DE102010030148A1

DE102010030148A1 - Getriebeaktuator zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes

Info

Publication number: DE102010030148A1
Application number: DE102010030148A
Authority: DE
Inventors: Hans Pilzweger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Es wird ein Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes vorgeschlagen, welcher einen Stellmotor (2) aufweist, der eine erste Kurvenscheibe (3) antreibt, die über eine Welle (4) mit einer zweiten Kurvenscheibe (5) drehfest verbunden ist, wobei die Schaltwelle (6) des Getriebes derart mit beiden Kurvenscheiben (3, 5) wirkverbunden ist, dass durch Drehung der ersten oder der zweiten Kurvenscheibe (3, 5) die Gassenwahl und durch Drehung der zweiten bzw. der ersten Kurvenscheibe (5 bzw. 3) die Gangwahl erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Getriebeaktuator zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei automatisierten Getrieben von landwirtschaftlichen Maschinen, beispielsweise von Traktoren, eine hydraulische oder pneumatische Synchrongangschaltung einzusetzen, wobei in diesen Fällen die Gänge mittels Magnetventilen und Kolben geschaltet werden. In nachteiliger Weise muss bei den bekannten Synchrongangschaltungen jeder Gang mit einem Ventil angesteuert werden; zudem ist je nach Ausführung der Synchrongangschaltung eine Öl- oder Luftversorgungseinrichtung erforderlich.
Beispielsweise geht aus der DE 10 2007 044 431 A1 der Anmelderin eine elektrohydraulische Steuerungsvorrichtung hervor, mit einer Druckversorgungseinrichtung zur Förderung eines Druckmittels aus einem Vorratsbehälter in eine Hauptdruckleitung, wobei die Förderung des Druckmittels über ein durch einen steuerbaren Elektromotor antreibbares Pumpelement erfolgt. Die bekannte Steuerungsvorrichtung umfasst ferner eine Stelleinrichtung zur Betätigung mindestens eines hydraulischen Aktuators, wobei die Betätigung des Aktuators über eine durch mindestens ein Steuerventil herstellbare Verbindung mindestens eines Druckraums des Aktuators mit der Hauptdruckleitung und/oder mit einer Drucklosleitung erfolgt.
Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, zur Automatisierung der Gangschaltung bei automatisierten Getrieben von Personenkraftwagen Getriebeaktuatoren in Verbindung mit einem Kupplungssteller zur Betätigung der Kupplung zu verwenden. Die bekannten Getriebeaktuatoren weisen zwei Stellmotoren auf, wobei ein Stellmotor der Gassenwahl und ein Stellmotor der Gangwahl dient.
Aus der DE 44 41 967 A1 ist eine Schaltvorrichtung für ein mehrgängiges Wechselgetriebe bekannt, umfassend einen Schaltring, in dessen stirnseitiger Schaltbahn jeweils der eine Hebelarm von einer Vielzahl von Hebelelementen geführt ist; der andere Hebelarm der Hebelelemente ist direkt oder indirekt mit einer Schalteinheit des Wechselgetriebes in Form einer Schaltklaue oder Schaltkupplung gekoppelt. Durch die bekannte Schaltvorrichtung und insbesondere die Kombination der Hebelelemente mit einem Schaltring und stirnseitiger Schaltbahn soll eine kompakt bauende Schaltvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. In nachteiliger Weise weist die bekannte Schaltvorrichtung eine Mehrzahl von Bauteilen auf, was sich auf die Kosten der Herstellung und der Montage sowie auf die Wartungskosten negativ auswirken kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Getriebeaktuator zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes anzugeben, welcher eine sehr kompakte Bauweise aufweist, durch den der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert wird. Zudem soll der erfindungsgemäße Getriebeaktuator eine schnelle und präzise Schaltung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Getriebeaktuator zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes vorgeschlagen, welcher einen Stellmotor aufweist, der eine erste Kurvenscheibe antreibt, die über eine Welle mit einer zweiten Kurvenscheibe drehfest verbunden ist, wobei die Schaltwelle des Getriebes derart mit beiden Kurvenscheiben wirkverbunden ist, dass durch Drehung der ersten oder der zweiten Kurvenscheibe die Gassenwahl und durch Drehung der zweiten bzw. der ersten Kurvenscheibe die Gangwahl erfolgt.
Zur Gassenwahl wird die Schaltwelle des Getriebes durch die Drehbewegung der im folgenden als Gassenscheibe bezeichneten Kurvenscheibe entlang ihrer Längsachse bewegt; zur Gangwahl wird die Schaltwelle durch die Drehung der im Folgenden als Gangscheibe bezeichneten Kurvenscheibe des erfindungsgemäßen Getriebeaktuators gedreht.
Gemäß der Erfindung ist in die erste und zweite Kurvenscheibe jeweils eine entsprechend gekrümmte als Steuerkurve dienende Nut zur Aufnahme eines mit der Schaltwelle starr verbundenen Bauteils eingebracht bzw. eingefräst, wobei die jeweiligen Kombinationen der Kurvengeometrien der Nuten zwangsweise eine Schaltung des gewünschten Ganges bewirken. Hierbei wird die Schaltwelle gleichzeitig axial verschoben und gedreht.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein Getriebeaktuator zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes geschaffen, der in vorteilhafter Weise lediglich einen Motor aufweist, wodurch eine sehr kompakte Bauweise erzielt wird; ferner sind die Herstellungskosten im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Getriebeaktuatoren gering.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1: Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebeaktuators;
