DE102005027299A1

DE102005027299A1 - Vorrichtung zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle

Info

Publication number: DE102005027299A1
Application number: DE102005027299A
Authority: DE
Inventors: Nicolai Dr. Tarasinski; Rainer Gugel
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: DE102005027299B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle (12, 58). Die Vorrichtung (10) umfasst eine Schaltmuffe (14, 60, 76), eine Schaltgabel (24, 62, 74) und einen Aktuator (40, 56, 68, 72). Die Schaltmuffe (14, 60, 76) ist mit der Schaltgabel (24, 62, 74) verbunden oder steht damit in Eingriff. Mit dem Aktuator (40, 56, 68, 72) ist die Schaltgabel (24, 62, 74) und somit die Schaltmuffe (14, 60, 76) betätigbar. Die Schaltmuffe (14, 60, 76) ist zwischen mindestens zwei Schaltstellungen eines Getriebes bewegbar, insbesondere zwischen einer Neutralstellung und mindestens einer Schaltstellung. Die Vorrichtung (10) zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle (12, 58) sollte kostengünstig sein und sollte möglichst störfrei arbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (40, 56, 68, 72) mindestens einen Elektromagneten (40, 56, 68, 72) aufweist, dass der Elektromagnet (40, 56, 68, 72) vorzugsweise mindestens eine Spule (42) und einen Kern (44) aufweist und dass die Schaltgabel (24, 62, 74) derart angeordnet ist, dass beim Bestromen des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) die Schaltgabel (24, 62, 74) von dem Magnetfeld des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle. Die Vorrichtung umfasst eine Schaltmuffe, eine Schaltgabel und einen Aktuator. Die Schaltmuffe ist mit der Schaltgabel verbunden oder steht damit in Eingriff. Mit dem Aktuator ist die Schaltgabel und somit die Schaltmuffe betätigbar. Die Schaltmuffe ist zwischen mindestens zwei Schaltstellungen eines Getriebes bewegbar, insbesondere zwischen einer Neutralstellung und mindestens einer Schaltstellung.
Eine Schaltgabel im Sinn der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Bauteil, welches unmittelbar an oder in die Schaltmuffe eingreift, also mindestens zwei Einzelteile umfasst. Eine Schaltgabel im Sinn der vorliegenden Erfindung könnte jedoch auch ein mit der Schaltmuffe einteilig ausgebildetes Bauteil sein.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt, sie werden insbesondere zur Schaltung von Getriebestufen in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Eine rein auf mechanischer Basis arbeitende Schaltvorrichtung wird beispielsweise bei einem Zapfwellengetriebe eines Traktors der Anmelderin eingesetzt. Hierbei wird eine im Wesentlichen lineare Bewegung eines mechanischen Gestänges oder eines Bowdenzugs in eine Drehbewegung einer Schaltwelle umgewandelt, auf welcher drehfest eine Kurvenscheibe angeordnet ist. In der Kurvenscheibe sind entsprechende Rillen vorgesehen, in welche sich jeweils ein Zapfen einer Schaltgabel erstreckt. Wird die Schaltwelle zusammen mit der Kurvenscheibe gedreht, so bewirkt das Zusammenspiel von Zapfen und Rille eine Bewegung der Schaltgabel in im Wesentlichen einer Richtung. Hierdurch kann eine Schaltgabel zusammen mit der entsprechenden Schaltmuffe aus einer Neutralstellung in eine Schaltstellung verbracht werden, um eine drehfeste Verbindung zwischen einer Welle und einem Zahnrad herzustellen. Bei diesem Zapfwellengetriebe handelt es sich um eine nicht synchronisierte Getriebeschaltstelle.

Lediglich beispielsweise wird auf die DE 101 19 748 A1 hingewiesen, bei welcher die erforderliche Energie zum Betätigen der Schaltgabel aus einer rotatorischen Bewegung eines Antriebsmotors bereitgestellt wird. Weiterhin sind pneumatisch oder hydraulisch betätigte Schaltgabeln bekannt, mit welchen unmittelbar eine lineare Bewegung erzeugbar ist, so dass der Schaltvorgang durchgeführt werden kann. Auch auf elektromagnetischer Basis arbeitende Aktuatoren sind beispielsweise aus den EP 1 298 362 A2 und EP 1 298 363 A2 bekannt. Bei diesen elektromagnetischen Aktuatoren kommen Dauermagneten zum Einsatz. Sämtlichen genannten Vorrichtungen zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle ist eines gemeinsam, und das ist im Wesentlichen der komplexe mechanische Aufbau unter Verwendung vieler Einzelkomponenten. Hierdurch sind die Schaltvorrichtungen einerseits aufwendig und teuer in der Herstellung und andererseits störanfällig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben und weiterzubilden, durch welche die vorgenannten Probleme überwunden werden. Insbesondere soll eine Vorrichtung zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle angegeben und weitergebildet werden, welche kostengünstig ist und welche möglichst störfrei arbeitet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator mindestens einen Elektromagneten aufweist, dass der Elektromagnet vorzugsweise mindestens eine Spule und einen Kern aufweist, und dass die Schaltgabel derart angeordnet ist, dass beim Bestromen des Elektromagneten die Schaltgabel von dem Magnetfeld des Elektromagneten bewegbar ist.

