CN1147671C - 带有自动变速操作装置的汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有一个自动操纵一变速装置和/或一转矩传递***的装置的汽车，其中，有利地使用一往复传动装置。

Description

带有自动变速操作装置的汽车

技术领域

本发明涉及一种具有一驱动发动机、一变速装置和一转矩传递***的汽车，其带有一用于自动操作变速装置的装置，该装置具有一控制单元和至少一个由该控制单元控制的执行元件，用于变换/选择一传动比，控制单元至少与一个传感器信号联接，必要时还与另一电子单元信号联接，执行元件具有一个第一驱动装置和一第二驱动装置，第一驱动装置用于操作一变速装置元件，以选择一传动比，第二驱动装置用于操作一变速装置元件，以变换一传动比。

背景技术

公知的自动变速的汽车(例如)带有液压执行元件。然而，变速装置内部的换档件的液压操作却是复杂而又昂贵。例如，对于液压执行元件需要大量的部件，比如说，蓄压器、阀等等。

发明内容

本发明的任务是提供一种带有自动变速装置的汽车，其部件的量减小，成本合理，并且至少在舒适性方面，例如换档舒适性方面得到改善。进一步的任务是提供一种简单的***，其易于安装，并且所需的结构空间较小。还应提供一种装置，其运行可靠性得到提高并防止各部件咬死。

对于按照本发明的具有上述装置的汽车，上述任务这样完成，第一驱动装置经过一第一传动装置，例如具有下级圆柱齿轮变速件的蜗轮蜗杆变速装置控制该变速装置的一个元件，以便变换变速比，第二驱动装置经过一第二传动装置，例如蜗轮蜗杆变速装置控制该变速装置的一个元件，以便选择变速比，在此，蜗轮蜗杆传动装置的下级为一圆柱齿轮，该齿轮与一齿条啮合，该齿条可旋转地支撑在一轴向移动并可旋转的轴上，小齿轮的齿顶支承在齿条的齿根中，从而防止齿条相对于小齿轮的旋转。

对于按照本发明的具有上述装置的汽车，上述任务还可以按照本发明的另一想法这样来完成，第一驱动装置经过一第一传动装置，例如具有下级圆柱齿轮传动件的蜗轮蜗杆传动装置控制该变速装置的一个元件，以便变换变速比，第二驱动装置经过一第二传动装置，例如蜗轮蜗杆传动装置控制该变速装置的一个元件，以便选择变速比，在此，蜗轮蜗杆传动装置的下级为一圆柱齿轮，该齿轮与一齿条啮合，该齿条可旋转地支撑在一轴向移动并可旋转的轴上，齿条的齿顶啮合在小齿轮的齿根中，从而防止齿条相对于小齿轮的旋转。

符合目的的还有，齿条的齿顶支承在小齿轮的齿根中，小齿轮的齿顶支承在齿条的齿根中。

同样有利的是，这种支承在齿条的整个宽度上实现。

进一步符合目的的是，这种支承在小齿轮和/或齿条的齿的边缘区域发生。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明。

图1是一汽车的示意图，

图2是按照本发明的操纵装置，

图3是一提升传动装置，

图4是一齿啮合截面图，

图5是齿条的一截面图，

图6是穿过小齿轮和齿条的一截面图，

图7是穿过小齿轮和齿条的一截面图。

具体实施方式

图1示出一汽车的示意图，其具有一发动机1，例如内燃机，在其传动线路上具有一转矩传递***2和一变速装置3。图中还示出一差速器4、传动轴5和由该传动轴所驱动的车轮6。在车轮上可以设置用于检测车轮转速的转速传感器，但在图中并未示出。转速传感器在功能上也可以从属于另一电子单元，例如一防抱死系(ABS)。借助于控制单元7，可以由至少一车轮转速来确定一车速和/或一变速装置转速。

驱动单元1也可以为带有例如一电机、一带空转的飞轮和一内燃机的复合驱动装置。

转矩传递***2采用摩擦离合器，也可以采用例如磁粉离合器、片式离合器或带有转换分接离合器(Wandleruberbruckungskupplung)的转矩变换器或另一种离合器。摩擦离合器也可以采用一种磨损调整的自调离合器。

