DE102009013404A1

DE102009013404A1 - Getriebeaktor

Info

Publication number: DE102009013404A1
Application number: DE102009013404A
Authority: DE
Inventors: Mircea Sarbovan
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: DE102009013404B4

Abstract

Es wird ein Getriebeaktor vorgeschlagen, der mittels einer Schaltwelle Gänge eines automatisierten Schaltgetriebes auswählt und schaltet. Hierzu wird ein auf die Schaltwelle wirkendes Aktorgetriebe von zumindest einem Elektromotor angetrieben. Zur Sicherstellung der Schmierung dieses Aktorgetriebes wird das dieses umgebende Gehäuse gegenüber dem Schaltgetriebe gekapselt und separat geschmiert.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getriebeaktor zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes.
Derartige Getriebeaktoren finden in automatisierten Schaltgetrieben Anwendung, die auch als sogenannte Parallelschaltgetriebe mit einer Doppelkupplung und zwei getrennt voneinander arbeitenden Teilantriebssträngen ausgebildet sein können. Dabei betätigen ein oder zwei Elektromotoren ein Aktorgetriebe zur Umsetzung einer Dreh- und Längsbewegung der Schaltwelle, wobei diese einen der beispielsweise in einem H-Schaltbild angeordneten Gänge beispielsweise durch Längsverlagerung in einer Wählgasse auswählt und mittels einer Drehbewegung der Schaltwelle schaltet. Eine Schmierung des Aktorgetriebes erfolgt dabei durch einen offenen Flansch des Gehäuses des Aktorgetriebes mittels des Getriebeöls des automatisierten Schaltgetriebes.
Aufgabe der Erfindung ist die vorteilhafte Weiterbildung eines Getriebeaktors insbesondere zur Verbesserung seiner Schmierung bei komplexen Getriebebauteilen. Die Aufgabe wird durch einen Getriebeaktor zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer Mehrzahl von Gängen gelöst, wobei eine Schaltwelle von zumindest einem Elektromotor in eine Dreh- und eine Längsbewegung antreibbar ist, mittels einer Bewegung ein Gang ausgewählt und mittels der anderen Bewegung geschaltet wird, zwischen Getriebe und dem zumindest einen Elektromotor ein Gehäuse vorgesehen ist, in dem ein Aktorgetriebe gekapselt aufgenommen ist. Unter automatisierten Schaltgetrieben sind Getriebe zu verstehen, deren Gänge entlang einer oder mehrerer Wählgassen angeordnet sind und im Wesentlichen senkrecht zur Wählgasse geschaltet werden. Hierzu wird eine Schaltwelle axial verlagert und gedreht, wobei ein Gang durch axiale Verlagerung ausgewählt und durch eine Drehbewegung geschaltet oder mittels einer Drehbewegung entlang einer in Form eines Kreissegmentes angeordneten Wählgasse ausgewählt und mittels einer Axialbewegung der Schaltwelle geschaltet werden kann.
Weiterhin können unter einem Schaltgetriebe sogenannte Parallelschaltgetriebe oder Doppelkupplungsgetriebe verstanden werden, bei denen jeweils unabhängig voneinander in vorzugsweise zwei Teilantriebssträngen Gänge eingelegt und vorgewählt werden kön nen, wobei ein Drehmomentwechsel von einem auf den anderen Teilantriebsstrang mittels einer Überschneidung zweier den Teilantriebssträngen zugeordneten, mit der Brennkraftmaschine verbundenen Reibungskupplungen erfolgt. In Getriebeaktoren nach dem sogenannten Active-Interlock-Prinzip können dabei mittels eines Getriebeaktors beide Teilantriebsstränge geschaltet werden, indem ein oder mehrere der Schaltwelle zugeordnete Haupt- und Nebenbetätigungselemente wie Schaltfinger und Auslegenocken nicht in dem geschalteten Gang verbleiben sondern die Schaltgasse eines geschalteten Gangs eines Teilantriebsstrangs verlassen und einen neuen Gang im anderen Teilantriebsstrang schalten. Hierbei ist durch die Nebenbetätigungselemente gewährleistet, dass vor Einlegen eines neuen Gangs eines Teilantriebsstrangs stets der alte Gang dieses Teilantriebsstrangs ausgelegt wird.
