DE102011088662A1

DE102011088662A1 - Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung

Info

Publication number: DE102011088662A1
Application number: DE201110088662
Authority: DE
Inventors: Viktor Lichtenwald; Philip Wurzberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung, mit einem Elektromotor und einem zur Interaktion mit einem Schaltgetriebe vorgesehenen Stellorgan das durch Ansteuerung des Elektromotors in verschiedene Stellpositionen verlagerbar ist. Erfindungsgemäß ist ein Einsatzgehäuseelement vorgesehen welches die Stellmechanik zu einer Baueinheit zusammenfasst so dass diese vormontiert derart in ein Getriebegehäuse derart einsetzbar ist, dass sich das Stellorgan innerhalb des Getriebegehäuses und der Elektromotor außerhalb des Getriebegehäuses befindet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung die als solche dazu dient, ein Koppelungs- oder Kupplungsorgan eines Schaltgetriebes zu betätigen und dieses Schaltgetriebe hierdurch in einen geforderten Schaltzustand zu verbringen.
Hintergrund der Erfindung
Aus EP 0 481 168 A1 ist ein elektromechanischer Aktuator für ein Schaltgetriebe bekannt, welcher eine Gewindespindel und eine Schaltgabel umfasst. Die Schaltgabel ist durch jene Gewindespindel linear positionierbar. Der Antrieb der Gewindespindel wird über einen Elektromotor bewerkstelligt dessen Rotorwelle achsparallel zur Gewindespindel angeordnet ist. Die Rotorwelle ist über einen Zahnriementrieb mit jener Gewindespindel gekoppelt.
Durch den Einsatz elektromechanischer Getriebeschalteinrichtungen bei Schaltgetrieben ergeben sich gegenüber Getriebeschalteinrichtungen die über externe Gestänge verfügen, gewisse konstruktive Freiheiten. Die Integration der Komponenten der elektromechanischen Getriebeschalteinrichtung in das Schaltgetriebe ist aufgrund der Komplexität der Mechanik jedoch ausgeprägt zeitfordernd.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung zu schaffen, die sich durch einen kompakten Aufbau und ein vorteilhaftes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet und unter fertigungs- und montagetechnischen Gesichtspunkten Vorteile bietet.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung, mit:

– einem Elektromotor mit einem Abtriebsorgan das bei Betrieb des Elektromotors um eine Motorachse umläuft,
– einer Spindeleinrichtung mit einem um eine Spindelachse drehbar gelagerten Spindelelement, und einem darauf geführten Mutterelement,
– einem als Schaltgabel oder Schaltwippe ausgeführten Schaltorgan das mit dem Mutterelement gekoppelt ist und nach Maßgabe der Position des Mutterelementes auf der Spindeleinrichtung eine entsprechende Schaltstellung einnimmt, und
– einem Koppelungsgetriebe zur Koppelung des Abtriebsorgans des Elektromotors mit der Spindeleinrichtung,
– wobei der Elektromotor und die Spindeleinrichtung über das Koppelungsgetriebe derart gekoppelt sind, dass die Motorachse und die Spindelachse zueinander quer ausgerichtet sind, und
– ein Einsatzgehäuseelement vorgesehen ist, das die Spindeleinrichtung und die Schaltgabeleinrichtung zu einer Baueinheit zusammenfasst die als solche in Verbindung mit dem Einsatzgehäuseelement in ein Getriebegehäuse einsetzbar ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung zu schaffen, bei welcher eine vorteilhafte Übersetzung zwischen dem Abtriebsorgan des Elektromotors und der Spindeleinrichtung erreicht wird und welche als vormontierte Baugruppe in ein Schaltgetriebegehäuse eingesetzt werden kann und dabei eigenständig die Lagerstellen des als Schaltfinger, als Schaltgabel oder als Schaltwippe ausgeführten und mit dem Schaltgetriebe interagierenden Schaltorgans bereitstellt.
