DE102005039559A1 - Electromechanical controller for motor vehicle transmission, has planetary roller spindle drive converting rotary movement of motor into linear movement of control unit, where drive comprises spindle rod, spindle nut, and planetary rollers - Google Patents
Electromechanical controller for motor vehicle transmission, has planetary roller spindle drive converting rotary movement of motor into linear movement of control unit, where drive comprises spindle rod, spindle nut, and planetary rollers Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine elektromechanische Steuerung für ein Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe, bei der eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine lineare Bewegung mindestens eines Steuerungselements umgesetzt wird.The The invention relates to an electromechanical controller for a transmission, especially for one Motor vehicle transmission, in which a rotary motion of an electric motor is converted into a linear movement of at least one control element.
Getriebesteuerungen sind üblicherweise Bestandteil eines Drehzahl-Drehmomentwandlers, insbesondere eines Zahnrad-Wechselgetriebes für Kraftfahrzeuge. Ein Gang- beziehungsweise ein Übersetzungswechsel eines derartigen Getriebes wird durch zwei mechanische Eingangssignale angesteuert. Ein Eingangssignal wird dabei durch die Wählrichtung des Ganghebels erzeugt. Hierbei ist zu entscheiden, welche der zur Auswahl stehenden Schaltgabeln betätigt werden soll. Das zweite Eingangssignal wird durch die Schaltrichtung des Ganghebels erzeugt. Beispielsweise kann die Schaltgabel entlang der Schaltrichtung zwischen zwei Schaltstellungen und einer Neutralstellung bewegt werden.transmission control systems are common Component of a speed-torque converter, in particular a Geared manual transmission for motor vehicles. A gear or a gear change Such a transmission is characterized by two mechanical input signals driven. An input signal is thereby by the selection direction the gear lever generated. It has to be decided which of the Selection of standing shift forks should be pressed. The second Input signal is generated by the switching direction of the gear lever. For example, the shift fork along the switching direction between two switching positions and a neutral position to be moved.
Bei einer elektromechanischen Getriebesteuerung werden die Schalt- und die Wählbewegung von jeweils einem Elektromotor umgesetzt. Dabei muss die von einem der Elektromotoren erzeugte schnelle Drehbewegung in eine lineare Bewegung transferiert werden, die dann für den Schaltbeziehungsweise Wählvorgang verwendet wird.at an electromechanical transmission control, the switching and the selection movement implemented by one electric motor each. It must of a the electric motors generated rapid rotary motion in a linear Movement then transferred to the Schaltbeziehungsweise dialing is used.
Bei Fahrzeugen mit elektromechanischen Getrieben ist es bekannt, über die Drehbewegung des Elektromotors eine Spindel anzutreiben. Auf dieser Spindel läuft ein Mitnehmer, der über eine mechanische Verbindung beispielsweise eine Schaltgabel auswählt beziehungsweise eine solche betätigt. Neben Gewindespindeln, bei denen sich eine Mutter axial-linear auf einer rotierenden Spindelstange bewegt, kommen im Stand der Technik auch so genannte Kugelumlaufspindeln zum Einsatz. Diese sind im Wesentlichen Gewindespindeln, die eine Reihe von Kugellagern mit Kugelrückführung zwischen Spindelstange und Mutter aufweisen. Diese weisen zwar einen hohen Wirkungsgrad, eine gute Lebensdauer und einen geringen Verschleiß auf. Kugelumlaufspindeln sind aber mit hohen Kosten und einem relativ hohen Gewicht verbunden.at Vehicles with electromechanical transmissions are known over the Rotary movement of the electric motor to drive a spindle. On this Spindle is running a taker who over a mechanical connection, for example, selects a shift fork or such a pressed. In addition to threaded spindles, in which a nut is axially linear a rotating spindle rod moves, come in the prior art Also called ball screws are used. These are in Essential threaded spindles that use a series of ball bearings Ball return between spindle rod and mother. Although these have a high efficiency, a good life and low wear on. Ball screws but are associated with high costs and a relatively high weight.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die elektromechanischen Steuerungen von Getrieben gemäß dem Stand der Technik derart weiterzubilden, dass die oben genannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollte eine erfindungsgemäße elektromechanische Getriebesteuerung ein geringes Gewicht aufweisen und günstig zu fertigen sein.It It is an object of the invention to provide electromechanical controls of gears according to the state the technique so that the above-mentioned disadvantages be avoided. In particular, an inventive electromechanical Transmission control have a low weight and low to be finished.