用于至少两个空转齿轮在车辆的变速器的两个配属的轴上进行切换的系统

摘要

本发明涉及一种用于至少两个空转齿轮(A1、B1)在车辆的变速器的两个配属的轴(A、B)上进行切换的系统，其特征在于，至少一个第一空转齿轮(A1)在配属的第一轴(A)上和至少一个第二空转齿轮(B1)在配属的第二轴(B)上彼此建立驱动连接，并且为了与分别配属的轴(A、B)进行联接，能够同时通过切换机构进行切换。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分中详细限定的类型的 用于至少两个空转齿轮在车辆的变速器的两个配属的轴上进行切换的 系统。

背景技术

在车辆的变速器中使用滑动套筒、切换齿轮和同步套件，用以对 空转齿轮和轴进行连接和同步。滑动套筒经由切换拨叉进行运动并且 产生空转齿轮与轴之间的形状锁合(Formschluss)，从而可以在空转 齿轮与轴之间传递力矩。在相应的变速器轴上的齿轮组对通常由空转 齿轮和固定齿轮组成。在车辆的混合变速器中，多个换能器，例如电 动马达和内燃机连接到传动系上。在此，通过空转齿轮-固定齿轮-齿轮 组对仅可以有限地实现运行功能。

例如，DE 10 2010 043 354 A1研究用于机动车的混合变速器的设 计方案。在那里，设置有多个配属于不同变速器轴的空转齿轮，这些 空转齿轮布置在两个用于形成挡位的齿轮组平面中。在此，分别给空 转齿轮配属了切换机构，用来与所属的轴抗相对转动(drehfest)连接。 在该设计方案中，该情况产生的不利影响是，为了对这些空转齿轮进 行切换，需要多个切换机构，这些切换机构使变速器的构造复杂化并 且使制造变得昂贵。

发明内容

因此，本发明的任务在于，使前述类型的系统在其构造方面变得 简单并且廉价地进行设计。

该任务通过权利要求1的特征来解决。

提出了一种用于多个空转齿轮在多个配属的轴上进行切换的系 统，其中，至少一个第一空转齿轮在配属的第一轴上以及至少一个第 二空转齿轮在配属的第二轴上彼此建立驱动连接，并且能通过切换机 构同时进行切换来与各个所属的轴联接。以该方式，可以实现用于至 少两个空转齿轮在两个配属的轴上同时进行切换的简单构造且节省结 构空间的系统。由此，在车辆变速器中，以简单的方式通过切换机构 的切换，可以使至少一个驱动单元与两个轴经由给轴分别配属的空转 齿轮联接或者从这两个轴脱联接。在此，空转齿轮可以作为皮带轮或 链轮经由牵引机构传动装置来连接或者作为齿轮彼此嵌接或经由齿轮 传动装置建立连接。

优选地，在切换机构的中立位置中，第一和第二空转齿轮同时可 以从各个所属的轴脱联接或可以保持在该状态下。通过空转齿轮的脱 联接，一个或多个驱动单元，例如电动马达可以联接到空转齿轮上并 且不依赖于配属的轴的运行状态地导入转速和负载，例如，可以因此 驱动辅助机组。

优选地，在此，通过从中立位置切换到第一切换位置，可以切换 第一空转齿轮，用以抗相对转动地与第一轴联接，并且通过从中立位 置切换到第二切换位置，可以切换第二空转齿轮，用以抗相对转动地 与第二轴联接。

优点在于，空转齿轮可以选择性地联接到配属的轴上或从这些轴 脱联接。为此，在切换机构的第一切换位置中，优选第一空转齿轮可 以与第一轴联接，并且同时，第二空转齿轮可以从第二轴脱联接或可 以保持在该状态下。在切换机构的第二切换位置中，优选第二空转齿 轮可以与第二轴联接，并且同时，第一空转齿轮可以从第一轴脱联接 或可以保持在该状态下。由此，至少一个驱动单元可以经由空转齿轮 与各个配属的轴连接。

