專利名稱：集成的驅動元件的制作方法
集成的驅動元件
發(fā)明涉及一種集成的驅動元件，它具有至少一個電動機以及至少一 個發(fā)動機電子控制儀。這樣的集成的驅動元件尤其被使用在車軔技術范 圍里，例如在自動變速范圍里。
背景技術：
在汽車技術中在不同的范圍里使用了電動機形式的驅動元件和/或
已經(jīng)開發(fā)了各種不同類型的自動變速器，其不同的接通位置一般由 直流電機來調(diào)整設定。 一種實例是所謂雙作用離合變速器，在此變速器 中有二個相互運轉的變速器軸各與一個離合器組合起來。這種雙作用離
合變速器是所謂順序變速器的進一步發(fā)展，它可以在沒有離合和換擋時 實現(xiàn)行駛并且在實踐中已經(jīng)被證實為有利于汽車的耗油少和污染小的運行。
行，因為在雙離合變速器時在第一個離合器組中可以實現(xiàn)換檔過程，而 轉矩則通過一個擋位被傳遞至另一個組。因此實際上消除了換擋遲后。
在簡單的順序變速器中通過一個單個的電動機進行操縱，在雙離合 變速器中則通過二個單個的電動機，它們在許多范圍里接替了否則的話 通常用的集中液壓系統(tǒng)。
一個或多個發(fā)動機控制儀控制著一個或多個電動機的功能。發(fā)動機 控制儀通常對以下參數(shù)進行加工處理，例如象行駛速度、加速踏板-和變 速桿位置、用于擋位選擇的參數(shù)和/或電機轉速。這些參數(shù)例如可以由汽
車的集中的發(fā)動機控制儀(engine control unit, ECU),例如通過一個 CAN-總線。
用于變速器電動機的發(fā)動機控制儀一般與電動機分開地分別為單 個地安裝在汽車的一個變速器外殼上。分別借助于插頭和電纜連接(成 束電纜)實現(xiàn)發(fā)動機控制儀和電動機之間的連接。
這種通用的技術然而有以下不足之處要求的制造過程比較復雜費 事，這是因為在汽車工業(yè)中電纜鋪設和電纜束的布設一般為手工進行。 與之對應地這種加工工序是一種成本高、費時多的制造工序。另一個缺點在于組件的數(shù)量多。每個組件也就是發(fā)動機控制儀、插 頭、電動機和電纜一般為單獨封裝并因此要求在變速器范圍里有高的結 構空間。各個元部件的連接此外也是 一 個經(jīng)常的故障源。
發(fā)明內(nèi)容
因此提出了一種集成的驅動元件，它很大程度上避免了現(xiàn)有技術中 所列的缺點。
本發(fā)明的核心思想在于將至少一個電動機(對于用在一種雙作用 離合變速器里，優(yōu)選正好為二個電動機)完全或部分地與至少一個發(fā)動 機電子控制儀集成起來，后者按照現(xiàn)有技術中的上述描迷控制所述至少 一個電動機的功能。為此目的所述至少一個發(fā)動機控制儀具有一個外殼 (其中可以是指一種整體和或多部分組成的外殼)，所述至少一個電動 機空間上直接連接于這外殼上和/或至少部分地集成在所述至少一個外 殼里。
發(fā)明可以完全或部分地省去上面所述的，在技術背景中常用的電纜束。
發(fā)明的一種可能的設計方案在于所述至少一個電動機的至少一個 電刷架，其裝有至少一個電刷，已集成在所述至少一個發(fā)動機控制儀的 外殼里。例如所迷至少 一個電刷可以被彈性支承并借助于至少 一個彈性 元件被壓向所迷至少一個電動機的至少一個換向器上，因此使其在運行 時電接觸。
按此方式省掉了在通常的電動機時一般為分開的電動機電刷架的 費時的安裝。具有所述至少一個電刷架的所述至少一個發(fā)動機控制儀的 外殼則可以這樣地設計，使所述至少一個電動機只需被插上，其中電動 機立即就通過所迷至少一個電刷而被電接觸。只是還需要一種機械的固 定，例如通過相應的固定元件。