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.These The object is achieved with the features of the independent claim.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Further developments and refinements emerge from the subclaims.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerung baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass die Umsetzung durch eine Planeten-Wälz-Gewindespindel vermittelt wird, wobei die Planeten-Wälz-Gewindespindel zumindest eine Spindelstange, eine Spindelmutter und Planetenrollen umfasst. Die Planeten-Wälz-Gewindespindel (PWG), hier auch synonym als PWG-Getriebe bezeichnet, kann beispielsweise anstatt eines herkömmlichen Spindelgetriebes verwendet werden. Bei einem PWG-Getriebe handelt es sich um eine Kombination aus einer Spindelstange mit einem Planetengetriebe. Dieses Planetengetriebe kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass die Planetenrollen in direktem Kontakt mit der Spindelstange um diese rotieren. Die Planetenrollen sind mit umlaufenden Rillen versehen, welche im Wesentlichen den Konturen des Gewindes der Spindelstange entsprechen. Auf diese Weise kann eine Drehbewegung mit hoher Drehzahl und niedrigem Drehmoment am Eintrieb des PWG-Getriebes in eine langsame Axialbewegung mit hoher Kraft umgesetzt werden. Die Verwendung eines PWG-Getriebes bei einer Getriebesteuerung bietet eine Mehrzahl von Vorteilen: Derartige PWG-Getriebe weisen eine hohe Lebensdauer, eine geringe Anzahl von Bauteilen und ein geringes Gewicht auf. Insbesondere sind sie im Vergleich zu Kugelumlaufspindeln gemäß dem Stand der Technik mit geringeren Herstellungskosten verbunden.The inventive transmission control builds on the generic state The technique is characterized by the fact that the implementation by a planetary roller screw is mediated, wherein the planetary roller screw at least a spindle rod, a spindle nut and planetary rollers comprises. The planetary roller screw (PWG), Here synonymous as PWG gear referred to, for example instead of a conventional one Spindle gear can be used. In a PWG gear is It is a combination of a spindle rod with a planetary gear. This planetary gear can for example be designed in such a way that the planetary rollers are in direct contact with the spindle rod rotate around these. The planetary rollers are with circumferential grooves provided, which substantially the contours of the thread of the spindle rod correspond. In this way, a rotational movement at high speed and low torque at the input of the PWG transmission in a slow Axial movement can be implemented with high force. The use of a PWG transmission in a transmission control provides a plurality of Advantages: Such PWG gearboxes have a long service life, a small number of components and a low weight. In particular, they are compared to ball screws according to the state The technology associated with lower production costs.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Steuerungselement mit der Spindelstange verbunden ist und der Elektromotor die Spindelmutter antreibt. Der Elektromotor kann so relativ unabhängig von der Achslage der Spindelstange angeordnet werden. Dies ermöglicht unter Umständen einen besonders kompakten beziehungsweise flexiblen Aufbau der elektromechanischen Getriebesteuerung.According to one preferred embodiment provided that the control element connected to the spindle rod is and the electric motor drives the spindle nut. The electric motor can be so relatively independent be arranged by the axial position of the spindle rod. This may allow one particularly compact or flexible construction of the electromechanical Transmission control.
Alternativ kann in einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Steuerungselement mit der Spindelmutter verbunden ist und der Elektromotor die Spindelstange antreibt. Die Spindelstange ist so in axialer Richtung gesehen ortsfest und mit dem Elektromotor verbunden, was gegebenenfalls eine besonders einfache Anbindung des Elektromotors an die Spindelstange ermöglicht. Die lineare Bewegung des Steuerelementes wird durch die axiale Bewegung der Spindelmutter realisiert.alternative may be provided in a likewise advantageous embodiment, that the control element is connected to the spindle nut and the electric motor drives the spindle rod. The spindle rod is as seen in the axial direction stationary and with the electric motor connected, which may be a particularly simple connection of the Electric motor allows the spindle rod. The linear movement The control is controlled by the axial movement of the spindle nut realized.