用于自动操作一变速装置3的装置包括一控制单元7和一由控制单元7控制的执行元件8。控制单元7还可以控制一执行元件11，以自动操纵转矩传递***2。在图1中可以看到一控制单元7和一示意性地示出的执行元件8。控制单元7可以采用集成控制单元，它对例如转矩传递***和变速装置进行控制。在该控制单元中还可以集成一发动机电子控制装置(Motorelektronik)。也可以用不同的控制单元控制转矩传递***和变速装置，或者相应控制用于操纵转矩传递***和变速装置的执行元件7，11。

同样可行的是，转矩传递***、变速装置和/或进行发动机控制的控制单元分开设置，并通过数据和/或信号线路互相连接。

此外，控制单元或电子单元与传感器信号联接，传感器向控制单元传递实际运行时刻的运行参数。

同样可行的是，控制单元通过数据传输线路或一条数据总线得到所有所需的信息。

控制单元7为一计算机单元，以便能够接收、加工、存贮、提取并传输详细的信号和***数值。控制单元又产生控制执行元件的操作以及传输到另外的电子控制单元的控制数据和/或信号。

转矩传递***2安装在一飞轮2a上，或者与该飞轮连接。飞轮可以是整块飞轮，也可以是具有第一质量和第二质量的分开的飞轮，在各飞轮质量之间，例如在第一质量和第二质量之间设置一扭转振动缓冲装置。在飞轮上还可设置一启动器齿圈2b。离合器具有一带有摩擦涂层的离合器片2c、一压板2d、一离合器盖2e和一盘簧2f。此外，自调节离合器还带有使其能够调节和磨损调整的装置，在此设置一传感器，例如力或位移传感器，该传感器检测由于例如磨损而需要调整的位置，这种调整根据检测的结果自动进行。

转矩传递***借助于例如带有一分离轴承10的脱接器9进行操纵。控制单元7控制执行元件11，执行元件操纵离合器。脱接器的操纵可以以电机、电动液压的方式实现，例如通过压力介质操作，例如以液压的方式或借助于另一操纵机构实现。带有分离轴承10的脱接器9可以为中央脱接器，其与变速装置输入轴同轴线设置，并通过例如离合器的盘簧加力使离合器接合或分离。但脱接器也可以是机械脱接器，其操作、加力于或作用于一分离轴承或一类似元件。

执行元件8具体利用至少一个输出-或操纵元件或多个输出-或操纵元件对变速装置3进行变换和/或选择档位的操纵。变换和/或选择档位操纵的控制取决于变速装置的结构形式。

特别考虑变速装置带有一中心换档轴。在这种情况下，通过对该中心换档轴进行轴向操纵或周向操纵，或者相反进行，可进行换档或选档过程。一执行元件例如借助于一操纵件对中心换档轴进行轴向操纵，并借助于另一操纵件对该轴进行周向操纵。在此换档运动可在周向进行，而选档操纵在轴向进行或反过来。

进一步可考虑变速装置具有两个轴。在这种情况下，一个轴用于变速比的换档，另一个轴用于变速比的选档，两个轴都在周向上操纵，以便进行换档过程或选档过程。

还可以考虑变速装置上带有变速叉轴，在这种情况下，在轴向上操作变速叉轴，以便在换档过程中变换一变速比，而选档过程是通过选择所操纵的变速叉轴而实现的。

轴或变速叉轴是变速装置内部的换档元件，或者说，在操作时，轴操作变速装置内部的这些部件。执行元件8直接或间接操纵变速装置内的换档件，例如一中心换档轴、轴或变速叉轴或其它换档件，以进行挂档、摘档或档位或变速比的变换。

控制单元7通过信号联接12与执行元件8连接，使控制信号和/或传感信号或运行状态信号可以交换、传递或应答。此外，随时可以使用信号联接13和14，通过这两个信号联接，控制单元至少分时地与其它传感器或电子单元处于信号连接。这些其它的电子单元可以是例如发动机电子控制装置、一防抱死系电子控制装置或一防打滑调节电子控制装置。其它的传感器可以是表示或检测汽车的运行状态的一般特征的传感器，例如发动机或车轮转速传感器、节流阀位置传感器、油门踏板位置传感器或其它传感器。信号联接15构成与一数据总线，例如CAN总线的连接，汽车或其它电子单元的***数据可以通过该***总线传送，因为电子单元通常由计算机单元联网。