Das Einsatzgehäuseelement kann so aufgebaut sein, dass dieses im Rahmen des Zusammenbaus des Schaltgetriebes bei noch offenem Getriebegehäuse an eine Innenwandung desselben angebunden wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, das Einsatzgehäuseelement so zu gestalten, dass dieses von außen her in das weitgehend komplettierte Schaltgetriebe eingesetzt werden kann. Diese Variante bietet die Möglichkeit, das Schaltmodul ggf. auszutauschen, ohne dass hierzu das Schaltgetriebe umfassend zerlegt werden muss.
Die Aufnahmeschnittstellen im Bereich des Getriebegehäuses können so gestaltet sein, dass diese eine Kompatibilität zu intern unterschiedlich aufgebauten Getriebeschalteinrichtungen bieten. So können z.B. hinsichtlich ihrer Anschlussflächen und Getriebeinteraktionszonen identische oder hinreichend gleichwirkende Getriebeschalteinrichtungen intern so gestaltet sein, dass diese entweder eine linear, d.h. geradlinig translatorisch verlagerbare Schaltgabel, oder eine schwenkbewegbar gelagerte Schaltwippe umfassen. Auch die Spindeleinrichtung und der Elektromotor können bei gleichen äußeren Anschlussstellen des Einsatzgehäuseelements konstruktiv unterschiedlich gestaltet sein.
Das Einsatzgehäuseelement ist vorzugsweise so gestaltet, dass dieses Positionierflächen bildet, durch welche die Position des Elektromotors hinreichend festgelegt wird. Das Einsatzgehäuseelement kann dabei so ausgelegt sein, dass dieses eine lösbare Anbindung des Elektromotors ermöglicht. Das Einsatzgehäuseelement kann dabei insbesondere so gestaltet sein, dass der Elektromotor aus der Getriebeschalteinrichtung heraus lösbar ist, ohne dass hierzu das Einsatzgehäuseelement aus dem Getriebegehäuse ausgebaut werden muss.
Alternativ zu der vorgenannten Variante mit lösbar an das Einsatzgehäuseelement angebundenem Elektromotor ist es auch möglich, das Einsatzgehäuseelement so zu gestalten, dass dieses auch zumindest teilweise als Motorgehäuse fungiert und dabei beispielsweise die dem Ritzel benachbarte Rotorwellenlagerung aufnimmt.
Weiterhin ist es möglich, das Einsatzgehäuseelement so zu gestalten, dass diese im Innenbereich des Getriebegehäuses montiert wird, der Elektromotor sich jedoch außerhalb des Getriebegehäuses befindet. Bei dieser Variante ist es möglich, den Elektromotor von außen her an dem Getriebegehäuse zu verschrauben, wobei die entsprechenden Schrauben durch das Getriebegehäuse hindurchtauchen und in das Einsatzgehäuseelement eingreifen. Diese Motorschrauben bewirken dann zudem auch eine Verankerung des Einsatzgehäuseelements.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Einsatzgehäuseelement so gestaltet, dass der Elektromotor und das Spindelelement derart angeordnet sind, dass die senkrechten Projektionen der Motorachse und der Spindelachse in eine zu diesen beiden Achsen parallele Projektionsfläche, zueinander senkrecht stehen. Die Motorachse und die Spindelachse können so angeordnet sein, dass diese in einer gemeinsamen Ebene liegen und zueinander senkrecht stehen. Alternativ hierzu können die beiden Achsen auch zueinander versetzt sein, so dass diese Achsen zwar zueinander senkrecht stehen, jedoch die Motorachse an der Spindelachse um ein gewisses Versatzmaß vorbeiläuft. Den sich hierbei ergebenden Abwälzbedingungen kann durch entsprechende geometrische Gestaltung der miteinander in Eingriff stehenden Getriebeglieder Rechung getragen werden.