Bei einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Spindelstange zumindest teilweise in den Elektromotor integriert ist. Dies stellt eine besonders kompakte Bauform dar, bei der sich eine kurze Baulänge und ein geringes Gewicht ergeben können.at a likewise preferred embodiment it can be provided that the spindle rod at least partially is integrated in the electric motor. This represents a particularly compact Design, which is a short length and a low weight can result.
Des Weiteren kann in einer Ausführungsform vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Spindelstange zumindest teilweise den Rotor des Elektromotors bildet. Dies reduziert die Anzahl an Bauteilen und erlaubt eine weitgehende Integration von Spindelstange und Elektromotor.Of Further may be advantageous in one embodiment be provided that the spindle rod at least partially Rotor of the electric motor forms. This reduces the number of components and allows extensive integration of spindle rod and electric motor.
In diesem Zusammenhang kann es insbesondere vorteilhaft sein, dass die Spindelstange Magneten aufweist. Dies kann beispielsweise durch einen Magnetring realisiert werden, der zylinderförmig um die Spindel angeordnet wird.In In this context, it may be particularly advantageous that the spindle rod has magnets. This can be done, for example a magnetic ring can be realized, the cylindrical around the spindle is arranged.
Eine ebenfalls vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass das Steuerungselement eine Schaltgabel oder einen Wählhebel umfasst. Dies ermöglicht beispielsweise das direkte Einrücken oder Ausrücken von Getriebeelementen mittels der Schaltgabel. Ebenso kann mittels des Steuerungselementes die entsprechende zu betätigende Schaltgabel ausgewählt werden.A likewise advantageous embodiment The fact that the control element a shift fork or a selector lever includes. this makes possible for example, the direct engagement or move out of transmission elements by means of the shift fork. Likewise, by means of the control element, the corresponding to be operated shift fork are selected.
Alternativ kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Steuerungselement einen Mitnehmer umfasst. Der durch die Planeten-Wälz-Gewindespindel bewegte Mitnehmer kann beispielsweise als Schaltfinger ausgestaltet sein, der in einem Schaltgestänge einrastet und in eine Wählrichtung und in eine Schaltrichtung bewegt werden kann.alternative can be provided in one embodiment be that the control element comprises a driver. The through the planetary roller screw Moving carrier can for example be designed as a shift finger be that in a shift linkage snaps into place and in a direction of selection and can be moved in a switching direction.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer elektromechanischen Getriebesteuerung statt eines herkömmlichen Spindelgetriebes ein PWG-Getriebe verwendet werden kann. Dieses ermöglicht neben einer erhöhten Lebensdauer eine kurze Baulänge, wenige Bauteile, ein geringes Gewicht, geringe Kosten und eine individuelle Auslegung der Parameter. Auf diese Weise kann eine hohe Systemflexibilität und eine hohe Anpassungsfähigkeit an jeweils spezielle Anforderungsprofile erreicht werden, insbesondere im Nutzfahrzeugsektor.Of the Invention is based on the finding that in an electromechanical Transmission control instead of a conventional spindle gearbox a PWG gearbox can be used. This allows in addition to an increased life a short length, few components, low weight, low cost and an individual Interpretation of the parameters. In this way, a high system flexibility and a high adaptability in each case specific requirement profiles are achieved, in particular in the commercial vehicle sector.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The The invention will now be described with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments exemplified.
Dabei zeigen:there demonstrate:
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.at the following description of the drawings denote the same Reference signs the same or similar components.
Die
Planetenrollen
Zur
Betätigung
der Schaltgabel
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.
- 1010
- Getriebesteuerungtransmission control
- 1212
- Elektromotorelectric motor
- 1414
- Schaltgabelshift fork
- 1616
- Planeten-Wälz-GewindespindelPlanetary roller screw
- 1818
- Spindelstangespindle rod
- 2020
- Spindelmutterspindle nut
- 2222
- PlanetrollenPlanet roles
- 2424
- Gewindeprofilthread profile
- 2626
- Feinrillenfine grooves
- 2828
- Grobrillencoarse grooves
- 3030
- Mutterprofilierungmother profiling
- 3232
- Zahnradgewindegear thread
- 3434
- Rotorrotor
- 3636
- Magnetringmagnetic ring
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