替选或补充地，也可以实现至两个轴的连接。为此，在切换机构 的第三切换位置中，不仅第一空转齿轮而且第二空转齿轮都同时可以 与各个配属的轴联接。在空转齿轮的该互连方案的情况下，可以利用 在各个配属的轴之间或在空转齿轮之间的直接的传动比。

用于同时切换两个空转齿轮的特别简单构建的切换机构可以通过 所谓的flip-flop触发器或启动线路(Kippschaltung)来实现。为此，优 选设置有能枢转的杠杆或能枢转的杠杆系统。优选地，切换机构具有 至少一个能绕摆动轴线枢转的摆动杠杆。在此，通过摆动杠杆的简单 的往复枢转可以分别实现空转齿轮的同时切换。优选地，在此通过摆 动杠杆从中立位置中沿一个摆动方向枢转，可以切换第一空转齿轮， 用以抗相对转动地与第一轴联接，并且通过摆动杠杆从中立位置中沿 另一摆动方向枢转，可以切换第二空转齿轮，用以抗相对转动地与第 二轴联接。以该方式，由于摆动杠杆能在两侧的枢转，可以通过摆动 杠杆的简单的往复枢转的方式实现两个空转齿轮在两个配属的轴上同 时选择性地切换。在此，摆动杠杆可以实施为简单的翻转杠杆或为简 单的切换摇杆。

因此，切换机构通过摆动杠杆从中立位置沿一个摆动方向枢转可 以转换到第一切换位置，并且通过摆动杠杆沿另一摆动方向的枢转可 以转换到第二切换位置。

替选或补充地，切换机构具有至少一个以能绕转动轴线转动的方 式支承的切换辊或切换轴。通过切换辊或切换轴从中立位置沿一个转 动方向的旋转，可以切换第一空转齿轮，用以与第一轴抗相对转动的 联接，并且通过切换辊或切换轴从中立位置沿另一转动方向的旋转， 可以切换第二空转齿轮，用以与第二轴抗相对转动的联接。

因此，切换机构通过切换辊或切换轴沿一个转动方向的旋转能从 中立位置中转换到第一换档位置中，而通过切换辊或切换轴沿另一转 动方向的旋转从中立位置中转换到第二换档位置中。替选或补充地， 切换机构通过切换辊或切换轴沿一个或另外的转动方向的旋转可以转 换到第三换档位置中。

为了切换空转齿轮，摆动杠杆优选在其摆动轴线的两侧上分别具 有至少一个杠杆臂。在一侧上，至少一个第一杠杆臂配属于在第一轴 上的至少一个第一空转齿轮，并且在另一侧上，至少一个第二杠杆臂 配属于在第二轴上的至少一个第二空转齿轮。通过枢转摆动杠杆，可 以在第一杠杆臂上切换第一空转齿轮并且可以在第二杠杆臂上切换第 二空转齿轮。因此，以简单的方式可以在摆动杠杆的摆动臂上实现两 个空转齿轮在两个配属的轴上同时进行切换。

为了切换空转齿轮，切换辊或切换轴优选具有至少一个第一切换 滑槽和至少一个在该至少一个第一切换滑槽中引导的配属于第一空转 齿轮的第一切换杆和至少一个第二切换滑槽和至少一个在该至少一个 第二切换滑槽中引导的配属于第二空转齿轮的第二切换杆。在此，通 过切换辊或切换轴的旋转，可以在第一切换杆上切换第一空转齿轮并 且可以在第二切换杆上切换第二空转齿轮。

优选地，为了切换第一空转齿轮，在第一轴上设置有至少一个第 一切换元件，并且为了切换第二空转齿轮，在第二轴上设置有至少一 个第二切换元件。切换元件以抗相对转动的方式同轴地布置在各个配 属的轴上，并且可以沿着该轴移动，用以使各个配属的空转齿轮与各 个配属的轴联接或脱联接。通过切换机构，可以切换两个切换元件， 用以使各个配属的空转齿轮与各个配属的轴联接或脱联接。切换元件 例如可以分别实施为滑动或切换套筒，并且尤其分别具有用于使各个 配属的空转齿轮同步地进行切换的同步套件。