Das Abtriebsorgan und das Spindelement sind erfindungsgemäß miteinander über ein Winkelgetriebe gekoppelt. Dieses Winkelgetriebe ist vorzugsweise so ausgebildet, dass dieses ein Spindelantriebszahnrad umfasst, das auf dem Spindelelement sitzt, insbesondere auf einen Endbereich desselben aufgepresst ist. Das Winkelgetriebe umfasst weiterhin ein Antriebsritzel, das mit dem vorgenannten Spindelantriebszahnrad in Eingriff steht. Dieses Winkelgetriebe kann insbesondere als Kegelradgetriebe ausgebildet sein, durch welches zudem eine Übersetzung, d.h. Reduktion der Drehzahl und Erhöhung des Momentes an dem Spindelelement erreicht wird. Dieses Winkelgetriebe kann auch als Schneckengetriebe, oder auch als Hypoidgetriebe ausgeführt sein.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Spindelelement vorzugsweise über ein Festlager axial abgestützt, wobei sich dieses Festlager vorzugsweise auf der Seite des Spindelantriebszahnrades befindet. Dieses Festlager ist vorzugsweise als Wälzlager, insbesondere als Rillenkugellager ausgeführt. Dieses Festlager kann in besonders vorteilhafter Weise realisiert werden, indem unmittelbar an dem auf dem Spindelelement sitzenden Spindelantriebszahnrad eine Wälzkörperlaufbahn, insbesondere eine Laufrille ausgebildet wird. Der Lageraußenring dieses Wälzlagers kann integralen Bestandteil eines Befestigungsflansches bilden über welchen die Lagerung in dem Einsatzgehäuseelement fixiert werden kann.
Der Stellkraftabgriff von dem Spindelelement erfolgt vorzugsweise durch ein auf dem Spindelelement sitzendes und durch das Spindelelement geführtes Mutterelement. Dieses Mutterelement kann als Massivmutter mit massiven Gewindezügen, oder auch als Kugelumlaufmutter ausgeführt sein die als solche mit einem hohen Bewegungswirkungsgrad, d.h. leichtgängig auf dem Spindelelement axial verfahrbar ist.
Dieses Mutterelement ist vorzugsweise mit einem Eingriffsabschnitt versehen in welchen ein Mitnehmerabschnitt eingreift. Der Eingriffsabschnitt und der in diesen eingreifende Mitnehmerabschnitt können so gestaltet sein, dass eine Verdrehsicherung des Mutterelementes erreicht wird. Der Mitnehmerabschnitt kann unmittelbar an einer linear verlagerbaren Schaltgabel, oder an einer schwenkbaren Schaltgabelwippe ausgebildet sein. Im letzteren Falle sind der Eingriffsabschnitt und der Mitnehmerabschnitt vorzugsweise so gestaltet, dass der Mitnehmerabschnitt gegenüber dem Eingriffsabschnitt verkippbar ist. Diese Verkippbarkeit kann insbesondere erreicht werden, indem der Mitnehmerabschnitt als in das Mutterelement eingreifende Gabel ausgebildet ist welche das Mutterelement über ballige Kontaktzonen kontaktiert die an dem Mutterelement ausgebildet sind.
Die Getriebeschalteinrichtung ist erfindungsgemäß so gestaltet sein, dass über das Einsatzgehäuseelement die Spindeleinrichtung und die Schaltgabel oder Schaltwippe zu einer Baueinheit zusammengefasst sind die eine positionsgenaue Anordnung dieser Komponenten zueinander sicherstellt. Dieses Einsatzgehäuseelement kann im Rahmen des Zusammenbaus des Schaltgetriebes an eine Innenwandung des Getriebegehäuses angesetzt werden. Alternativ hierzu kann dieses Einsatzgehäuseelement auch so gestaltet werden, dass diese eine Einsatz- und Flanschstruktur bildet die es ermöglicht die Schaltmechanik als Komplettbaugruppe nach weitgehender Komplettierung des Schaltgetriebes von der Seite her in das Getriebegehäuse einzusetzen.
