DE102007036336A1

DE102007036336A1 - Getriebesteller zum Betätigen einer Schalteinrichtung eines Getriebes

Info

Publication number: DE102007036336A1
Application number: DE102007036336A
Authority: DE
Inventors: Eckhardt LÜBKE; Markus Fuchs; Walter Müller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-05
Also published as: WO2009015995A1

Abstract

Es wird ein Getriebesteller zum Betätigen einer Schalteinrichtung eines Getriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei erfindungsgemäß eine gemeinsame Antriebseinrichtung (1) zum Ausführen einer Wählbewegung und einer Schaltbewegung vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Getriebesteller gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift WO 03/023258 A1 ist ein Getriebe mit elektromechanischem Getriebesteller bekannt. Der Getriebesteller weist einen ersten Elektromotor zur Ausübung einer Wählbewegung und einen zweiten Elektromotor zur Ausübung einer Schaltbewegung bei einer Schalteinrichtung in einem Getriebegehäuse eines Getriebes eines Fahrzeuges auf. Jeder der Elektromotoren treibt eine separate Kugelumlaufspindel an. Die beiden Kugelumlaufspindeln sind parallel zueinander angeordnet.
Die Wählbewegung wird bei dem bekannten Getriebesteller durch die Axialbewegung der Kugelmutter an der Kugelumlaufspindel bewirkt, die von dem ersten Elektromotor angetrieben wird. Die Schaltbewegung wird durch die Axialbewegung der Kugelmutter an der Kugelumlaufspindel bewirkt, die von dem zweiten Elektromotor angetrieben wird. Somit sind bei dem bekannten Getriebesteller zwei Antriebseinrichtungen erforderlich, um die Wählbewegung und die Schaltbewegung an dem Getriebe durchführen zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Getriebesteller der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welcher einen möglichst geringen Bauraumbedarf hat und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Somit wird ein Getriebesteller zum Betätigen einer Schalteinrichtung eines Getriebes eines Fahrzeuges vorgeschlagen, bei dem eine gemeinsame Antriebseinrichtung zum Ausführen einer Wählbewegung und einer Schaltbewegung vorgesehen ist. Auf diese Weise können sonst erforderliche Bauteile und Komponenten eingespart werden, um somit einen erheblichen Bauraum- und Kostenvorteil bei zumindest gleichwertiger Funktionalität des Getriebestellers zu erzielen.
Die Antriebseinrichtung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Getriebestellers kann zum Beispiel elektrisch durch einen Elektromotor, aber auch pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden. Es sind auch andere Antriebsarten denkbar.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, das die Antriebseinrichtung einen elektrisch angetriebenen Spindeltrieb umfasst, der als Spindelmutter einen zum Ausführen der Wählbewegung und der Schaltbewegung umschaltbaren Schaltfinger aufweist. Somit kann die Drehbewegung der Spindel in eine Axialbewegung beziehungsweise Längsbewegung oder in eine Drehbewegung des Schaltfingers umgesetzt werden. Infolgedessen kann der erfindungsgemäße Getriebesteller je nach Umschaltstellung des Schaltfingers mit nur einer Antriebseinrichtung sowohl die Wählbewegung als auch die Schaltbewegung realisieren.