Mit anderen Worten wird die Bewegung der Schaltgabel durch das elektromagnetische Prinzip bewirkt und ist auf das Bestromen des Elektromagneten zurückzuführen. Wenn nämlich die Spule mit Spannung beaufschlagt wird und durch die Spule ein Strom fließt, baut der Elektromagnet ein Magnetfeld auf. Dieses Magnetfeld zieht die Schaltgabel an oder stößt die Schaltgabel ab, je nachdem aus welchem Material die Schaltgabel ausgebildet ist. Somit ist zu einem Gangwechsel lediglich ein Strom einzuschalten oder abzuschalten, damit die Schaltmuffe sich zum Beispiel von einer eingerückten Stellung (Schalterstellung) zu einer nicht eingerückten Stellung (Neutralstellung) bewegt. Mit Hilfe dieses Prinzips können in ganz besonders vorteilhafter Weise auch eine Vielzahl mechanischer Einzelkomponenten entfallen, da der Elektromagnet bzw. der Aktuator unmittelbar die Schaltgabel bewegt bzw. anzieht oder abstößt. Zur Betätigung der Schaltgabel ist lediglich der Elektromagnet erforderlich, der unmittelbar die Schaltgabel und somit die Schaltmuffe betätigt.

Durch die erfindungsgemäße Wirkungsweise wird in ganz besonders vorteilhafter Weise eine ganz erhebliche Vereinfachung eines elektromagnetischen Aktuators im Zusammenspiel mit einer Getriebeschaltstelle erzielt. Hierdurch ist nämlich nicht mehr einerseits ein Führungsmittel für den Anker, wie er beispielsweise bei dem elektromagnetischen Aktuator aus den EP 1 298 362 A2 und EP 1 298 363 A2 bekannt ist, erforderlich, und andererseits ein eigenes Führungsmittel für die Schaltgabel der Getriebeschnittstelle erforderlich. Dadurch, dass die Schaltgabel der Getriebeschaltstelle unmittelbar von dem Elektromagneten betätigt wird, wird sozusagen das dem Anker entsprechende Bauteil in die Schaltgabel integriert oder es ist lediglich ein Bauteil erforderlich, wobei dieses eine Bauteil dann beide Funktionen vereinigt, nämlich einerseits die Betätigung der Getriebeschaltstelle und andererseits die Wechselwirkung mit dem Elektromagneten.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Schaltgabel ein Material auf, das vom Magnetfeld des Elektromagneten angezogen wird. Beispielsweise ist die Schaltgabel aus Metall, insbesondere Eisen oder Stahl gefertigt. Somit wird die Schaltgabel von dem Elektromagneten angezogen, falls durch die Spule des Elektromagneten ein Strom fließt und sich hierdurch ein Magnetfeld aufbaut.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltgabel ein Material auf, das vom Magnetfeld des Elektromagneten abgestoßen werden kann. Bei einem solchen Material könnte es sich beispielsweise um ein permanentmagnetisches Material handeln. Dementsprechend wäre die Schaltgabel mit dem permanentmagnetischen Material derart relativ zum Elektromagneten anzuordnen, dass beispielsweise der Südpol der Schaltgabel dem Elektromagneten zugewandt ist. Falls nun der Elektromagnet derart bestromt wird, dass das hierdurch erzeugte Magnetfeld ebenfalls seinen Südpol in Richtung der Schaltgabel ausbildet, wird die Schaltgabel von dem Elektromagneten abgestoßen, das heißt wegbewegt. Ein Bestromen des Elektromagneten in umgekehrter Weise, in welcher also das vom Elektromagnet erzeugte Magnetfeld einen Nordpol in Richtung der Schaltgabel ausbildet, würde bewirken, dass die Schaltgabel vom Elektromagneten angezogen wird. Obwohl diese Ausführungsform geringfügig höhere Herstellungskosten – verglichen zu einer lediglich metallisch ausgeführten Schaltgabel – zur Folge haben könnte, überwiegen jedoch die hieraus erzielbaren Vorteile hinsichtlich der Vielseitigkeit des Einsatzes der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schaltgabel mit mindestens einer Kraft, insbesondere einer Federkraft, in eine vorgebbare Stellung oder in ihre Neutralstellung gedrängt wird. In Abhängigkeit der konkreten Ausführung der jeweiligen Getriebeschaltstelle könnte die Schaltgabel zusammen mit der Schaltmuffe derart vorgespannt sein, dass sie sich in der Neutralstellung befinden. In diesem Fall würde das Aktivieren des Elektromagneten bzw. das Bestromen der Spule die Schaltgabel anziehen oder abstoßen und somit die Schaltmuffe gegen die Kraft bzw. Vorspannungskraft in die Schaltstellung bewegen. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Schaltmuffe mittels einer entsprechend vorgesehenen Kraft in eine geschaltete bzw. vorgebbare Stellung gedrängt wird. Ein Aktivieren des Elektromagneten würde in diesem Fall ein Verbringen der Schaltmuffe gegen die vorliegende Kraft von der Schaltstellung zu einer anderen Stellung, beispielsweise einer Neutralstellung bewirken. Falls nun der Elektromagnet deaktiviert wird, wird die Schaltmuffe wieder in die Stellung gedrängt, die von der stets wirkenden Kraft vorgegeben ist.

