DE10045729C2 - Stelleinrichtung - Google Patents
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- DE10045729C2 DE10045729C2 DE2000145729 DE10045729A DE10045729C2 DE 10045729 C2 DE10045729 C2 DE 10045729C2 DE 2000145729 DE2000145729 DE 2000145729 DE 10045729 A DE10045729 A DE 10045729A DE 10045729 C2 DE10045729 C2 DE 10045729C2
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- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung, insbesondere zur
Betätigung eines Schaltgetriebes, umfassend ein Stellorgan und wenigstens
zwei Stellantriebe, wobei durch einen ersten der Stellantriebe das Stellor
gan zur Durchführung einer Stellbewegung antreibbar ist und durch einen
zweiten der Stellantriebe eine Zwangsführungsanordnung betätigbar ist,
durch welche bei Antrieb des Stellorgans zur Durchführung einer Stell
bewegung vermittels des ersten Stellantriebs eine definierte Stellbewegung
des Stellorgans erzwungen wird, wobei der zweite Stellantrieb über eine
selbsthemmende Getriebeanordnung auf die Zwangsführungsanordnung zur
Betätigung derselben einwirkt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Stelleinrichtung ist aus der DE 199 16 169 A1 bekannt. Bei
Durchführung von Gangschaltvorgängen in einem Getriebe, das mit einer
derartigen bekannten Stelleinrichtung ausgestattet ist, wird u. a. derart
vorgegangen, dass zunächst vermittels des zweiten Stellantriebes die
Zwangsführungsanordnung in eine vorbestimmte Zwangsführungsstellung
gebracht wird, durch welche vorbestimmte Zwangsführungsstellung eine
bestimmte Bewegung einer als Stellorgan wirkenden Schaltwelle dann
vorgegeben ist. Wird der erste Stellantrieb dann erregt, bewegt sich die
Schaltwelle in einem durch die Zwangsführungsanordnung gemäß der
vorbestimmten Zwangsführungsstellung vorgegebenen Bewegungsmuster,
so dass zwischen verschiedenen Gängen umgeschaltet wird. Dabei ist die
Zwangsführungsanordnung im Wesentlichen während eines gesamten
Gangschaltvorgangs wirksam, obgleich eine zusätzliche Vorgabe einer für
die Schaltwelle möglichen Bewegung auch aus dem konstruktiven Aufbau
des Getriebes und der darin implementierten Schaltkulisse resultiert. Inner
halb einer derartigen Schaltkulisse sind jedoch verschiedene Bewegungs
bereiche möglich, in welchen eine definierte Führung oder Bewegungsvor
gabe für die Schaltwelle nicht vorhanden ist, wobei jedoch durch das
Bereitstellen der Zwangsführungsanordnung das Vermeiden ungewünschter
oder undefinierter Bewegungen verhindert wird.
Bei einer derartigen bekannten Stelleinrichtung kann jedoch das Problem
bestehen, dass die durch die Zwangsführungsanordnung bei Durchführung
einer Stellbewegung erzwungene Bewegung des Stellorgans, beispielsweise
der Schaltwelle, nicht vollständig mit der durch ein angesteuertes System
zugelassenen Bewegung übereinstimmt. Beispielsweise bei Betätigung
eines Getriebes kann es sein, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen die
innerhalb des Getriebes gebildete Schaltkulisse geringfügige Abweichungen
von der durch die Zwangsführungsanordnung vorgegebenen Bewegungs
bahn erfordert. Da jedoch bei Durchführung der Stellbewegung die Zwangs
führungsanordnung insbesondere durch die selbsthemmende Getriebeano
rdnung zum Erhalt der definierten Bewegung arretiert ist, besteht die Ge
fahr, dass Spannungen oder Zwängungen innerhalb des betätigten Systems
oder auch im Bereich der Zwangsführungsanordnung auftreten, die die
Durchführung des gewünschten Vorganges, beispielsweise eines Gang
schaltvorganges, erschweren.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Stell
einrichtung derart weiterzubilden, dass bei gleichwohl definierter Vorgabe
einer durchzuführenden Stellbewegung das Auftreten von Verspannungen
o. dgl. im Kraftübertragungsweg der Stelleinrichtung bzw. eines betätigten
Systems vermieden wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stelleinrich
tung, insbesondere zur Betätigung eines Schaltgetriebes, umfassend ein
Stellorgan und wenigstens zwei Stellantriebe, wobei durch einen ersten der
Stellantriebe das Stellorgan zur Durchführung einer Stellbewegung antreib
bar ist und durch einen zweiten der Stellantriebe eine Zwangsführungs
anordnung betätigbar ist, durch welche bei Antrieb des Stellorgans zur
Durchführung einer Stellbewegung vermittels des ersten Stellantriebs eine
definierte Stellbewegung des Stellorgans erzwungen wird, wobei der
zweite Stellantrieb über eine selbsthemmende Getriebeanordnung auf die
Zwangsführungsanordnung zur Betätigung derselben einwirkt und eine
Ansteuervorrichtung vorgesehen ist, vermittels welcher wenigstens der
zweite Stellantrieb angesteuert werden kann.
