專利名稱：具有至少一個(gè)電活化的介電變形體的切換元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換元件，借助該切換元件至少一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件在 操作時(shí)可進(jìn)行力傳遞的并且可分離的連接。該切換元件優(yōu)選在傳動裝置中如汽車變速器或 機(jī)器變速器中用作制動器或離合器。
背景技術(shù)：
日本專利申請JP中公開了一種用于在第一和第二構(gòu)件之間建立可 分離的力傳遞連接的切換元件(在此情況下是離合器)，為了進(jìn)行操作，該切換元件具有壓 電變形體。在此，變形體貼靠在第一構(gòu)件上地設(shè)置在兩個(gè)構(gòu)件之間的間隙中。為了操作切 換元件，對變形體進(jìn)行電控制，由此變形體膨脹地與第二構(gòu)件進(jìn)行接觸并且因此在第一和 第二構(gòu)件之間建立力傳遞連接。日本專利申請JP 63-289333A中公開了另一種用于在兩個(gè)構(gòu)件之間建立可分離 的力傳遞連接的切換元件(同樣是離合器)，為了進(jìn)行操作該切換元件也具有壓電變形體。 此外，切換元件還具有兩個(gè)接觸元件，在操作切換元件時(shí)這兩個(gè)接觸元件通過變形體被相 互壓在一起，由此在兩個(gè)構(gòu)件之間建立可分離的連接。申請人:的德國專利申請DE 10213915A1中公開了在切換元件中設(shè)置多個(gè)壓電變 形體，借助這些壓電變形體可操作切換元件。此外，申請人的德國專利申請DE 102004040586A1中公開了使用一種由電致伸縮 的聚合物構(gòu)成的執(zhí)行器來操作切換元件。電致伸縮和壓電作用的變形體具有極小的調(diào)整位移，由此在所述類型的切換元件 中在沒有其它的用于擴(kuò)大調(diào)整位移的裝置的情況下不能確保在構(gòu)件之間可靠地建立或分 開連接。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種所述類型的切換元件，其中，確保在可分離連接的 構(gòu)件之間可靠地建立或分開連接。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1的特征的切換元件解決。據(jù)此，用于操作切換元件的 變形體至少部分地由一種電活化的介電聚合物構(gòu)成。在電活化介電材料的情況下變形基于 靜電力進(jìn)行，電活化介電材料相對于壓電或電致伸縮材料具有明顯更大的變形能力。因此， 至少部分地由電活化介電材料構(gòu)成的變形體相對于壓電或電致伸縮作用的變形體可以產(chǎn) 生大得多的調(diào)整位移，由此確保在構(gòu)件之間可靠地建立或分開力傳遞連接。在此，電活化介 電材料是聚合物，因?yàn)榫酆衔锵鄬τ诮饘倩蚓w材料具有較好的阻尼特性并且因此對于例 如出現(xiàn)在變速器中的機(jī)械振動具有較好的抵抗力，此外這可以從較長的使用壽命和更好的 噪音特性看出。在本發(fā)明的第一種構(gòu)型中，切換元件具有至少一個(gè)第一接觸元件和至少一個(gè)第二 接觸元件，第一接觸元件與第一構(gòu)件處于作用連接，第二接觸元件與第二構(gòu)件處于作用連接。為了操作切換元件，第一接觸元件能借助變形體在至少兩個(gè)位置之間運(yùn)動，其中，第一 接觸元件在第一位置上力傳遞地貼靠在第二接觸元件上，由此在第一和第二構(gòu)件之間建立 通過變形體引起的力傳遞連接，并且第一接觸元件在第二位置上與第二接觸元件松脫，由 此使通過變形體引起的、在第一和第二構(gòu)件之間的力傳遞連接分開。在本發(fā)明的第二種構(gòu)型中，變形體包括至少一個(gè)材料層，該材料層在縱軸線上卷 繞成圓筒形。由此可以實(shí)現(xiàn)收縮變形體圓周的變形同時(shí)引起沿變形體縱軸線膨脹的變形， 這種變形可以很好地用來操作切換元件。在本發(fā)明特別優(yōu)選的第三種構(gòu)型中，變形體優(yōu)選借助彈性元件如彈簧或橡膠式構(gòu) 件預(yù)緊。由此，第一接觸元件的運(yùn)動可以在至少一個(gè)運(yùn)動方向上通過預(yù)緊得到支持或者甚 至是完全通過預(yù)緊產(chǎn)生。因此，第一接觸元件從第一位置到第二位置上的運(yùn)動例如可以通 過變形體產(chǎn)生并且從第二位置返回第一位置的運(yùn)動可以通過預(yù)緊和在運(yùn)動中形成的應(yīng)力 產(chǎn)生。相反地，也可以通過預(yù)緊產(chǎn)生運(yùn)動并且通過變形體產(chǎn)生返回運(yùn)動。此外，對變形體加 載預(yù)緊穩(wěn)定了變形體的介電聚合材料并且因此防止了變形體的快速老化。在本發(fā)明的第四種構(gòu)型中，第一接觸元件具有至少一個(gè)成型部如齒部或爪部，當(dāng) 第一接觸元件處于第一位置上時(shí)，該成型部與第二接觸元件處于形鎖合接觸。相反，當(dāng)?shù)谝?接觸元件處于第二位置上時(shí)，該成型部與第二接觸元件松脫。在本發(fā)明的第五種構(gòu)型中，第一接觸元件具有至少一個(gè)摩擦表面，當(dāng)?shù)谝唤佑|元 件處于第一位置上時(shí)，該摩擦表面與第二接觸元件處于摩擦接觸或摩擦鎖合接觸。當(dāng)?shù)谝?接觸元件處于第二位置上時(shí)，所述摩擦表面在此與第二接觸元件松脫。因此，切換元件可以 是形鎖合或摩擦鎖合的制動器或離合器，其中，接觸元件也可以在打滑的情況下處于摩擦 接觸，由此可以知道僅一部分作用到構(gòu)件之一上的力可傳遞給另一構(gòu)件。在本發(fā)明優(yōu)選的第六種構(gòu)型中，切換元件具有支架構(gòu)件，變形體以一側(cè)面貼靠在 支架構(gòu)件上并且以可通過變形體運(yùn)動的另一側(cè)面使第一接觸元件在第一和第二位置之間 運(yùn)動。在此，變形體也可以直接貼靠在支架元件和直接貼靠在第一接觸元件上。