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CN107687515B - 对控制构件的角位置进行控制的致动单元和车辆传动装置 - Google Patents

对控制构件的角位置进行控制的致动单元和车辆传动装置 Download PDF

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Abstract

用于对控制构件的角位置进行控制的致动单元和车辆传动装置。致动单元包括主马达和将主马达产生的运动传递到控制构件的传动机构。传动机构包括：第一旋转传动构件，连接到主马达的驱动轴；第二旋转传动构件，布置成与控制构件驱动连接以旋转；耦接构件，可在将第一和第二旋转传动构件连接以旋转的接合位置和使两者断开的脱离位置之间选择性地移位；第一弹性装置，介于第一和第二旋转传动构件之间以当耦接构件处于脱离位置时使第二传动构件相对于第一传动构件旋转；第二弹性装置，趋向于朝向接合位置弹性地推动耦接构件，使得耦接构件通常保持在接合位置；及辅助致动设备，布置为控制耦接构件从接合位置向脱离位置移位，与第二弹性装置相反作用。

Description

对控制构件的角位置进行控制的致动单元和车辆传动装置
技术领域
本发明总体上涉及用于对控制构件的角位置进行控制的致动单元(actuationunit)，上述控制构件特别是用于车辆传动装置(vehicle transmission)中的控制构件，例如用于当车辆停放时控制用于锁定车辆传动装置的锁定设备(所谓的停放锁定设备)。
背景技术
文献WO 02/21022 A1披露了用于车辆传动装置的致动单元，其包括：控制构件，特别是驱动轴；主马达，特别是电动马达；传动机构，其介于主马达和控制构件之间，向控制构件传递由主马达产生的运动，并且包括被布置为彼此接合的两个传动构件；用于正常保持两个传动构件彼此脱离的弹簧；以及用于将传动构件中的一个朝向另一个移动来与其接合的电磁铁。此已知的解决方案受到以下问题的影响：在电力供应中断的情况下，由于弹簧产生的弹力，两个传动构件自动地彼此脱离。在应用用于控制车辆的停放锁定设备的致动单元的情况下，这意味着在电力供应中断的情况下，车辆被自动地锁定在停放状态，即使这是不必要的和/或不期望的。
本发明的目的是提供上述类型的致动单元，其具有安全功能，这样使得在紧急情况下，例如在主马达故障或不操作的情况下，控制构件被移动到预定的角位置，而它不受上述现有技术的缺点影响。
发明内容
根据本发明，通过致动单元完全实现了该目的和其他目的，该致动单元包括主马达和用于向控制构件传递由主马达产生的运动的传动机构，其中传动机构包括：
第一旋转传动构件，其被布置成由主马达驱动而旋转，
第二旋转传动构件，其与控制构件驱动地(drivingly)连接以一起旋转，
耦接构件，能够在其将第一旋转传动构件和第二旋转传动构件彼此连接以旋转的接合位置和其使第一旋转传动构件和第二旋转传动构件彼此断开的脱离位置之间选择性地移位，
第一弹性装置，当耦接构件处于脱离位置中时，第一弹性装置介于第一旋转传动构件和第二旋转传动构件之间以使第二旋转传动构件相对于第一旋转传动构件相对旋转，
第二弹性装置，其倾向于朝向接合位置弹性地推动耦接构件，这样使得耦接构件通常保持在接合位置中，以及
辅助致动设备，其被布置成控制耦接构件从接合位置(在接合位置耦接构件由第二弹性装置保持)移位到脱离位置。