Um das Umschalten des Schaltfingers zwischen Wählen und Schalten zu realisieren, kann gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass eine Umschalteinrichtung oder dergleichen vorgesehen ist. Vorzugsweise kann die Umschalteinrichtung ein Betätigungselement zum Verstellen eines Umschaltelements zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition aufweisen. Sowohl die Funktionsweise als auch die Funktionsart kann beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann eine elektromagnetische, hydraulische oder auch pneumatische Betätigung erfolgen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Betätigungselement als elektromagnetisch betätigter Stößel ausgebildet ist, der das federbelastete, an dem Schaltfinger gelagerte Umschaltelement zwischen den beiden Endpositionen verstellen kann. Wenn der elektromagnetische Stößel gehäuseseitig und das Umschaltelement schaltfingerseitig angeordnet ist, kann zum Beispiel ein Schleif- oder Rollenkontakt zwischen dem Stößel und dem Umschaltelement vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass eine andere zum Beispiel umgekehrte Anordnung der beschriebenen Bauteile realisiert wird.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass in einer ersten Endposition des Umschaltelements vorgesehen ist, dass der Schaltfinger formschlüssig mit einem Gehäuse der Antriebseinrichtung in Verbindung steht. Infolgedessen wird der Schaltfinger in axialer Richtung der Spindel bewegt, sobald die Spindel in Drehung versetzt wird. In einer zweiten Endposition des Umschaltelements kann der Schaltfinger formschlüssig mit der Spindel des Spindeltriebes in Verbindung gebracht werden. In dieser zweiten Position wird der Schaltfinger in Rotation versetzt, wenn der Getriebesteller aktiviert wird. Eine Axialbewegung führt der Schaltfinger in dieser Position nicht aus. Das Umschalten zwischen den beiden Endpositionen entspricht dem Umschalten zwischen der Wählbewegung und der Schaltbewegung des Getriebestellers.
Um die z. B. formschlüssige Verbindung zwischen dem Umschaltelement einerseits und der Spindel beziehungsweise dem Gehäuse andererseits zu realisieren, kann vorgesehen sein, das entsprechende Ausnehmungen an dem Gehäuse und der Spindel vorgesehen sind. Diese Ausnehmungen können beliebig ausgestaltet sein. Die Spindel weist dabei eine in axialer Richtung ausgeführte Nut auf. Neben der formschlüssigen Verbindung sind auch andere Verbindungsarten, z. B. kraftschlüssige Verbindungen oder dergleichen, möglich.
Eine nächste vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass der Schaltfinger zumindest ein Blockierelement oder dergleichen zum Blockieren der nicht gewählten Schaltschienen während des Schaltvorgangs aufweist. Auf diese Weise wird verhindert, dass beim Schalten einer bestimmten Schaltschiene keine weitere Schaltschiene unbeabsichtigt betätigt wird. Vorzugsweise kann beidseitig an einem Fortsatz des Schaltfingers derart ein Blockierelement angeordnet sein, dass die Bewegung des Blockierelements in Richtung der Schaltbewegung von der Bewegung des Schaltfingers entkoppelt ist. Dies bedeutet, dass das Blockierelement nur beim Wählen mit dem Schaltfinger mit bewegt wird.
Eine mögliche Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass der Spindeltrieb des erfindungsgemäßen Getriebestellers zum Beispiel quer zu den Schaltschienen der Schalteinrichtung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsvariante kann die Wählbewegung dadurch realisiert werden, dass der Schaltfinger über das Umschaltelement formschlüssig mit dem Gehäuse in Verbindung gebracht wird. Dies entspricht der ersten Endposition des Umschaltelements. Durch die Rotation der durch z. B. einen Elektromotor angetriebenen Spindel führt der Schaltfinger eine Axialbewegung aus. Durch die Axialbewegung kann eine gewünschte Schaltschienen-Position gewählt werden. Damit das Umschaltelement nach dem Wählvorgang in Rotationsrichtung formschlüssig mit der als Ausnehmung vorgesehenen Nut in der Spindel verbunden werden kann, ist darauf zu achten, dass der Wählweg ganzzahlig durch die Steigung der Spindel teilbar ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die rotatorische Winkellage der Spindel und des Umschaltelements zu Beginn und zum Ende des Wählvorganges identisch ist.
Nach dem Ende der Wählbewegung kann der Schaltfinger durch die entsprechende Betätigung des Umschaltelements formschlüssig mit der Spindel in Verbindung gebracht werden. Durch die Rotation der durch z. B. einen Elektromotor angetriebenen Spindel führt der Schaltfinger eine Schaltbewe gung aus, die in eine Linearbewegung der jeweiligen Schaltschiene beziehungsweise Schaltstange umgesetzt wird, die vorher beim Wählvorgang ausgewählt worden ist. Dadurch wird die Schaltbewegung beim Getriebesteller realisiert.
Um die erforderlichen Schaltkräfte aufbringen zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel der Antriebseinrichtung ein Untersetzungsgetriebe oder dergleichen zwischengeschaltet ist. Beispielsweise kann als Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe verwendet werden.