但是，也 可以在變形體和第一接觸元件之間，或在變形體和支架構(gòu)件之間，設(shè)置其它的構(gòu)件，變形體 通過這些構(gòu)件支承在支架構(gòu)件上，或變形體的調(diào)節(jié)運(yùn)動通過這些構(gòu)件傳遞到第一接觸元件 上。在第七種構(gòu)型中，變形體以一側(cè)面貼靠在第一接觸元件上并且以另一側(cè)面貼靠在 支架構(gòu)件上，支架構(gòu)件至少為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件上并且第二接觸元件為了傳遞力 而支承在第二構(gòu)件上。第一接觸元件或支架構(gòu)件為了傳遞力在第一構(gòu)件上的支承以及第二接觸元件為 了傳遞力而在第二構(gòu)件上的支承原則上可以這樣地進(jìn)行，使得接觸元件或支架構(gòu)件在所有 方向上相對于相應(yīng)的構(gòu)件位置固定地設(shè)置。但是有利的是，第一接觸元件或第一構(gòu)件和/ 或第二接觸元件橫向于在第一和第二構(gòu)件之間進(jìn)行的力傳遞的方向可移動地設(shè)置在第一 或第二構(gòu)件上，方式例如是第二構(gòu)件具有適合于此的、橫向于力傳遞方向延伸的表面形 廓、優(yōu)選齒形輪廓，第一或第二接觸元件或支架構(gòu)件具有一個(gè)或多個(gè)沿該形廓滑動的表面。 因此接觸元件或支架構(gòu)件為了傳遞力而在第一或第二構(gòu)件上的支承這樣地理解，即接觸 元件或支架構(gòu)件以適合的方式支承在第一或第二構(gòu)件上，以便能夠在這兩個(gè)構(gòu)件之間通過 接觸元件和支承實(shí)現(xiàn)力傳遞連接。在此，支承的方式可以是將第二接觸元件或支架構(gòu)件與第一或第二構(gòu)件位置固定地、如形鎖合或材料鎖合地連接。在本發(fā)明的第八和第九種構(gòu)型中，切換元件具有軸向軸承，并且第一接觸元件可 相對于第二接觸元件旋轉(zhuǎn)。在此在本發(fā)明的第八種構(gòu)型中這樣地構(gòu)造切換元件，使得第一 接觸元件可相對于變形體旋轉(zhuǎn)并且軸向軸承可通過變形體移動，第一接觸元件能夠通過軸 向軸承的移動可旋轉(zhuǎn)地在第一和第二位置之間運(yùn)動。相反，在本發(fā)明的第九種構(gòu)型中這樣 地構(gòu)造切換元件，使得變形體與第一接觸元件一起可相對于第二接觸元件旋轉(zhuǎn)，其中，變形 體經(jīng)由軸向軸承可旋轉(zhuǎn)地支承。在此，變形體既可以支承在第二構(gòu)件上也可以支承在位置 固定的支架構(gòu)件如殼體上。在本發(fā)明的第十種構(gòu)型中，變形體以一側(cè)面支承在第一構(gòu)件上并且以可通過變形 運(yùn)動的另一側(cè)面貼靠在第一接觸元件上。在此，第一接觸元件為了傳遞力而支承在第一構(gòu) 件上并且第二接觸元件為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件上。在此，切換元件優(yōu)選具有多個(gè)第 一和第二接觸元件和變形體，它們優(yōu)選以這樣的方式順序設(shè)置，即一個(gè)第一接觸元件貼靠 在第二變形體上，該第二變形體又貼靠在另一個(gè)第一接觸元件上，其又貼靠在第三變形體 上，該第三變形體又貼靠在另一個(gè)第一接觸元件上。第一接觸元件和第二和第三變形體在 此可移動地設(shè)置在第一構(gòu)件上。在此，在每兩個(gè)第一接觸元件之間分別設(shè)置一個(gè)或多個(gè)第 二接觸元件，所述第二接觸元件可移動地支承在第二構(gòu)件上以傳遞力。在觸發(fā)變形體時(shí)，變 形體例如收縮，由此，各第一接觸元件之間的距離減小。在此，第一和第二接觸元件進(jìn)入力 傳遞接觸，由此，在第一和第二構(gòu)件之間建立了可分離的力傳遞連接。在有利地使用多個(gè)變形體(其分別使一個(gè)第一接觸元件運(yùn)動)時(shí)，尤其是為了靈 敏地建立力傳遞而可單獨(dú)地或先后相繼地觸發(fā)變形體。也可以通過有目的地觸發(fā)規(guī)定的變 形體來影響接觸元件的磨損，例如高度磨損的第一接觸元件可以比較小磨損的第一接觸元 件較少地用于在第一和第二構(gòu)件之間建立力傳遞連接。在本發(fā)明的第十一種構(gòu)型中，切換元件具有一個(gè)第三接觸元件，該接觸元件不可 通過變形體運(yùn)動并且至少為了傳遞力而支承在第一或第二構(gòu)件上。第一接觸元件在此能借 助變形體朝向第三接觸元件移動，并且在第一和第三接觸元件之間可移動地設(shè)置一個(gè)或多 個(gè)第二接觸元件。在此，第一接觸元件可以通過變形體的觸發(fā)向第三接觸元件運(yùn)動，由此第 一和第三接觸元件與第二接觸元件進(jìn)入接觸并且在此在第一和第二構(gòu)件之間建立力傳遞 連接。在該構(gòu)型的一種進(jìn)一步擴(kuò)展中，切換元件具有一個(gè)第四接觸元件，該接觸元件可 移動地設(shè)置在第一和第三接觸元件之間并且為了傳遞力而支承到第一構(gòu)件上。在此，在第 一接觸元件和第四接觸元件之間以及在第三接觸元件和第四接觸元件之間分別設(shè)置其中 一個(gè)第二接觸元件。在觸發(fā)變形體的情況下，在此第一接觸元件向第三接觸元件運(yùn)動，由此 這兩個(gè)接觸元件相互接觸并且建立力傳遞連接。借助第四接觸元件附加地增大了在此可用 的接觸面，由此調(diào)整元件可以傳遞更大的力并且減小單個(gè)接觸元件的熱應(yīng)力，這尤其是在 借助相互摩擦的接觸元件進(jìn)行力傳遞連接的情況下是有利的。也可以設(shè)置多個(gè)第四接觸元 件，如此就在其中兩個(gè)第四接觸元件之間分別設(shè)置其中一個(gè)第二接觸元件。在本發(fā)明的另一種構(gòu)型中，切換元件具有至少兩個(gè)第一接觸元件，所述接觸元件 為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件上并且能夠通過設(shè)置在它們之間的變形體浮動地在第一構(gòu) 件上運(yùn)動。同樣一個(gè)或多個(gè)第二接觸元件可移動地設(shè)置在各第一接觸元件之間并且為了傳
