DE10051218A1

DE10051218A1 - Change device for gearbox has drive device with electrical actuator drive and energy storage device whose stored energy can be used to operate actuator element(s)

Info

Publication number: DE10051218A1
Application number: DE2000151218
Authority: DE
Inventors: Detlef Baasch; Ralf Dreibholz; Gerhard Gumpoltsberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-10-16
Filing date: 2000-10-16
Publication date: 2002-04-25

Abstract

The device has at least one actuator element movable translationally and/or rotationally for setting a ratio that can be brought into a required position by a drive device (3) depending on the ratio to be set. The drive device has an electrical actuator drive (4) and an energy storage device (5) whose stored energy can be used to operate the actuator element(s) (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Getriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Getriebes, ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a switching device Transmission, in particular a motor vehicle transmission, ge according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 197 35 759 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer automatischen Antriebsvor richtung für Kraftfahrzeuge bekannt, wobei eine Schaltvor richtung für hochdynamische Schaltvorgänge beschrieben wird.DE 197 35 759 A1 describes one method and one Device for controlling an automatic drive direction known for motor vehicles, a Schaltvor direction for highly dynamic switching operations described becomes.

Diese Antriebsvorrichtung weist eine als Brennkraftma schine ausgebildete Antriebsquelle auf, deren Kraftabgabe welle über eine Hauptkupplung bzw. hydraulisch lösbare La mellenkupplung mit einer Getriebeeingangswelle eines Ge schwindigkeitswechselgetriebes trieblich verbunden ist. Die Getriebeeingangswelle ist in einem Getriebegehäuse drehbar gelagert und treibt im Betrieb des Getriebes über mehrere Zahnräder korrespondierende, auf einer Abtriebswelle gela gerte Zahnräder an. Die korrespondierenden Zahnradpaare stellen entsprechende Vorwärtsgänge bzw. einen Rückwärts gang mit definierten Übersetzungsverhältnissen dar. Zum Schalten der Vorwärtsgänge sind an der Eingangswelle und an der Abtriebswelle jeweils Ziehkeile als Kupplungselemente bzw. Schaltmittel vorgesehen, die über je ein hydraulisches Stellelement zum Umschalten der Übersetzungsstufen bzw. Vorwärtsgänge betätigt werden, wobei bei einer entsprechen den Betätigung der Schaltmittel jeweils zwei lose Zahnräder auf der Getriebeeingangswelle bzw. der Abtriebswelle mit jeweils zwei Festzahnrädern auf der Abtriebswelle bzw. der Getriebeeingangswelle gekuppelt werden. This drive device has an internal combustion engine seem trained drive source, their power output shaft via a main clutch or hydraulically releasable La clutch with a gearbox input shaft of a Ge speed change gear is drivingly connected. The The transmission input shaft can be rotated in a transmission housing stored and drives in operation of the gearbox over several Corresponding gears, on an output shaft gela gears. The corresponding gear pairs provide corresponding forward gears or a reverse gear with defined gear ratios Switching the forward gears are on the input shaft and on the output shaft each pull wedges as coupling elements or switching means provided, each via a hydraulic Control element for switching the gear ratio or Forward gears are operated, with one corresponding the actuation of the switching means two loose gears on the transmission input shaft or the output shaft with two fixed gears each on the output shaft or Transmission input shaft are coupled.

Zur Erzielung einer zugkraftunterbrechungsfreien Um schaltung der Schaltmittel wird die Hauptkupplung während der Umschaltung im Rutschzustand gehalten. Um übermäßigen Verschleiß an der Lamellenkupplung während der Schaltung zu vermeiden, sind eine Schaltbereitschaftssensorik und kon struktiv besonders ausgestaltete hydraulische Stellelemente in Verbindung mit einer hochdynamischen Hydraulik für einen möglichst kurzen Schaltvorgang vorgesehen. Die vorgeschla gene Hydraulik bzw. die hydraulische Steuereinheit weist hierzu eine Hochdruckpumpe, einen Druckspeicher, mehrere elektromagnetisch betätigbare Steuerventile, mehrere zwi schen der Pumpe und den Schaltmitteln angeordnete Öldruck leitungen sowie ein den Schaltablauf steuerndes elektroni sches Steuergerät auf.To achieve an uninterrupted traction order switching of the switching means is the main clutch during the changeover is kept in the slip state. To excessive Wear on the multi-plate clutch during gear shifting avoid switching-ready sensors and con structurally specially designed hydraulic control elements in connection with a highly dynamic hydraulic system for one switching operation as short as possible. The proposed gene hydraulic or the hydraulic control unit a high pressure pump, a pressure accumulator, several electromagnetically actuated control valves, several between arranged between the pump and the switching means cables and an electronic system that controls the switching sequence control unit.