Im Konkreten könnte die Schaltgabel zumindest bereichsweise im Wesentlichen eben oder plattenförmig ausgebildet sein. Dies wäre insbesondere in einem Bereich denkbar, der dem Elektromagneten zugewandt oder benachbart angeordnet ist. Vorzugsweise könnten der Elektromagnet und der plattenförmige Bereich der Schaltgabel derart angeordnet sein, dass die Kraft des Elektromagneten im Wesentlichen senkrecht zum plattenförmigen Bereich wirkt. Nach einem Aktivieren des Elektromagneten würde beispielsweise der Elektromagnet die Schaltgabel anziehen und zwar solange, bis sie an dem Elektromagneten bzw. Kern anliegt beziehungsweise plan aufliegt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Führungsmittel zum Führen der Schaltgabel vorgesehen. Die Schaltgabel ist insbesondere zur Ausführung einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung mit Hilfe des Führungsmittels geführt. Das Führungsmittel könnte mindestens eine Schaltstange aufweisen. Die Schaltstange könnte an einem Getriebegehäuse befestigt sein. Die Schaltgabel könnte eine Ausnehmung aufweisen, durch die die Schaltstange sich im eingebauten Zustand erstreckt. Hierdurch ist die Schaltgabel bei einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung geführt.

Zusätzlich oder alternativ könnte das Führungsmittel mindestens eine Schaltstange aufweisen, die an der Schaltgabel fixiert sein könnte. Die Schaltstange ist an einem Getriebegehäuse derart bewegbar gelagert, beispielsweise in einem Führungsbohrung oder in einer Ausnehmung, damit die Schaltstange mit der Schaltgabel im eingebauten Zustand im Wesentlichen eine geradlinige Bewegung ausführen kann.

Falls nun die Schaltmuffe und die Schaltgabel nicht einteilig ausgebildet sein sollten, könnte die Schaltmuffe eine Nut aufweisen, an bzw. in welcher ein Bereich der Schaltgabel eingreift. Alternativ könnte die Schaltgabel einen gabelförmigen Bereich aufweisen, der zumindest bereichsweise die Schaltmuffe umgreift.

Falls mehr als nur eine Schaltmuffe zu bewegen ist oder falls eine Schaltmuffe mehrere Schaltstellungen aufweist, könnte in einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein weiterer Aktuator und/oder ein weiterer Elektromagnet vorgesehen sein. Zwischen dem Aktuator bzw. Elektromagneten und dem weiteren Aktuator bzw. Elektromagneten könnte die Schaltgabel angeordnet sein. Somit könnte die Schaltgabel im deaktivierten Zustand beider Elektromagneten sich in einer Stellung zwischen den beiden Elektromagneten befinden, beispielsweise in einer Neutralstellung. Falls nun der eine Elektromagnet aktiviert wird, würde die Schaltgabel sich in dessen Richtung bewegen und in eine erste Schaltstellung verbracht werden. Falls der weitere Elektromagnet aktiviert wird, würde die Schaltgabel sich in Richtung des weiteren Elektromagneten bewegen und somit in eine zweite Schaltstellung verbracht werden. Vorzugsweise ist der Kern der beiden Elektromagneten derart ausgebildet ist, dass er als Kern für die beiden Elektromagneten dient. Hierdurch kann die Anzahl der einzelnen Bauteile in vorteilhafter Weise weiter verringert werden und es kann eine kompakte Bauweise erzielt werden.

