中并且保持在那里。在正常运行中，在每次松开停车止动装置51时，在操纵紧急驱动装置26之后通过驱动装置49再次张紧弹簧60。因此，在操纵紧急驱动装置26之后，停车止动装置51通过借助于驱动装置49的松开再次转移到正常运行中是可能的。

被设计为行程磁铁的紧急驱动装置26通过止动闩臂（Sperrriegelarm）41来操纵止动闩31，该止动闩臂在操纵时释放内部的活塞32并且该内部的活塞通过张紧的弹簧60来移动并且通过操纵杆16和锁定元件15来操纵止动元件11。外部的活塞布置在管状的壳体件43中。在止动闩31的止动状态中，在外部的活塞37和内部的活塞32之间不发生相对运动。紧急驱动装置26布置在壳体件40上并且不与外部的活塞37和内部的活塞32一起移动。因此，紧急驱动装置26能够被设计为没有移动的电接头。

图7示出在通过紧急驱动装置26操纵之后在接入的状态中的停车止动装置51的示意图。内部的活塞32与通过用作连接件的角形件33连接的操纵杆16一起与锁定元件15和杆34一起轴向地通过弹簧60的应力而移动直至配对轴承38的止挡。止动闩31由紧急驱动装置26来操纵。

图8示出停车止动装置51的示意图。为了在通过紧急驱动装置26操纵之后再次松开停车止动装置51，通过操控装置21和电动马达14、驱动轴23和啮合件36首先同样如在接入停车止动装置51时那样以正常操纵来操纵用于锁止传动机构7的装置的驱动装置49。通过外部的活塞37的轴向运动又使弹簧60张紧，因为操纵杆16通过止挡贴靠在配对轴承38上。在完全张紧弹簧60的情况下，通过止动闩臂41保持的止动闩31在止动闩保持件39中达到其锁定位置并且卡锁。在到达位于外部的活塞37上的止动闩保持件39的壳体件40上的机械止挡时，锁止电动马达14的进一步运动。通过操控电子器件21检测电动马达14的通过锁止产生的电流升高，所述操控电子器件在识别到锁止之后切换电动马达14的旋转方向。因此，电动马达14通过驱动轴23和啮合件36使操纵机构12连同壳体件40运动到停车止动装置51的未接入的状态中。在此，弹簧60保持张紧。由此达到如图6所示的初始状态。通过具有紧急驱动装置26和为此在操纵机构12的整个行程上可移动的止动闩臂41的操纵机构12的设计，紧急驱动装置26能够从停车止动装置51的每个位置***纵并且即使在已经部分进行的接入运动中也无限制地确保停车止动装置51的接入。因此，停车止动装置的***总是冗余的。

图9示出停车止动装置51的示意性三维视图，该停车止动装置具有以下部件：止动闩31、内部的活塞32、止动闩保持件39、止动闩臂41、止动闩保持件凸耳42和管状的壳体件43。

图10a示出图9所示的停车止动装置51连同管状的壳体件43的剖面的示意图。止动闩31与内部的活塞32处于嵌合之中并且止动该内部的活塞32。通过覆盖部44产生止动功能。在轴向方向上，止动闩31通过止动闩保持件39保持。在操纵紧急驱动装置26时，将操纵力59沿箭头方向施加到止动闩31上，由此触发沿方向45的运动。这种运动由止动闩保持件凸耳42限制。因此，覆盖部44被提起并且内部的活塞32可以在轴向方向上***。

图10b示出图9所示的停车止动装置51连通管状的壳体件43的剖面的示意图。止动闩31不再处于嵌合之中，内部的活塞32可以在轴向上***。该图示对应于在操纵紧急驱动装置26之后停车止动装置51的状态。

图11示出在图6中示例性示出的停车止动装置51的结构的示意图，该停车止动装置具有以下部件：操纵杆16、用作连接件的角形件33、弹簧60、止动闩保持件39、螺旋扭力弹簧46、止动闩31、止动闩臂41、内部的活塞32和外部的活塞37。

图12示出在图6中示例性示出的停车止动装置51的操纵机构12的结构的示意图，该停车止动装置具有如下部件：配对轴承38、紧急驱动装置26的行程磁体、壳体件40、锁定元件15、操纵杆16、用作连接件的角形件33、内部的活塞32、弹簧60、止动闩保持件39、螺旋扭力弹簧46、止动闩31、具有啮合件36的外部的活塞37、管状的壳体件43、具有驱动轴23的壳体件47、传感器引导装置35和位置传感器18以及杆34。该操纵机构12可以通过例如部件操纵杆16、内部的活塞32、外部的活塞37或杆34的简单的缩短或延长而适配于不同的安装情况。

Claims (9)

1.用于锁止传动机构（7）的装置（51），该装置具有操纵机构（12）和所述操纵机构（12）的驱动装置（49），所述操纵机构在所述传动机构（7）内部布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）中，其特征在于，所述驱动装置（49）布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）外部，机电式操纵的用于锁止传动机构（7）的装置（51）的驱动装置（49）是电动马达（14），所述电动马达（14）的一根驱动轴（23）穿过所述传动机构（7）的壁（50）引入到至少部分地用油填充的传动机构空间（6）中并且通过密封件（24）密封，针对所述用于锁止传动机构（7）的装置（51）存在附加的紧急驱动装置（26），用于锁止传动机构（7）的装置（51）的紧急驱动装置（26）布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）内部，用于锁止传动机构（7）的装置（51）的紧急驱动装置（26）具有自身的能量储备装置（28）。

2.根据权利要求1所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，所述电动马达（14）具有直接安装在所述电动马达（14）上的并且位于至少部分地用油填充的传动机构空间（6）外部的操控电子器件（21）。

3.根据权利要求1或2所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，机电式操纵的用于锁止传动机构（7）的装置（51）的位置传感机构（18）布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）内部。

4.根据前述权利要求3所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，所述位置传感机构（18）是磁体。

5.根据前述权利要求4所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，位置传感器（19）布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）外部。

6.根据前述权利要求5所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，所述位置传感器（19）在所述电动马达（14）的操控电子器件（21）中布置在至少部分地用油填充的传动机构空间（6）外部。

7.根据权利要求2所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，所述驱动装置（49）与所述操控电子器件（21）一起形成能够预安装的第一构件组（13）。

8.根据权利要求1所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，用于锁止传动机构（7）的装置（51）的紧急驱动装置（26）能够从操纵机构（12）的每个位置接入该装置。

9.根据权利要求3所述的用于锁止传动机构（7）的装置（51），其特征在于，所述操纵机构（12）与所述位置传感机构（18）和所述紧急驱动装置（26）一起形成能够预安装的第二构件组（52）。

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