Nachteilig dabei ist jedoch, daß die zum schnellen Umschalten vorgesehene Hydraulik einerseits einen aufwendi gen konstruktiven Aufbau aufweist und andererseits zur Mi nimierung von Leckageströmen, welche die Ansteuerung der Schaltmittel beeinträchtigen, kostenintensive Vorkehrungen zur Abdichtung der Bauteile der Hydraulik vorgesehen werden müssen.The disadvantage here, however, is that the fast Switch provided hydraulic on the one hand a complex gene constructive structure and on the other hand to Mi minimization of leakage flows, which control the Switching devices impair cost-intensive precautions to seal the components of the hydraulic system have to.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Hydraulik ist, daß bei unterschiedlichen oder extremen Getriebetemperaturen und Getriebeöltemperaturen, wie beispielsweise bei einer Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs im Winter und bei lang andauernden Betriebsphasen mit hoher Schaltfrequenz im Som mer, verschieden lange Umschaltzeiten auftreten und dadurch bedingte schaltqualitätsvermindernde Effekte nur mit hohem steuer- und regelungstechnischen Aufwand ausgeglichen wer den können.Another disadvantage of the known hydraulics is that at different or extreme gear temperatures and transmission oil temperatures, such as at a Commissioning of the motor vehicle in winter and at long continuous operating phases with high switching frequency in som different switching times occur and as a result Conditional switching quality reducing effects only with high tax and regulatory expenditure compensated for who that can.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung eines Getriebes zur Verfü gung zu stellen, mit der bei einem geringen konstruktiven Aufbau ein möglichst kurzer Umschaltvorgang in einem Ge triebe realisierbar ist, der von Temperaturschwankungen in dem Getriebe nahezu unabhängig ist.The present invention is therefore based on the object based on a switching device of a transmission to provide, with a low constructive Set up the shortest possible switching process in one Ge drives is feasible, the temperature fluctuations in the transmission is almost independent.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Schalt einrichtung eines Getriebes mit den Merkmalen des Patentan spruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with a switch establishment of a transmission with the features of the patent Proverb 1 solved.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ist eine hochdynamische Schaltbetätigung durchführbar, womit die Phase ohne Schaltzustand vorteilhafterweise möglichst kurz gehalten werden kann. Die schnelle Schaltbetätigung wird durch die erfindungsgemäße Kombination eines elektrischen Stellantriebes mit einem Energiespeicher realisiert, wobei die in dem Energiespeicher vorhandene Energie zur Betäti gung eines Stellelementes zur Einstellung einer Übersetzung einsetzbar ist.With the switching device according to the invention highly dynamic switching operation feasible, with which Phase without switching state advantageously as short as possible can be held. The quick shift operation will by the combination of an electrical according to the invention Actuator realized with an energy storage, wherein the energy present in the energy storage for actuation supply of a control element for setting a translation can be used.

Eine dem elektrischen Stellantrieb anhaftende Träg heit, welche bei bekannten Schaltvorrichtungen insbesondere zu Beginn des Umschaltvorganges zu Tage tritt, wird in vor teilhafter Weise über die in dem Energiespeicher gespei cherte und für die Durchführung eines Umschaltvorganges in dem Getriebe zusätzlich zur Verfügung stehende Energie schlagartig überwunden, womit ein schnelles Umschalten ge währleistet ist.A carrier adhering to the electric actuator unit, which in particular in known switching devices at the beginning of the switching process is revealed in front part way through the stored in the energy storage and for performing a switchover in additional energy available to the transmission suddenly overcome, which means a quick switchover is guaranteed.

Eine von der Getriebetemperatur abhängige Schwankung der Umschaltzeit wird mit der erfindungsgemäßen Schaltvor richtung vorteilhafterweise nahezu vermieden, da zur Betätigung des Schaltelementes kein temperaturabhängiges Druck medium benötigt wird.A variation depending on the gearbox temperature the switching time is with the Schaltvor invention Direction advantageously almost avoided, as for actuation the switching element no temperature-dependent pressure medium is required.