Dabei ist weiter vorgesehen, dass bei Durchführung einer Stellbewegung
des Stellorgans, welche Steilbewegung durch die in eine vorbestimmte
Zwangsführungsstellung gestellte und im Wesentlichen in dieser verblei
bende Zwangsführungsanordnung vorgegeben ist, die Ansteuervorrichtung
zum wenigstens Verringern der Selbsthemmungswirkung den zweiten Stell
antrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Antriebskraft ansteuert.
Bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung wird also dafür gesorgt, dass
bei Durchführung einer Stellbewegung, deren Bewegungsmuster eigentlich
durch die in definierter Zwangsführungsstellung gehaltene Zwangsfüh
rungsanordnung vorgegeben ist, durch Absenkung der Selbsthemmungsw
irkung der Getriebeanordnung bei externer Krafteinwirkung auf die Zwangs
führungsanordnung, beispielsweise resultierend aus einer durch das betät
igte System vorgegebenen Ausweichbewegung des Stellorgans, eine
geringfügige Abweichung von der vorgegebenen Zwangsführungsstellung
zugelassen wird. Das Auftreten von Verspannungen innerhalb der Stell
einrichtung einerseits bzw. eines betätigten Systems andererseits kann auf
diese Art und Weise vermieden werden, gleichwohl wird jedoch durch die
Zwangsführungsanordnung immer noch eine innerhalb bestimmter zulässi
ger Abweichungen definierte Stellbewegung erzwungen.
Insbesondere wenn der zweite Stellantrieb ein elektromotorischer Stell
antrieb ist, dann ist es möglich, die Selbsthemmungswirkung durch Anle
gen einer Wechselspannung an diesen vermittels der Ansteuervorrichtung
zu verringern bzw. aufzuheben.
Durch das Induzieren einer oszillierenden Bewegung oder einer zitternden
Bewegung des Stellantriebs wird letztendlich das selbsthemmende Getriebe
in einen permanent bewegten Zustand gebracht und somit die Selbsthem
mungswirkung desselben deutlich reduziert. Bei Ausüben einer Kraft auf die
Zwangsführungsanordnung durch das Stellorgan selbst kann dann gegen
die noch vorhandenen Reibkräfte bzw. auch gegen das innerhalb des
zweiten Stellantriebs vorhandene Trägheits- oder Rückstellmoment die
Zwangsführungsanordnung geringfügig aus der vorgegebenen Zwangs
führungsstellung herausbewegt werden.
Um dabei sicherzustellen, dass keine zu starken Abweichungen von der für
einen bestimmten Stellvorgang gewünschten Zwangsführungsstellung der
Zwangsführungsanordnung erzeugt werden, kann gemäß einem besonders
bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass bei
Durchführung der Stellbewegung des Stellorgans die Ansteuervorrichtung
den zweiten Stellantrieb ferner derart ansteuert, dass dieser eine oszillie
rende Antriebsbewegung um eine der vorbestimmten Zwangsführungs
stellung der Zwangsführungsanordnung im Wesentlichen entsprechende
Stellung desselben als Nullpunkt durchführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erzeugung einer
Stellbewegung eines Stellorgans, insbesondere zur Durchführung von
Schaltvorgängen in einem Schaltgetriebe, welchem Stellorgan wenigstens
zwei Stellantriebe zugeordnet sind, wobei durch einen ersten der Stell
antriebe das Stellorgan zur Durchführung einer Stellbewegung antreibbar ist
und durch einen zweiten der Stellantriebe eine Zwangsführungsanordnung
betätigbar ist, durch welche bei Antrieb des Stellorgans zur Durchführung
einer Stellbewegung vermittels des ersten Stellantriebs eine definierte
Stellbewegung des Stellorgans erzwungen wird, wobei ferner der zweite
Stellantrieb über eine selbsthemmende Getriebeanordnung auf die Zwangs
führungsanordnung zur Betätigung derselben einwirkt, wobei bei Erregung
des ersten Stellantriebs zur Erzeugung einer Stellbewegung des Stellorgans,
welche Stellbewegung durch die in eine vorbestimmte Zwangsführungs
stellung gestellte und im Wesentlichen in dieser verbleibende Zwangsfüh
rungsanordnung vorgegeben ist, die Selbsthemmungswirkung der Getrie
beanordnung durch Erzeugen einer oszillierenden Antriebskraft vermittels
des zweiten Stellantriebs wenigstens verringert wird.
Das Vermeiden zu
großer Abweichungen von einer einmal vorgegebenen Zwangsführungs
stellung für einen bestimmten Steilvorgang kann dadurch erhalten werden,
dass der zweite Stellantrieb zur Erzeugung einer oszillierenden Antriebs
bewegung um eine der vorbestimmten Zwangsführungsstellung der
Zwangsführungsanordnung im Wesentlichen entsprechende Stellung des
selben als Nullpunkt angesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Figur be
schrieben, welche eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung darstellt.