在本发明的优选设计方案中，摆动杠杆在用于切换第一空转齿轮 的至少一个第一杠杆臂上与在第一轴上的至少一个配属于该第一空转 齿轮的第一滑动套筒建立连接，并且在用于切换第二空转齿轮的至少 一个第二杠杆臂上与在第二轴上的至少一个配属于该第二空转齿轮的 第二滑动套筒建立连接。通过枢转摆动杠杆，在第一杠杆臂上用于切 换第一空转齿轮的第一滑动套筒和在第二杠杆臂上用于切换第二空转 齿轮的第二滑动套筒可以分别沿着配属的轴移动。以该方式，通过枢 转摆动杠杆可以实现两个滑动套筒沿着配属的轴的同时移动，用以切 换两个配属的空转齿轮。

在本发明的另一优选设计方案中，第一切换杆与在第一轴上的至 少一个配属于第一空转齿轮的第一滑动套筒建立连接，并且第二切换 杆与在第二轴上的至少一个配属于第二空转齿轮的第二滑动套筒建立 连接。通过旋转切换辊或切换轴，在第一切换杆上用于切换第一空转 齿轮的第一滑动套筒以及在第二切换杆上用于切换第二空转齿轮的第 二滑动套筒分别可以沿着配属的轴移动。

优选地，在此，在摆动杠杆上的杠杆臂或者切换辊的或切换轴的 切换杆分别具有至少一个用于与各个配属的滑动套筒形状锁合的连接 的随动元件。例如，随动元件可以实施为在杠杆臂上或在切换杆上突 出的接触销或突出的接触凸鼻，其嵌入到在滑动套筒上形成的相对应 的凹陷部，尤其是在外圆周上的环形凹槽中。

在本发明的另一优选设计方案中，摆动杠杆呈弓形地构造有两个 侧臂并且在这些侧臂上分别构造有两个杠杆臂。在此，摆动臂在一侧 上在第一杠杆臂上与至少一个配属于第一空转齿轮的第一滑动套筒连 接，并且在另一侧上在第二杠杆臂上与至少一个配属于第二空转齿轮 的第二滑动套筒连接。通过枢转摆动杠杆，在第一杠杆臂上用于切换 第一空转齿轮的第一滑动套筒以及在第二杠杆臂上用于切换第二空转 齿轮的第二滑动套筒分别可以沿着配属的轴移动。在此，通过至摆动 杠杆的两个侧臂的连接，可以在两侧操纵和引导滑动套筒。

摆动杠杆可以实施为具有在U形腿上形成的侧臂的呈U形的弓 架。

优选地，摆动杠杆在侧臂上分别以能沿轴轴线方向枢转运动的方 式支承在摆动支承件上。

优选地，摆动支承件构造为球头。

附图说明

由下面的说明和由附图得到本发明的另外的特征，在这些附图中 简化地示出了本发明的多个实施例。其中：

图1以第一实施例示出根据本发明的系统的示意图；

图2以第二实施例示出根据本发明的系统的示意图；

图3以第三实施例示出由图1的系统的变型方案的透视图；

图4示出由图3的系统的另一视图；

图5示出由图3和图4的系统的局部视图；

图6至图9分别示出由图3和图4的系统的局部图。

具体实施方式

图1中以第一实施例示出了根据本发明的用于至少两个空转齿轮 A1、B1在车辆的变速器的两个各个配属的轴A、B上进行切换的系统。 轴A、B轴线平行地布置。第一空转齿轮A1在第一轴A上并且第二空 转齿轮B1在第二轴B上都以能转动支承的方式来布置。空转齿轮A1、 B1分别实施为齿轮，彼此啮合地嵌接并且形成齿轮组对，经由齿轮组 对，一个或两个轴可以与至少一个未示出的驱动单元，例如电动马达 连接。在此，至少一个空转齿轮A1、B1也可以经由齿轮或齿轮传动链 与驱动单元连接。经由切换机构，可以同时切换第一和第二空转齿轮 A1、B1，用以与各个附属的轴抗相对转动的联接。在此，第一轴A可 以形成两轴的机动车变速器的，尤其是手挡变速器的变速器输入轴， 而第二轴B可以形成输出轴。