Weiter bietet die erfindungsgemäße Kombination des elektrischen Stellantriebes mit einem zusätzlichen Energie speicher den Vorteil, daß der elektrische Stellantrieb be zogen auf seine Antriebsleistung klein dimensioniert werden kann, womit weniger Bauraum benötigt wird und geringe Her stellkosten in der Fertigung anfallen.Furthermore, the combination of the invention electric actuator with an additional energy save the advantage that the electric actuator be be dimensioned small on its drive power can, which means that less space is required and less space manufacturing costs are incurred.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei funktionsgleiche Bauteile in den Figuren der Zeich nung mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.Further advantages and developments of the invention result from the subclaims and from the Drawing embodiments described in principle, with functionally identical components in the figures of the drawing tion are designated by the same reference numerals.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 einen Linearantrieb und einen Elektromotor einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung; FIG. 1 is a linear actuator and an electric motor of a shifting device according to the invention;

Fig. 2 einen elektrischen Stellantrieb, welcher über ein Federelement mit einem Teil eines Stellelementes verbunden ist; Fig. 2 is an electric actuator which is connected via a spring element with a portion of an actuating element;

Fig. 3 einen elektromechanischen hochdynamischen Stellantrieb, der einen elektrischen Linea rantrieb und einen als Federspeicher ausge bildeten Energiespeicher aufweist und Fig. 3 shows an electromechanical, highly dynamic actuator, which has an electric linear actuator and a spring-loaded energy storage and

Fig. 4 einen mit einer Schaltwalze in Wirkverbin dung stehenden Elektromotor. Fig. 4 a standing with a shift drum in Wirkverbin tion electric motor.

In Fig. 1 ist äußerst vereinfacht eine Schaltvorrich tung 1 eines Kraftfahrzeuggetriebes mit einem in dem Ge triebe beweglich angeordneten Stellelement 2 zur Einstel lung einer Übersetzung dargestellt. Das Stellelement, wel ches im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Schalt stange 2 ausgebildet ist, wird über eine Antriebseinrich tung 3 in Abhängigkeit einer einzustellenden Übersetzung des Getriebes in eine erforderliche Position gebracht, wo bei ein Zahnrad vorzugsweise über einen mit der Schaltstan ge 2 verbundenen nicht näher dargestellten Ziehkeil oder über ein Klauenschaltelement in einen Kraftfluß des An triebsstranges des Getriebes ein- bzw. abgeschalten wird.In Fig. 1 is extremely simplified a Schaltvorrich device 1 of a motor vehicle transmission with a movable in the Ge gear arranged actuator 2 for setting a translation is shown. The actuating element, which is designed as a shift rod 2 in the present exemplary embodiment, is brought into a required position via a Antriebseinrich device 3 as a function of a gear ratio to be set, where a gearwheel is preferably not connected via a gear connected to the shift rod 2 shown pulling wedge or via a claw switching element in a power flow to the drive train of the transmission is switched on or off.

Die Antriebseinrichtung 3 ist als eine elektromechani sche, hochdynamische Stelleinheit ausgebildet, die einen elektrischen Stellantrieb 4 und einen Energiespeicher 5 aufweist, dessen gespeicherte Energie zur Betätigung der Schaltstange 2 eingesetzt wird.The drive device 3 is designed as an electromechanical, highly dynamic actuating unit which has an electric actuator 4 and an energy store 5 , the stored energy of which is used to actuate the shift rod 2 .

Der Stellantrieb 4 umfaßt einen Elektromotor 6 und einen damit gekoppelten Linearantrieb 7, wobei der Linea rantrieb als ein Wandler 7 ausgebildet ist, der eine Dreh bewegung des Elektromotors 6 in eine translatorische Bewe gung zur Betätigung des Schaltelementes 2 umwandelt.The actuator 4 comprises an electric motor 6 and a linear drive 7 coupled thereto, the linear drive being designed as a converter 7 which converts a rotary movement of the electric motor 6 into a translatory movement for actuating the switching element 2 .