Der Elektromotor ist vorzugsweise als Innenläufermotor ausgeführt, wobei das Abtriebsritzel ggf. direkt in die Rotorwelle eingeschnitten, oder auf diese aufgepresst sein kann. Der Elektromotor kann als Schrittmotor ausgebildet sein. Der Aktuator kann mit, Positionsdetektoren oder End- und Neutralstellungsdetektoren ausgestattet sein durch welche Signale erhoben werden können die bei der Aktivierung des Elektromotors Berücksichtigung finden können. Vorzugsweise wird weiterhin der Motorstrom erfasst, so dass etwaige Lastspitzen vor Erreichen einer Endposition erkannt und übermäßige Stellkräfte vermieden werden. Die Ansteuerung des Elektromotors kann weiterhin auch unter Berücksichtigung des momentanen Betriebszustandes der Getriebeeinrichtung, insbesondere des Synchronlaufzustandes der zu koppelnden, oder zu entkoppelnden Getriebeglieder erfolgen. Es ist möglich, zur Abwicklung eines Schaltvorganges temporär die am Getriebe angreifenden Antriebs- oder Schubbetriebsmomente so abzustimmen, dass der Schaltvorgang temporär last- oder ruckfrei und bei hohem Synchronlauf abgewickelt wird.
Der Winkeltrieb wird vorzugsweise über eine sog. Kronenverzahnung realisiert. Über das Kronenrad wird vorzugsweise das Spindelelement eines Kugelgewindetriebs angesteuert. Das Kronenrad kann dabei entweder integral mit dem Spindelement ausgebildet, oder vorzugsweise auf einen Endabschnitt desselben aufgepresst sein. Das Kronenrad kann wie bereits erwähnt auch zur Realisierung eines Wälzlagers herangezogen werden, indem an diesem eine Laufrille, oder Kugellaufbahn ausgebildet wird. Die Fixierung der Spindeleinrichtung in dem Einsatzmodulgehäuse erfolgt vorzugsweise über einen Lageraußenring der mit einem Flansch zur Aufnahme von Axialkräften versehen ist. Auf seiner dem Kronenrad abgewandte Seite ist das Spindelelement vorzugsweise über Nadellager oder Rillenkugellager gelagert. Die Übertragung der Stellkräfte des Mutterelements, insbesondere der Kugelumlaufmutter kann bei Betätigung einer Schaltwippe durch eine Koppelungsgeometrie erfolgen die in der Mutter ausgebildete konkave Nuten zur Führung der Schaltwippe aufweist. Im Falle einer linear verlagerbaren Schaltgabel kann die KGT-Mutter fest mit der Schaltgabel verbunden sein. Im Falle einer Schaltwippe ist diese vorzugsweise über zwei Bolzen im Einsatzgehäuseelement gelagert. Bei Ausführung des Stellorgans als Schaltgabel ist diese vorzugsweise über zwei im Einsatzgehäuseelement verankerte, oder geführte Bolzen geführt.
Das Einsatzgehäuseelement ist vorzugsweise so aufgebaut, dass dieses einen Schalenabschnitt bildet in welchem die Spindeleinrichtung und das Schaltorgan zumindest abschnittsweise aufgenommen sind. Das Einsatzgehäuseelement kann hierbei einen Befestigungsflanschabschnitt, einen Bogenwandungsabschnitt und einen Stirnwandungsabschnitt aufweisen. Der Stirnwandungsabschnitt bildet einen Aufnahmebereich für einen Montageflansch des Festlagers der Spindeleinrichtung. Der Bogenwandungsabschnitt bildet ggf. die Schwenklagerbohrungen für die Schaltwippe. Der Befestigungsflanschabschnitt bildet die Schraubenbohrungen zur Befestigung des Einsatzgehäuseelementes im Inneren eines Schaltgetriebes. Der Befestigungsflanschabschnitt ragt vorzugsweise zumindest partiell radial über die Aussenwandung des Bogenwandungsabschnitts hervor. Die Sensoreinrichtung zur Erfassung des Schaltzustandes ist vorzugsweise auch an dem Einsatzgehäuseelement verankert.