Die Figur zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete Stelleinrichtung, durch
welche im dargestellten Beispiel Schaltvorgänge in einem Schaltgetriebe
eines Kraftfahrzeugs vorgenommen werden können. Eine allgemein mit 12
bezeichnete Schaltwelle bildet ein Ausgangsglied der Stelleinrichtung 10
und wird, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, zur Durchführung
von Gangschaltvorgängen linear in Richtung ihrer Längsmittellinie L und zur
Drehbewegung um ihre Längsmittellinie angetrieben, wie durch Pfeile P1
und P2 dargestellt. Bei Durchführung der Verschiebebewegung in Richtung
P1 bzw. der Drehbewegung in Richtung P2 können über einen an der
Schaltwelle 12 vorgesehenen Vorsprung 14 die in einem Getriebe vor
gesehenen Organe, welche zum Ein- bzw. zum Auslegen eines Ganges
führen, angesteuert werden. Diese Organe können beispielsweise mit
jeweiligen im Getriebe vorgesehenen Wellen bzw. darauf angeordneten
Zahnrädern zusammenwirkende Synchronisiervorrichtungen sein. Durch das
Bereitstellen derartiger Synchronisiervorrichtungen o. dgl. wird es der
Schaltwelle 12 bzw. dem Vorsprung 14 ermöglicht, eine Bewegung entlang
einer Bahn bzw. entlang Bahnen durchzuführen, die in der allgemein mit 16
bezeichneten Schaltkulisse erkennbar sind. Man erkennt hier, dass
sogenannte Schaltgassen 18 zwischen jeweils zwei Gängen existieren,
wobei bei Bewegung entlang einer Schaltgasse, beispielsweise vom ersten
in den zweiten Gang oder umgekehrt, geschaltet werden kann. Ferner kann
bei Positionierung der Schaltwelle 12 in einer Stellung, die einer Mitten
stellung 20 der jeweiligen Schaltgassen 18 zugeordnet ist, nach Durch
führung einer Drehbewegung eine Auswahl der verschiedenen Schaltgassen
entlang einer Gassenwahllinie 22 vorgenommen werden. Das heißt, wenn
beispielsweise der erste Gang eingelegt ist, dann befindet sich die
Schaltwelle 12 bzw. der Vorsprung 14 in einer dem Punkt 24 in der Kulisse
16 zugeordneten Stellung. Aus dieser Stellung heraus kann die Schaltwelle
12 nur durch Linearbewegung in Richtung P1 bewegt werden. Eine
Drehbewegung in dieser Positionierung, beispielsweise in Richtung zum
dritten Gang hin, ist bei eingelegtem ersten Gang nicht möglich, das
jeweilige Bewegungsspiel der zusammenwirkenden Glieder bei eingelegtem
Gang außer Acht gelassen. Dies bedeutet also, dass bereits durch die
Ausgestaltung eines Getriebes dafür gesorgt ist, dass die Schaltwelle 12
bzw. der Vorsprung 14 sich lediglich in einem Bewegungsmuster bewegen
können, welches den Linien 18 bzw. 22 der Kulisse 16 entspricht.
Zur Erlangung dieser Bewegung weist die Stelleinrichtung 10 einen ersten
Stellantrieb 26 auf, welcher beispielsweise als Elektromotor ausgebildet ist.
Dieser Elektromotor 26 treibt ein um eine Drehachse 28 drehbares
Segmentzahnrad 30 an. An diesem Segmentzahnrad 30 ist zur Drehachse
28 exzentrisch ein Gelenkvorsprung 32 vorgesehen. An der Schaltwelle 12
ist ein weiterer Gelenkvorsprung 34 vorgesehen. Die beiden Gelenkvor
sprünge 32, 34 sind durch eine Kopplungsstange 36 miteinander ver
bunden, wobei in den beiden Endbereichen der Kopplungsstange 36
jeweilige Gelenkpfannen 38, 40 gebildet sind, die zusammen mit den
Gelenkvorsprüngen 32, 34 dann kugelgelenkartige Verbindungen bereit
stellen. Es sei hier darauf hingewiesen, dass auch jedwede andere gelenkige
Verbindung der Kopplungsstange 36 mit der Schaltwelle 12 bzw. dem
Segmentzahnrad 30 möglich ist.
Die Positionierung der Kopplungsstange 36 ist derart, dass sie - bezogen auf
ihre Längsmittellinie - einen Winkel β zur Schaltwelle 12 bzw. deren
Längsmittellinie L aufweist, welcher Winkel β von 90° verschieden ist.