Eine weitere mögliche Ausführungsvariante der Erfindung kann vorsehen, dass die Antriebseinrichtung mit der Spindel etwa parallel zu den Schaltschienen in der Schalteinrichtung angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Spindel im Vergleich zu der vorher beschriebenen Ausführungsvariante etwa um 90° gedreht angeordnet ist. Es sind auch andere Anordnungsmöglichkeiten denkbar.
Bei dieser parallelen Anordnung der Spindel und der Schaltschienen wird der Wählvorgang dadurch realisiert, dass der Schaltfinger und die Spindel über das entsprechend betätigte Umschaltelement formschlüssig miteinander verbunden sind. Durch die Drehung der Spindel wird der Schaltfinger rotatorisch in die entsprechende Wählposition geschwenkt. Dadurch kann eine gewünschte Schaltschiene gewählt werden. Dies entspricht der zweiten Endposition des Umschaltelements.
Zum Schalten kann vorgesehen sein, das der Schaltfinger über das entsprechend betätigte Umschaltelement formschlüssig mit dem Gehäuse in Verbindung gebracht wird. Dies entspricht der ersten Endposition des Umschaltelements. Durch die Rotation der Spindel führt der Schaltfinger eine entsprechende Axialbewegung aus, die auf die Schaltstange weitergeleitet wird. Da durch wird das Einlegen des gewünschten Ganges mit der Schalteinrichtung realisiert.
Die vorbeschriebene Ausführungsvariante bietet den Vorteil, dass die Übersetzung des Spindelgewindes mit genutzt wird und somit auf ein Untersetzungsgetriebe zwischen dem Antriebsmotor und der Spindel der Antriebseinrichtung verzichtet werden kann. Dies ermöglicht eine weitere Kostensenkung bei den Herstellungskosten des Getriebestellers.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht eines Ausführungsbeispiels eines Getriebestellers;
2 eine schematische, dreidimensionale Teilansicht des Getriebestellers in einer um 90° gedrehten Anordnung in Bezug auf 1; und
3 eine weitere schematische, dreidimensionale Teilansicht des Getriebestellers.
In den 1 bis 3 ist jeweils ein mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebestellers zum Betätigen einer nicht weiter dargestellten Schalteinrichtung eines Getriebes eines Fahrzeuges gezeigt. Die 1 und 2 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass sie den Getriebesteller in einem Winkel von etwa 90° verdreht zeigen.
Der vorgeschlagene Getriebesteller umfasst erfindungsgemäß eine Antriebseinrichtung 1, die sowohl eine Wählbewegung als auch eine Schaltbewe gung bei der Schalteinrichtung realisiert. Auf diese Weise wird im Gegensatz zu bekannten Getriebestellern keine weitere Antriebseinrichtung benötigt.
Die Antriebseinrichtung 1 ist bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel als ein elektrisch angetriebener Spindeltrieb 2 ausgebildet. Der Spindeltrieb 2 wird durch einen Elektromotor 3 angetrieben, so dass eine Spindel 4 des Spindeltriebes 2 in Rotation versetzt wird, wenn der Elektromotor 3 in Betrieb ist. Die Spindel 4 steht mit einer Spindelmutter in Eingriff, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Schaltfinger 5 ausgebildet ist. Der Schaltfinger 5 weist einen Fortsatz 13 auf, mit dem nicht weiter dargestellte Schaltschienen der Schalteinrichtung angewählt und geschaltet werden können.
Um sowohl die Wählbewegung als auch die Schaltbewegung ausführen zu können, ist eine Umschalteinrichtung an dem Schaltfinger 5 vorgesehen. Die Umschalteinrichtung umfasst ein Betätigungselement zum Verstellen eines Umschaltelements 7 zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition. Das Umschaltelement 7 ist nur in 3 angedeutet.
In den 1 und 2 ist die Umschalteinrichtung oberhalb der Spindel 4 angeordnet, wobei die Umschalteinrichtung in 3 seitlich an der Spindel 4 vorgesehen ist. Das Betätigungselement ist als elektromagnetisch betätigter Stößel 6 ausgebildet, der das Umschaltelement 7 zum Verstellen betätigt. Das Umschaltelement 7 ist mittels einer nicht weiter dargestellten Feder bewegbar an dem Schaltfinger 5 gelagert.