6遞力而支承。在此，各第一接觸元件在變形體觸發(fā)時(shí)浮動地彼此相向運(yùn)動，第一接觸元件與 第二接觸元件力傳遞地接觸。在此在第一接觸元件之間也可以可移動地設(shè)置一個(gè)或多個(gè)另 外的接觸元件，所述接觸元件為了進(jìn)行進(jìn)行力傳遞支承到第一構(gòu)件上。在此，在一個(gè)另外的 接觸元件和一個(gè)第一接觸元件之間分別設(shè)置一個(gè)第二接觸元件，并且在兩個(gè)另外的接觸元 件之間分別設(shè)置一個(gè)第二接觸元件。第一和/或第二構(gòu)件優(yōu)選是軸形的并且能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)，第一或第二構(gòu)件是空 心的并且至少部分地包圍至少接觸元件和變形體。當(dāng)切換元件是制動器時(shí)，第一構(gòu)件優(yōu)選 是殼體，在該情況下優(yōu)選為軸形的第二構(gòu)件在該殼體中延伸。當(dāng)切換元件是離合器時(shí)，第一 構(gòu)件優(yōu)選是內(nèi)軸，在該情況下優(yōu)選是空心軸形的第二構(gòu)件包圍該內(nèi)軸。尤其是當(dāng)切換元件中設(shè)置多于兩個(gè)接觸元件時(shí)并且所述接觸元件至少部分地被 潤滑或冷卻劑包圍時(shí)，在將第一接觸元件定位于第二位置上時(shí)(即在第一和第二構(gòu)件之間 的力傳遞連接被分開時(shí))首先由于潤滑或冷卻劑中的剪切應(yīng)力導(dǎo)致在接觸元件之間出現(xiàn) 細(xì)微的力傳遞，這被稱作拖動損失。但是由于在此傳遞的力相對于由切換元件在閉合狀態(tài) 中可傳遞的力來說是極小的，所以盡管可能出現(xiàn)的拖動損失，但在本發(fā)明的切換元件打開 的情況下第一和第二構(gòu)件之間的力傳遞連接仍然可以視為是分開的。


接下來借助實(shí)施例和附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，從其中可以得出其它有利的構(gòu)型。 附圖以示意形式示出圖1 一種切換元件，其具有多個(gè)第一和第二接觸元件、多個(gè)支架構(gòu)件和多個(gè)變形 體以及一個(gè)構(gòu)造為空心軸的第一構(gòu)件和一個(gè)構(gòu)造為內(nèi)軸的第二構(gòu)件，支架構(gòu)件為了傳遞力 而支承在第一構(gòu)件上并且第二接觸元件為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件上；圖2 —種切換元件，其具有多個(gè)先后相繼設(shè)置的并且彈性預(yù)緊的第一接觸元件和 變形體并且具有一個(gè)第三接觸元件以及一個(gè)空心軸形的第一構(gòu)件和一個(gè)構(gòu)造為內(nèi)軸的第 二構(gòu)件；圖3圖2中的切換元件的進(jìn)一步擴(kuò)展，其具有設(shè)置在兩個(gè)第一接觸元件之間以及 在第一和第三接觸元件之間的兩個(gè)第四接觸元件；圖4圖3的切換元件的、沿在圖3中以A-A標(biāo)記的平面的剖面圖，其中可以看到設(shè) 置在第一接觸元件上和第三接觸元件上的、用于第四接觸元件的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；圖5另一種切換元件，其具有一個(gè)第一和一個(gè)第三接觸元件和多個(gè)設(shè)置在第一和 第三接觸元件之間的第二和第四接觸元件；圖6圖5中的切換元件的進(jìn)一步擴(kuò)展的局部圖，其在圖5中以B標(biāo)記的區(qū)域中進(jìn) 行了改動；圖7 —種切換元件，其具有一個(gè)位置固定的支架構(gòu)件和一個(gè)可移動的軸向軸承， 變形體支承在該支架構(gòu)件上并且第一接觸元件可通過該軸向軸承移動；圖8 一種切換元件，其具有兩個(gè)第一接觸元件和多個(gè)設(shè)置在第一接觸元件之間的 第二接觸元件和其它的接觸元件。
具體實(shí)施例方式圖1示出了具有六個(gè)可被觸發(fā)的變形體1的切換元件的剖視的半部，這六個(gè)變形 體分別以一側(cè)面與一個(gè)支架構(gòu)件2連接并且以另一側(cè)面與一個(gè)第一接觸元件31連接。每 個(gè)支架構(gòu)件2位置固定地設(shè)置在一個(gè)第一構(gòu)件41上并且為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件上。 在第一接觸元件31之間三個(gè)第二接觸元件32可移動地設(shè)置在一個(gè)第二構(gòu)件42上并且為 了傳遞力而支承在第二構(gòu)件上，對此第二構(gòu)件42具有至少一個(gè)橫向于力傳遞方向延伸的 槽形凹部5，第二接觸元件42嵌入該槽形凹部中。第一接觸元件31在圖1中處于與第二接 觸元件32松脫的第二位置上。第一構(gòu)件41構(gòu)造為空心軸形的并且第二構(gòu)件42構(gòu)造成軸 形的，這兩個(gè)構(gòu)件彼此同軸地設(shè)置并且能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)。因此，第一和第二接觸元件也能 夠彼此相對旋轉(zhuǎn)。第一構(gòu)件41在此可以視作多盤式制動器或多盤式離合器的外盤支架，其 中支架構(gòu)件2構(gòu)成外盤，并且第二構(gòu)件42可以視作內(nèi)盤支架，其中第二接觸元件32構(gòu)成內(nèi) 盤。變形體1包括多個(gè)電活化的介電聚合材料層，該材料可通過觸發(fā)導(dǎo)線6電觸發(fā)。在此， 這些層橫向于用于使第一接觸元件31運(yùn)動的變形延伸。這種在操作切換元件時(shí)通過觸發(fā) 變形體1引起的變形使得其中一個(gè)第一接觸元件31分別向一個(gè)接觸元件32運(yùn)動。作為替 換方案，變形體1也可以包括至少一個(gè)圓筒形卷繞的層，該層卷繞所圍繞的縱向方向指向 第一接觸元件31的運(yùn)動方向。