Die Bewegung der Schaltwelle erfolgt mittels eines oder mehrerer vorzugsweise zweier Elektromotoren, wobei bevorzugt ein Elektromotor die Schaltwelle verlagert und der andere Elektromotor die Schaltwelle verdreht. Zwischen den Elektromotoren kann dabei jeweils ein entsprechendes Teilgetriebe vorgesehen sein, das die Drehbewegungen der Elektromotoren in eine Axial- beziehungsweise Drehbewegung der Schaltwelle unter Anwendung einer entsprechenden Übersetzung wandelt. Diese Teilgetriebe bilden dabei das Aktorgetriebe, das in einem separaten Gehäuse erfindungsgemäß gekapselt untergebracht ist, wobei die beiden Elektromotoren an das Gehäuse angeflanscht und vorzugsweise gegen das Gehäuse abgedichtet werden. Alternativ können die Elektromotoren gegen eindringendes Öl unempfindlich ausgebildet sein. Das Gehäuse mit den angeflanschten Elektromotoren wird mittels eines Flansches gekapselt am Schaltgetriebe angeflanscht. Durch die Kapselung ist das Gehäuse gegenüber dem Bauraum des Schaltgetriebes abgedichtet, so dass kein Öl des Schaltgetriebes in das Gehäuse eindringt. Daraus ergibt sich in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, das Gehäuse des Getriebeaktors und damit das Aktorgetriebe separat zu schmieren, so dass keine Vorkehrungen für eine Schmierung des Aktorgetriebes im Schaltgetriebe getroffen werden müssen und der Getriebeaktor universell an verschiedenen Schaltgetrieben ohne deren Anpassung an den Getriebeaktor erfolgen kann.
In vorteilhafter Weise wird der gekapselte Raum des Gehäuses des Getriebeaktors zumindest teilweise mit Schmiermittel befüllt. Das Schmiermittel kann Fett oder Öl sein. Dabei kann das Schmiermittel unabhängig von den Eigenschaften des im Schaltgetriebe verwendeten Öls speziell auf das Aktorgetriebe ausgelegt werden. Beispielsweise kann infolge der geringeren Temperaturbelastung ein Schmiermittel mit geringerer Temperaturfestigkeit und besseren Langlaufeigenschaften verwendet werden. Im einfachsten Fall gehö ren Öl des Gehäuses und Öl des Schaltgetriebes derselben Sorte an oder sind miteinander kompatibel, so dass bei einer Undichtigkeit des Gehäuses gegenüber dem Ölvolumen des Schaltgetriebes das Öl des Schaltgetriebes nicht geschädigt wird. Im Gehäuse kann ein Befüllungsgrad an Schmiermittel vorgesehen sein, der über Lebensdauer des Getriebeakters trotz gegebenenfalls in der Toleranzgrenzen erlaubter Leckagen eine ausreichende Schmierung und gegebenenfalls Kühlung des Aktorgehäuses gewährleistet.
In vorteilhafter Weise erfolgt die Kapselung des Gehäuses gegenüber dem Schaltgetriebe mittels eines Wellendichtrings, der an einer dem Schaltgetriebe zugewandten Gehäuseöffnung angebracht und gegen die Schaltwelle radial dichtet. Dabei wird der Wellendichtring so ausgelegt, dass dieser in radiale Richtung während der Montage erweiterbar ist, um beispielsweise über den Schaltfinger der Schaltwelle oder andere Haupt- und Nebenbetätigungselemente oder von der anderen Seite her über Getriebebauteile der Schaltwelle aufgezogen werden zu können. Alternativ kann die Schaltwelle zweigeteilt sein, die nach der Montage des Wellendichtrings zusammengesteckt wird. Als Wellendichtringe haben sich Radialwellendichtringe oder Membranwellendichtringe erwiesen. Der Wellendichtring wird dabei infolge der Bewegung der Schaltwelle dauertest für axiale Verlagerungen und Drehbewegungen in beide Richtungen ausgelegt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die zur Verbindung des Gehäuses mit dem Schaltgetriebe vorgesehene Stirnseite eine weite, beispielsweise einem Innendurchmesser des Gehäuses entsprechende Öffnung vorweisen, so dass das Gehäuse eine topfförmige Gestalt annimmt, durch dessen stirnseitige Öffnung das Aktorgetriebe eingefügt werden kann. Die stirnseitige Öffnung kann mittels eines weiteren Bauteils, beispielsweise mittels eines Kunststoffbauteils verschlossen werden, wobei zwischen Kunststoffbauteil und Schaltwelle ein Wellendichtring wie oben beschrieben angeordnet ist.
Ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel eines Aktorgetriebes kann zwei Elektromotoren umfassen, wobei ein erster Elektromotor mit seiner Antriebswelle im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse der Schaltwelle angeordnet ist und beispielsweise mittels einer Schneckenverzahnung die Schaltwelle verdreht. Dabei ist zwischen Schneckenrad und Schaltwelle ein Axialversatz zum Ausgleich der Längsbewegung der Schaltwelle vorgesehen. Der zweite Elektromotor ist bezüglich seiner Antriebswelle ebenfalls senkrecht zur Rotationsachse der Schaltwelle vorgesehen. Die beiden Rotationsachsen der Antriebswellen der Elektromotoren können um einen vorgegebenen Winkel zueinander versetzt sein, bei spielsweise sogar diametral zueinander angeordnet sein. Es hat sich jedoch insbesondere bezüglich einer kompakten Bauform des Getriebeaktors als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die beiden Rotationsachsen parallel zueinander angeordnet sind.