一自动变速装置的换档或者说档位变换可以由一汽车司机启动，他通过例如一换档器、一键控器或一其它的变速选择***40给出一加档或减档信号。还可以给出一个用于选择下一个要置入档位的信号。与此相应，也可以借助于一电子变速操纵杆提供一个使变速装置换到什么档的信号。

在另一变速程序中，可以选择变速装置的自动操作，从而根据运行参数选择现实的档位，必要时自动引导换档。但一个自动变速装置也可以借助于例如特征值、特征曲线或特征曲线族，并在传感器信号的基础上在已知的预定点上自动换档，无需由司机启动换档。

还可以加入一例如空档位置N，在该位置，变速装置的输入与输出之间没有传动连接。还可以选择一实现停车制动的停车档位P。该停车档位也可自动选择，例如当点火钥匙51从点火锁中拔出并且汽车的运行状态允许这样做时。例如高速时拔点火钥匙，在这种情况下，不应引导停车制动。

因此，变速选择单元40可以调节到一区域M、例如司机方面的手动档位选择，一区域D、例如汽车的自动档位选择，一区域P、例如停车制动和/或一区域N、例如空档。还可以通过开关或一操纵杆引导一手动换档。

这种汽车优选带有一电子油门踏板23或负荷操纵杆，油门踏板23控制一传感器24，借助于该传感器，发动机电子控制装置20通过发动机1的信号线路21控制或调节例如燃油输送、点火时刻、喷入时间或节流阀位置。电子油门踏板23与传感器24经信号线路25与发动机电子控制装置20信号连接。发动机电子控制装置20经信号线路22与控制单元7信号连接。此外，变速装置电子控制装置30也可以与单元7和20信号连接。为此，一电机节流阀控制装置是符合目的的，节流阀的位置借助于发动机电子控制装置控制。在这种***中，与油门踏板的直接的机械连接不再需要，或者说无意义。

这种汽车还配置一发动机起动装置50，当司机试图例如借助于点火锁中的点火钥匙51起动发动机时，启动装置50控制一发动机电子控制装置和一启动器，起动并/或启动发动机。

图2示出按照本发明的操纵装置，其用于自动操作一变速装置，以操纵一变速装置的一中心换档轴的换档和选档运动，在此，为各操纵，例如轴的转动和轴向移动设置一电机。

装置200具有一电机201，其从动侧具有一蜗轮蜗杆传动装置的一蜗杆203。蜗杆203与一蜗轮205啮合，蜗轮205通过一轴与一齿轮212，例如小齿轮连接。该小齿轮与一扇形齿轮213的齿啮合。一换档销215与扇形齿轮213旋转固定并轴向固定地连接，或者二者为一体。换档销215嵌入到变速叉开口216的一个内。转动销215来操作一变速叉，则挂入一档。这一过程通过借助于电机201的操作控制。该电机可以反向操作，使销215往复摆动，从而在变速装置中挂入一档或另一档。

将换档销215沿中心换档轴211的轴线移动一下，则可将换档销嵌入一变速叉开口，从而选出所***的档位或相应的换档通道或变速机构的相应的档位组。通过绕中心换档轴211转动换档销215，变速叉沿所属的变速叉轴移动，从而实现换档。

为了形成换档销215对于换档所需的旋转和往复直线运动，采用一换档电机201和一选档电机202，并由一控制单元控制。

换档电机通过一带有蜗轮与蜗杆的蜗轮蜗杆传动装置借助中间接入加偏压的弹性体，例如蓄能器，传递其旋转运动，旋转运动从弹性体传递到换档小齿轮212上。蜗轮205、弹性体和小齿轮换档件212，例如扇形齿轮均可旋转地支撑在一浮动轴214上，浮动轴的一侧支撑在换档电机的壳体上，另一侧支撑在执行元件壳体218上。轴214也可以两侧都被容置并被支撑在执行元件或激励器的壳体上。