在紧急情况下，例如在主马达故障或不操作的情况下，控制该辅助致动设备以将耦接构件移位到脱离位置以使第一旋转传动构件和第二旋转传动构件彼此脱离。在耦接构件处于脱离位置中的情况下，与控制构件驱动地连接以一起旋转的第二旋转传动构件由于第一弹性装置的弹性作用而相对于第一旋转传动构件旋转，直到其达到预定的角位置。在致动单元用于车辆传动装置的情况下，控制构件的所述预定的角位置可对应于传动装置的特定操作模式，例如空档模式或停放模式。在这方面，致动单元可有利地与用于在车辆停放时锁定传动装置的锁定设备(以下简称为“停放锁定设备”)相关联，以便在紧急情况下自动激活停放锁定设备，例如在主马达发生故障或不操作(例如由于电池充电水平过低或车辆的电气系统故障)的情况下。
由于耦接构件通常由第二弹性装置保持在接合位置中(这样使得第一旋转传动构件和第二旋转传动构件通常与彼此连接以旋转)，并且耦接构件从接合位置到脱离位置的移位必须由辅助致动设备控制，控制构件进入预定角位置的运动在紧急情况下不自动发生，而是在辅助致动设备是马达，例如电动马达的情况下由管理致动单元的操作的电子控制单元授权，或在辅助致动设备是手动设备的情况下由使用者授权。因此，可以避免不被认为是“紧急”(例如，电力供应中的非常短的中断)的事件可能导致致动单元的安全模式的激活，也就是说可能导致控制构件移动到预定的角位置，这与现有技术相反。例如，在致动单元意图控制车辆的停放锁定设备情况下，可以因此对致动单元的安全模式的激活进行一系列初步检查(包括例如，检查车辆的行驶速度)，这样使得当且仅当所有的初步检查都已经成功完成时，才发生控制构件到预定的角位置(在这种情况下，角位置与停车模式相对应)的运动。
附图说明
本发明的其他特征和优点将从以下详细描述中变得显而易见，这些详细描述仅仅是通过参考附图的非限制性实例给出，其中：
图1是根据本发明的实施例的与机动车辆的停放锁定设备相关联的致动单元的透视图；
图2和图3是图1的致动单元从不同视点的分解图；以及
图4是图1的致动单元的侧视图。
具体实施方式
参考附图，通常用10指示根据本发明的实施例的致动单元。
致动单元10被布置成，对控制构件12(特别地，但不一定是车辆传动装置的控制构件)围绕旋转轴线x的角位置进行控制。在附图所示的示例性实施例中，控制构件12是可围绕旋转轴线x旋转并且承载齿轮14的轴。然而，本发明不限于被制造为轴的控制构件的情况，而是控制构件可为任何其他类型的旋转构件。此外，在所提出的示例性实施例中，控制构件12意图控制通常用16指示的停放锁定设备，但是当然，其可以用于控制任何其他设备，而不一定是安装在车辆传动装置上的设备。这里将不详细描述设备16，因为它是已知类型的，并且因为它不构成本发明的部分。
致动单元10首先包括优选地被制造为电动马达的主马达18，其具有安装有小齿轮22的驱动轴20。致动单元10还包括传动机构，该传动机构介于主马达18和控制构件12之间，以将由主马达18产生的旋转运动传递到控制构件12。
传动机构包括：第一旋转传动构件24，其被布置成由主马达18的驱动轴20驱动而旋转；以及第二旋转传动构件26，其与控制构件12驱动地连接以进行旋转。
优选地，第一旋转传动构件24与主马达18的驱动轴20永久地连接以便旋转。根据图中所示的实施例，第一旋转传动构件24是与小齿轮22啮合的齿轮(并且因此，第一旋转传动构件24以下将被称为齿轮24)。齿轮24可直接与小齿轮22啮合，如在所提出的实施例中，或者，可在小齿轮22与齿轮24之间设置一个或多个中间齿轮，它们根据小齿轮22和齿轮24之间的期望的传动比而适当地设计尺寸。
根据附图所示的实施例，第二旋转传动构件26是轴(并且因此，第二旋转传动构件26以下将被称为轴26)，其优选地与控制构件12同轴布置。齿轮24空转地(idly)安装在轴26上。