Ferner erkennt man, dass durch das Bereitstellen des Kopplungsvorsprungs
34 die Kopplungsstange 36 an der Schaltwelle 12 zu deren Längsmittellinie
L exzentrisch angreift. Bei Erregung des ersten Stellantriebs 26 bzw. des
Elektromotors 26 wird durch die dabei erzeugte Dreh- bzw. Schwenkbewe
gung des Segmentzahnrads 30 auch die Kopplungsstange 36 bewegt,
wobei diese dann ziehend oder drückend am Kopplungsvorsprung 34
angreift. Durch die angesprochene exzentrische Zusammenwirkung des
Kopplungsvorsprungs 34 mit der Kopplungsstange 36 und durch das
Bereitstellen des von 90° verschiedenen Winkels β wird bei Erregung des
Stellantriebs 26 auf die Schaltwelle 12 eine Kraft ausgeübt, die bei
Komponentenzerlegung sowohl eine in der Richtung P1, also parallel zur
Längsmittellinie L der Schaltwelle 12 gerichtete Komponente aufweist, als
auch eine in Umfangsrichtung - bezogen auf die Längsmittellinie L -
gerichtete Komponente aufweist. Der erste Stellantrieb bzw. Elektromotor
26 hat also im Wesentlichen die Funktion, bei entsprechender Ansteuerung
durch eine nicht dargestellte Ansteuervorrichtung auf die Schaltwelle 12
eine Kraft auszuüben, durch welche diese in ihren Lagern 42, 44 sowohl zur
Rotation als auch zur Linearverschiebung angetrieben werden kann.
Die erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10 weist ferner einen zweiten
Stellantrieb 46 auf, der im dargestellten Beispiel ebenfalls als Elektromotor
ausgebildet ist. Die als Schneckenrad ausgebildete Ausgangswelle 48 des
Elektromotors 46 kämmt mit einem Zahnrad 50 und bildet zusammen mit
diesem ein selbsthemmendes Getriebe 52. Das Zahnrad 50, welches auch
segmentartig ausgebildet sein kann, ist mit einer Hülse 54 fest verbunden,
welche Hülse 54 wiederum zur Schaltwelle 2 konzentrisch und diese
umgebend angeordnet ist. Die Hülse 54 und das Zahnrad 50 sind um die
Längsmittellinie L der Schaltwelle 12 drehbar, in Richtung dieser Längs
mittellinie L jedoch nicht bewegbar gehalten.
In dem im Bereich der Hülse 54 liegenden Längenabschnitt weist die
Schaltwelle 12 eine Führungsbahn 56 auf, welche in der Figur oberhalb der
Schaltwelle 12 noch einmal verdeutlicht dargestellt ist. An der Innenober
fläche der Hülse 54 ist ein Führungsvorsprung 58 vorgesehen, welcher in
die Führungsbahn 56 eingreift. Dieser Führungsvorsprung 58 bildet in
Zusammenwirkung mit der Führungsbahn 56 letztendlich eine Zwangs
führungsanordnung 60, die durch entsprechende Erregung des Elektro
motors 46 und über das selbsthemmende Getriebe 52 betätigbar ist, so
dass, wie im Folgenden noch detailliert beschrieben, je nach Stellung der
Zwangsführungsanordnung 60 bzw. der Hülse 54 verschiedene Bewegun
gen der Schaltwelle 12 bei Erregung des Elektromotors 26 erzwungen
werden.
Man erkennt, dass die Führungsbahn 56 grundsätzlich vier Eckpunkte 62,
64, 66, 68 aufweist. Ein Bahnabschnitt 70 verbindet die beiden Eckpunkte
62, 64, ein Bahnabschnitt 72 verbindet die Eckpunkte 64, 66 und ein
Bahnabschnitt 74 verbindet die Eckpunkte 62, 68. Ein weiterer Bahn
abschnitt 76 verbindet die Eckpunkte 68, 66. Man erkennt, dass die
Bahnabschnitte 70, 72, 74 zwischen den jeweiligen Eckpunkten im
Wesentlichen geradlinig verlaufen (die Krümmung der Oberfläche der
Schaltwelle 12 außer Acht gelassen), wohingegen der Bahnabschnitt 76
abgewinkelt bzw. gekrümmt verläuft.
Je nach dem, welcher Schaltvorgang durchgeführt werden soll, wird durch
entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 46 und die dadurch
induzierte Drehung der Hülse 54 um die Längsmittellinie L der Schaltwelle
12 entweder der Bahnabschnitt 70 oder der Bahnabschnitt 76 zum
Erzwingen einer definierten Stellbewegung der Schaltwelle 12 ausgewählt.