蜗轮205与弹性体的传动输入侧的连接和转矩传递以及弹性体的传动输出侧与小齿轮212之间的换档连接按如上所述的方式实现。借助于圆柱齿轮啮合，小齿轮换档件212将旋转运动传递到扇形齿轮213上，扇形齿轮213和换档销215可以形状吻合地连接或者制成一体。另一换档销215a可以与扇形齿轮213或换档销215形状吻合地连接或与扇形齿轮213或换档销215制成一体。

换档操作的扇形齿轮213和换档销215及215a与中心换档轴212固定连接，中心换档轴212在例如至少一个压入执行元件壳体218的滑动轴承套筒内被导向。

选择电机202通过一蜗轮蜗杆传动装置204将其旋转运动传递到小齿轮206a上，以操作选档运动。蜗轮204和选档小齿轮206a可转动地支撑在浮动轴207上，浮动轴207的一侧支撑在选档电机的壳体上，其另一侧支撑在执行元件壳体218上。在中心换档轴211上可旋转地支撑着选档齿条206b，使得当中心换档轴211绕其轴线旋转时，齿条206b不旋转。小齿轮206a和齿条206b的齿保持彼此平行，同时这一齿轮啮合对的齿沿相对侧相互支撑。轴间距在齿轮啮合的整个宽度上保持不变。

选档齿条206b具有垂直于中心换档轴211旋转轴线的平面。中心换档轴211具有相应的对接面，因此，小齿轮的齿的切向力经齿条传递到中心换档轴211上。选档小齿轮206a的旋转使选档齿条206b和中心轴211沿其轴线方向移动，这样，就使得扇形齿轮213和销215和215a沿轴向移动，从而可以移动到变速叉的不同开口中。

通过限定选档齿条206b的长度，并通过结构上的措施，例如在部件边缘仅在局部压印齿槽构成内部止档，从而限定所需的或允许的移动范围。

选档小齿轮206a和中心换档轴211的旋转轴线彼此垂直，因此，在换档所需的中心换档轴211的往复直线和旋转运动范围内，可以与选档小齿轮206a的位置无关地进行旋转运动，或反过来。

选档齿条206b的一特定的实施形式为，其沿着中心换档轴的旋转轴线具有一槽230。该槽230过渡到一个旋转导向部分中，该旋转导向部分的直径略大于槽宽。中心换档轴211具有一直径大大减小的区域，该直径与选档齿条206b的旋转导向部分相对应。该旋转导向部分也可以只在局部设置，例如只在选档齿条206b的轴向边缘区域或边缘上设置。该选档齿条借助槽230安置在中心换档轴上，通过中心换档轴211相对于槽230的很小的过盈配合，得到一种形状吻合的连接，例如卡接连接。由于上述内部止档件将选档小齿轮总是嵌入选档齿条206b中，并且上述齿结构保证了轴距，所以它不会由中心换档轴压下。

换档小齿轮212与扇形齿轮213的啮合使得齿面沿旋转轴线方向延伸。在换档所需的中心换档轴的往复直线运动和旋转运动范围内，扇形齿轮以及与之固定连接的换档销沿中心换档的轴向移动可与扇形齿轮转过的角度无关地进行。换档小齿轮212与扇形齿轮213也可以这样啮合，在小齿轮或扇形齿轮边缘齿侧彼此挤压之前，齿轮啮合对中的至少一个齿轮的齿顶支撑在齿轮啮合对的另一个齿轮的齿根内。这也可通过齿顶的一种特别的实施形式实现。所以，在齿轮啮合的整个宽度上和整个移动范围内轴距保持不变。

中心换档轴211的另一种运动方式是，换档运动是一种移动，而选档运动是一种转动，在这种情况下也可采用图示的结构原理，只是原来的换档变为现在的选档，原来的选档变为现在的换档。