致动单元10还包括接合套筒28，该接合套筒安装在轴26上，以便与所述轴驱动地连接以一起旋转，但是相对于所述轴可轴向滑动。接合套筒28包括具有孔32的凸缘30，该孔被布置成由销34接合，该销从齿轮24的面向接合套筒28的面轴向突出。接合套筒28朝向齿轮24被弹簧36弹性地推动，这样使得接合套筒28的孔32通常由齿轮24的销34接合，并且因此接合套筒28与齿轮24耦接以一起旋转。随着接合套筒28与轴26驱动地连接以一起旋转，如上所述，在这种情况下，齿轮24和轴26通过接合套筒28彼此驱动地连接以一起旋转。
致动单元10还包括辅助致动设备38，该辅助致动设备被布置成控制接合套筒28从接合位置到脱离位置的轴向移位，在脱离位置中齿轮24的销34与接合套筒28的孔32脱离，因此齿轮24和轴26相对于彼此自由旋转。
辅助致动设备38可以是使用者(例如，通过线缆)直接或间接控制的手动致动设备或马达(例如电动马达)。辅助致动设备38通过例如叉40作用在接合套筒28上，特别如图4所示。
在辅助致动设备38被制造为马达的情况下，其可无差别地是线性马达，诸如例如线性螺线管(如图所示的实施例中)，或旋转马达，优选电动马达，以及在该第二种情况下，其可设置有用于将由马达产生的旋转运动转换成叉40或至少叉40的部分的平移运动的运动转换机构(例如螺母丝杠机构)。或者，辅助致动设备38还可以被配置为直接控制接合套筒，从而不需要介于辅助致动设备38和接合套筒28之间的叉子或任何其他致动构件。
在辅助致动设备38被制造为马达的情况下，辅助致动设备38以及主马达18由管理监视致动单元10的操作的电子控制单元(未示出)控制。
致动单元10还包括与弹簧36分离的弹性装置，该弹性装置介于齿轮24和轴26之间，以在接合套筒28处于脱离位置中时使轴26相对于齿轮24相对旋转。所述弹性装置例如由预加载的弹簧42形成，其具有连接到齿轮24的端部和连接到轴26的相对端部。根据图中所示的实施例，弹簧42是扁平的螺旋弹簧，其具有矩形横截面并且优选地容纳在齿轮24内。
现在将简要描述上述致动单元10的操作，特别是参考被制造为马达的辅助致动设备的情况。
在正常操作条件下，接合套筒28由弹簧36保持在接合位置中，在接合位置中，由于齿轮24的销34在接合套筒28的孔32中的接合，接合套筒28与齿轮24驱动地连接以一起旋转。因此，在这种情况下，由主马达在任一方向上产生的旋转运动被传递到轴26，从而通过小齿轮22、齿轮24和接合套筒28而传递到控制构件12。在紧急情况下，当辅助致动设备38由电子控制单元激活时，例如，在致动单元10用于车辆传动装置的情况下，由于电气系统中的故障或由于电池充电水平过低，辅助致动设备38使接合套筒28从接合位置移位到脱离位置。因此，轴26和因此控制构件12相对于齿轮24自由旋转，因为它不再通过接合套筒28耦接到所述轮上。因此，由于介于齿轮24和轴26之间的弹簧42的预加载，齿轮24和轴26相对于彼此旋转。
优选地，结束止动装置(end stop means)与齿轮24相关联，以防止齿轮24的旋转超过特定限制，这样使得存储在弹簧42中的弹性能确保轴26以及因此控制构件12能够旋转直到对应于所述预定的角位置的特定结束位置。
然后，致动单元10可以通过加载弹簧42并且使接合套筒28回到接合位置而容易地回到正常操作位置，在该接合位置中，接合套筒28通过孔32中的销34的接合而与齿轮24耦接。此操作可通过适当地控制主马达18来实行。
自然地，本发明的原理保持不变，在不脱离如所附权利要求中限定的的本发明的范围的情况下，实施例和结构细节可相对于仅仅通过非限制性实例而在本文中所描述和示出的那些实施例和结构细节而广泛地变化。