Es sei hierzu beispielsweise angenommen, dass zunächst im Getriebe der
erste Gang eingelegt ist. Bei eingelegtem ersten Gang befindet sich die
Schaltwelle 12 bzw. der Vorsprung 14 in der in der Kulisse 16 mit 24
bezeichneten Positionierung. Das heißt, die Schaltwelle 12 ist in diesem
Zustand in der Darstellung der Fig. 1 im größtmöglichen Ausmaß in der
Richtung P1 nach links verschoben. In diesem Zustand befindet sich der
Führungsvorsprung 58 im Bahnabschnitt 72. Soll nun ein Schaltvorgang
vom ersten Gang zum zweiten Gang vorgenommen werden, so wird
zunächst durch Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54 gedreht,
und zwar derart, dass der Führungsvorsprung 58 im Eckpunkt 64 der
Führungsbahn 56 zu liegen kommt. Ist diese Positionierung erreicht, wird
die Ansteuerung des Elektromotors 46 beendet, und aufgrund der Selbst
hemmungswirkung des Getriebes 52 ist dafür gesorgt, dass zunächst keine
externen Kräfte zu einer Verdrehung der Hülse 54 und somit einer
Verlagerung des Führungsvorsprungs 58 führen können. Nachfolgend wird
dann der Elektromotor 26 angesteuert, so dass durch entsprechende
Kraftübertragung vermittels der Kopplungsstange 36 nunmehr die Schalt
welle 12 in der Darstellung nach rechts bewegt wird, so dass letztendlich
eine der Schaltgasse 18 zugeordnete Verschiebebewegung der Schaltwelle
12 bzw. des Vorsprungs 14 erzwungen wird. Eine Drehbewegung wird zum
einen durch die bereits angesprochene Wirkung der verschiedenen
Getriebekomponenten und die dadurch erzeugte Kulisse 16 verhindert, und
wird des Weiteren durch den im Bahnabschnitt 70 sich bewegenden
Führungsvorsprung 58 verhindert. Dies ist insbesondere auch bei Erreichung
der Neutralstellung 20 von Bedeutung, da in dieser Neutralstellung eine
seitliche Ausweichbewegung, d. h. Drehung der Schaltwelle 12 durch die
verschiedenen Getriebekomponenten grundsätzlich nicht verhindert wäre.
Der Elektromotor 26 wird solange angesteuert, bis letztendlich der
Führungsvorsprung 58 den Eckpunkt 62 erreicht hat und dabei auch der
zweite Gang eingelegt worden ist. Aufgrund der selbsthemmenden Wirkung
des Getriebes 52 könnte grundsätzlich insbesondere auch beim Durchlaufen
der Neutralstellungen 20 keine externe Krafteinwirkung auf die Schaltwelle
12, insbesondere erzeugt durch das windschiefe Angreifen der Kopplungs
stange 36 an der Schaltwelle 12, zu einer ungewünschten Verdrehung der
Hülse 54 und somit des Führungsvorsprungs 58 führen. Dies bedeutet,
durch die selbsthemmende Wirkung des Getriebes 52 ist zunächst
sichergestellt, dass die Zwangsführungsanordnung 60 dann, wenn sie
einmal in eine bestimmte Zwangsführungsstellung gebracht worden ist, in
dieser Stellung verbleibt und somit eine definierte Stellbewegung der
Schaltwelle 12 auch dann erzwingt, wenn die aus der Getriebekonstruktion
sich ergebende Kulisse 16 keine Führungsfunktion übernehmen kann.
Soll nun weiter vom zweiten in den dritten Gang geschaltet werden, so wird
durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54 derart
gedreht, dass der Führungsvorsprung 58 nunmehr in dem Eckpunkt 68 zu
liegen kommt. Daraufhin kann durch Ansteuerung des Elektromotors 26 eine
Kraft auf die Schaltwelle 12 ausgeübt werden, so dass diese zunächst
derart bewegt wird, dass letztendlich eine Bewegung entlang der Schalt
gasse 18 erhalten wird. Ist die Neutralstellung 20 erreicht, so wird durch
den abgekrümmten Verlauf des Bahnabschnitts 76 nunmehr eine Linearver
schiebung der Schaltwelle 12 verhindert und die durch den Stellantrieb 26
erzeugte Betätigungskraft, welche auch eine Komponente in Umfangs
richtung aufweist, wird nunmehr in eine Drehbewegung der Schaltwelle 12
umgesetzt. Bei Erreichung der Neutralstellung 20 zwischen den Gängen 3
und 4 der Schaltkulisse 16 wird wiederum eine Umlenkung der Betätigungs
kraft in derartiger Weise erzwungen, dass wieder eine Verschiebebewegung
der Schaltwelle 12 erzwungen wird, so dass der Führungsvorsprung 58 sich
zum Eckpunkt 66 hin bewegt. Bei Erreichen des Eckpunkts 66 ist dann auch
der dritte Gang eingelegt. Beim Zurückschalten vom dritten in den zweiten