Zwischen dem Elektromotor 6 und dem Wandler 7 ist ein als Kupplung 8 ausgebildetes Koppelelement vorgesehen, über welche der Elektromotor 6 mit dem Wandler 7 in Wirkverbin dung bringbar ist. Zur Betätigung der Schaltstange 2 wird die Kupplung 8 geschlossen, wobei der Schließvorgang der Kupplung 8 hochdynamisch erfolgt. Bei geschlossener Kupp lung 8 wird eine Rotationsbewegung einer aus dem Elektromotor 6 ausgehenden Antriebswelle 9 auf eine Eingangswelle 10 des Wandlers 7 übertragen.Between the electric motor 6 and the converter 7 , a coupling element 8 is provided, via which the electric motor 6 can be brought into active connection with the converter 7 . To actuate the shift rod 2 , the clutch 8 is closed, the clutch 8 closing process being highly dynamic. When the clutch 8 is closed, a rotational movement of an outgoing drive shaft 9 from the electric motor 6 is transmitted to an input shaft 10 of the converter 7 .

Der Wandler 7 weist im vorliegenden Ausführungsbei spiel für die Umwandlung der rotatorischen Bewegung in die für die Betätigung der Schaltstange 2 notwendige translato rische Bewegung eine Gewindespindel (nicht dargestellt) auf, die entsprechend der Drehrichtung der Eingangswelle 10 in axialer Richtung verstellt wird. Die Bewegungsrichtungen der Schaltstange 2 sind in Fig. 1 anhand eines Doppelpfeils dargestellt.The converter 7 has in the present Ausführungsbei game for the conversion of the rotary movement into the translatory movement necessary for the actuation of the shift rod 2, a threaded spindle (not shown), which is adjusted according to the direction of rotation of the input shaft 10 in the axial direction. The directions of movement of the shift rod 2 are shown in FIG. 1 by means of a double arrow.

Es liegt selbstverständlich im Ermessen des Fachman nes, eine jeweils für den vorliegenden Anwendungsfall ge eignete Gewindespindelart vorzusehen oder den Wandler als ein Kurvengetriebe bzw. als ein Schubkurbelgetriebe auszu bilden. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, den dem Wandler zugewandten Endbereich der Schaltstange als Gewin despindel vorzusehen, so daß der Antrieb der Eingangswelle direkt auf die Schaltstange übertragen wird.It is of course at the discretion of the specialist nes, one for each application provide suitable type of threaded spindle or the converter as a cam gear or as a thrust crank gear form. In addition, it can be provided that the Transducer facing end portion of the shift rod as a win despindel provided so that the drive of the input shaft is transferred directly to the shift rod.

Wenn die Schaltgabel 2 den vorgesehenen Schaltweg zu rückgelegt hat, wird die Kupplung 8 gemäß dem Ausführungs beispiel aus Fig. 1 wieder geöffnet bzw. der Elektromotor 5 abgeschaltet. Um die erfolgte Schaltung bzw. den dabei ein gelegten Gang wieder auszulegen, wird der Elektromotor 6 in entgegengesetzter Drehrichtung betrieben und die Kupplung 8 wieder geschlossen, womit die Schaltstange 2 wieder in ihre ursprüngliche Position zurückbewegt wird.When the shift fork 2 has covered the intended shift path, the clutch 8 is opened again according to the embodiment example from FIG. 1 or the electric motor 5 is switched off. In order to interpret the gearshift that has taken place or the gear selected, the electric motor 6 is operated in the opposite direction of rotation and the clutch 8 is closed again, whereby the shift rod 2 is moved back into its original position.

Der Energiespeicher 5 ist in dem Ausführungsbeispiel der Schaltvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 in den Elektromotor 6 integriert. Die gespeicherte Energie ist die Rotationsenergie der rotierenden Massen des Elektromotors 6, welche beim Zuschalten des Wandlers 7 bzw. beim Schließen der Kupp lung 8 den Wandler 7 schlagartig mitreißt, so daß die Träg heit des Stellantriebes 4 genutzt wird und eine hochdynami sche Schaltung erreicht wird.In the exemplary embodiment of the switching device 1 according to FIG. 1, the energy store 5 is integrated in the electric motor 6 . The stored energy is the rotational energy of the rotating masses of the electric motor 6 , which abruptly entrains the converter 7 when the converter 7 is switched on or when the clutch 8 is closed, so that the carrier unit of the actuator 4 is used and a highly dynamic circuit is achieved ,