中心换档轴211的一端部区域直径减小，并终止于一端头。

该区域由齿条206b的孔323所容纳，并可旋转且轴向固定地支撑。为此，齿条206b的槽的两侧具有侧部235，其防止齿条206b脱离。

按照本发明，该汽车带有一发动机、一变速装置和一转矩传递***，例如离合器、一用于自动操作变速装置的装置，该装置具有一控制单元和至少一个由该控制单元控制并用于对变速装置的变速比自动变换/选择的执行元件。控制单元与至少一个传感器信号连接，必要时还与其它的电子单元信号连接。执行元件具有一用于操作一变速件216变换一变速比的第一驱动件201和一用于操纵一变速件211选择一变速比的第二驱动件202，第一驱动件201通过一第一变速装置，例如一带有下级圆柱齿轮变速装置212、213的蜗轮蜗杆传动装置203、205操纵变速装置216上或用于变换变速比的装置211上的一元件，第二驱动件202通过一第二变速装置，例如蜗轮蜗杆变速装置204、204a操纵变速装置上或用于选择变速比的装置上的一元件，蜗轮蜗杆204、204a的下级设置一圆柱齿轮206a，该齿轮与一齿条206b啮合，齿条206b可旋转地支撑在一可轴向移动并可旋转的轴211上，而轴211可由第二驱动装置202通过蜗轮蜗杆传动装置204、204a和设置在下级的一圆柱齿轮206a和齿条206b驱动进行轴向升降，并由第一驱动装置201通过一蜗杆203和一蜗轮205，必要时还通过一下级设置的圆柱齿轮变速装置212、213驱动进行旋转运动。为此，轴211的至少一侧支撑在装置的壳体内。轴211可借助于第一驱动装置201旋转，并可借助于第二驱动装置202在轴向上升降，在此，齿条206b轴向固定但可旋转地安置在轴211上，并且不能相对于与齿条206b啮合的齿轮206a旋转，即使轴211转动。这可通过使齿条和齿轮借助于啮合相对对中而实现。齿条206b在轴向上具有一孔323或一槽230，其可转动但轴向固定地容纳轴211的一直径减小的区域。轴211具有一直径减小的区域，其可旋转地支撑着齿条206b，在此，一端部止档与轴连接，其在轴向上限位齿条。有利的是，该端部止档与轴为一体。在另一实施例中，齿条与轴形状吻合地连接，而在另一实施例中，齿条与轴借助于螺纹连接拧紧。

齿条具有一中心的沿轴向延伸的凹入部分323，例如孔，和一在轴向上延伸的槽230，在齿条上的槽的两侧具有限定槽的界限的可弹性变形的侧壁235。

齿条基本上为空心圆柱，其上的槽在一壁区域内设置在齿的对面。

有利的是，齿条206b和/或与其啮合的齿轮206a由塑料制成。

图3以及图4至7示出按照本发明的一装置的一截面，例如为操纵一变速装置、例如换档和选档的操纵装置。该装置具有一齿条行程传动装置，该齿条行程传动装置带有一齿条301和一驱动该齿条301的小齿轮302。通过小齿轮302的旋转，齿条301轴向位移或提升，使齿条往复直线移动。齿条301在此可转动地支承在一个换档轴303上。轴303的旋转的作用是在所选出的换档通道内进行换档，轴303的升降的作用是换档通道的选择。齿条在一端头304与轴303之间可旋转地被容纳在轴上的一直径减小的部分上。作为一变速装置调节装置的选档驱动或换档驱动的齿条行程传动装置300也可用于换档，如果轴303的换档和选档的操纵运动相对于轴向移动和旋转调换一下。

齿条301设置在轴303上，可旋转，但在轴向上与该轴固定设置，因此轴303可以独立于齿条301旋转，但轴303的往复直线运动却要借助于齿条操作或驱动来完成。

按照本发明，在轴303旋转时齿条301并不旋转。这是这样实现的，见图4，在齿轮的齿侧312a、312b彼此接触之前，小齿轮302的齿顶310已经支撑在齿条301的齿根311上，卡住或阻碍啮合对301、302的运动。因此，齿条与小齿轮的轴间距在啮合的整个宽度基本上保持不变，从而防止了啮合中的齿侧的夹紧。按照本发明，如果齿条301的齿顶支撑在小齿轮302的齿根中，并/或相互支撑，则也可防止旋转。

图5示出齿条301的一截面，该齿条由一带着齿321的基部320形成。两条臂322a、322b连接于该基部，形成轴303的直径减小的区域303a的容纳部分323。

齿条301的齿侧330a、330b的作用是支撑小齿轮302的齿顶310，该两齿侧比位于它们之间的齿根靠外。

图6和7分别示出小齿轮302和齿条301的配置的截面。小齿轮302可转动地支撑在轴302a上。小齿轮302的径向靠外的齿302b与齿条301的齿301a啮合。齿条301可转动地被容纳在轴303上的一直径减小的部分303a上，并通过小齿轮与齿条之间的支撑对正。