Gang wird in umgekehrter Richtung der Bahnabschnitt 76 durchlaufen, so
dass der Führungsvorsprung 58 sich vom Eckpunkt 66 zum Eckpunkt 68
bewegt. Soll vom dritten in den vierten Gang geschaltet werden, so wird
zunächst durch erneute Ansteuerung des Elektromotors 46 die Hülse 54
wieder gedreht, so dass der Führungsvorsprung 58 sich vom Eckpunkt 66
entlang des Bahnabschnitts 72 zum Eckpunkt 64 bewegt. Eine darauf
folgende Erregung des Elektromotors 26 führt dazu, dass der Führungsvor
sprung 58 sich wieder entlang des Bahnabschnitts 70 bewegt, so dass hier
wieder eine reine Linearbewegung erzwungen wird. Der Schaltvorgang vom
vierten in den fünften Gang entspricht letztendlich dem Schaltvorgang vom
zweiten in den dritten Gang. Soll beispielsweise vom zweiten in den vierten
Gang oder vom ersten in den dritten oder in den fünften Gang geschaltet
werden, so wird zunächst der Elektromotor 46 derart angetrieben, dass der
Führungsvorsprung 58 im Bahnabschnitt 70 entweder im Eckpunkt 62 oder
im Eckpunkt 64 liegt. Daraufhin wird durch Erregung des Elektromotors 26
die Schaltwelle 12 derart weit verschoben, dass der Führungsvorsprung 58
etwa in der Längenmitte des Bahnabschnitts 70 zu liegen kommt. Dies
entspricht der Neutralstellung 20 in der Kulisse 16. Daraufhin wird dann bei
nicht erregtem Elektromotor 26 der Elektromotor 46 zur Drehung ange
trieben und durch die Hülse 54 und den Führungsvorsprung 58 die
Schaltwelle 12 zur Drehung angetrieben. Je nach dem, ob in die nächste
oder in die übernächste Schaltgasse gestellt werden soll, wird der Elektro
motor 46 für ein vorbestimmtes Zeitintervall zur Erzeugung einer ent
sprechend großen Drehbewegung angesteuert. Ist dann die gewünschte
Schaltgasse erreicht, wird durch erneute Ansteuerung des Elektromotors 26
die Schaltwelle 12 durch Zusammenwirkung des Führungsvorsprungs 58
mit dem Bahnabschnitt 70 wieder linear verschoben, und zwar entweder
derart, dass der Führungsvorsprung 58 sich dem Eckpunkt 62 oder dem
Eckpunkt 64 annähert.
In der vorangehend beschriebenen Art und Weise lassen sich letztendlich
alle im Muster der Kulisse 16 vorhandenen Gänge einlegen, insbesondere
auch der Rückwärtsgang, wobei durch entsprechende Blockiermaßnahmen
dafür gesorgt ist oder sein sollte, dass das Einlegen des Rückwärtsgangs
nur dann möglich ist, wenn zuvor der erste Gang eingelegt war.
Es sei darauf hingewiesen, dass an der dargestellten Ausgestaltung der
Stelleinrichtung 10 selbstverständlich verschiedene Variationen vor
genommen werden können. So kann beispielsweise die Abfolge der Gänge
in der Schaltkulisse 16 anders sein und es kann die Konfiguration der
Führungsbahn 56, insbesondere auch die Ausgestaltung des gekrümmt
verlaufenden Bahnabschnitts 76 anders sein, beispielsweise mit ge
schwungenem Profil.
Ferner kann selbstverständlich auch die Linearbewegung zur Gassenwahl
und die Drehbewegung zum Aus- bzw. Einlegen eines Ganges genutzt
werden.
Bei derartigen Systemen, wie sie in der Figur dargestellt sind, existieren, wie
bereits ausgeführt, für die Schaltwelle 12 letztendlich zwei Systembereiche,
welche teilweise gleichzeitig eine zulässige Bewegung der Schaltwelle 12
vorgegeben. Dies ist zum einen die durch den konstruktiven Aufbau eines
Getriebes gebildete Kulisse 16 und ist zum anderen die Zwangsführungs
anordnung 60. Im Allgemeinen ist die Auslegung derartiger Systeme so,
dass eine bestmögliche Übereinstimmung der durch diese beiden System
bereiche vorgegebenen Bewegungsabläufe erhalten wird. Aufgrund von
Fertigungstoleranzen besteht jedoch grundsätzlich die Möglichkeit, dass hier
geringfügige Abweichungen der durch die Kulisse 16 einerseits und die
Zwangsführungsanordnung 60 andererseits erzwungenen oder zu er
zwingenden Bewegungen bei Durchführung bestimmter Gangschaltvorgänge
vorhanden sind. Dies würde im Betrieb dazu führen, dass innerhalb der
Systems im Bereich zwischen der Zwangsführungsanordnung 60 und einem
zu betätigenden Getriebeorgan Verspannungen auftreten, die die Durch
führung bestimmter Schaltvorgänge erschweren oder verzögern.