Durch das erfindungsgemäße Konzept wird es möglich, eine elektromechanische Getriebeschalteinrichtung, mit einem Elektromotor und einem zur Interaktion mit einem Schaltgetriebe vorgesehenen Stellorgan zu schaffen das durch Ansteuerung des Elektromotors in verschiedene Stellpositionen verlagerbar ist, wobei diese ein Einsatzgehäuseelement umfasst welches die Stellmechanik zu einer Baueinheit zusammenfasst so dass diese vormontiert derart in ein Getriebegehäuse derart einsetzbar ist, dass sich das Stellorgan innerhalb des Getriebegehäuses und der Elektromotor außerhalb des Getriebegehäuses befindet.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur Erläuterung der Komponenten und des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung für ein Schaltgetriebe,
2a eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung nach 1 für ein Schaltgetriebe in einer ersten Schaltstellung,
2b eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung nach 1 in einer Neutralstellung,
2c eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung nach 1 in einer zweiten Schaltstellung,
3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Variante einer erfindungsgemäßen Getriebeschalteinrichtung mit einer linear verlagerbaren Schaltgabel und einer in dem Einsatzgehäuseelement verankerter Linearführung.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße elektromechanische Getriebeschalteinrichtung umfasst ein Einsatzgehäuseelement 12 über welches die im inneren eines Schaltgetriebes wirksamen Organe der Getriebeschalteinrichtung zu einer Baugruppe zusammengefasst sind, wobei innerhalb dieser Baugruppe durch das Einsatzgehäuseelement 12 auch die Lagerstellen für mehrere Bewegtkomponenten der Getriebeschalteinrichtung bereitgestellt werden.
Die Aktuatorik besteht aus einem Elektromotor 1, welcher über ein mit einer Kronenverzahnung versehenes Ritzel 2 mit einem Kegel- oder und Kronenrad 7 in Eingriff steht und hierbei einen zur Motorachse im 90° Winkel angeordneten Kugelgewindetrieb KGT antreibt.
Der KGT ist über ein Nadellager 22 sowie ein Rillenkugellager 8 gelagert. Das Nadellager 22 bildet hier das Loslager und ist in das Einsatzgehäuseelement 12 eingepresst. Die Kugellaufbahn 9 des Kugellagerinnenrings ist in das Kronenrad 7 integriert. Der Außenring des Lagers ist mit einem Flansch 11 versehen, welcher mit dem Einsatzgehäuseelement 12 verschraubt wird und die auftretenden Axialkräfte aufnimmt.
Das Kronenrad 7 ist mit dem Spindelelement 4 des KGT verpresst und treibt diesen an (Drehmomentübertragung). Die KGT-Mutter 5 kann mit 2 konkaven Nuten versehen sein, welche der Führung einer Schaltwippe 6 dienen und eine Schwenkbewegung dieser ermöglichen. Die KG-Mutter kann aber auch mit einer Schaltgabel (vgl. 3) fest verbunden werden und so eine Axialbewegung der Schaltgabel ermöglichen. Die Position des KGT wird über einen Sensor DS detektiert. Auch dieser Sensor DS ist in dem Einsatzgehäuseelement 12 verankert.
Bei der hier gezeigten Ausführung der Aktuatorik mit einem als Schaltwippe ausgeführten Stellorgan ist dieses im Einsatzgehäuseelement über zwei Drehbolzen 23, 24 und Gleitbuchsen 25, 26 gelagert wodurch eine Drehbewegung ermöglicht wird. Das Einsatzgehäuseelement 12 der Aktuatorik wird über Schrauben im Schaltgetriebegehäuse befestigt.
