-
Die Erfindung betrifft eine automatisierte Steuerungseinrichtung
für die
Schaltung oder Gangwahl eines Getriebes, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
-
Im allgemeinen umfaßt eine
solche automatisierte Steuerungseinrichtung ein axial verformbares elastisches
Element, das in den Antriebsstrang zwischen einem Antriebselement
und dem Schaltmittel zum Schalten des Getriebes eingebaut ist.
-
Dieses axial verformbare elastische
Element, etwa eine Feder, weist mehrere Vorteile auf, wobei unter
anderem insbesondere die folgenden Vorteile zu nennen sind: die
Möglichkeit,
die während der
Gangsynchronisierungsphase ausgeübte
Kraft im Anschluß an
eine Druckbeanspruchung durch die Feder zu beherrschen (wobei Energie
gespeichert wird), und die Möglichkeit,
die dynamischen Leistungen der Steuerung während der Gangschaltphase im Anschluß an eine
Entspannung der Feder (Abgabe der zuvor durch die Feder gespeicherten
Energie) zu verbessern.
-
Eine derartige Steuerungseinrichtung
wird vor allem in den Druckschriften
FR-A 660 392 und
EP-0 490 730 der Anmelderin sowie
beispielsweise in der
DE-19
713 423 beschrieben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
solche Steuerungseinrichtung bei einfacher Konstruktion und kostengünstiger
Herstellbarkeit zu verbessern, um ihre Leistungen zu erhöhen.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung
eine automatisierte Steuerungseinrichtung für die Schaltung oder die Gangwahl
eines Getriebes vor, die ein Antriebsorgan mit rotierender Ausgangswelle
umfaßt,
welche rotatorisch an eine Ausgangswelle der Einrichtung durch eine
rotierende elastische Verbindung, die ein axial verformbares elastisches
Element enthält,
angekuppelt ist, wobei die rotierende elastische Verbindung Mittel
umfaßt,
um eine rotatorische Verformung bzw. Winkelverformung der Verbindung
in eine axiale Verformung des besagten Elements umzuwandeln.
-
Die Mittel, um die Winkelverformung
der rotierenden elastischen Verbindung in eine axiale Verformung
des elastischen Elements umzuwandeln, sind vorteilhafterweise nichtlineare
Umwandlungsmittel.
-
Im allgemeinen kann die rotierende
elastische Verbindung ein durch das Antriebsorgan drehend angetriebenes
und verschiebebewegliches erstes Teil und ein drehfest mit der Ausgangswelle
der Einrichtung verbundenes zweites Teil umfassen, wobei das erste
und zweite Teil unter der Vorspannung des axial verformbaren elastischen
Elements miteinander in Kontakt stehen, das eine ausreichende Druckkraft
ausübt,
damit die besagten Teile mit der gleichen Drehzahl bei Nichtvorliegen
eines Widerstandsmoments an der Ausgangswelle der Einrichtung angetrieben
werden.
-
Die Mittel, um die Winkelverformung
der rotierenden elastischen Verbindung in eine axiale Verformung
des elastischen Elements umzuwandeln, sind vorzugsweise an der Kontaktschnittstelle
zwischen dem ersten und zweiten Teil der rotierenden elastischen
Verbindung angeordnet.
-
Vorzugsweise bestehen die besagten
Umwandlungsmittel aus einer Nockenbahn mit wechselndem Profil, um
ein Zusammendrücken
des linear verformbaren Elements im Anschluß an das Vorhandensein eines
Widerstandsmoments an der Ausgangswelle der Steuerungseinrichtung
und eine Entspannung des besagten Elements beim Verschwinden des
Widerstandsmoments zu bewirken.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsart
der Erfindung kann die Nockenbahn in Höhe der einander gegenüberliegenden
Flächen
der beiden Teile der rotierenden elastischen Verbindung ausgebildet
sein, die unter der Einwirkung des elastischen Elements miteinander
in Kontakt stehen, wobei die Nockenbahn aus in einem der Teile vorgesehenen
Ausnehmungen und aus an dem anderen der besagten Teile vorgesehenen
vorstehenden Zähnen besteht,
und wobei diese Ausnehmungen und diese Zähne ineinander greifen und
vorzugsweise komplementäre
und im wesentlichen dreieckige Profile aufweisen.