与本申请一并提交的权利要求书是为获得广泛的专利保护的无偏见的措辞表达。申请人保留再就至此在说明书和附图中所公开的特征提出权利要求的权力。

在从属权利要求中所采用的引用部分结合各从属权利要求的特征指明了独立权利要求的主题的进一步的构成；不应将其理解为放弃对被引用的从属权利要求的特征的独立的技术主题的保护。

然而，这些从属权利要求的技术主题也构成了独立的发明，该独立的发明独立于前面的从属权利要求。

本发明也不应被所描述的实施例所限定。更确切地说，在本发明的框架中可以包含很多变化和修改，特别是，这些变化、要素和组合和/或材料例如通过与各结合整个说明书和实施例，以及权利要求书所描述和在附图中所包含的特征或要素或方法步骤的结合或对它们的改变而具有发明性，而且它们还涉及制造、检验和加工的方法。

Claims (6)

1.汽车，具有一发动机(1)、一变速装置(3)和一转矩传递***(2)，具有一用于自动操作变速装置的装置，该装置具有一控制单元(7)和至少一个由该控制单元控制的执行元件(8)，用于自动变换/选择变速装置(3)的一传动比，该控制单元(7)至少与一个传感器(24)信号联接，该执行元件(8)具有一个第一驱动装置(201)和一个第二驱动装置(202)，第一驱动装置用于操作一变速装置元件(216)，以变换一变速比，第二驱动装置用于操作一变速装置元件(215)，以选择一传动比，其特征在于：第一驱动装置(201)经过具有后置的圆柱齿轮传动装置(212，213)的蜗轮蜗杆传动装置(203，205)操纵该变速装置的一个元件，以便变换变速比，第二驱动装置(202)经过蜗轮蜗杆传动装置(204，204a)操纵该变速装置的一个元件，以便选择变速比，在此，蜗轮蜗杆传动装置之后配置一圆柱齿轮(206a)，该齿轮与一齿条(206b)啮合，该齿条(206b)可旋转地支撑在一轴向移动并可旋转的轴(211)上，小齿轮的齿顶支承在齿条的齿根中，从而防止了齿条(206b)相对于小齿轮的相对旋转。

2.汽车，具有一发动机(1)、一变速装置(3)和一转矩传递***(2)，具有一用于自动操作变速装置的装置，该装置具有一控制单元(7)和至少一个由该控制单元控制的执行元件(8)，用于自动变换/选择变速装置(3)的一传动比，控制单元(7)至少与一个传感器(24)信号联接，执行元件(8)具有一个第一驱动装置(201)和一个第二驱动装置(202)，第一驱动装置用于操作一变速装置元件(216)，以变换一变速比，第二驱动装置用于操作一变速装置元件(215)，以选择一传动比，其特征在于：第一驱动装置(201)经过具有下级圆柱齿轮传动件(212，213)的蜗轮蜗杆传动装置(203，205)控制该变速装置的一个元件，以便变换变速比，第二驱动装置经过蜗轮蜗杆传动装置(204，204a)控制该变速装置的一个元件，以便选择变速比，在此，蜗轮蜗杆传动装置(204，204a)的下级为一圆柱齿轮(206a)，该齿轮与一齿条啮合，该齿条可旋转地支撑在一轴向移动并可旋转的轴(211)上，齿条的齿顶支承在小齿轮的齿根中，从而防止齿条相对于小齿轮的旋转。

3.如权利要求1的汽车，其特征在于：齿条的齿顶(312b)支承在小齿轮的齿根中，而小齿轮的齿顶(310)支承在齿条的齿根中。

4.如权利要求1、2或3的汽车，其特征在于：所述支承在齿条的整个宽度上实现。

5.如权利要求1、2或3的汽车，其特征在于：所述支承在小齿轮和/或齿条的齿的边缘区域(330a，330b)发生。

6.如权利要求1或2的汽车，其特征在于：所述转矩传递***是离合器。

Images