2a zeigt die erfindungsgemäße elektromechanische Getriebeschalteinrichtung im Axialschnitt in einer ersten Schaltstellung. Die Getriebeschalteinrichtung umfasst wie bereits angesprochen einen Elektromotor 1 mit einem hier als Ritzel ausgeführten Abtriebsorgan 2 das bei Betrieb des Elektromotors 1 um eine Motorachse MX umläuft. Weiterhin umfasst die Getriebeschalteinrichtung eine Spindeleinrichtung 3 mit einem um eine Spindelachse SX drehbar gelagerten Spindelelement 4, und einem darauf geführten Mutterelement 5.
Das Mutterelement 5 ist mit einer Schaltgabeleinrichtung 6 gekoppelt, so dass diese nach Maßgabe der Position des Mutterelementes 5 auf dem Spindelelement 4 eine entsprechende Schaltstellung einnimmt. Der Elektromotor 1 und die Spindeleinrichtung 3 sind derart angeordnet, dass die Motorachse MX und die Spindelachse SX zueinander quer ausgerichtet sind. Weiterhin bildet die Motorachse MX einen spitzen Winkel mit der Schwenkachse der Schaltgabeleinrichtung 6.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Elektromotor 1 und das Spindelelement 4 derart angeordnet, dass diese in einer senkrechten Projektion der Motorachse MX und der Spindelachse SX in einer zu diesen beiden Achsen parallele Projektionsfläche, zueinander senkrecht stehen.
Das Abtriebsorgan 2 und das Spindelement 4 sind über ein Winkelgetriebe gekoppelt. Das Winkelgetriebe umfasst hier ein Spindelantriebszahnrad 7 dass auf dem Spindelelement 4 sitzt. Das Antriebsorgan 2 ist als Antriebsritzel ausgebildet das mit dem Spindelantriebszahnrad 7 in Eingriff steht.
Das Spindelelement 4 ist über ein Festlager 8 axial abgestützt. Dieses Festlager 8 befindet sich auf der Seite Spindelantriebszahnrades 7. Das Festlager 8 ist als Wälzlager ausgeführt, wobei hier unmittelbar an dem Spindelantriebszahnrad 7 auf einer Außenumfangsfläche des Zahnradkorpus eine Wälzkörperlaufbahn 9 ausgebildet ist. Das Wälzlager ist hier als Rillenkugellager ausgeführt und umfasst Kugeln 10 die in einer Käfigeinrichtung geführt sind. Das Festlager 8 umfasst weiterhin einen Lagerflansch 11 über welchen das Festlager 8 in dem Einsatzgehäuseelement 12 fixiert ist.
Auf seiner dem Festlager 8 abgewandten Seite ist das Spindelelement 4 in einem Radiallager 13 abgestützt. Dieses Radiallager 13 kann als Gleit- oder Nadellager ausgeführt sein und wird ebenfalls durch das Einsatzgehäuseelement 12 getragen.
Das hier eingesetzte Mutterelement 5 ist als Kugelumlaufmutter ausgeführt und damit leichtgängig durch das Spindelelement 4 positionierbar. Die Verdrehsicherung des Mutterelements 5 wird im Zusammenspiel mit der Schaltgabeleinrichtung 6 erreicht. Diese Schaltgabeleinrichtung 6 ist in dem Einsatzgehäuseelement 12 derart gelagert, dass diese um eine Schaltgabelachse GX schwenkbar ist. Das Einsatzgehäuseelement 12 ist derart gestaltet, dass dieses die Lagerstellen der Schaltgabeleinrichtung 6, die Lagerstellen der Spindeleinrichtung 3 und eine Aufnahme des Elektromotors 1 bereitstellt, bzw. die in dort aufgenommenen Lagereinrichtungen anfallenden Kräfte abträgt. Der Elektromotor 1 ist hier als Innenläufermotor ausgeführt und das Abtriebsorgan 2 ist als in die Rotorwelle eingeschnittenes Ritzel ausgeführt.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das Mutterelement 5 in seiner am weitesten zum Spindelantriebszahnrad 7 hin verlagerten Endposition. Die Schaltgabeleinrichtung 6 weist einen Eingriffsabschnitt 14 auf der mit einem Mitnehmerabschnitt 15 des Mutterelementes 5 in Eingriff steht. An dem Mutterelement 5 sind hierzu unter Belassung eines Eingriffsspaltes voneinander beabstandete, einander zugewandte ballige Anlageflanken ausgebildet.