為使所述至少一個電動機更容易插在所述至少一個發(fā)動機控制儀 的外殼上，例如可以在所述至少一個電動機的電樞軸上裝有具有至少一 個導向面的套筒。這至少一個導向面優(yōu)選包括至少一個錐面，然而其中 也可以使用其它形狀的導向面(例如彎曲的導向面或者多級的導向面)。 優(yōu)選設計這至少一個導向面，以便在將所述至少一個電動機裝到或插到 所述至少一個外殼上時使所述至少一個彈性支承的電刷引向所述至少 一個換向器。通常將所述至少一個電刷克服所述至少一個彈性元件的力
4回壓， 一直到所述至少一個電刷接觸所述至少一個換向器。所述至少一
個套筒例如可以-沒計成分開的，可以夾卡到(aufklippbar)所述至少一 個電樞軸上的套筒。為此目的例如所述至少一個電樞軸也可以具有一個 或多個用于接收套筒的槽。套筒可以設計成一體的或者由多個部分組 成。這至少一個套筒此外也更為有利地具有至少一個傳感器磁體用于測 量所述至少一個電動機的旋轉位置。
集成的驅動元件的另一種可能的設計方案在于所述至少一個發(fā)動 機控制儀的外殼已容納了所述至少一個電動機的至少一個軸承。因此集 成的驅動元件例如可以這樣來i殳計， <吏所述至少 一 個電動才幾的至少 一 個 軸線和/或軸，尤其是至少一個電樞軸完全地或者局部地穿過這外殼。那 么至少一個軸承，例如球軸承可以集成在外殼里。按此方式可以更有利 地省去所迷至少一個電動機的分開的軸承凸緣，這又同時減少了裝配并 且/或者減輕了重量。
此外外殼可以具有用于將集成的驅動元件裝配在汽車的變速器外 殼上的固定元件。例如外殼可以具有相應的螺紋連接固定點 (Anschmubpunkt)?？傊纱丝梢?，以及也通過將所述至少一個軸承 集成于外殼里而大大減少變速器上的螺紋連接固定面。
4妄照附圖以下7十發(fā)明進行詳細敘述。所示為
圖l:具有二個電動沖幾的一個集成驅動元件的實施例，/人傾凍+上方 看的分解圖2:在將外殼的底板與蓋罩連接之后的按圖l所示的實施例； 圖3:按圖2所示的裝置，從傾斜下方看的視圖； 圖4:按圖2所示的裝置，有透明的蓋罩； 圖5:按圖4所示裝置的詳圖。
圖1表示了一個集成的驅動元件110的一個實施例，它如上所述， 尤其適合使用在操縱雙作用離合變速器時(也就是說作為雙作用離合器 操縱元件)。
集成的驅動元件110有二個電動斗幾112。其中一個電動才幾112例如 可以用在一個雙作用離合變速器里作為選擇電動機，而另一個電動機 112則作為轉換電動機。也可以考慮圖1所示裝置的其它的應用可能性,,
集成的驅動元件110在圖1中除了電動4幾112之外還有一個發(fā)動枳^控制儀114,它具有一個外殼U6。外殼16在這實例中設計成由兩部 分組成并由一個底板118和一個蓋罩120構成，其中蓋罩120可以通過 一個環(huán)繞的槽122插在底板118上。
發(fā)動機控制儀114的一個電子線路板裝在外殼116里，它包含了發(fā) 動機控制儀114的主要電子組件，但它在按圖1的分解圖中并未示出(見 圖4下的標號412)。
這二個電動機U2分別有極罐124。這些極罐124例如設計成深沖 的鋼結構件。在極罐124的內(nèi)壁上，正如對于本領域技術人員來說熟知 的并在直流電機中是常用的那樣，相應成型的定子磁體被粘貼入或者按 其它方式固定住。定子磁體在圖1至4中看不到。應該指出也可以有 另一種設計方案的極罐124，例如作為具有噴注的》茲體或者具有》茲性塑 料的壓注構件。對于本領域技術人員來說已知還有其它的實施形式。
極罐124設有螺紋連接孔眼126，例如與極罐124成一體的連接板。 通過這些螺紋連接孔眼126可以將極罐124用相應的螺紋孔檸在外殼 116的底板118上。螺紋孔128形成了第一固定元件130。