2: Schematische Darstellungen der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Getriebeaktuators;
3: Eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Getriebeaktuators; und
4: Eine Draufsicht der Gassenscheibe und der Gangscheibe einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Getriebeaktuators eines Sechs-Gang-Getriebes zur Veranschaulichung des Einlegens der Gänge.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 1 umfasst der erfindungsgemäße Getriebeaktuator 1 einen Stellmotor 2, der eine erste als Gangscheibe dienende Kurvenscheibe 3 antreibt, wobei die erste Kurvenscheibe 3 über eine Welle 4 mit einer zweiten, als Gassenscheibe dienenden Kurvenscheibe 5 drehfest verbunden und vorzugsweise koaxial zu dieser angeordnet ist.
In 1 ist die Schaltwelle des Getriebes mit dem Bezugszeichen 6 versehen; sie ist erfindungsgemäß derart mit beiden Kurvenscheiben 3, 5 wirkverbunden, dass durch Drehung der ersten Kurvenscheibe 3 eine Drehung der Schaltwelle 6 bewirkt wird, wodurch die Gangwahl erfolgt und dass durch die gleichzeitige Drehung der mit der ersten Kurvenscheibe 3 drehfest verbundenen zweiten Kurvenscheibe 5 eine Verschiebung der Schaltwelle 6 entlang der Längsachse bewirkt wird, wodurch die Gassenwahl erfolgt.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf 2 ist in die erste und zweite Kurvenscheibe 3, 5 jeweils eine entsprechend gekrümmte Nut 7, 8 als Steuerkurve zur Aufnahme jeweils eines mit der Schaltwelle 6 starr verbundenen Bauteils 9, 10 eingebracht bzw. eingefräst, wobei die jeweiligen Kombinationen der Kurvengeometrien der Nuten 7, 8 eine gleichzeitige Verschiebung und Drehung der Schaltwelle 6 zum Schalten des gewünschten Gangs bewirken. In 2 sind die radial betrachtet inneren Konturen der Nuten 7, 8 dargestellt.
Gegenstand der 3 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung des beschriebenen prinzipiellen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Getriebeaktuators, wobei die Nuten 7, 8 nicht dargestellt sind.
Bei dem gezeigten Beispiel wird die Gangscheibe 3 über ein Zwischenrad 11 angetrieben, welches mit einer Verzahnung der Gangscheibe 3 in Eingriff steht. Im Rahmen weiterer Ausführungsformen kann die Gangscheibe 3 vom Stellmotor 2 direkt angetrieben werden.
Im linken Teil der 4 ist die Gassenscheibe 5 und im rechten Teil die Gangscheibe 3 für den Fall eines Sechs-Gang-Getriebes dargestellt. Die Nut 8 der Gassenscheibe 5 ist in Bereiche unterteilt, die jeweils einen unterschiedlichen Radius aufweisen und deren Anzahl der Anzahl der Schaltgassen entspricht. Für den Fall, dass das Getriebe sechs Gänge aufweist, ist die Nut 8 in drei Bereiche unterteilt, die jeweils den Gängen 1-2, 3-4 und 5-6 entsprechen, wie aus dem linken Teil der 4 ersichtlich. Die Differenz zwischen den Radien der Bereiche entspricht der erforderlichen Verschiebung der Schaltwelle, um einen Gassenwechsel zu erzielen.
In 4 ist mit dem Bezugszeichen 12 der Betrag der axialen Verschiebung der Schaltwelle 6 bezeichnet, die erforderlich ist, um von der Schaltgasse für den dritten und vierten Gang in die Schaltgasse für den ersten und zweiten Gang zu schalten, wobei der Betrag der axialen Verschiebung der Schaltwelle 6 von der Schaltgasse für den dritten und vierten Gang in die Schaltgasse für den fünften und sechsten Gang mit 13 bezeichnet ist. Für den Fall, dass das Getriebe acht Gänge aufweist, ist die Nut 8 der Gassenscheibe 5 in vier Bereiche gemäß der Anzahl der Schaltgassen unterteilt, wie bereits erläutert.
Die Nut 7 der Gangscheibe 3 weist für jedes einer Schaltgasse zugeordnete Gangpaar einen Punkt mit maximalem und einen Punkt mit minimalem Radius auf; diese Punkte entsprechen jeweils einem der Gänge des Gangpaars im eingelegten Zustand und sind im rechten Teil der 4 mit G1, G2, G3, G4, G5 und G6 bezeichnet, wobei die Ziffern 1, 2, 3, 4, 5 und 6 den jeweiligen Gang bezeichnen.
Zwischen dem Punkt mit maximalem und dem Punkt mit minimalem Radius für jedes Gangpaar ist ein Punkt, der in 4 mit N bezeichnet ist; wenn sich das mit der Schaltwelle starr verbundene Bauteil 9 in diesen Punkten befindet, ist die Schaltwelle in der Winkelposition Null (Neutralstellung).
Zu Beginn der Drehung der Schaltwelle aufgrund der Drehung der Gangscheibe 3 zum Einlegen eines Gangs findet der Synchronisationsvorgang statt, wobei anschließend der Gang eingelegt wird. Im linken Teil der 4 ist beispielhaft für eine Schaltung in den sechsten Gang der Bereich, in dem der Synchronisationsvorgang stattfindet mit A und der Bereich des Gangeinlegens mit B bezeichnet.
Bei den in den Figuren gezeigten Beispielen ist die erste Kurvenscheibe 3 als Gangscheibe und die zweite Kurvenscheibe 5 als Gassenscheibe ausgeführt. Im Rahmen weiterer Ausführungsformen kann jedoch die erste Kurvenscheibe 3 als Gassenscheibe und die zweite Kurvenscheibe 5 als Gangscheibe ausgeführt sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass auch die zweite Kurvenscheibe vom Stellmotor direkt oder über eine Zahnradstufe angetrieben wird, wobei in diesem Fall die die erste Kurvenscheibe 3 mit der zweiten Kurvenscheibe 5 starr verbindende Welle 4 entfällt. Beide Kurvenscheiben werden derart angetrieben, dass die Drehbewegung des Antriebs des Stellmotors 2 in Verbindung mit den Kurvengeometrien der Nuten 7, 8 in einer Schaltung des gewünschten Ganges resultiert.
Bezugszeichenliste