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Schalt vorrichtung 1, wobei zwischen dem Elektromotor 6 und dem Wandler 7 keine Kupplung vorgesehen ist. Die Übertragung der Drehbewegung des Elektromotors 6 erfolgt hier direkt über die Antriebswelle 9 des Elektromotors 6 in den Wand ler 7, welcher die Rotationsbewegung des Elektromotors 6 in Form einer translatorischen Bewegung gemäß der zuvor be schriebenen Art und Weise auf ein Federelement 11 über trägt. Durch die Beaufschlagung mit der translatorischen Bewegung wird das Federelement 11 vorgespannt und speichert mit zunehmender Vorspannung Energie. Fig. 2 shows a further embodiment of the switching device 1 , wherein no coupling is provided between the electric motor 6 and the converter 7 . The transmission of the rotary movement of the electric motor 6 takes place here directly via the drive shaft 9 of the electric motor 6 in the wall ler 7 , which carries the rotational movement of the electric motor 6 in the form of a translational movement according to the previously described manner on a spring element 11 . By acting on the translatory movement, the spring element 11 is preloaded and stores energy with increasing preload.

Das Federelement 11 stellt hierbei den Energiespei cher 5 dar, dessen Energie bei einer Schaltung schlagartig auf die Schaltmechanik, d. h. hier die Schaltstange 2, auf gebracht wird. Die Schaltstange 2 wird von einer in die Schaltstange 2 eingreifenden Raste 12 gehalten, bis ein von einer elektrischen Steuereinrichtung 13 erzeugtes Auslöse signal auf die Raste aufgebracht wird und diese von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung verstellt wird.The spring element 11 represents the Energiespei cher 5 , the energy of which is suddenly brought to the switching mechanism, ie here the switching rod 2 , when switching. The shift rod 2 is held by a catch 12 engaging in the shift rod 2 until a trigger signal generated by an electrical control device 13 is applied to the catch and this is adjusted from a closed position into an open position.

Das Verstellen der Raste 12 von seiner Schließposition in seine Öffnungsstellung bewirkt, daß die Schaltstange 2 von der Raste 12 freigegeben wird und durch die in dem Fe derelement 11 gespeicherte Energie spontan ohne Verzögerung axial verstellt wird. The adjustment of the detent 12 from its closed position to its open position causes the shift rod 2 to be released from the detent 12 and is spontaneously axially adjusted without delay by the energy stored in the spring element 11 .

Selbstverständlich kann statt der Raste 12 in anderen Ausführungen auch ein anderer das Federelement 11 freige bender kraftabhängiger, wegabhängiger oder extern gesteuer ter Freigabemechanismus zum Einsatz kommen.Of course, another, the spring element 11 freige bender force-dependent, travel-dependent or externally confess your ter release mechanism are used instead of the notch 12 in other embodiments.

In einer von dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungs beispiel der Schaltvorrichtung abweichenden Ausführungsform der Schaltvorrichtung kann es z. B. auch vorgesehen sein, daß die Raste in Abhängigkeit einer Vorspannung des Fe derelementes ausgelöst wird. Das bedeutet, daß ab einer bestimmten von dem Federelement auf die Schaltstange aufge brachten Federkraft eine auf die Raste einwirkende und in Schließstellung haltende Kraft überwunden wird und die Schaltstange von der Raste freigegeben wird, so daß die Schaltstange von dem Federelement betätigt wird. Die auf die Raste wirkende Kraft kann beispielsweise von einem mit der Raste in Wirkverbindung stehenden weiteren Federelement aufgebracht werden.In one of the embodiment shown in Fig. 2 example of the switching device different embodiment of the switching device z. B. also be provided that the detent is triggered depending on a bias of the Fe derelementes. This means that from a certain spring force brought up by the spring element on the shift rod, an force acting on the catch and holding force in the closed position is overcome and the shift rod is released from the catch, so that the shift rod is actuated by the spring element. The force acting on the catch can be applied, for example, by a further spring element that is operatively connected to the catch.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Schalt vorrichtung 1 dargestellt, welche ebenfalls einen als Fe derspeicher ausgebildeten Energiespeicher 5 aufweist. Hier bei ist die Schaltstange 2 über ein fest mit der Schalt stange 2 verbundenes Verbindungselement, welches mit seinem der Schaltstange 2 abgewandten Ende zwischen zwei Federele menten 14A und 14B angeordnet ist und mit diesen ebenfalls fest verbunden ist, mit dem Energiespeicher 5 gekoppelt.In Fig. 3 a further embodiment of the switching device 1 is shown, which also has an energy storage 5 formed as Fe derspeicher. Here, the shift rod 2 is connected via a fixed to the shift rod 2 connecting element, which is arranged with its end facing away from the shift rod 2 between two Federele elements 14 A and 14 B and is also firmly connected to this, coupled to the energy store 5 .