觸發(fā)導(dǎo)線6優(yōu)選與控制器7如汽車變速器的電子控制單元 連接，該控制器將變形體1單個(gè)地或共同觸發(fā)。但是觸發(fā)導(dǎo)線6也可以通入開關(guān)或調(diào)節(jié)器， 該開關(guān)或調(diào)節(jié)器允許操作者手動控制變形體1的變形以及由此在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件 42之間的力傳遞連接的建立或分開。為了建立力傳遞連接，通過觸發(fā)導(dǎo)線6對至少兩個(gè)對置的變形體1施加電壓，由此 變形體1在建立的磁場的作用下朝向第一接觸元件31膨脹變形。因?yàn)樽冃误w1分別以一 側(cè)面支承在位置固定的支架構(gòu)件2上，所以在觸發(fā)對置的各變形體1時(shí)第一接觸元件31彼 此相向運(yùn)動，由此第一接觸元件從所示的第二位置進(jìn)入第一位置。在此設(shè)置在第一接觸元 件31之間的第二接觸元件32在相對置的兩側(cè)與第一接觸元件31接觸，這在第一構(gòu)件41 和第二構(gòu)件42之間建立了力傳遞連接。圖1所示的切換元件包括這種對置的并且共同運(yùn)動的第一接觸元件31的三個(gè)配 對8，由此切換元件至少可分三個(gè)階段被操作。因?yàn)橥ㄟ^每個(gè)配對8優(yōu)選僅可從第一構(gòu)件 41向第二構(gòu)件42傳遞有限的力并且在超過該力時(shí)接觸元件31、32相互摩擦打滑，所以該切 換元件也可以像打滑離合器那樣用作可切換的限力器。因此為了有限的傳遞較小的力，可 以僅觸發(fā)相對置的第一接觸元件31的一個(gè)配對8，為了傳遞有限的中等強(qiáng)度的力可以觸發(fā) 兩個(gè)配對8并且為了傳遞最大力可以觸發(fā)所有配對8、即所有變形體1。為了將切換元件的操作進(jìn)一步分級，第二接觸元件32也可以位置固定地與第二 構(gòu)件42連接，由此第二接觸元件32在單側(cè)與其中一個(gè)第一接觸元件31接觸時(shí)不會通過滑 動運(yùn)動后退。因此可以單個(gè)地觸發(fā)變形體1，以便使單個(gè)第一接觸元件31與第二接觸元件 接觸，從而在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立力傳遞。圖1所示的接觸元件31、32和支架構(gòu)件2為一件式盤，這些盤圍繞第一構(gòu)件41設(shè) 置。變形體1在此可以分別構(gòu)成連續(xù)的或分段的盤，其同心地環(huán)繞第一構(gòu)件41設(shè)置并且分 別使一個(gè)第一接觸元件31運(yùn)動，或者可以在每個(gè)支架構(gòu)件2上設(shè)置更多的變形體1，其分別 使一個(gè)第一接觸元件31運(yùn)動。在此未示出的是，變形體1優(yōu)選通過彈性元件預(yù)緊，對此特別優(yōu)選設(shè)置一個(gè)或多個(gè)分別在兩個(gè)相對的第一接觸元件31之間預(yù)緊的彈性元件。圖2示出了具有多個(gè)依次排列的第一接觸元件31和變形體1的調(diào)整元件的半部 的剖面圖，其中，第一接觸元件31借助一個(gè)彈性元件9 (在此示例性示作螺旋壓簧)被彈性 預(yù)緊到變形體1上。第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42相應(yīng)于圖1能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)，第一構(gòu)件 41是空心軸形的并且包圍第二構(gòu)件42、接觸元件31、32、33和變形體1。第二構(gòu)件42在此 與第一構(gòu)件41同軸地設(shè)置，并且變形體1直接或間接地支承在第一構(gòu)件41上。因?yàn)榈谌?接觸元件33用作接觸元件31和32的止擋，所以第三接觸元件通過變形體1不可運(yùn)動地支 承在第一構(gòu)件41上。為了在接觸元件31、32、33和第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間進(jìn)行力 傳遞，所述兩個(gè)構(gòu)件41、42分別具有至少一個(gè)橫向于力傳遞方向延伸的槽形凹部5，接觸元 件31、32、33嵌入該凹部中，接觸元件能夠沿著該凹部5移動。在此，構(gòu)件41、42也可以具 有例如多邊形或齒形的橫截面來代替凹部5，接觸元件31、32、33形鎖合地且在縱向方向上 可移動地貼靠在該多邊形或齒形的橫截面上。為了操作調(diào)整元件，觸發(fā)變形體1，由此變形體在收縮的情況下使第一接觸元件 31運(yùn)動。在此，其中一個(gè)第二接觸元件32與其中一個(gè)第一接觸元件31和所述第三接觸元 件33力傳遞地接觸并且其它的第二接觸元件32分別與兩個(gè)第一接觸元件31力傳遞地接 觸，由此在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件41、42之間建立了力傳遞連接。彈性元件9使變形體1和 第一接觸元件31保持在預(yù)緊中，由此變形體和第一接觸元件彼此牢固地貼靠在一起，并且 無須借助例如粘接進(jìn)行連接，此外彈性元件也可被構(gòu)造為橡膠式的。在圖2的切換元件的一種替換構(gòu)型中，接觸元件31、32、33在初始位置上(即當(dāng)變 形體1不被觸發(fā)時(shí))彼此力傳遞地貼靠在一起，由此在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建 立力傳遞連接。在變形體1被觸發(fā)時(shí)，第一接觸元件31通過膨脹克服彈簧元件9的應(yīng)力運(yùn) 動，接觸元件31、32、33彼此遠(yuǎn)離，并且兩個(gè)構(gòu)件41、42之間的力傳遞連接被分開。為了在 第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立力傳遞連接，取消對變形體1的觸發(fā)(其方式例如是 取消觸發(fā)電壓)，由此變形體1回到其原來的形狀并且彈性元件9將接觸元件31、32、33彼 此壓在一起。