切换机构具有用于同时切换空转齿轮A1、B2的切换机械装置。 在此，为了使空转齿轮A1、B1与相应的轴A、B联接和同步，设置有 在这里实施为滑动套筒A2的配属于第一空转齿轮A1的第一切换元件 和在这里实施为滑动套筒B2的配属于第二空转齿轮B1的第二切换元 件。滑动套筒A2、B2以抗相对转动且能沿着这些轴A、B移动的方式 布置在各个配属的轴A、B上，用以各个配属的空转齿轮A1、B1与各 个配属的轴A、B的联接。切换装置以如下方式作用在切换元件A2、 B2上，即，第一空转齿轮A1和第二空转齿轮B1的同步切换通过调节 器件或调节装置，例如切换执行器来实现。

切换机构具有以能绕转动点或沿轴轴线的方向的摆动轴线1往复 枢转的方式支承的摆动杠杆。该摆动杠杆布置在轴A、B之间并且在其 转动点或其摆动轴线1的两侧分别形成杠杆臂2、3。在此，摆动杠杆 的第一杠杆臂2与在第一轴A上的第一滑动套筒A2连接，并且第二杠 杆臂3与在第二轴B上的第二滑动套筒B2连接。以该方式，通过摆动 杠杆绕摆动轴线1的枢转，滑动套筒A2、B2可以沿着各个配属的轴A、 B在彼此分别相反的方向上在轴线平行的轴A、B上以同步的方式移动。 在此，摆动杠杆在第一杠杆臂2的用于与第一滑动套筒A2连接的端部 上并且在第二杠杆臂3的用于与第二滑动套筒B2连接的端部上分别具 有至少一个随动元件4。随动元件分别形状锁合地作用在配属的滑动套 筒A2、B2上。以该方式，摆动杠杆形成了为了同时切换空转齿轮A1、 B1而能绕摆动轴线1枢转的摇转杠杆或为了同时切换空转齿轮A1、 B1而能绕摆动轴线1枢转的切换摇杆。

在此，随动元件4分别嵌入到在滑动套筒A2、B2的外圆周上相 对应的凹陷部中，在这里是在滑动套筒A2、B2的外圆周上的环形凹槽 中，并且因此在杠杆臂2、3与滑动套筒A2、B2之间形成轴向的形状 锁合连接。

为了使摆动杠杆轴向往复摆动，该摆动杠杆可以与用于导入调节 力或调节力矩的调节器件或调节装置连接。

摆动杠杆示出在中立位置N中。在中立位置N中，第一和第二空 转齿轮A1、B1处于从各个配属的轴A、B脱联接的状态下，并且由此， 能自由转动地布置在这些轴上。通过摆动杠杆从中立位置N沿一个摆 动方向，在这里是在图面中顺时针向右地枢转到第一切换位置(Pos1)， 第一滑动套筒A2经由在第一杠杆臂2上的连接可以在第一轴A上在图 面中向右地移动。在此，第一滑动套筒A2可以以抗相对转动的方式与 第一空转齿轮A1连接，并且由此，该第一空转齿轮可以以抗相对转动 的方式与第一轴A联接。同时，第二滑动套筒B1经由在第二杠杆臂3 上的连接可以在第二轴B上在图面中向左地移动。由此，第二空转齿 轮B1可以保持在从第二轴B脱联接的状态下并且可以在该第二轴上自 由转动。

通过摆动杠杆从中立位置N沿另一摆动方向，在这里是在图面中 逆时针向左地枢转到第二切换位置(Pos2)，第二滑动套筒B2经由在 第二杠杆臂3上的连接可以在第二轴B上在图面中向右地移动。在此， 第一滑动套筒B2可以以抗相对转动的方式与第二空转齿轮B1连接， 并且由此，该第二空转齿轮可以以抗相对转动的方式与第二轴B联接。 同时，第一滑动套筒A1经由在第一杠杆臂2上的连接可以在第一轴A 上在图面中向左地移动。由此，第一空转齿轮A1可以保持在从第一轴 A脱联接的状态下并且可以在该第一轴上自由转动。