-
Insoweit die Kontaktflächen zwischen
den beiden Teilen der rotierenden elastischen Verbindung ringförmig ausgebildet
sind, können
die Zähne
und die Ausnehmungen vorzugsweise in gleicher Anzahl vorgesehen
und gleichmäßig um die
besagten Kontaktflächen
herum verteilt sein.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsart
der Erfindung besteht die Nockenbahn aus in eines der Teile der
ro tierenden Verbindung eingearbeiteten spiralförmigen Ausnehmungen und aus
Zähnen
oder Stiften, die an dem anderen Teil angebracht sind und jeweils
in die besagten Ausnehmungen eingreifen.
-
Im allgemeinen kann das axial verformbare elastische
Element aus einer Feder, einer tellerförmigen oder gewellten Federscheibe
oder aus einem Ring aus Elastomermaterial bestehen, die bzw. der um
die Ausgangswelle der Steuerungseinrichtung herum gelagert ist.
-
Die Steuerungseinrichtung umfaßt vorteilhafterweise
eine zwischen dem Antriebsorgan und der rotierenden elastischen
Verbindung eingefügte
Untersetzungsgetriebeeinheit.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsart
der Erfindung ist dabei die Untersetzungsgetriebeeinheit ein Planetengetriebe,
dessen Hohlrad drehfest mit dem ersten Teil der rotierenden elastischen
Verbindung mittels Rippen verbunden ist, wobei das besagte erste
Teil durch gleitende Verschiebung der Rippen in den Nuten verschiebebeweglich
gelagert ist.
-
Bei dieser Ausführungsart kann das erste und
zweite Teil der rotierenden elastischen Verbindung vorzugsweise
aus einer Muffe bzw. aus einem Ring bestehen, die axial mit dem
Hohlrad des Planetengetriebes und mit der Ausgangswelle der Einrichtung
ausgerichtet sind, während
das axial verformbare elastische Element um die Ausgangswelle der
Einrichtung herum gelagert ist und am Hohlrad bzw. an der Muffe
zur Anlage kommt.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn
die Steifigkeit der rotierenden elastischen Verbindung oder des axial verformbaren
elastischen Elements nichtlinear, und zwar progressiv oder abgestuft
ist, wobei die Nockenbahn der rotierenden elastischen Verbindung eine
geeignete Form aufweist.
-
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung
besteht in ihrer Einfachheit und einem reduzierten Platzbedarf,
insbesondere wenn das axial verformbare elastische Element beispielsweise
aus einer tellerförmigen
oder gewellten Federscheibe besteht.
-
Die Erfindung kommt vorzugsweise
bei der Schaltung eines Getriebes mit synchronisierten oder nicht
synchronisierten Gängen
zur Anwendung.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Details
der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden erklärenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen, die nur als Beispiel angeführt werden.
-
Darin zeigen im einzelnen:
-
1:
eine axiale oder entlang der Linie I-I von 2 ausgeführte Teilschnittansicht einer
Ausführungsart
einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung,
-
2-:
eine Schnittansicht entlang der Linie II-II von 1 und
-
3:
eine perspektivische Ansicht eines Teils der in 1 veranschaulichten Steuerungseinrichtung.
-
Nach der in den verschiedenen Figuren
veranschaulichten Ausführungsart
umfaßt
die Steuerungseinrichtung oder Steuervorrichtung 1 insbesondere:
- – ein
Antriebsorgan M mit rotierender Ausgangswelle, das aus einem Rotationsmotor
in beliebiger Bauart bestehen kann,
- – eine
mit der Ausgangswelle des Antriebsorgans M verbundene Untersetzungsgetriebeeinheit
T und
- – eine
zwischen der Untersetzungsgetriebeeinheit T und der Ausgangswelle
S der Steuereinrichtung 1 eingefügte rotierende elastische Verbindung
E.