In der ersten Endposition des Umschaltelements 7 wird der Schaltfinger 5 formschlüssig mit einem lediglich angedeuteten Gehäuse 8 der Antriebseinrichtung 1 in Verbindung gebracht. Eine entsprechende Ausnehmung in dem Gehäuse 8 ist in den Fig. nicht weiter dargestellt.
In der zweiten Endposition des Umschaltelements 7 wird der Schaltfinger 5 über das Umschaltelement 7 formschlüssig mit der Spindel 4 verbunden. Dazu ist eine Nut 9 in der Spindel 4 vorgesehen, wobei in 3 die Nut 9 beispielhaft angedeutet ist, in die das Umschaltelement formschlüssig eingreifen kann, um den Schaltfinger 5 mit der Spindel 4 drehfest zu verbinden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Getriebestellers ist jeweils an dem Schaltfinger 5 ein Blockierelement 10 angeordnet. Das Blockierelement 10 dient zum Blockieren der nicht gewählten Schaltschienen während der Schaltbewegung des Schaltfingers 5. Dazu ist das Blockierelement 10 beidseitig an dem Fortsatz 13 des Schaltfingers 5 angeordnet, so dass die Bewegung des Blockierelements 10 in Richtung der Schaltbewegung von der Bewegung des Schaltfingers 5 entkoppelt ist. Somit wird das Blockierelement 10 nur bei einer Wählbewegung des Schaltfingers 5 mit bewegt.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Getriebestellers wird anhand des in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der in 1 dargestellte Getriebesteller ist mit seinem Spindeltrieb 2 quer zu den Schaltschienen der nicht weiter dargestellten Schalteinrichtung angeordnet. Bei dieser Anordnungsmöglichkeit wird die Wählbewegung des Getriebestellers in der ersten Endposition des Umschaltelements 7 realisiert, in der der Schaltfinger 5 formschlüssig mit dem Gehäuse 8 der Antriebseinrichtung 1 verbunden ist. Somit wird der Schaltfinger 5 durch die Drehung der Spindel 4 axial bewegt. Dadurch wird der Schaltfinger 5 der zu schaltenden Schaltschiene zugeordnet.
Der Schaltvorgang wird bei dieser Anordnungsmöglichkeit durch die zweite Endposition des Umschaltelements 7 realisiert. In dieser Position ist der Schaltfinger 5 in Formschluss mit der Spindel 4, so dass durch die Drehung der Spindel 4 auch der Schaltfinger 5 eine Drehbewegung ausführt, die eine Linearbewegung der zugeordneten Schaltschiene ermöglicht. Auf diese Weise wird der gewählte Gang durch den Getriebesteller geschaltet. Um die notwendige Schaltkraft aufbringen zu können, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Untersetzungsgetriebe 11 zwischen dem Elektromotor 3 und der Spindel 4 vorgesehen.
In 2 ist der Getriebesteller in Bezug auf 1 um 90° verdreht angeordnet. Bei dieser Anordnungsmöglichkeit wird die Wählbewegung des Getriebestellers in der zweiten Endposition des Umschaltelements 7 realisiert. In dieser Position ist der Schaltfinger 5 in Formschluss mit der Spindel 4. Somit führt der Schaltfinger 5 durch die Drehung der Spindel 4 eine Kreisbewegung aus, so dass der Schaltfinger 5 einer zu schaltenden Schaltschiene zugeordnet werden kann.
Die Schaltbewegung kann bei dieser Anordnungsmöglichkeit in der ersten Endposition des Umschaltelements 7 realisiert werden. In dieser Position befindet sich der Schaltfinger 5 in Formschluss mit dem Gehäuse 8 der Antriebseinrichtung 1. Infolgedessen kann der Schaltfinger 5 bei Drehung der Spindel 4 eine axiale Bewegung ausführen, so dass der Schaltfinger 5 die zugeordnete Schaltschiene zum Schalten des Ganges betätigen kann.