图2示出了根据本发明的系统的第二实施例。在此，切换机构具 有以能绕转动轴线5转动的方式支承的切换辊或切换轴。该切换辊或 切换轴在轴A、B之间并且以相对这些轴轴线平行的转动轴线5地进行 布置，并且构造出第一切换滑槽6和第二切换滑槽7。与第一滑动套筒 A2连接的第一切换杆8在第一切换滑槽6中引导，而与第二滑动套筒 B2连接的第二切换杆9在第二切换滑槽7中引导。通过旋转切换辊， 第一和第二切换杆8、9相应于在第一和第二切换滑槽6、7中引导(如 分别通过双向箭头说明的那样)地可以在轴向往复运动，并且在此， 滑动套筒A2、B2可以沿着各个配属的轴A、B在彼此相反或相同的方 向上同步移动。在此，切换杆8、9分别在一个端部区段上嵌入到切换 辊的各个配属的切换滑槽6、7中，并且在另外的端部区段上经由随动 元件4形状锁合地作用在各个配属的滑动套筒A2、B2上。

切换辊通过与其同轴布置的调节器件或调节装置，可以在两个绕 转动轴线5转动的方向上受驱动。

切换辊示出在中立位置N中。在中立位置N中，第一和第二空转 齿轮A1、B1处于从各个配属的轴A、B脱联接的状态下，并且由此， 能自由转动地布置在这些轴上。通过摆动辊从中立位置N沿一个转动 方向绕转动轴线5旋转到第一切换位置(Pos1)，第一滑动套筒A2经 由第一切换杆8可以在图面中向右地移动。在此，第一滑动套筒A2可 以以抗相对转动的方式与第一空转齿轮A1连接，并且由此，该第一空 转齿轮可以以抗相对转动的方式与第一轴A联接。同时，第二滑动套 筒B2经由第二切换杆9可以在第二轴B上在图面中向左地移动或可以 在第二轴B上保持在之前的位置中。由此，第二空转齿轮B1可以保持 在从第二轴B脱联接的状态下并且可以在该第二轴上自由转动。

通过切换辊从中立位置N沿另一转动方向绕转动轴线5旋转到第 二切换位置(Pos2)，第二滑动套筒B1经由第二切换杆9可以在图面 中向右地移动。在此，第二滑动套筒B2可以以抗相对转动的方式与第 二空转齿轮B1连接，并且由此，该第二空转齿轮可以以抗相对转动的 方式与第二轴B联接。同时，第一滑动套筒A2经由第一切换杆8可以 在第一轴A上在图面中向左地移动或可以在第一轴A上保持在之前的 位置中。由此，第一空转齿轮A1可以保持在从第一轴A脱联接的状态 中并且可以在该第一轴上自由转动。

通过切换辊从中立位置N沿一个或另外的转动方向绕转动轴线5 旋转到第三切换位置(Pos3)，第一和第二滑动套筒A2、B2经由第一 和第二切换杆8、9可以同时在图面中向右地移动，并且可以以抗相对 转动的方式与第一或第二空转齿轮A1、B1连接。由此，第一空转齿轮 A1可以以抗相对转动的方式与第一轴A联接，并且第二空转齿轮B1 可以以抗相对转动的方式与第二轴B联接。

在图3至图9中以第三实施例示出了具有摆动杠杆的特别的设计 方案的由图1的系统的变型方案。摆动杠杆实施为呈U形的弓架。该 弓架在其封闭的U侧上横向于轴轴线地跨过在一个平面中分别同轴地 布置在轴A、B的端部上的滑动套筒A2、B2(图3和图4)。这些滑 动套筒以相同的外直径来实施并且在摆动杠杆的由U形腿形成的侧臂 上在两侧被包围。在此，用于切换空转齿轮A1、B1的滑动套筒A2、 B2分别布置在它们的面向轴A、B的相应的端部的侧上。