-
Die Untersetzungsgetriebeeinheit
T (1) besteht aus einem
herkömmlichen
Planetengetriebe, das ein mit der Ausgangswelle des Antriebsorgans
M verbundenes Sonnenrad 3, Planetenräder 5, die das Sonnenrad 3 einerseits
und ein Hohlrad 7 andererseits zum Eingriff bringen, und
einen Planetenträger 9 umfaßt.
-
Das koaxial zur Ausgangswelle S der
Steuereinrichtung 1 angeordnete Hohlrad 7 bildet
das rotierende Ausgangselement der Untersetzungsgetriebeeinheit
T.
-
Die rotierende elastische Verbindung
E ist um die Ausgangswelle S herum, koaxial zu dieser, gelagert
und umfaßt
ein erstes Teil in Form einer Muffe 10, die drehfest mit
dem Hohlrad 7 verbunden ist, sich aber entlang der Achse
der Ausgangswelle S geradlinig verschieben kann. Dazu wird das Hohlrad 7 axial
durch einen zylindrischen Teil 7a mit kleinerem Durchmesser
verlängert,
dessen Umfangsfläche gleichmäßig zueinander
beabstandete axiale Rippen 7b aufweist, während die
Muffe 10 an ihrer inneren Umfangsfläche axiale Rippen 10b aufweist,
in welche die besagten Rippen 7b eingreifen. Die Muffe 10 ist
daher drehfest mit dem Hohlrad 7 verbunden und gleichzeitig
verschiebebeweglich gelagert.
-
Die rotierende elastische Verbindung
E umfaßt
ein zweites Teil in Form eines Rings 12, der drehfest mit
der Ausgangswelle S der Steuereinrichtung 1 verbunden ist,
und ein axial verformbares elastisches Element R, das koaxial um
die Ausgangswelle S herum gelagert ist.
-
Dieses elastische Element R besteht
zum Beispiel aus einer Schraubenfeder, die im Innern der Muffe 10 eingesetzt
wird, wobei sie an einer radial inneren ringförmigen Schulter 15 des
Hohlrads 7 und einer radial inneren ringförmigen Schulter 17 der
Muffe 10 zur Anlage kommt.
-
Unter der Vorspannung der Feder R
werden die einander gegenüberliegenden
Abschlußflächen der
Muffe 10 und des Rings 12 miteinander in Kontakt
gehalten.
-
Diese Kontaktfläche (3) umfaßt einerseits Ausnehmungen 20a mit
einem insgesamt dreieckigen Profil, die an der ringförmigen Abschlußfläche der
Muffe 10 vorgesehen sind und die um diese herum gleichmäßig zueinander
beabstandet sind, und andererseits Zähne 20b mit einem
insgesamt dreieckigen Profil, die an der ringförmigen Abschlußfläche des
Rings 12 vorstehen. Die Ausnehmungen 20a und die
Zähne 20b sind
in gleicher Anzahl vorgesehen und haben formschlüssige Profile, um ineinander
eingreifen zu können.
Diese Ausnehmungen 20a und diese Zähne 20b definieren
daher eine Nockenbahn 22, so daß die Drehung der Ausgangswelle
S der Steuereinrichtung die Muffe 10 axial zurückschieben
kann, wobei die Feder R zusammengedrückt wird.
-
Die Untersetzungsgetriebeeinheit
T und die rotierende elastische Verbindung E sind in einem Gehäuse 25 aufgenommen,
das zwei diametral gegenüberliegende Öff nungen 27 und 29 für den Durchgang
der Ausgangswelle des Antriebsorgans M einerseits und der Ausgangswelle
S der Steuereinrichtung 1 andererseits aufweist, die mit
dem Schaltmittel zum Schalten des (nicht dargestellten) Getriebes
verbunden ist.