Der zweite Elektromotor verschiebt die Schaltwelle axial. Hierzu weist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die Antriebswelle ein Kronenrad auf, die zwei zueinander parallel und axial fest um die Schaltwelle angeordnete Tellerräder antreibt. Die Tellerräder weisen an ihrem Innenumfang jeweils einen oder mehrere radial nach innen erweiterte Nocken auf, die in kreuzförmig in der Schaltwelle verlaufende Nuten eingreifen. Durch die entgegengesetzt angetriebenen Tellerräder bewirken die Nocken in den Kreuzprofilen einen linearen Vorschub der Schaltwelle.
Die Erfindung wird anhand der einzigen Figur näher erläutert. Diese zeigt einen Getriebeaktor in Ansicht mit geschnittenem Gehäuse.
Die Figur ein Ausführungsbeispiel eines Getriebeaktors 1 mit einem Gehäuse 2 und einem in diesem gekapselten Aktorgetriebe 3 mit den beiden Teilgetrieben 4, 5. Die Teilgetriebe werden jeweils von einem Elektromotor 6, 7 eingangsseitig angetrieben und übertragen die in den Teilgetrieben 4, 5 gewandelten Bewegungen der Elektromotoren 6, 7 auf die Schaltwelle 8, die mittels des als Schaltfinger ausgebildeten Hauptbetätigungselements 9 ausgewählten Gang des nicht dargestellten Schaltgetriebes einlegt und dabei mittels den Nebenbetätigungselementen 10 im selben kinematischen Vorgang einen eingelegten Gang auslegt.
Das Ein- und Auslegen der Gänge des Schaltgetriebes erfolgt dabei durch eine Längsverlagerung und Drehbewegung der Schaltwelle 8, wobei im gezeigten Beispiel durch die Ausgestaltung der Haupt- und Nebenbetätigungselemente 9, 10 bei einer Längsverlagerung der Schaltwelle durch das Teilgetriebe 4 ein Gang ausgewählt, das heißt, das Hauptbetätigungselement 10 längs einer Wählgasse in eine entsprechende Schaltgasse verlagert wird, und anschließend mittels einer Drehbewegung in die vorgesehene Richtung mittels des Teilgetriebes 5 geschaltet wird, das heißt in der Schaltgasse eine entsprechende Schaltschiene, an der eine Schaltgabel angeordnet ist, mittels derer wiederum eine Schiebehülse ein Losrad fest mit einer Welle – Getriebeeingangswelle oder Getriebeausgangswelle – verbindet.
Das Teilgetriebe 4 ist aus zwei Tellerrädern 11, 12 gebildet, die axial fest um die Schaltwelle 8 angeordnet sind und radial außen mit einem mit der Antriebswelle des Elektromotors 6 fest verbundenen Kronenrad 13 verzahnt sind. An ihrem Innenumfang greifen die Tellerräder 11, 12 mittels radial erweiterter – nicht dargestellter Nocken – in eine kreuzförmig in die Schaltwelle 8 eingebrachte Nuten 14 ein. Bei einer Verdrehung der Tellerräder 11, 12 durch das Kronenrad 13 in gegensätzliche Richtung treiben die Nocken die Schaltwelle 8 entlang der Steigungen der Nuten 14 in Längsrichtung an und diese wird axial beidseitig abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 6 verschoben, so dass eine entsprechende Auswahlbewegung eines Gangs gesteuert erfolgt.
Das Teilgetriebe 5 weist ein axial auf der Schaltwelle verlagerbares drehfest auf dieser angeordnetes Schneckenrad 15 auf, das mittels einer nicht gezeigten, auf der Antriebswelle des Elektromotors 7 fest angeordneten Schnecke angetrieben wird. Abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 7 wird die Schaltwelle in beide Richtungen gedreht, so dass nach Anfahren eine Wählposition abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 7 jeweils einer von zwei in der Wählposition schaltbaren Gängen geschaltet wird.
Der Getriebeaktor 1 wird an der Stirnseite 16 des Gehäuses 2 an das automatisierte Schaltgetriebe, das ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilantriebssträngen sein kann, wobei die Schaltwelle in diesem Falle Gänge beider Teilantriebsstränge auswählt und schaltet, angeflanscht. Um eine unabhängige Schmierung des Aktorgetriebes 3 zu gewährleisten, ist das Gehäuse 2 vom Gehäuse des Schaltgetriebes gekapselt ausgebildet hierzu ist an der Stirnseite 16 ein Kunststoffbauteil 17 dicht angeordnet, das einen Wellendichtring 18 aufnimmt, der die Schaltwelle 8 gegenüber dem Kunststoffbauteil 17 und somit das Gehäuse 2 gegenüber dem Schaltgetriebe abdichtet.
Durch die gekapselte Bauweise kann das Gehäuse 2 unabhängig von dem im Schaltgetriebe verwendeten Schmierstoff zumindest teilweise und dauerhaft mit Schiermittel versorgt werden. Das Schaltgetriebe muss dabei nicht an eine Schmierung des Getriebeaktors 1 abgestimmt werden. Weiterhin können sowohl für das Schaltgetriebe als auch für das Aktorgetriebe 3 jeweils ideal angepasste Schmierstoffe verwendet werden.