根據(jù)該構(gòu)型，圖2中所示的變形體1因此處于被觸發(fā)的膨脹狀態(tài)中。這種借 助彈簧元件9而非變形體1施加用于在構(gòu)件41、42之間建立力傳遞連接所需的調(diào)整力的切 換元件尤其適合用于與安全有關(guān)的應(yīng)用，例如用于緊急制動器，因?yàn)橹挥性谛枰芰烤S持 變形體1的變形的情況下力傳遞才保持分開。一旦變形體1的能量供給停止如停電，那么 在構(gòu)件41、42之間建立力傳遞連接，這使得在例子中提到的緊急制動器閉合。因此這種切 換元件也適合作為汽車、尤其是電機(jī)-內(nèi)燃機(jī)-混合動力車輛的駐車制動器，在汽車電池放 空時(shí)通過切換元件繼續(xù)防止混合動力車輛溜車。圖3中示出了圖2的切換元件的進(jìn)一步擴(kuò)展，其中，在第三接觸元件33和其中一 個(gè)第一接觸元件31之間以及在兩個(gè)第一接觸元件31之間分別設(shè)置一個(gè)第四接觸元件34。 第四接觸元件34通過第三接觸元件33和第一接觸元件31的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)100可移動并且為 了傳遞力間接地支承在第一構(gòu)件41上。第四接觸元件34在此擴(kuò)大了用于在第一構(gòu)件41 和第二構(gòu)件42之間建立力傳遞連接的接觸面，而且在變形體1數(shù)量不變的情況下。設(shè)有第 四接觸元件34的切換元件因此可以以相同形式和數(shù)量的變形體1在第一構(gòu)件41和第二構(gòu) 件42之間傳遞比沒有設(shè)置第四接觸元件34的切換元件更大的力。為了在第一構(gòu)件41和 第二構(gòu)件42之間建立力傳遞連接，對變形體1進(jìn)行觸發(fā)，由此變形體1收縮并且接觸元件31、32、33、34力傳遞地彼此貼靠。用于第四接觸元件34的第一和第三接觸元件31、33的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)100可以從圖4中 看到，圖4示出了切換元件沿在圖3中以A-A標(biāo)記的平面的剖面圖。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)100在此包 括板形的、設(shè)置在第一或第三接觸元件31、33上的成型部101，在成型部中設(shè)置階梯形的、 橫向于力傳遞方向延伸的凹口 102。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)100還包括設(shè)置在第四接觸裝置34上的其它 的凸鼻形成型部103，這些凸鼻形成型部伸入凹口 102中并且可在凹口中滑動并且為了傳 遞力而貼靠在凹口 102的側(cè)面上。由圖4也可以看出，不一定必須通過單個(gè)變形體1使一個(gè)第一接觸元件31運(yùn)動， 更多地是，也可以通過多個(gè)變形體1使每個(gè)第一接觸元件31運(yùn)動，這些變形體的形狀可以 是幾乎任意的。圖5示出了具有多個(gè)先后相繼排列的接觸元件31、32、33、34的調(diào)整元件半部的剖 面。第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)并且同軸地設(shè)置。變形體1通過收縮引 起第一接觸元件31朝向第三接觸元件33運(yùn)動，由此接觸元件31、32、33、34力傳遞地彼此 貼靠并且因此在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立力傳遞連接。在此，在第一構(gòu)件41中 設(shè)置開口 11，借助該開口 11第一接觸元件31以及設(shè)置在第一和第三接觸元件31、33之間 的第四接觸元件34可移動地被導(dǎo)向，并且借助該開口第一和第三接觸元件31、33和第四接 觸元件34為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件41上。第二接觸元件32在第二構(gòu)件42上可移動 并且為了傳遞力而支承在凹部5中。接觸元件31、32、33、34在此還具有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)100，借助 該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸元件在徑向方向上固定在第一或第二構(gòu)件41、42上。為了預(yù)緊變形體1，優(yōu) 選在第一構(gòu)件和第一接觸元件之間設(shè)置未示出的彈性元件。圖6示出了圖5的調(diào)整元件的一種進(jìn)一步構(gòu)型的局部圖，該局部圖包括在圖5中以 B標(biāo)記的區(qū)域的改動。在圖6的調(diào)整元件中，相對于圖5的調(diào)整元件，接觸元件31、32、33、；34 的布置和形狀保持不變，但是利用了變形體1的膨脹，而不是變形體的收縮，以在第一構(gòu)件41 和第二構(gòu)件42之間建立力傳遞連接。此外，在第一構(gòu)件41和第一接觸元件31之間設(shè)置彈性 元件9，其以應(yīng)力對變形體1作用，由此在停止向變形體供給能量時(shí)保證了第一和第三接觸元 件31、33被彼此壓離并且第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間的力傳遞連接被中斷。借助圖7剖面圖中所示的切換元件可在兩個(gè)彼此同軸設(shè)置的且能夠彼此相對旋 轉(zhuǎn)的構(gòu)件41、42之間建立力傳遞連接。變形體1在此以一側(cè)面位置固定地支承在支架構(gòu)件 2上并且以另一側(cè)面貼靠在可移動的軸向軸承12上。第一接觸元件31貼靠在軸向軸承12 的可旋轉(zhuǎn)的另一側(cè)面上，由此變形體1的膨脹變形引起軸向軸承12的移動，這又導(dǎo)致第一 接觸元件31從所顯示的第二位置運(yùn)動到第一位置上，在第一位置上接觸元件31、32、33力 傳遞地接觸。