-
Die Ausgangswelle S der Steuereinrichtung 1,
die axial auf die Ausgangswelle des Antriebsorgans M ausgerichtet
ist, dringt in das Innere des Gehäuses 25 ein und geht
frei durch die Öffnung
hindurch, die durch die radial innere ringförmige Schulter 15 des
Hohlrads 7 der Untersetzungsgetriebeeinheit T begrenzt
wird. Die Ausgangswelle S trägt
daher das drehend gelagerte Hohlrad 7, während sie
es mittels eines Sperrsegments 27, das fest mit der Ausgangswelle
S verbunden ist und an der Schulter 15 zur Anlage kommt,
gegen Verschiebung sichert.
-
wenn das Antriebsorgan M betätigt wird,
werden grundsätzlich
das Hohlrad 7 und die Muffe 10 drehend angetrieben,
wobei infolge der durch die Feder R auf die Muffe 10 ausgeübten Vorspannung
der Ring 12 ebenfalls drehend angetrieben wird, was bedeutet,
daß sich
das Hohlrad 7 und die Ausgangswelle S der Steuereinrichtung 1 mit
der gleichen Geschwindigkeit drehen. Unter diesen Bedingungen sind
die Zähne 20b des
Rings 12 im Innern der Ausnehmungen 20a der Muffe 10 positioniert,
wie dies in 3 veranschaulicht
ist.
-
Wenn hingegen ein Widerstandsmoment
an der Ausgangswelle S der Steuereinrichtung 1 vorliegt,
das ausreichend groß ist,
um die Zähne 20b des
Rings 12 im Verhältnis
zu den Ausnehmungen 20a der Muffe 10 winklig zu
versetzen, bewirkt dies eine axiale Verschiebung der Muffe 10 mit
Zusammendrücken
der Feder R, die wieder gespannt wird.
-
Wenn sich umgekehrt der Wert des
Widerstandsmoments an der Ausgangswelle S der Steuereinrichtung 1 verringert,
entspannt sich die Feder R, so daß sie die zuvor von ihr gespeicherte
Energie wieder abgibt.
-
Die Nockenbahn 22 zwischen
der Muffe 10 und dem Ring 12 kann eine Form erhalten,
die eine Veränderung
der Steifigkeit der elastischen Verbindung in einer nichtlinearen
Weise ermöglicht.
-
Eine solche Steuerungseinrichtung
kann auch als Steuereinrichtung für die Schalt- und/oder Gangwahlsteuerung
bei einem Gangwechsel verwendet werden.
-
Um eine Schaltung oder eine Gangwahl
ausgehend von Befehlen auszuführen,
die von einer (in den Zeichnungen nicht dargestellten) Steuerungs- oder
Leistungselektronik kommen, wird das Antriebsorgan M drehend angetrieben,
und es wird ein Widerstandsmoment auf die Ausgangswelle S der Steuereinrichtung
während
der Gangsynchronisierungsphase ausgeübt, was zu einem Winkelversatz
zwischen den beiden Teilen 10 und 12 der elastischen Verbindung
E und zu einem axialen Zusammendrücken des elastischen Elements
R führt.
Die dabei durch das Element R gespeicherte Energie wird anschließend während der
Gangschaltphase wieder abgegeben.
-
Als Variante der in den Figuren veranschaulichten
Ausführungsart
kann das elastische Element aus einer tellerförmigen oder gewölbten Federscheibe
oder beispielsweise aus einem Ring aus Elastomermaterial bestehen.
Außerdem
kann die am Ende der Untersetzungsgetriebeeinheit gelagerte elastische
Verbindung entsprechend den Platzbedarfsanforderungen wenigstens
teilweise an deren Umfang angebracht sein.
-
Die Steuerungseinrichtung ist vorteilhafterweise
mit Schaltern in Binärausführung oder
mit Analoggebern instrumentiert, um die Winkelverformung der rotierenden
Verbindung E und die resultierende axiale Verformung des elastischen
Elements R in Erfahrung bringen zu können, wobei diese Instrumentierung
es ermöglicht,
die durch das elastische Element R gespeicherte Energie in Erfahrung
zu bringen und so die anfängliche
Vorspannung des Elements R einzustellen, indem der Motor M entsprechend
betätigt
wird.