Die Federelemente 14A, 14B sind in einer Aussparung eines Adapterelementes 15 angeordnet, welches in Abhängig keit einer Drehrichtung des Elektromotors 6 auf den Elek tromotor 6 zu bzw. von diesem weg bewegt wird. Je nachdem, in welche Richtung das Adapterelement 15 verschoben wird, wird entweder das Federelement 14A vorgespannt und das Fe derelement 14B zugbelastet oder das Federelement 14A zugbe lastet und das Federelement 14B vorgespannt. Bei einem Aus lösen der Raste 12 wird die Schaltstange 2 in die Richtung verschoben, in welche zuvor das Adapterelement 15 von dem Elektromotor 6 bzw. dem als Gewindespindel in Verbindung mit einem in dem Adapterelement 15 vorgesehenen Gewinde 16 ausgebildeten Wandler 7 verschoben wurde.The spring elements 14 A, 14 B are arranged in a recess of an adapter element 15 which, depending on the speed of a direction of rotation of the electric motor 6 on the electric motor 6 is moved to or away from this. Depending on which direction is shifted in the adapter element 15, is either the spring element biased 14 A and the Fe 14 B derelement loaded in tension or the spring element 14 A zugbe overloaded and the spring element 14 preloaded B. When the catch 12 is released, the shift rod 2 is displaced in the direction in which the adapter element 15 was previously displaced by the electric motor 6 or the transducer 7 designed as a threaded spindle in connection with a thread 16 provided in the adapter element 15 .

Eine weitere Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 zeigt Fig. 4, wobei der Elektromotor 6 mit einer Schaltwal ze 17 über die Antriebswelle 9 drehfest verbunden ist und im Betrieb die Schaltwalze in Drehung versetzt. In der Schaltwalze 17 ist eine Kurvenbahn 18 vorgesehen, in welche die Schaltstange 2 über einen fest mit der Schaltstange 2 verbundenen Mitnehmer 19 eingreift.Another embodiment of the switching device 1 shows Fig. 4, wherein the electric motor 6 is rotatably connected to a Schaltwal ze 17 via the drive shaft 9 and sets the shift drum in rotation during operation. A cam track 18 is provided in the shift drum 17 , into which the shift rod 2 engages via a driver 19 which is fixedly connected to the shift rod 2 .

Die Kurvenbahn 18 weist zu Beginn der Drehung der Schaltwalze 17 keine Steigung auf, so daß die Schaltwal ze 17 von dem Elektromotor 6 zunächst ohne Schaltkraft in Drehung versetzt wird. Nach nahezu einer Umdrehung der Schaltwalze 17 nimmt die Steigung der Kurvenbahn 18 schlag artig zu, und die Schaltstange 2 wird durch die abknickende Kurvenbahn 18 und durch die mittlerweile vorhandene Rotati onsenergie der Schaltwalze 17 sowie des Antriebs des Elek tromotors 6 hochdynamisch bzw. stark beschleunigt. Dabei werden die Schaltstange 2 bzw. an die Schaltstange 2 gekop pelte weitere Schaltelemente, wie z. B. eine Klaue oder ein Ziehkeil, in die entsprechende Schaltposition schnell und ohne Reaktionsverluste translatorisch verschoben, wobei die durch die Zunahme der Steigung der Kurvenbahn auftretende Schaltkraft problemlos überwunden wird und die Schaltung ohne Verzögerung durchgeführt wird. The cam track 18 has no slope at the beginning of the rotation of the shift drum 17 , so that the shift drum 17 is first set in rotation by the electric motor 6 without shifting force. After almost one revolution of the shift drum 17 , the slope of the cam track 18 increases abruptly, and the shift rod 2 is onenergy of the shift drum 17 and the drive of the electric motor 6 highly dynamic or strongly accelerated by the kinking cam track 18 and the now existing rotation energy of the shift drum 17 . The shift rod 2 or on the shift rod 2 koped additional switching elements, such as. B. a claw or a wedge, translated into the corresponding switching position quickly and without loss of reaction, the switching force occurring due to the increase in the slope of the cam track is easily overcome and the shift is carried out without delay.