為了將第一接觸元件31固定在軸向軸承12上并且為了使第一接觸元件31從 第二位置運(yùn)動回第一位置，優(yōu)選借助未示出的彈性元件將第一接觸元件31預(yù)緊到軸向軸 承12上并且因此預(yù)緊到變形體1上。在此，第三接觸元件33位于第二構(gòu)件42上，第三接 觸元件通過變形體1不能運(yùn)動并且第三接觸元件為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件42上。此 外，在第二構(gòu)件42上三個(gè)第二接觸元件32在第一和第三接觸元件31、33之間可移動地設(shè) 置并且為了傳遞力而支承，并且三個(gè)第四接觸元件34可移動地設(shè)置在第一構(gòu)件41上并且 為了傳遞力而支承。在第一接觸元件31從第一位置運(yùn)動到第二位置上時(shí)，在此第一和第三 接觸元件31、33之間的接觸元件相互壓緊在一起進(jìn)行力傳遞，由此在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立了力傳遞連接。為了在第一或第二構(gòu)件41、42上引導(dǎo)接觸元件31、32、33、 34，這兩個(gè)構(gòu)件41、42分別具有至少一個(gè)凹部5，相應(yīng)的接觸元件31、32、33、34嵌入凹部中。作為替換方案，軸向軸承12在此也可以設(shè)置在變形體1和支架構(gòu)件2之間并且不 可移動，由此變形體1可與第一接觸元件31 —起相對于第二構(gòu)件42和支架構(gòu)件2旋轉(zhuǎn)并 且通過軸向軸承12支承在支架構(gòu)件2上。在圖7所示的方案中，切換元件優(yōu)選用作第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間的離合 器。對變形體1的觸發(fā)在此優(yōu)選通過未示出的觸發(fā)導(dǎo)線進(jìn)行，觸發(fā)導(dǎo)線設(shè)置在支架構(gòu)件2 中或上。但支架構(gòu)件2在此也可以與第二構(gòu)件42固定連接。在圖8所示的剖視的切換元件中，第一和第二構(gòu)架41、42是同軸并且可彼此相對 旋轉(zhuǎn)的。第一構(gòu)件41在此具有一個(gè)開口 11，兩個(gè)第一接觸元件31在該開口中可浮動地移 動并且為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件41上。在這兩個(gè)第一接觸元件31之間設(shè)置一個(gè)變形 體1，第一接觸元件31可通過該變形體運(yùn)動。此外，在第一接觸元件31之間有多個(gè)第二接 觸元件32，所述第二接觸元件通過凹部5可在第二構(gòu)件42上移動并且為了力傳遞而支承， 在第一接觸元件31之間還設(shè)有其它的接觸元件35，這些接觸元件可在第一構(gòu)件41上移動 并且為了傳遞力而支承。在觸發(fā)變形體1時(shí)，變形體收縮并且第一接觸元件31彼此相向運(yùn) 動，由此接觸元件31、32、35力傳遞地接觸，這在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立了力 傳遞連接。相應(yīng)于圖5中的接觸元件31、32、33、34，圖8中的接觸元件31、32、35具有導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)100，借助該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸元件31、32、35在徑向方向上固定在第一或第二構(gòu)件41、42 上。為了預(yù)緊變形體1，在此可以在第一接觸元件31之間設(shè)置處于拉力作用下的彈性 元件如拉力彈簧，或者弓形彈性元件可以從外部作用到第一接觸元件31上并且在此預(yù)緊 變形體1。在圖1至圖8所示的調(diào)整元件中，第一構(gòu)件41分別構(gòu)成空心軸，其包圍構(gòu)造成內(nèi) 軸的第二構(gòu)件42。但是當(dāng)然也可以將第二構(gòu)件構(gòu)造成空心軸并且包圍構(gòu)造成內(nèi)軸的第一構(gòu) 件41。取代在旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件41、42之間建立力傳遞，本發(fā)明構(gòu)造的切換元件也可在可相對 移動的構(gòu)件之間建立力傳遞，那么，接觸元件并排地且沿著構(gòu)件的移動方向設(shè)置。例如圖1 中的第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42可以是板形的并且可垂直于圖平面相對移動，那么，第一和 第二接觸元件31、32像所示地那樣設(shè)置并且支承在第一或第二構(gòu)件41、42上。原則上，接觸元件31、32、33、34、35和支架構(gòu)件2可以由多個(gè)彼此連接的組件構(gòu) 成。例如為了改善力傳遞，接觸元件31、32、33、34、35可以具有摩擦墊片，在變形體觸發(fā)時(shí) 接觸元件借助摩擦墊片與其它的接觸元件31、32、33、34、35接觸。因此接觸元件31、32、
33、34、35也可以由兩個(gè)通過減震器或兩個(gè)通過彈性元件連接的部分構(gòu)成，以便在建立構(gòu)件 41,42之間的力傳遞連接期間減小進(jìn)入第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42中的沖量。如所描述的那樣構(gòu)造接觸元件31、32、33、34、35，使得它們之間的力傳遞或者基于 摩擦或摩擦鎖合進(jìn)行，或者基于形鎖合進(jìn)行。在切換元件中一個(gè)或多個(gè)接觸元件31、32、33、