在電動機112的極罐124里分別裝入一個電樞軸132，它支承在極 罐124上的一個軸承134里。在電樞軸132上分別裝有轉子板疊，它們 并未示出于圖1中，然而其結構方案對于直流電機方面的專業(yè)人士來說 是熟知的。在這轉子板疊上裝有相應的轉子線圈繞組，它們同樣也未示 出。轉子線團繞組分別與一個換向器環(huán)136連接，后者例如在圖3中可 以見到而且它同樣也接收在電樞軸132上。
外殼U6的蓋罩120分別具有四個電刷架138。在這些電刷架138 里借助于一個彈性元件140分別設有一個電刷140，例如一個碳刷。借 助于彈性元件140使電刷142徑向壓向里面，向著蓋罩120里的一個圓
此外在外殼116的蓋罩120的上側設有圓柱形的伸出部分50。這 圓柱形的伸出部分150的直徑相應于才及罐124的內(nèi)徑，因此可以將這極 罐124套在伸出部分150上。這除了將極罐124螺紋固定在蓋罩120上 之外還提高了在外殼116上裝配電動機112的穩(wěn)定性。此外還可以在圓 柱形伸出部分150的圓柱形圓周面上設置密封元件，它們在圖1中并未 表示出。例如可以是指一個或多個徑向軸密封圏和/或O形圏，例如橡 膠圏或維通橡膠(Viton)圈。這些密封元件例如可以容納在圓柱形伸出部分150的圓柱形圓周面上的圓周槽里，而且/或者可以在圓柱形圓周面 上設有一個相應的凹陷(Absatz),密封元件就置于這凹陷上。這種方 式對于套在圓柱形伸出部分150上的極罐124來說保證了電動機112的 密封。
外殼16此外具有插接連接146,它成一體地集成在蓋罩120上。 備選或附帶地也可以使用其它的，對本領域技術人員熟知的集成技術。 例如可以在蓋罩120上只是噴注出插接連接146的一個插頭凸緣，其中 只是在脫模之后才使插頭腳插入。也可以考慮采用置入件的各種不同的 壓注包封4支術。通過插接連接146例如可以觸及電動沖幾112和/或發(fā)動扭j 控制儀114,并且可以進行供電和/或數(shù)據(jù)交換。因此可以如上所述使插 接連接146在一個變速器上裝有發(fā)動機控制儀114時通過一個CAN-總 線與汽車的中央發(fā)動機控制儀(ECU)相連接。
對于安裝的集成的驅動元件110，電動機112的電樞軸132通過外 殼116。電樞軸132首先穿過蓋罩里的孔144,以便接著穿過底板118 里的第二孔]48。球軸承作為電樞軸軸承壓入到底板118的這第二孔148 里，這軸承在圖1中未示出。此外也可以將一個或多個徑向軸密封圈裝 入在第二孔148中用于使外殼116密封。
外殼116的形狀適應于裝配在一個變速器外殼上。在這實施例中它 具有一種腰形基本形狀。在底板118上裝有螺紋固定孔眼152，它們用 作為第二固定元件154用于將集成的驅動元件110固定在一個變速器外 殼上。
圖2表示了圖1所示的集成的驅動元件IIO在部安裝時的情況。外 殼116的蓋罩120插在底板118上，因此形成一個密封的外殼116，在 這外殼里裝有發(fā)動機控制儀114的電子裝置。現(xiàn)在可以通過插接連接 146實現(xiàn)接觸。圖2中并未示出第二固定元件154。
圖3表示了從傾斜下方看的按圖2所示集成的驅動元件110的裝置 的視圖。因而說明可以在很大程度上參見圖1和2。
除此之外在圖3中還可以見到一個套筒310,它裝在電樞軸132上。 這套筒設計成"丟失的套筒"并且例如切有槽，因此可以將這套筒夾卡 (aufldippt)在電樞軸132上。在這套筒310里可以集成一個傳感器磁 體(例如單個,茲體的形式和/或一磁性;f及4侖的形式)，通過這傳感器；茲體用
發(fā)動機控制儀114的一個設置在外殼116里的，在圖3中未示出的磁性傳感器(例如一個或多個霍爾傳感器，見圖5下的傳感器線路板516) 例如可以探測到電動機112的角度位置。