Claims (8)

1.用于对控制构件(12)的角位置进行控制的致动单元(10)，包括主马达(18)和被布置成将由所述主马达(18)产生的运动传递到所述控制构件(12)的传动机构(22，24，26，28，36，38)，其中所述传动机构(22，24，26，28，36，38)包括：
第一旋转传动构件(24)，所述第一旋转传动构件被布置成由所述主马达(18)驱动而旋转；
第二旋转传动构件(26)，所述第二旋转传动构件被布置成与所述控制构件(12)驱动地连接以一起旋转；
耦接构件(28)，所述耦接构件能够在接合位置与脱离位置之间选择性地移位，在所述接合位置中所述耦接构件将所述第一旋转传动构件(24)和所述第二旋转传动构件(26)互相连接以一起旋转，在所述脱离位置中所述耦接构件使所述第一旋转传动构件(24)和所述第二旋转传动构件(26)彼此断开；
辅助致动设备(38)，所述辅助致动设备被布置成控制所述耦接构件(28)在所述接合位置和所述脱离位置之间的移位；
第一弹性装置(42)，介于所述第一旋转传动构件(24)和所述第二旋转传动构件(26)之间，以当所述耦接构件(28)处于所述脱离位置时，促使所述第二旋转传动构件(26)相对于所述第一旋转传动构件(24)旋转，以及
第二弹性装置(36)，所述第二弹性装置倾向于朝向所述接合位置弹性地推动所述耦接构件(28)，这样使得所述耦接构件(28)通常保持在所述接合位置中，并且所述辅助致动设备(38)在被激活时控制所述耦接构件(28)从所述接合位置向所述脱离位置的移位，与所述第二弹性装置(36)相反地作用，
其特征在于，所述第一旋转传动构件(24)是齿轮，且所述第二旋转传动构件(26)是轴，所述第一旋转传动构件(24)空转地安装在所述轴上，其中所述耦接构件(28)是套筒，该套筒安装在所述第二旋转传动构件(26)上以便与所述第二旋转传动构件(26)驱动地连接以一起旋转，但是该套筒相对于所述第二旋转传动构件(26)在所述接合位置和所述脱离位置之间能轴向滑动，并且其中所述耦接构件(28)和所述第一旋转传动构件(24)设置有相应的接合装置(32，34)，所述接合装置被布置为当所述耦接构件(28)处于所述接合位置中时彼此接合。
2.根据权利要求1所述的致动单元，其中所述第二弹性装置(36)包括弹簧，该弹簧倾向于朝向所述第一旋转传动构件(24)推动所述耦接构件(28)，以将所述耦接构件(28)与所述第一旋转传动构件(24)耦接以一起旋转。
3.根据权利要求1所述的致动单元，其中所述第一旋转传动构件(24)永久地连接到所述主马达(18)的驱动轴(20)。
4.根据权利要求1所述的致动单元，其中所述第一弹性装置(42)包括预加载的弹簧，该预加载的弹簧在第一端部处连接到所述第一旋转传动构件(24)并且在第二端部处连接到所述第二旋转传动构件(26)。
5.根据权利要求1所述的致动单元，其中所述辅助致动设备(38)是马达。
6.根据权利要求5所述的致动单元，其中所述辅助致动设备(38)是电动马达。
7.根据权利要求1所述的致动单元，其中所述辅助致动设备(38)是能手动操作的致动设备，被布置成由使用者直接或间接操作。
8.车辆传动装置，包括用于在所述车辆停放时锁定所述传动装置的停放锁定设备(16)、用于控制所述停放锁定设备(16)的控制构件(12)以及根据前述权利要求1至7中任一项所述的致动单元(10)，其中所述致动单元(10)被布置成对所述控制构件(12)的角位置进行控制。
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