34、35可以基于摩擦建立構(gòu)件41、42之間的力傳遞連接，并且一個(gè)或多個(gè)接觸元件31、32、 33、34、35可以基于形鎖合建立構(gòu)件41、42之間的力傳遞連接。由此，首先可以是通過摩擦 起作用的接觸元件31、32、33、34、35借助一個(gè)或多個(gè)變形體1進(jìn)行接觸，以便在第一構(gòu)件41和第二構(gòu)件42之間建立第一力傳遞連接，例如用于同步兩個(gè)構(gòu)件41、42之間的轉(zhuǎn)速差異。 緊接著可以是形鎖合作用的接觸元件31、32、33、34、35借助另一個(gè)或者另一些變形體1進(jìn) 行接觸，以便完全建立構(gòu)件41、42的力傳遞連接。為了在接觸元件31、32、33、34、35之間的 形鎖合接觸，接觸元件分別具有至少一個(gè)成型部，所述成型部在變形體1觸發(fā)時(shí)彼此形鎖 合地相互作用。成型部在此優(yōu)選是齒部或爪部。尤其是在利用摩擦建立力傳遞時(shí)，可從第一構(gòu)件41向第二構(gòu)件42傳遞的力的大 小一方面直接取決于調(diào)整力，借助該調(diào)整力兩個(gè)彼此接觸的接觸元件31、32、33、34、35被 彼此壓緊在一起。另一方面所述可傳遞的力的大小取決于壓緊面，兩個(gè)接觸元件31、32、33、 34,35借助該壓緊面處于接觸。為了增大壓緊面，接觸元件31、32、33、34、35在能夠彼此相 對旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件41、42的情況下優(yōu)選為錐形。為了增大調(diào)整力，在變形體1和第一接觸元件 31之間優(yōu)選設(shè)置力變換器，該力變換器通過縮短產(chǎn)生的調(diào)整位移來提高通過變形體1產(chǎn)生 的力。這種力變換器可以是已知的機(jī)械杠桿或者已知的膜片，其具有長端部和短端部，變形 體1以較小的力在較大的調(diào)整位移的情況下作用到長端部上，較高的調(diào)整力在較短的調(diào)整 位移的情況下作用到短端部上。另一種力變換器是已知液壓形式，其具有較小直徑的活塞 和較大直徑的活塞，變形體1以較小的力在調(diào)整位移較大的情況下作用到活塞上，較大調(diào) 整力在調(diào)整位移較小的情況下作用到活塞上。這種變換器當(dāng)然也可以以相反的方式使用， 以便在調(diào)整力減小的情況下增大由變形體1產(chǎn)生的調(diào)整位移。—般這樣地制造變形體1，使得變形體通過其觸發(fā)可無級地變形和/或使得通過 變形體1在觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的調(diào)整力可無級地調(diào)整直到最大力。例如調(diào)整位移和產(chǎn)生的力可以 與作用到變形體1上的電壓成比例。由此，由調(diào)整元件從第一構(gòu)件41向第二構(gòu)件42傳遞 的力可以被無級地限制，優(yōu)選在大于這個(gè)力的時(shí)候接觸元件31、32、33、34、35滑行。附圖標(biāo)記清單
1變形體
2支架構(gòu)件
5凹部
6觸發(fā)導(dǎo)線
8第一接觸元件
9彈性元件
11開口
12軸向軸承
31第一接觸元件
32第二接觸元件
33第三接觸元件
34第四接觸元件
35其它接觸元件
41第一構(gòu)件
42第二構(gòu)件
100導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
101成型部
102 凹 口103成型部
權(quán)利要求
1.切換元件，借助該切換元件在操作時(shí)能夠使得至少一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件 (41,42)處于力傳遞的且可分離的連接，切換元件具有至少一個(gè)可被觸發(fā)的變形體(1)，借 助該變形體能操作切換元件，其特征在于，所述變形體(1)至少部分地由電活化的介電聚 合物構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有至少一個(gè)第一接觸元 件(31)和至少一個(gè)第二接觸元件(32)，所述第一接觸元件與第一構(gòu)件處于作用連接， 所述第二接觸元件與第二構(gòu)件G2)處于作用連接，所述第一接觸元件(31)為了操作切換 元件能借助變形體(1)在至少兩個(gè)位置之間運(yùn)動并且在第一位置上力傳遞地貼靠在第二 接觸元件(3 上，由此在第一和第二構(gòu)件(41、4幻之間建立通過變形體(1)引起的力傳遞 連接，并且所述第一接觸元件在第二位置上與第二接觸元件(3 分離，由此使通過變形體 (1)引起的在第一和第二構(gòu)件(41、42)之間的力傳遞的連接被分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的切換元件，其特征在于，所述變形體(1)包括至少一個(gè)層，所述層 在縱軸線上卷繞成圓筒形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的切換元件，其特征在于，所述變形體(1)被彈性預(yù)緊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，至少所述第一接觸元件(31)具有至少一 個(gè)成型部，所述成型部在第一接觸元件(31)定位于第一位置上時(shí)與第二接觸元件(32)處 于形鎖合接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，至少所述第一接觸元件(31)具有至少 一個(gè)摩擦表面，所述摩擦表面在第一接觸元件(31)定位于第一位置上時(shí)與第二接觸元件 (32)處于摩擦的或摩擦鎖合的接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，所述切換元件包括至少一個(gè)支架構(gòu)件 0)，變形體(1)具有一側(cè)面和另一側(cè)面，所述一側(cè)面支承在支架構(gòu)件( 上，所述另一側(cè)面 通過變形體(1)的變形能運(yùn)動并且第一接觸元件(3 借助于所述另一側(cè)面能夠在所述兩 個(gè)位置之間運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的切換元件，其特征在于，所述變形體(1)以所述一側(cè)面貼靠在支 