Bei der Ausführungsform der Schaltvorrichtung 1 gemäß Fig. 4 stellen die Schwungmassen, welche vorliegend rotato rische Massen des Elektromotors 6 und der Schaltwalze 17 sind, den Energiespeicher 5 dar, welche vor dem eigentli chen Schaltvorgang in Rotation versetzt werden. Diese vor dem Schaltvorgang erzeugte Rotationsenergie wird dazu ver wendet, die Schaltstange 2 beim eigentlichen Schaltvorgang schnell von einer Ruheposition in eine Schaltstellung zu bewegen und auftretende Trägheitsmomente der Schaltvorrich tung 1 während der Schaltung zu neutralisieren.In the embodiment of the switching device 1 according to FIG. 4, the flywheels, which in the present case are rotary masses of the electric motor 6 and the shift drum 17 , represent the energy store 5 , which are set into rotation before the switching operation itself. This rotational energy generated before the switching process is used to quickly move the shift rod 2 during the actual shifting process from a rest position into a switching position and to neutralize occurring moments of inertia of the switching device 1 during the shift.

Die Betätigung der Schaltelemente bzw. der Schaltstan ge wird mit der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung auf elektromechanischem Wege hochdynamisch ausgeführt, wobei als Antrieb anstatt eines Elektromotors auch ein Magnet steller bzw. ein Elektromagnet vorgesehen werden kann. Der Magnetsteller kann dabei direkt auf ein Stellelement bzw. eine Schaltstange einwirken.The actuation of the switching elements or the switching stand ge is on with the switching device according to the invention Electromechanical way performed highly dynamic, where as a drive instead of an electric motor also a magnet or an electromagnet can be provided. The Magnetic actuator can be directly on an actuator or act on a shift rod.

Die Stellantriebe nach der Erfindung sind für kurzfri stige hochdynamische Vorgänge ausgelegt, wobei prinzipielle Vorteile dieser Stellantriebe wie beispielsweise eine Über lastfähigkeit genutzt werden können oder auch Extrembauwei sen möglich sind, welche für den Einsatzfall optimal ausge legt sind. Zusätzlich werden die Stellantriebe in der be schriebenen Art und Weise mit einem Energiespeicher für die Betätigung der Stellelemente kombiniert, welcher vor der eigentlichen Schaltung aufgeladen wird. Dies führt dazu, daß die Stellantriebe prinzipiell schwächer ausgelegt wer den können und die eigene Trägheit der Schaltvorrichtung den Schaltvorgang nicht behindert. The actuators according to the invention are for short Highly dynamic processes designed, in principle Advantages of these actuators such as an over load capacity can be used or extreme construction are possible, which are optimal for the application sets are. In addition, the actuators in the be written way with an energy storage for the Actuation of the control elements combined, which before actual circuit is charged. This leads to, that the actuators are designed weaker in principle the can and the own inertia of the switching device does not hinder the switching process.

Als Energiespeicher können außer den beschriebenen Federspeichern, die beispielsweise als Drehfedern, Druck- bzw. Zugfedern oder Biegefedern ausgebildet sein können, oder den rotatorische bzw. translatorische Energie spei chernden Schwungmassen auch potentielle Energie oder elek trische Energie speichernde Einrichtungen vorgesehen sein.In addition to those described as energy storage devices Spring accumulators, which are used, for example, as torsion springs, or tension springs or spiral springs, or the rotational or translational energy inertial masses also potential energy or elec trical energy storage devices may be provided.

Elektrische Speicher, wie beispielsweise ein Kondensa tor, können zu einer Entlastung des elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges vorgesehen werden. Die gepeicherte elektrische Energie kann einem das Schaltelement antreiben den Elektromotor bzw. einem Magnetsteller während bzw. kurz vor dem Einleiten des Schaltvorganges zugeführt werden.Electrical storage devices, such as a condenser gate, can relieve the electrical system of a motor vehicle are provided. The saved electrical energy can drive the switching element the electric motor or a magnetic actuator during or short be fed before initiating the switching process.