Grundsätzlich könnte der Kern der Spule bzw. der Kern des Elektromagneten ein Weicheisenmaterial aufweisen, was eine hohe Verstärkung des von der Spule erzeugten Magnetfeldes bewirkt. Der Kern könnte bevorzugt ein Blechstapelpaket aufweisen.

Zum Aktivieren des Aktuators bzw. Elektromagneten wird die Spule mit Gleichstrom bestromt. Vorzugsweise ist vorgesehen, mehrere Gleichstrompulse in einem vorgebbaren Zeitraum durch die Spule fließen zu lassen, so dass einerseits die Schaltgabel in dem beabsichtigten Zustand gehalten wird und andererseits nicht ständig ein unter Umständen hoher Strom durch die Spule fließt und somit eine Erwärmung der Spule zumindest weitgehend verhindert werden kann. Der Aktuator könnte mit Hoch- oder Niederspannung betreibbar sein.

Es könnte eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, mit welcher beim Vorliegen eines von einem Fahrzeugbediener getätigten Schaltbefehls der Aktuator bzw. der Elektromagnet ansteuerbar ist. Die Steuereinrichtung könnte in oder an der Vorrichtung oder an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug angeordnet sein. Es ist auch denkbar, die Steuereinrichtung in eine gesamte Getriebe- oder Fahrzeugsteuerung einzuverleiben.

Es könnte mindestens eine Leistungselektronikbaugruppe zum Bereitstellen des von der Steuereinrichtung vorgegebenen Stroms bzw. Spannung für den Aktuator vorgesehen sein. Die Leistungselektronikbaugruppe könnte in oder an der Vorrichtung oder an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug angeordnet sein und mit der Steuereinrichtung für den Aktuator in Verbindung stehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Elektromagnet und die Schaltgabel im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Durch den Elektromagneten und die Schaltgabel erstreckt sich in dieser Ausführungsform eine Welle eines Getriebes. Die Schaltgabel würde sich somit ringförmig um die zumeist ebenfalls ringförmig ausgebildete Schaltmuffe erstrecken. Besondere Führungsmittel wären in diesem Fall nicht unbedingt erforderlich, da die Welle des Getriebes als Führungsmittel für die Schaltmuffe und die Schaltgabel dient.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform kann die Schaltgabel einfach und kostengünstig hergestellt werden, wenn nämlich die Schaltgabel ein Blechteil aufweist, welches beispielsweise durch Stanzen, Feinschneiden oder Laserschweißen herstellbar ist.

In einer ebenfalls ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist – wie bereits ausgeführt – die Schaltgabel und ein Anker in Form eines Bauteils ausgeführt, wobei dieses Bauteil dann beide Funktionen vereinigt, nämlich einerseits die Betätigung der Getriebeschaltstelle und andererseits die Wechselwirkung mit dem Elektromagneten. Mit dem Anker wird in diesem Zusammenhang das Bauteil bezeichnet, welches aufgrund der elektromagnetischen Kraft eines elektromagnetischen Aktuators bzw. eines Elektromagneten eine Bewegung ausführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betätigen einer Getriebeschaltstelle weist in ganz besonders vorteilhafter Weise ein gutes Ansprechverhalten der Schaltgabel beziehungsweise Schaltmuffe beim Schaltvorgang auf. Hierbei kann der zeitliche Verlauf der Stromstärke des durch die Spule des Elektromagneten fließenden Stroms an die Gegebenheiten des auszuführen den Schaltvorgangs angepasst werden. Falls eine Isolierung der elektrischen Leitungen vorgesehen ist, ist auch ein Einsatz unter Flüssigkeitsbedingungen möglich, insbesondere unter Getriebeöl.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen jeweils in einer schematischen Darstellung

1 in einer Schnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung

2 in einer Schnittansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

3 in einer Schnittansicht ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und