摆动杠杆在侧臂上分别经由摆动轴承10、11以铰接的方式地支撑 在周围结构上，例如在变速器壳体上或在车辆的发动机缸体上。摆动 轴承10、11在侧臂的彼此面对的内侧上彼此相对置地大致布置在空转 齿轮A1、B1上相嵌接的齿部的高度中(图5、图3和图4)。在此， 由摆动轴承10、11形成的摆动轴线1在轴A、B之间横向于这些轴的 轴轴线地延伸。摆动杠杆可以沿轴A、B的轴线方向绕摆动轴线1往复 枢转，如通过箭头说明的那样(图3)。摆动杠杆示出在中立位置中， 并且从该中立位置可以沿顺时针方向向右枢转到第一切换位置(Pos1) 中以及可以沿逆时针方向向左枢转到第二切换位置(Pos2)中。

摆动轴承10、11分别具有本发明构造在侧臂的内侧上的轴承容纳 部，轴承容纳部分别形成轴承孔眼，支撑销的球头12、13以能枢转运 动的方式容纳到轴承孔眼中(图5至图9)。为了提升摆动杠杆的强度， 摆动轴承10、11的区域，沿摆动方向加宽地实施侧臂。为了进一步进 行强化，在摆动轴承10、11的高度上构造有连接侧臂的横撑。

摆动杠杆在其侧臂上，朝摆动轴线1或摆动轴承10、11的两侧地， 在一侧上构造出两个配属于第一滑动套筒A2的第一杠杆臂2，并且在 另一侧上构造出两个配属于第二滑动套筒B2的第二杠杆臂3。杠杆臂 2、3分别通过在侧臂上的随动元件14来限界，在随动元件上，这些杠 杆臂分别与滑动套筒A2、B2连接(图4、图6和图7)。由此，滑动 套筒A2、B2分别在两侧与在摆动杠杆上的两个分别配属的杠杆臂2、 3上的侧臂连接。以该方式，在摆动杠杆枢转时，滑动套筒A2、B2分 别可以在两侧通过摆动杠杆的两个侧臂来操纵和引导。

因此，在摆动杠杆的每个侧臂上分别布置有两个随动元件14，这 些随动元件分别配属于滑动套筒A2、B2并且大致构造在轴A、B的中 轴线的高度上。随动元件14呈销形地分别设置在侧臂的彼此面向的内 侧上。在此，各个配属于滑动套筒A2、B2的随动元件14在侧臂上彼 此相对置(图5和图6)。

在摆动杠杆的侧臂上的随动元件14至摆动轴线1的间距是变化的 并且该间距可以分别是不同的。可以实现的是，摆动杠杆在枢转之后 可以通过由相对应布置的弹簧器件的弹簧力回调到中立位置中。为了 消除振动，可以在摆动杠杆上安装弹簧阻尼单元或附加质量块。此外， 为了锁定摆动杠杆可以设置有机械的锁止件或其他的锁止器件，它们 防止了摆动杠杆从中立位置N中或从切换位置Pos1、Pos2中枢转出来。

随动元件14分别嵌入到在滑动套筒A2、B2的外圆周上相对应的 凹陷部中，在这里是在滑动套筒的外圆周上的环形凹槽中，并且因此 在摆动杠杆的侧臂与滑动套筒A2、B2之间形成轴向的形状锁合连接。

为了操纵摆动杠杆，在侧臂上大致在摆动轴线1的高度上设置有 横向突出的操纵臂，该操纵臂具有针对调节执行器的垂直于该操纵臂 延伸的拨叉形的联接件15(图4、图5、图6和图8)，该调节执行器 可以实现摆动杠杆的往复枢转和必要时的锁定。在联接部件15上，可 以导入用于产生使摆动杠杆枢转的摆动力矩的轴向的操纵力F(图3和 图4)。

附图标记列表

1    转动点，摆动轴线

2    杠杆臂

3    杠杆臂

4    随动元件

5    转动轴线

6    切换滑槽

7    切换滑槽

8    切换杆

9    切换杆

10   摆动轴承

11   摆动轴承

12   球头

13   球头

14   随动元件

15   联接部件

A    轴

B    轴

A1   空转齿轮

B1   空转齿轮

A2   滑动套筒

B2   滑动套筒

Pos1 切换位置

Pos2 切换位置

Pos3 切换位置