架構(gòu)件(2)上并且以所述另一側(cè)面貼靠在第一接觸元件(31)上，支架構(gòu)件(2)至少為了傳 遞力而支承在第一構(gòu)件Gl)上并且第二接觸元件(3 為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件G2)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有可通過變形體(1)移 動的軸向軸承(12)，并且第一和第二接觸元件(31、32)能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)，第一接觸元件 (31)通過軸向軸承(1 的移動能在第一和第二位置之間運(yùn)動并且能相對于變形體(1)旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有軸向軸承(12)并且第 一和第二接觸元件(31、3幻能夠彼此相對旋轉(zhuǎn)，變形體(1)能與第一接觸元件(31) —起相 對于第二接觸元件(3 旋轉(zhuǎn)，并且變形體(1)經(jīng)由軸向軸承(1 可旋轉(zhuǎn)地支承。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，所述變形體(1)以一側(cè)面支承在第一構(gòu) 件Gl)上并且以另一側(cè)面貼靠在第一接觸元件(31)上，第一接觸元件(31)為了傳遞力而 支承在第一構(gòu)件Gl)上并且第二接觸元件(32)為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件G2)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有至少一個(gè)至少為了傳遞力而支承在第一或第二構(gòu)件(41、似)上的第三接觸元件(33)，所述第三接觸元件不能 通過變形體(1)運(yùn)動，第一接觸元件(31)能夠通過變形體(1)朝向所述第三接觸元件(33) 移動，并且所述第二接觸元件(3 中的一個(gè)或多個(gè)可移動地設(shè)置在第一接觸元件和第三 接觸元件(33)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有至少兩個(gè)第二接觸 元件(3 以及一個(gè)第四接觸元件(34)，所述第四接觸元件可移動地設(shè)置在第一和第三接 觸元件(31、3；3)之間并且為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件Gl)上，其中一個(gè)所述第二接觸元 件(3 設(shè)置在第三和第四接觸元件(33、34)之間，并且另一個(gè)所述第二接觸元件(32)設(shè) 置在第一和第四接觸元件(31、34)之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有多個(gè)第二和第四接 觸元件(32、34)，在每兩個(gè)第四接觸元件(34)之間分別設(shè)置其中一個(gè)第二接觸元件(32)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的切換元件，其特征在于，所述第一接觸元件(31)貼靠在一個(gè) 第二變形體(1)上，該第二變形體又貼靠在另一第一接觸元件(31)上，該另一第一接觸元 件又貼靠在一個(gè)第三變形體(1)上，該第三變形體又貼靠在一個(gè)其它的第一接觸元件(31) 上，在每兩個(gè)第一接觸元件(31)之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)第二接觸元件(32)，該第二接觸元件 可移動地支承在第二構(gòu)件0 上。
16.根據(jù)權(quán)利要求2的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有至少兩個(gè)所述第一接 觸元件(31)，這些接觸元件為了傳遞力而支承在第一構(gòu)件上，所述第一接觸元件(31) 通過分別設(shè)置在它們之間的變形體(1)可運(yùn)動，其中一個(gè)或多個(gè)第二接觸元件可移動地設(shè) 置在第一接觸元件(31)之間并且為了傳遞力而支承在第二構(gòu)件0 上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有至少一個(gè)另外的接 觸元件(35)，該另外的接觸元件可移動地設(shè)置在所述第一接觸元件(31)之間并且為了傳 遞力而支承在第一構(gòu)件Gl)上，在其中一個(gè)第一接觸元件(31)和所述另外的接觸元件之 間分別設(shè)置其中一個(gè)所述第二接觸元件(32)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的切換元件，其特征在于，所述切換元件具有多個(gè)所述第二接觸 元件和多個(gè)所述另外的接觸元件(32、35)，在每兩個(gè)所述另外的接觸元件(3 之間分別設(shè) 置其中一個(gè)所述第二接觸元件(32)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種切換元件，借助該切換元件在該切換元件被操作時(shí)能夠使得至少一個(gè)第一構(gòu)件和一個(gè)第二構(gòu)件(41、42)處于力傳遞的且可分離的連接，切換元件具有至少一個(gè)可被觸發(fā)的并且至少部分地由電活化介電聚合物構(gòu)成的變形體(1)，借助該變形體可操作切換元件。
文檔編號F16D28/00GK102124244SQ200980132244
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月20日
發(fā)明者E·比格爾, T·羅澤邁爾 申請人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司