Eine Ankopplung der in dem Energiespeicher gespeicher ten Energie an die Schaltmechanik bzw. an den Stellantrieb kann ebenfalls über mehrere alternative Koppelelemente ge löst werden. Einerseits besteht die Möglichkeit, die An kopplung über eine wie in Fig. 1 beschriebene reibschlüssi ge Kupplung oder über eine formschlüssige Koppelung z. B. in Form einer kinematischen Koppelung mittels einer Kurvenbahn oder Klaue etc. auszugestalten.A coupling of the energy stored in the energy store to the switching mechanism or to the actuator can also be solved via several alternative coupling elements. On the one hand, there is the possibility of coupling via a friction clutch as described in FIG. 1 or via a positive coupling z. B. in the form of a kinematic coupling by means of a cam track or claw, etc.

Eine weitere Möglichkeit stellt eine elektrorheologi sche Flüssigkeitskupplung dar, deren Übertragungsfähigkeit in Abhängigkeit einer an die Flüssigkeitskupplung angeleg ten Steuerspannung verändert wird, womit eine Schaltung in Abhängigkeit einer an der Flüssigkeitskupplung anliegenden Steuerspannung erfolgt.Another possibility is an electrorheology cal fluid coupling, their transmission ability depending on one applied to the fluid coupling th control voltage is changed, with which a circuit in Dependency of one on the fluid coupling Control voltage occurs.

Unabhängig von den zuvor beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung liegt es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, die verschiedenen Ausführungsformen des Stellantriebes bzw. des Wandlers oder auch des Energiespeichers beliebig zu kombi nieren, um eine für den jeweiligen Anwendungsfall optimale Lösung eines elektromechanischen hochdynamischen Stellan triebes für ein Schaltelement zu erhalten. Regardless of the various previously described Embodiments of the switching device according to the invention It is, of course, at the discretion of the professional who different embodiments of the actuator or Transformer or the energy storage to any combination kidneys in order to find the optimal one for the respective application Solution of an electromechanical, highly dynamic Stellan drive to get a switching element.

reference numeral

11

Schaltvorrichtung
switching device

22

Stellelement, Schaltstange
Control element, shift rod

33

Antriebseinrichtung,
Driving means

44

elektrischer Stellantrieb
electric actuator

55

Energiespeicher
energy storage

66

Elektromotor
electric motor

77

Wandler
converter

88th

Kupplung bzw. Koppelelement
Coupling or coupling element

99

Antriebswelle
drive shaft

1010

Eingangswelle
input shaft

1111

Federelement
spring element

1212

Raste
notch

1313

Steuereinrichtung
control device

1414

A, A,

1414

B Federelement
B spring element

1515

Adapterelement
adapter element

1616

Gewinde
thread

1717

Schaltwalze
shift drum

1818

Kurvenbahn
cam track

1919

Mitnehmer
takeaway

Claims

1. Switching device of a transmission, in particular egg nes motor vehicle transmission, with at least one transla toric and / or rotatory in the transmission movable on an orderly adjusting element for setting a translation, which via a drive device as a function of the gear ratio to be set in a requisite position can be brought, characterized in that the drive device ( 3 ) has an electric actuator ( 4 ) and an energy store ( 5 ) whose stored energy can be used to actuate the at least one control element ( 2 ).

2. Switching device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 4 ) has an electric motor ( 6 ) or at least one magnetic actuator as the drive source.

3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator ( 4 ) has a linear drive with the electric motor ( 6 ) coupled ( 7 ).

4. Switching device according to claim 2 or 3, characterized in that the magnetic actuator and the linear drive ( 7 ) are each in operative connection with the actuating element ( 2 ).

5. Switching device according to claim 3 or 4, characterized in that the linear drive is designed as a converter ( 7 ) with which a rotary movement of the electric motor ( 6 ) can be converted into a translational movement for actuating the actuating element ( 2 ).

6. Switching device according to claim 4 or 5, characterized in that the operative connection between the transducer ( 7 ) and the actuating element ( 2 ) with a coupling element ( 8 ) is made, via which the actuation supply of the switching element is controllable.

7. Switching device according to claim 6, characterized in that the coupling element is designed as a friction clutch ( 8 ) or as an electrorheological fluid coupling.

8. Switching device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the energy store ( 5 ) is designed as a spring accumulator.

9. Switching device according to claim 8, characterized ge indicates that the spring accumulator via egg force-dependent, path-dependent or externally controllable Ren release mechanism is controllable and on an off loosen the spring accumulator which is stored in the spring accumulator energy is transferable to the switching element.

10. Switching device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the actuating element is a switching rod ( 2 ).