4 in einer Schnittansicht ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Gleiche oder ähnliche Bauteile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Betätigen einer Getriebeschaltstelle 12. Die Getriebeschaltstelle 12 umfasst eine Schaltmuffe 14 die drehfest auf einer Welle 18 angeordnet ist. Die Schaltmuffe 14 umfasst eine Innenverzahnung 20, die in eine Außenverzahnung 22 der Welle 18 eingreift und somit eine drehfeste Verbindung zwischen Schaltmuffe 14 und Welle 18 gewährleistet. Die Welle 18 rotiert um die Achse 16. Die Schaltmuffe 14 ist in Richtung der Achse 16 verschiebbar angeordnet und kann von der Schaltgabel 24 bewegt werden. Die Schaltgabel 24 ist ebenfalls in Richtung der Achse 16 bewegbar angeordnet und wird von der in 1 gezeigten Schaltstange 26 geführt. Es ist noch eine weitere Schaltstange vorgesehen, die im Wesentlichen an der gleichen Position, jedoch nicht in der Ebene der in 1 gezeigten Schnittdarstellung angeordnet ist. Der Einfachheit halber ist daher die weitere Schaltstange in 1 nicht gezeigt. Die Schaltstange 26 ist fest an der Schaltgabel 24 befestigt und ist in dem rechten Lager 28 und dem linken Lager 30 derart gelagert, dass die Schaltstange 26 zusammen mit der Schaltgabel 24 eine Bewegung ausführen können, die im Wesentlichen in Richtung der Achse 16 zeigt. Die Lager 28, 30 könnten beispielsweise in Form von kreisförmigen Ausnehmungen gebildet werden, die in einem in 1 nicht gezeigten Getriebegehäuse vorgesehen sind.
Die Schaltgabel 24 befindet sich in dem in 1 gezeigten Betriebszustand in ihrer Neutralstellung. Mit anderen Worten liegt lediglich eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 18 und der Schaltmuffe 14 vor. Lediglich schematisch ist angedeutet, dass eine Federeinrichtung 32 vorgesehen ist, welche auf der einen Seite an dem in 1 nicht gezeigten Getriebegehäuse befestigt ist und welche die Schaltgabel 24 nach rechts drängt. Falls die Schaltgabel 24 nach links bewegt wird, geschieht dies gegen die von der Federeinrichtung 32 bereitgestellte Kraft.
Die Schaltmuffe 14 kann von der Schaltgabel 24 nach links bewegt werden, so dass am Zahnrad 34 vorgesehene Vorsprünge 36 in den Ausnehmungen 38 der Schaltmuffe 14 zum Eingriff kommen. In einem solchen Zustand ist die Welle 18 auch drehfest mit dem Zahnrad 14 verbunden.
Zum Bewegen der Schaltgabel 24 ist in erfindungsgemäßer Weise der Aktuator 40 vorgesehen, der in Form eines Elektromagneten ausgeführt ist. Der Elektromagnet – im Folgenden ebenfalls mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet – umfasst eine Spule 42 und einen Kern 44. Die Spule 42 ist um den mittleren Bereich 46 des Kerns 44 gewickelt. Der in 1 gezeigte Kern 44 weist im Wesentlichen die Form eines Quaders auf, der an den Stellen, an welchen die Spule 42 gewickelt ist, Ausnehmungen aufweist. Die Spule 42 ist über die elektrischen Leitungen 48 von der Steuer- und Leistungselektronikbaugruppe 50 mit elektrischem Strom beaufschlagbar. Falls also durch die Leitungen 48 und die Spule 42 ein elektrischer Strom fließt, baut der Elektromagnet 40 ein Magnetfeld auf, durch welches die Schaltgabel 24 nach links bewegt wird, bis die Schaltgabel 24 entgegen der Federkraft der Federeinrichtung 32 an dem Elektromagneten 40 bzw. an dem Kern 44 der Spule 42 plan zur Anlage kommt. Hierdurch wird die Schaltmuffe 14 auf der Welle 18 ebenfalls nach links bewegt, so dass die Vorsprünge 36 des Zahnrads 34 in die Ausnehmungen 38 der Schaltmuffe 14 zum Eingriff kommen. In dieser Schaltstellung der Getriebeschaltstelle 12 ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 18 und dem Zahnrad 34 gebildet. Sobald nun der elektrische Strom nicht mehr durch die Spule 42 fließt, also das Magnetfeld nicht mehr vorliegt, wird die Schaltgabel 24 samt Schaltmuffe 14 aufgrund der Federkraft der Federeinrichtung 32 wieder nach rechts bewegt, so dass die Getriebeschaltstelle 12 wieder in die Neutralstellung zurückkehrt. Demgemäß weist die Getriebeschaltstelle 12 aus 1 eine Schaltstellung und einem Neutralstellung auf.