Um diesem Problem entgegenzutreten, sieht die vorliegende Erfindung vor,
dass bei Durchführung von Schaltvorgängen, bei welchen die Zwangs
führungsanordnung 60 in einer vorbestimmten Zwangsführungsstellung
verbleibt und nicht selbst aktiv zum Bewegen der Schaltwelle 12 ange
steuert wird, also beispielsweise bei Schaltvorgängen innerhalb einer
Schaltgasse oder bei Schaltvorgängen zum nächsthöheren Gang, beispiels
weise vom zweiten zum dritten Gang, oder bei Schaltvorgängen zum
nächstniedrigeren Gang, also beispielsweise vom fünften zum vierten Gang,
innerhalb des Getriebes 52, das aufgrund seiner selbsthemmenden Wirkung
bei Durchführung derartiger Schaltvorgänge für eine definierte Positionierung
der Zwangsführungsanordnung 60 sorgt, diese Selbsthemmungswirkung
herabgesetzt wird. Dies bedeutet, dass dann bei Durchführung eines
Gangschaltvorgangs eine durch die angesprochene Abweichung zwischen
der Kulisse 16 und der Zwangsführungsanordnung 60 erzwungene
Ausweichbewegung der Schaltwelle 12 zu einer geringfügigen Verstellung
innerhalb der Zwangsführungsanordnung 60, d. h. Verdrehung der Hülse 54,
führen kann. Diese Verdrehung findet gegen die immer noch vorhandene
Restreibung oder Resthemmwirkung des Getriebes 52 und selbstver
ständlich auch gegen die Trägheit bzw. ein mögliches Rückstellmoment des
Elektromotors 46 statt, so dass sichergestellt ist, dass nicht zu starke
Verstellungen der Zwangsführungsanordnung 60 die Durchführung eines
gewünschten Schaltvorgangs vollständig behindern. Insbesondere ist zu
erwarten, dass die vorhandenen Abweichungen zwischen der Kulisse 16
und der Zwangsführungsanordnung 60 bzw. den dadurch jeweils vor
gegebenen Bewegungsmustern nur gering sind, so dass auch die im Bereich
der Zwangsführungsanordnung 60 dann auftretenden korrigierenden
Verstellungen nur ein geringes Ausmaß aufweisen werden.
Das teilweise oder vollständige Aufheben der Selbsthemmwirkung des
Getriebes 52 kann im dargestellten Beispiel dadurch erzielt werden, dass
vermittels der nicht dargestellten Ansteuervorrichtung an den Elektromotor
46 eine Wechselspannung angelegt wird, so dass dieser in einen oszillieren
den Bewegungszustand gebracht wird und letztendlich eine Zitterbewegung
mit vergleichsweise hoher Frequenz und kleiner Amplitude ausführt. Durch
diese Zitterbewegung wird auch das Getriebe 52 in Bewegung versetzt und
somit dessen Selbsthemmwirkung zumindest herabgesetzt, wobei gleich
zeitig die Hülse 54 eine oszillierende Drehbewegung um diejenige Stellung
ausführt, die letztendlich der vorgesehenen oder vorgegebenen Zwangs
führungsstellung entspricht. Dabei kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu
dieser Zitterbewegung des Elektromotors 46 durch regelnde Einwirkung auf
diesen dafür gesorgt wird, dass er diese Zitterbewegung um eine Stellung
desselben herum ausführt, die letztendlich der für den vorgesehenen
Schaltvorgang vorgesehenen Zwangsführungsstellung der Zwangsführungs
anordnung 60 entspricht. Werden dabei also dann vermittels der Schaltwelle
12 auf die Zwangsführungsanordnung 60 Kräfte ausgeübt, die zu einer
Winkelverstellung der Hülse 54 führen und somit letztendlich auch auf den
Elektromotor 56 insofern eine Rückwirkung haben, als dieser aus der der
vorgesehenen Zwangsführungsstellung zugeordneten Stellung herausge
dreht wird, so kann dies durch eine dem Elektromotor 46 zugeordnete und
dessen Drehstellung erfassende Sensoranordnung erkannt werden und im
Rahmen einer Regelschleife dann eine Rückstellung auf die angesprochene
und der vorgegebenen Zwangsführungsstellung zugeordnete Drehstellung
des Elektromotors 46 erfolgen. Es wird auf diese Art und Weise letztendlich
die Funktion einer elastischen Rückstellkraft simuliert.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Stelleinrichtung bzw. die
Vorgehensweise bei der Durchführung von Schaltvorgängen ist sicherge
stellt, dass nicht durch irgendwelche innerhalb des Systems auftretende
Verspannungen die Durchführung eines Schaltvorganges erschwert oder gar
unmöglich gemacht wird. Vielmehr kann bei jedem Bewegungsablauf, der
durch die Zusammenwirkung zweier gleichzeitig wirkender Zwangsführungs
aspekte erhalten wird, dafür gesorgt werden, dass Abweichungen im
Bereich dieser Zwangsführungen eliminiert bzw. kompensiert werden und
somit die durchzuführenden Schaltvorgänge ungehindert vorgenommen
werden können.