Unabhängig von der jeweiligen Anordnungsmöglichkeit des Getriebestellers kann das mit dem Schaltfinger 5 gekoppelte Blockierelement 10 bei der Wählbewegung mit bewegt werden und bei der Schaltbewegung des Schaltfingers 5 von diesem entkoppelt werden, so dass die benachbarten Schaltschienen der zu schaltenden Schaltschiene blockiert werden. Dazu weist das Blockierelement 10 ein Langloch 12 auf, welches in Schaltungs-Bewegungsrichtung ausgerichtet ist, so dass der Schaltfinger 5 bewegt werden kann, ohne das Blockierelement 10 mit zu bewegen.

1: Antriebseinrichtung
2: Spindeltrieb
3: Elektromotor
4: Spindel
5: Schaltfinger
6: elektromagnetischer Stößel
7: Umschaltelement
8: Gehäuse
9: Nut
10: Blockierelement
11: Untersetzungsgetriebe
12: Langloch
13: Fortsatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 03/023258 A1 [0002]

Claims

Getriebesteller zum Betätigen einer Schalteinrichtung eines Getriebes eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine gemeinsame Antriebseinrichtung (1) zum Ausführen einer Wählbewegung und einer Schaltbewegung vorgesehen ist.
Getriebesteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (1) einen elektrisch angetriebenen Spindeltrieb (2) umfasst, der als Spindelmutter einen zum Ausführen der Wählbewegung und der Schaltbewegung umschaltbaren Schaltfinger (5) aufweist.
Getriebesteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltfingers (5) zwischen Wählen und Schalten eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist.
Getriebesteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung ein Betätigungselement zum Verstellen eines Umschaltelements (7) zwischen einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition aufweist.
Getriebesteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement als elektromagnetisch betätigter Stößel (6) ausgebildet ist.
Getriebesteller nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (7) federbelastet an dem Schaltfinger (5) gelagert ist.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (7) in seiner ersten Endposition den Schaltfinger (5) formschlüssig mit einem Gehäuse (8) der Antriebseinrichtung (1) in Verbindung bringt.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltelement (7) in seiner zweiten Endposition den Schaltfinger (5) formschlüssig mit der Spindel (4) des Spindeltriebes (2) in Verbindung bringt.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (8) und die Spindel (2) zumindest eine Ausnehmung zum formschlüssigen Verbinden mit dem Umschaltelement (7) aufweisen.
Getriebesteller nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) als Ausnehmung eine Nut (9) aufweist.
Getriebesteller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltfinger (5) zumindest ein Blockierelement (10) zum Blockieren der nicht gewählten Schaltschienen aufweist.
Getriebesteller nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Blockierelement (10) derart an dem Schaltfinger (5) angeordnet ist, dass die Bewegung des Blockierelements (10) in Richtung der Schaltbewegung von der Bewegung des Schaltfingers (5) entkoppelt ist.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (2) quer zu den Schaltschienen der Schalteinrichtung angeordnet ist.
Getriebesteller nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählbewegung in der ersten Endposition des Umschaltelements (7) realisierbar ist, bei der der Schaltfinger (5) durch eine Axialbewegung einer gewünschten Schaltschiene zuordenbar ist.
Getriebesteller nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbewegung in der zweiten Endposition des Umschaltelements (7) realisierbar ist, bei der die Rotation des Schaltfingers (5) eine Linearbewegung der zugeordneten Schaltschiene ermöglicht.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) über einen Elektromotor (3) mit einem Untersetzungsgetriebe (11) gekoppelt ist.
Getriebesteller nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (2) etwa parallel zu den Schaltschienen der Schalteinrichtung angeordnet ist.
Getriebesteller nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbewegung in der ersten Endposition des Umschaltelements (7) realisierbar ist, bei der der Schaltfinger (5) durch die Axialbewegung eine zugeordnete Schaltschiene betätigt.
Getriebesteller nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählbewegung in der zweiten Endposition des Umschaltelements (7) realisierbar ist, bei der der Schaltfinger (5) durch eine rotatorische Bewegung einer gewünschten Schaltschiene zuordenbar ist.