1: Getriebeaktor
2: Gehäuse
3: Aktorgehäuse
4: Teilgetriebe
5: Teilgetriebe
6: Elektromotor
7: Elektromotor
8: Schaltwelle
9: Hauptbetätigungselement
10: Nebenbetätigungselement
11: Tellerrad
12: Tellerrad
13: Kronenrad
14: Nut
15: Schneckenrad
16: Stirnseite
17: Kunststoffbauteil
18: Wellendichtring

Claims

Getriebeaktor (1) zur Betätigung eines automatisierten Schaltgetriebes mit einer Mehrzahl von Gängen, wobei eine Schaltwelle (8) von zumindest einem Elektromotor (6, 7) in eine Dreh- und eine Längsbewegung antreibbar ist und mittels einer Bewegung ein Gang ausgewählt und mittels der anderen Bewegung geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaltgetriebe und dem zumindest einen Elektromotor (6, 7) ein Gehäuse (2) vorgesehen ist, in dem ein Aktorgetriebe (3) gekapselt aufgenommen ist.
Getriebeaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zumindest teilweise mit Schmiermittel befüllt ist.
Getriebeaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schaltwelle (8) und dem Gehäuse (2) ein Wellendichtring (18) vorgesehen ist.
Getriebeaktor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellendichtring (18) ein Radialwellendichtring ist.
Getriebeaktor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellendichtring (18) ein Membranwellendichtring ist.
Getriebeaktor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse (2) und Schaltgetriebe unterschiedliche Sorten von Schmiermitteln enthalten.
Getriebeaktor (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wellendichtring (18) und Gehäuse (2) ein gegen das Gehäuse (2) abgedichtetes, den Wellendichtring (18) aufnehmendes Kunststoffbauteil (17) vorgesehen ist.
Getriebeaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktorgetriebe (3) von zwei gegenüber dem Gehäuse (2) gekapselten Elektromotoren (6, 7) betrieben wird.
Getriebeaktor (1) bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (8) in Längsrichtung mittels eines Kreuzprofils mit Nuten (14) angetrieben wird, wobei in das Kreuzprofil jeweils zumindest ein Nocken eines Tellerrads (11, 12) eingreift und die beiden Tellerräder (11, 12) von einem auf einer Antriebswelle eines Elektromotors (6) angeordneten Kronenrads (13) gegenläufig angetrieben werden.
Getriebeaktor (1) nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (8) von dem anderen Elektromotor (7) mittels einer Schneckenverzahnung angetrieben wird.
Getriebeaktor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (8) zumindest ein Hauptbetätigungselement (9) und ein Nebenbetätigungselement (10) aufweist.