1: Getriebeaktuator
2: Stellmotor
3: erste Kurvenscheibe
4: Welle
5: zweite Kurvenscheibe
6: Schaltwelle
7: Nut
8: Nut
9: mit der Schaltwelle 6 starr verbundenes Bauteil
10: mit der Schaltwelle 6 starr verbundenes Bauteil
11: Zwischenrad
12: Betrag der axialen Verschiebung der Schaltwelle
13: Betrag der axialen Verschiebung der Schaltwelle
G1: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten ersten Gang entspricht
G2: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten zweiten Gang entspricht
G3: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten dritten Gang entspricht
G4: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten vierten Gang entspricht
G5: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten fünften Gang entspricht
G6: Punkt der Nut 7 der dem eingelegten sechsten Gang entspricht
N: Winkelposition Null
A: Bereich, in dem der Synchronisationsvorgang stattfindet
B: Bereich des Gangeinlegens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007044431 A1 [0003]
DE 4441967 A1 [0005]

Claims

Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Stellmotor (2) aufweist, der eine erste Kurvenscheibe (3) antreibt, die über eine Welle (4) mit einer zweiten Kurvenscheibe (5) drehfest verbunden ist, wobei die Schaltwelle (6) des Getriebes derart mit beiden Kurvenscheiben (3, 5) wirkverbunden ist, dass durch Drehung der ersten oder der zweiten Kurvenscheibe (3, 5) die Gassenwahl und durch Drehung der zweiten bzw. der ersten Kurvenscheibe (5 bzw. 3) die Gangwahl erfolgt.
Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die erste und zweite Kurvenscheibe (3, 5) jeweils eine entsprechend gekrümmte als Steuerkurve dienende Nut (7, 8) zur Aufnahme eines mit der Schaltwelle (6) starr verbundenen Bauteils (9, 10) eingebracht ist, wobei die jeweiligen Kombinationen der Kurvengeometrien der Nuten (7, 8) zwangsweise eine Schaltung des gewünschten Ganges bewirken.
Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (6) des Getriebes durch die Drehbewegung der der Gassenwahl dienenden Kurvenscheibe (5) entlang ihrer Längsachse verschoben wird, wobei die Schaltwelle (6) des Getriebes durch die Drehung der der Gangwahl dienenden Kurvenscheibe (3) gedreht wird.
Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes, nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kurvenscheibe (3) über ein Zwischenrad (11) angetrieben wird, welches mit einer Verzahnung der ersten Kurvenscheibe (3) in Eingriff steht oder dass die erste Kurvenscheibe (3) vom Stellmotor (2) direkt angetrieben wird.
Getriebeaktuator (1) zum Schalten der Gänge eines automatisierten Getriebes, nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (7) der der Gangwahl dienenden Kurvenscheibe (3) für jedes einer Schaltgasse zugeordnete Gangpaar einen Punkt mit maximalem und einen Punkt mit minimalem Radius aufweist, wobei diese Punkte (G1, G2, G3, G4, G5, G6) jeweils einem der Gänge des Gangpaars im eingelegten Zustand entsprechen und dass die Nut (8) der der Gassenwahl dienenden Kurvenscheibe (5) in Bereiche unterteilt ist, die jeweils einen unterschiedlichen Radius aufweisen und deren Anzahl der Anzahl der Schaltgassen entspricht.