套筒310在這些附圖所示的實施形式中設計成有三個部分。它具有 第一圓柱形的分段312,其外徑只比電樞軸132的外徑略大些(大套筒 310的壁厚)。在這第一圓柱形分段312上向上方向連接有另一個分套 筒，它具有一個錐面形狀的導向面314。這分套筒設計成有槽的，以便 被夾卡在另 一個分套筒上。在這導向面314上向上又連接有另 一分套筒， 它具有換向器環(huán)136作為第二圓柱形分段316。至少一個傳感器磁體也 有利地集成在套筒310的這個部位里。
套筒310設計有其導向面314，從而在插裝電動機112時這套筒310 穿過蓋罩120里的開孔144。錐形的導向面314使彈性支承的電刷142 克服彈性元件140的彈性力而移動返回，因此它使開孔144進一步開通， 一直到電刷142最終置于換向器環(huán)136上。導向面314因此可以實現(xiàn)電 動機112在外殼116上的"盲(blmdes)"接合。
圖4表示了按圖2所示的集成驅動元件110,它具有透明的蓋罩120。 ^艮明顯，上面裝有電刷架138的蓋罩120的伸出部分150容納多個連接 元件410。這些連接元件40用于通過電刷142轉子繞組的電流加載的正 確的隨時間上的(zeitlich)連接，以及用于4吏電流強度相應地匹配。連 接元件410通過切割-夾緊技術被電接觸并與一個電子線路;板412連接。 外殼116例如可以設計成壓注構件，其中單個的或所有部件即電刷架 138,連接元件410以及切割-夾緊接點可以完全地或部分地注入在這壓 注構件里。備選地例如也可以設計成深沖的鋼板構件。
圖5又以放大圖表示了圖4左邊的伸出部分150的部位的詳圖。此 處可見連接元件410包括有一個沖壓彎曲零件510,它例如可以是一 個銅制零件。該沖壓彎曲零件保證了與電刷142按切割夾緊技術的必要 的電接觸，其中最后向著電刷142的接觸通過線512來實現(xiàn)。沖壓彎曲 零件510例如置入件可以在制造蓋罩時壓注包封。
電刷架138分別包括有一個筒(K6cher) 514,它設計成長方體狀 的板件并且被焊接在沖壓彎曲零件510上并且局部一起壓注包封。在筒 514里設計成炭刷的電刷142于徑向方向能滑動地設置。此外在筒140 里也裝有彈性元件140，此元件設計成螺旋彈簧并且它將電刷142在徑 向方向里擠入開孔144里。此外在圖5中可以見到布置在外殼U6之內(nèi)的，與沖壓彎曲零件510 (例如通過切割夾緊技術)電連接的去干擾電抗器516。 一個徑向向著 開孔144布置的傳感器板518也布置在外殼116里，這傳感器板設有霍 爾傳感器并且它用于探測電動機112的角度位置。
按圖1至5所示的集成驅動元件UO的裝配設計得比較簡單，這是 與傳統(tǒng)的技術相比，傳統(tǒng)技術使用了電纜束。首先將電樞軸132與轉子 板疊和轉子繞組裝在極罐124里，并且分別使套筒310插裝在轉子軸132 上。
同時地或者與之并行地將電子器件線路板412裝在底板118上并相 應地固定在那里(例如通過擰緊固定、粘結或夾緊)。接著將蓋罩120 置于底板118上，從而使外殼116封閉住。
在這裝配步驟之后只是電動沖幾112還與發(fā)動機控制儀114分開。為 了將電動機112裝配到發(fā)動機控制儀U4上，使電樞軸132通過外殼116 的開孔144或148移動，其中同時地使極罐124移動到蓋罩124的伸出 部分150上。如上所述，通過套筒310的導向'面314^f吏電刷142移動退 回， 一直到電刷142置于換向器上為止。然后將極罐124與外殼116通 過螺紋固定孔眼126和螺紋孔128擰緊固定。在這種擰緊固定時同時也 使蓋罩120壓向底板118,從而使外殼116密封。