In 2 ist eine Getriebeschaltstelle 12 gezeigt, die eine Neutralstellung und zwei Schaltstellungen aufweist. Es ist ein weiteres Zahnrad 52 vorgesehen, welches auf der rechten Seite der Schaltmuffe 14 auf der Welle 18 angeordnet ist und welches ebenfalls Vorsprünge 36 aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen 38 der Schaltmuffe 14 eingreifen können, die auf der rechten Seite der Schaltmuffe 14 angeordnet sind. Es ist eine weitere Federeinrichtung 54 vorgesehen, die ebenfalls an einem in 2 nicht gezeigten Gehäuseteil angebracht ist und mit welcher die Schaltgabel 24 nach links gedrängt wird. Da auf der anderen Seite der Schaltgabel 24 ebenfalls eine Federeinrichtung 32 vorgesehen ist, wird die Schaltgabel 24 von der Federeinrichtung 32 nach rechts gedrängt. Die beiden Federeinrichtungen 32, 54 sind derart konfiguriert, dass die Schaltgabel 24 in die in 2 gezeigte Neutralstellung gedrängt wird. Sowohl die Federeinrichtung 32 als auch die Federeinrichtung 54 sind in den Figuren in den Schnittdarstellungen lediglich zum besseren Verständnis eingezeichnet und befinden sich nicht in der in den Figuren gezeigten Schnittebenen sondern in einer darüber oder darunter angeordneten Ebene. Dementsprechend kommt es nicht zu Kollisionen zwischen den Zahnrädern 34, 52 und den entsprechenden Federeinrichtungen 32, 54.
Auf der rechten Seite der Schaltgabel 24 ist ein weiterer Elektromagnet 56 vorgesehen, mit welchem die Schaltgabel aus der in 2 gezeigten Neutralstellung nach rechts bewegt werden kann, bis die Schaltgabel 24 unmittelbar an dem Elektromagneten 56 plan beziehungsweise an dem Kern 44 des Elektromagneten 56 anliegt. Der weitere Elektromagnet 56 wird ebenfalls von der Steuer- und Leistungselektronikbaugruppe 50 über Leitungen 48 angesteuert bzw. mit Strom versorgt. Der weitere Elektromagnet 56 ist im Wesentlichen vergleichbar zu dem Elektromagneten 40 ausgebildet. Er ist bezüglich der Schaltgabel 24 in 2 im Wesentlichen spiegelverkehrt zu dem Elektromagneten 40 angeordnet. Bezüglich der Funktionsweise der Schaltgabel 24, der Schaltmuffe 14 im Zusammenspiel mit dem Zahnrad 34 und dem Elektromagneten 40 aus 2 wird auf den Beschreibungsteil zu 1 verwiesen, da die diesbezüglichen Komponenten im Wesentlichen dem Aufbau aus 1 entsprechen.
In 3 ist im Wesentlichen eine zur 2 vergleichbare Getriebeschaltstelle 12 gezeigt, die mit den beiden Elektromagneten 40 und 56 über die Schaltgabel 24 und die Schaltmuffe 14 geschaltet werden kann, so dass entweder das Zahnrad 34 oder das Zahnrad 52 mit der Welle 18 in drehfeste Verbindung gebracht werden kann. In 3 ist eine weitere Getriebeschaltstelle 58 gezeigt, welcher eine Schaltmuffe 60 zugeordnet ist. Auch die Schaltmuffe 60 weist eine innere Verzahnung 20 auf, die mit der äußeren Verzahnung 22 der Welle 18 in Eingriff steht, so dass die Schaltmuffe 60 ebenfalls in Richtung der Achse 16 der Welle 18 drehfest, jedoch verschiebbar angeordnet ist. Die Schaltmuffe 60 ist von der Schaltgabel 62 betätigbar, wobei die Schaltgabel 62 