Es sei darauf hingewiesen, dass das Prinzip der vorliegenden Erfindung, d. h.
das Reduzieren der selbsthemmenden Wirkung einer im Antriebsweg
zwischen dem zweiten Stellantrieb und der Zwangsführungsanordnung
liegenden Getriebeanordnung auch auf andere Weise realisiert werden kann
bzw. auch bei anders ausgestalteten Getriebeanordnungen vorgesehen sein
kann. So ist es selbstverständlich möglich, dass die selbsthemmende
Wirkung der Getriebeanordnung nicht nur durch die entsprechende
Ausgestaltung miteinander kämmender Schnecken- bzw. Zahnradbereiche
erzielt werden kann, sondern beispielsweise auch durch die Einführung von
Reibbereichen erhalten werden kann. Auch eine derartige Erzeugung von
Reibung oder ggf. auch einer Klemmwirkung kann dazu genutzt werden, die
Zwangsführungsanordnung in definierter Positionierung zu halten. Zum
Aufheben dieser im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls als
selbsthemmend zu betrachtenden Wirkung kann dann aktiv auf eine Reib-
oder Klemmeinrichtung zum Verringern einer Reibkraft oder einer Klemm
kraft eingewirkt werden. Man erkennt daraus, dass im Sinne der vor
liegenden Erfindung der Ausdruck "selbsthemmende Getriebeanordnung"
also jedwede der Kraftübertragung zwischen dem zweiten Stellantrieb und
der Zwangsführungsanordnung dienende Anordnung zu verstehen ist, die
in ihrem Kraftübertragungsweg selbst auf irgend eine Art und Weise einer
Verstellung entgegenwirkt.
Claims (5)
1. Stelleinrichtung, insbesondere zur Betätigung eines Schaltgetriebes,
umfassend ein Stellorgan (12) und wenigstens zwei Stellantriebe (26,
46), wobei durch einen ersten (26) der Stellantriebe (26, 46) das Stell
organ (12) zur Durchführung einer Stellbewegung antreibbar ist und
durch einen zweiten (46) der Stellantriebe (26, 46) eine Zwangsfüh
rungsanordnung (60) betätigbar ist, durch welche bei Antrieb des
Stellorgans (12) zur Durchführung einer Stellbewegung vermittels des
ersten Stellantriebs (26) eine definierte Stellbewegung des Stellorgans
(12) erzwungen wird, wobei der zweite Stellantrieb (46) über eine
selbsthemmende Getriebeanordnung (52) auf die Zwangsführungs
anordnung (60) zur Betätigung derselben einwirkt und eine Ansteuer
vorrichtung zum Ansteuern wenigstens des zweiten Stellantriebs (46)
vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung einer Stellbewegung
des Stellorgans (12), welche Stellbewegung durch die in eine
vorbestimmte Zwangsführungsstellung gestellte und im Wesentlichen
in dieser verbleibende Zwangsführungsanordnung (60) vorgegeben ist,
die Ansteuervorrichtung zum wenigstens Verringern der Selbst
hemmungswirkung den zweiten Stellantrieb (46) zur Erzeugung einer
oszillierenden Antriebskraft ansteuert.
2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stellantrieb (46) ein
elektromotorischer Stellantrieb ist und dass zum wenigstens Verringern
der Selbsthemmungswirkung die Ansteuervorrichtung den zweiten
Stellantrieb (46) mit einer Wechselspannung beaufschlagt.
3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung der Stellbewegung des
Stellorgans (12) die Ansteuervorrichtung den zweiten Stellantrieb (46)
ferner derart ansteuert, dass dieser eine oszillierende Antriebsbewe
gung um eine der vorbestimmten Zwangsführungsstellung der Zwangs
führungsanordnung (60) im Wesentlichen entsprechende Stellung
desselben als Nullpunkt durchführt.
4. Verfahren zur Erzeugung einer Stellbewegung eines Stellorgans, ins
besondere zur Durchführung von Schaltvorgängen in einem
Schaltgetriebe, welchem Stellorgan (12) wenigstens zwei Stellantriebe
(26, 46) zugeordnet sind, wobei durch einen ersten (26) der Stellan
triebe (26, 46) das Stellorgan (12) zur Durchführung einer Stellbewe
gung antreibbar ist und durch einen zweiten (46) der Stellantriebe (26,
46) eine Zwangsführungsanordnung (60) betätigbar ist, durch welche
bei Antrieb des Stellorgans (12) zur Durchführung einer Stellbewegung
vermittels des ersten Stellantriebs (26)eine definierte Stellbewegung
des Stellorgans (12) erzwungen wird, wobei ferner der zweite Stell
antrieb (46) über eine selbsthemmende Getriebeanordnung (52) auf die
Zwangsführungsanordnung (60) zur Betätigung derselben einwirkt,
wobei bei Erregung des ersten Stellantriebs (26) zur Erzeugung einer
Stellbewegung des Stellorgans (12), welche Stellbewegung durch die
in eine vorbestimmte Zwangsführungsstellung gestellte und im Wesent
lichen in dieser verbleibende Zwangsführungsanordnung (60) vorgege
ben ist, die Selbsthemmungswirkung der Getriebeanordnung (52) durch
Erzeugen einer oszillierenden Antriebskraft vermittels des zweiten
Stellantriebs (46) wenigstens verringert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stellantrieb (46) zur
Erzeugung einer oszillierenden Antriebsbewegung um eine der
vorbestimmten Zwangsführungsstellung der Zwangsführungsanordnung
(60) im Wesentlichen entsprechende Stellung desselben als Nullpunkt
angesteuert wird.
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