在這裝配步驟之后集成的驅動元件IIO準備好裝配到一個變速器外 殼上了。這種裝配可以通過圖1所示的螺紋固定孔眼152例如通過擰緊 固定或鉚接來進行。
權利要求
1.集成的驅動元件(110)，尤其用于使用在自動變速器中，它具有至少一個電動機(112)，優(yōu)選剛好兩個電動機(112)，以及至少一個設計用于控制所述至少一個電動機(112)的功能的電子發(fā)動機控制儀(114)，所述至少一個發(fā)動機控制儀(114)具有外殼(116)而且所述至少一個電動機(112)在空間上直接連接外殼(116)和/或至少部分地集成在所述至少一個外殼(116)里。
2. 按前一項權利要求所述的集成的驅動元件(110),其特征在于， 具有所述至少一個電動機(112)的至少一個電刷(142)的至少一個電 刷架(138)集成在外殼(116)里。
3. 按前一項權利要求所述的集成的驅動元件(110),其特征在于， 所述至少一個電刷(142)是彈性支承的并借助于至少一個彈性元件(140)被壓向所述至少一個電動機(112)的至少一個換向器環(huán)(136)。
4. 按前一項權利要求所述的集成的驅動元件(110),其特征在于 具有至少一個導向面(314)尤其是錐面的至少一個接收在所述至少一 個電動機(112)的至少一個電樞軸(132)上的套筒(310),所述導 向面設計成在將所述至少一個電動機(112)裝在所述至少一個外殼(116)上時使所述至少一個彈性支承的電刷(142)導向所述至少一個 換向器環(huán)(136)。
5. 按前一項權利要求所述的集成的驅動元件(110),其特征在于， 至少一個傳感器磁體集成在所述至少一個套筒(310)里。
6. 按上述權利要求之一所述的集成的驅動元件(110),其特征在 于，所迷外殼(116)具有至少一個第一固定元件(130)用于安裝所述 至少一個電動機(112)的至少一個極罐(124)。
7. 按上述權利要求之一所述的集成的驅動元件(110),其特征在 于，所述外殼(116)具有至少一個第二固定元件(154)用于將所述外 殼(116)安裝在汽車的變速器外殼上。
8. 按上述權利要求之一所述的集成的驅動元件(110),其特片在 于，所述至少一個電動機(112)的至少一個軸線和/或軸，尤其是至少 一個電樞軸(112)穿過所述外殼(116)。
9. 按前一項權利要求所述的集成的驅動元件(110),其特征在于， 所述至少一個軸線和/或軸的至少一個軸承集成在所述外殼(116)里。
10. 按上述權利要求之一所述的集成的驅動元件(110),其特征在 于，還有至少一個插接元件(146)集成在所述外殼(116)里。
全文摘要
建議了一種集成的驅動元件(110)，它尤其適合用于汽車的一種自動變速器中。集成驅動元件(110)至少具有一個電動機(112)，其中優(yōu)先正好設有二個電動機(112)，它們例如可以被用于雙作用離合器變速器。此外設有一個控制至少一個電動機(112)的功能的發(fā)動機電子控制儀(114)。該控制儀又具有一個外殼(116)。至少一個電動機(112)以空間上直接連接于外殼(110)并且/或者連接于外殼(110)并且/或者至少部分地集成在至少一個外殼(116)里。
文檔編號F16H61/00GK101495784SQ200780028619
公開日2009年7月29日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權日2006年7月28日
發(fā)明者C·布魯寧, J·莫斯納, T·洛特, W·雅各布 申請人:羅伯特·博世有限公司