ebenfalls plattenförmig ausgebildet ist. Sowohl die Schaltmuffe 14 als auch die Schaltmuffe 60 weisen eine Nut 64 auf, in welche der eine endseitige Bereich der jeweiligen Schaltgabel 24, 62 eingreift. Die Schaltgabel 62 weist eine Ausnehmung auf, durch welche sich die Schaltstange 26 erstreckt, so dass die Schaltgabel 62 sich relativ zur Schaltstange 26 bewegen kann. Weiterhin ist eine Federeinrichtung 66 vorgesehen, die die Schaltgabel 62 und die Schaltmuffe 60 nach rechts in die in 3 gezeigte Neutralstellung der Getriebeschaltstelle 58 drängt. Es ist ein weiterer Elektromagnet 68 vorgesehen, mit welchem die Schaltgabel 62 und die Schaltmuffe 60 nach links bewegbar ist, sofern ein Strom durch die Spule 42 des weiteren Elektromagneten 68 fließt. Spätestens wenn die Schaltgabel 62 zur Anlage an dem weiteren Elektromagneten 68 bzw. an dem Kern 44 des Elektromagneten 68 zur Anlage kommt, greifen die Vorsprünge 36 des Zahnrads 70 in die Ausnehmungen 38 der Schaltmuffe 60 ein. In diesem Zustand befindet sich die Getriebeschaltstelle 58 in ihrer Schaltstellung und es ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 18 und dem Zahnrad 70 über die Schaltmuffe 60 hergestellt. Die in 3 gezeigten Elektromagneten 40, 56 und 68 weisen allesamt einen gemeinsamen Kern 44 auf. Die Spule 42 des Elektromagneten 68 wird über die Leitungen 48 mit einer weiteren, rechts gezeigten Steuer- und Leistungselektronikbaugruppe 50 versorgt. Dies ist jedoch insbesondere aufgrund einer vereinfachten Darstellung in 3 vorgesehen. Sämtliche Elektromagneten 40, 56 und 68 könnten auch von einer einzigen Steuer- und Leistungselektronikbaugruppe versorgt werden.
In den 1 bis 3 sind die Elektromagneten 40, 56 und 68 ortsfest an dem in den 1 bis 3 nicht gezeigten Getriebegehäuse angeordnet. Von den Zahnrädern 34, 52 und 70 sind in den Darstellungen der 1 bis 3 jeweils nur die den Elektromagneten 40, 56, 68 zugewandten Teile gezeigt. Selbstverständlich müssten sich diese Teile der Zahnräder 34, 52 und 70 sowie die äußere Verzahnung 22 der Welle 18 gespiegelt an der Achse 16 eingezeichnet sein, was jedoch im vorliegenden Fall nicht erfolgt ist. Dementsprechend erstreckt sich die Welle 18 durch die Zahnräder 34, 52 und 70, ist jedoch damit nicht stets in drehfester Verbindung.
Lediglich schematisch ist in 4 eine Anordnung gezeigt, in welcher der Elektromagnet 72 in Form eines Ringmagneten ausgebildet ist. Auch die Schaltgabel 74 ist ringförmig ausgebildet und steht mit der Schaltmuffe 76 in eingreifender Verbindung. Dementsprechend sind die Schaltgabel 74, Schaltmuffe 76 und der Elektromagnet 72 rotationssymmetrisch zur in 4 gezeigten Achse 16 ausgebildet. In 4 ist weder eine um die Achse 16 rotierende Welle noch ein auf der Welle angeordnetes Zahnrad gezeigt, diesbezüglich kann es sich jedoch beispielsweise um eine in 1 gezeigte Konfiguration handeln. Falls durch die Spule 42 des Elektromagneten 72 Strom fließt, wird hierdurch die Schaltgabel 74 in Richtung des Elektromagneten 72 angezogen und dementsprechend die Schaltmuffe 76 ebenfalls in Richtung des Elektromagneten 72 bewegt. In diesem Zustand könnte die Schaltstellung vorgesehen sein. In dem in 4 gezeigten Zustand wäre dementsprechend die Neutralstellung der in 4 gezeigten Getriebeschaltstelle. Zwischen den Schaltgabeln 24, 62 und 74 und dem jeweiligen Elektromagneten 40, 56, 68 und 72 befindet sich in der jeweiligen Neutralstellung ein Luftspalt 78.
Es sei ganz besonders darauf hingewiesen, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims

Vorrichtung zur Betätigung einer Getriebeschaltstelle, mit einer Schaltmuffe (14, 60, 76), einer Schaltgabel (24, 62, 74) und einem Aktuator (40, 56, 68, 72), wobei die Schaltmuffe (14, 60, 76) mit der Schaltgabel (24, 62, 74) verbunden ist oder damit in Eingriff steht, wobei mit dem Aktuator (40, 56, 68, 72) die Schaltgabel (24, 62, 74) und somit die Schaltmuffe (14, 60, 76) betätigbar ist und wobei die Schaltmuffe (14, 60, 76) zwischen mindestens zwei Schaltstellungen eines Getriebes bewegbar ist, insbesondere zwischen einer Neutralstellung und mindestens einer Schaltstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (40, 56, 68, 72) mindestens einen Elektromagneten (40, 56, 68, 72) aufweist, dass der Elektromagnet (40, 56, 68, 72) vorzugsweise mindestens eine Spule (42) und einen Kern (44) aufweist, und dass die Schaltgabel (24, 62, 74) derart angeordnet ist, dass beim Bestromen des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) die Schaltgabel (24, 62) von dem Magnetfeld des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) ein Material aufweist, das vom Magnetfeld des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) angezogen wird, beispielsweise Metall, insbesondere Eisen oder Stahl.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) ein Material aufweist, das vom Magnetfeld des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) abgestoßen wird, beispielsweise ein permanentmagnetisches Material.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) mit mindestens einer Kraft, insbesondere einer Federkraft, in ihre Neutralstellung oder in eine vorgebbare Stellung gedrängt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) zumindest bereichsweise im Wesentlichen eben oder plattenförmig ausgebildet ist, insbesondere in einem Bereich, der dem Elektromagneten (40, 56, 68, 72) zugewandt ist, und dass vorzugsweise der Elektromagnet (40, 56, 68, 72) und der plattenförmige Bereich der Schaltgabel (24, 62, 74) derart angeordnet sind, dass die Kraft des Elektromagneten (40, 56, 68, 72) im Wesentlichen senkrecht zum plattenförmigen Bereich wirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsmittel (26) vorgesehen ist und dass die Schaltgabel (24, 62, 74) zur Ausführung einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung mit Hilfe des Führungsmittels (26) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel mindestens eine Schaltstange (26) aufweist, welche an einem Getriebegehäuse befestigt ist und dass die Schaltgabel (62) eine Ausnehmung aufweist, durch die die Schaltstange (26) sich im eingebauten Zustand erstreckt und hierdurch die Schaltgabel (62) bei einer im Wesentlichen geradlinigen Bewegung geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsmittel mindestens eine Schaltstange (26) aufweist, dass die Schaltstange (26) an der Schaltgabel (24) fixiert ist und dass die Schaltstange (26) an einem Getriebegehäuse derart bewegbar gelagert ist, dass die Schaltstange (26) mit der Schaltgabel (24) im eingebauten Zustand im Wesentlichen eine geradlinige Bewegung ausführen kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmuffe (14, 60, 76) eine Nut (64) aufweist, an welcher ein Bereich der Schaltgabel (24, 62, 74) eingreift oder dass die Schaltgabel einen gabelförmigen Bereich aufweist, der zumindest bereichsweise die Schaltmuffe (14, 60, 76) umgreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Aktuator und/oder ein weiterer Elektromagnet (56) vorgesehen ist, dass zwischen dem Elektromagneten (40) und dem weiteren Aktuator bzw. Elektromagneten (56) die Schaltgabel (24) angeordnet ist und dass vorzugsweise der Kern (44) der beiden Elektromagneten (40, 56) derart ausgebildet ist, dass er als Kern (44) für die beiden Elektromagneten (40, 56) dient.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (44) des Elektromagneten (40, 56, 68) ein Blechstapelpaket aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (42) mit Gleichstrom bestrombar ist, vorzugsweise mit mehreren Gleichstrompulsen in einem vorgebbaren Zeitraum.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (40, 56, 68, 72) mit Hoch- oder Niederspannung betreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (50) vorgesehen ist, mit welcher beim Vorliegen eines Schaltbefehls der Elektromagnet (40, 56, 68, 72) ansteuerbar ist und dass die Steuereinrichtung (50) an der Vorrichtung oder an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Leistungselektronikbaugruppe (50) zum Bereitstellen des von der Steuereinrichtung (50) vorgegebenen Stroms bzw. Spannung für den Aktuator (40, 56, 68, 72) vorgesehen ist, und dass die Leistungselektronikbaugruppe (50) an der Vorrichtung oder an einer anderen Stelle an dem Fahrzeug angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (72) und die Schaltgabel (74) im Wesentlichen ringförmig ausgebildet sind und dass sich durch den Elektromagneten (72) und die Schaltgabel (74) eine Welle eines Getriebes erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) ein Blechteil aufweist, welches beispielsweise durch Stanzen, Feinschneiden oder Laserschweißen herstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabel (24, 62, 74) und ein Anker in Form eines Bauteils ausgeführt ist, welches zur Betätigung der Getriebeschaltstelle (12, 58) dient und welches mit dem Elektromagneten (40, 56, 68, 72) wechselwirkt.