In 2b ist die erfindungsgemäße Getriebeschalteinrichtung in einem Zustand dargestellt, in welchem das Mutterelement 5 durch entsprechende Rotation des Spindelelementes 4 in eine Mittenstellung verfahren ist. In dieser Mittenstellung des Mutterelementes 5 nimmt die mit diesem in Eingriff stehende Schaltgabeleinrichtung 6 eine Neutralstellung ein.
In 2c ist die erfindungsgemäße Getriebeschalteinrichtung in einem Zustand dargestellt, in welchem das Mutterelement 5 durch weitere Rotation des Spindelelementes 4 in eine linke Endstellung verfahren ist. In dieser Endstellung des Mutterelementes 5 nimmt die mit dem Mutterelement 5 Eingriff stehende Schaltgabeleinrichtung 6 die hier gezeigte Schrägstellung ein. An der Schaltgabeleinrichtung sind Mitnehmerfinger 16 ausgebildet. Diese sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass diese in eine Umfangsnut eines umlaufenden Koppelungsorgans eingreifen und dieses Koppelungsorgan entsprechend axial positionieren.
Die in 3 dargestellte erfindungsgemäße elektromechanische Getriebeschalteinrichtung unterscheidet sich von der vorangehend in Verbindung mit den 1, 2a, 2b und 2c beschriebenen Variante hinsichtlich der Lagerung des hier als linear verlagerbare Schaltgabel ausgeführten Stellorgans. Bei der vorangehend beschriebenen Variante war dieses Stellorgan als sog. Schaltgabelwippe ausgeführt die als solche um eine Schaltwippenachse schwenkbar in dem Einsatzgehäuseelement gelagert ist. Bei der nunmehr beschriebenen Variante ist die Schaltgabel wie besagt als translatorisch geführtes Positionierungselement gestaltet.
Ähnlich wie bei der Variante nach 1 umfasst die Getriebeschalteinrichtung auch hier ein Einsatzgehäuseelement 12 über welches die im Inneren eines Schaltgetriebes wirksamen Organe der Getriebeschalteinrichtung zu einer Baugruppe zusammengefasst sind, wobei innerhalb dieser Baugruppe auch die Lagerstellen für mehrere Bewegtkomponenten bereitgestellt werden. Die Aktuatorik besteht auch hier aus einem Elektromotor 1, welcher über eine Kronenverzahnung Ritzel 2 und Kronenrad 7 ein im 90° Winkel angeordneten Kugelgewindetrieb KGT antreibt. Der KGT ist über ein Nadellager 22 sowie ein Rillenkugellager 8 gelagert. Das Nadellager 22 (Loslager) ist in das Einsatzgehäuseelement 12 eingepresst. Die Kugellaufbahn 9 des Kugellagerinnenrings ist in das Kronenrad 7 integriert. Der Außenring des Lagers ist mit einem Flansch 11 versehen, welcher mit dem Einsatzgehäuseelement 12 verschraubt wird und die auftretenden Axialkräfte aufnimmt. Das Kronenrad 7 ist mit dem Spindelelement 4 des KGT verpresst und treibt diesen an (Drehmomentübertragung).
Die KGT-Mutter 5 ist über eine Eingriffsstruktur mit der Schaltgabel 6 fest verbunden um so eine Axialbewegung der Schaltgabel zu ermöglichen. Die Position des KGT wird über einen hier nicht weiter dargestellten Sensor detektiert.
Bei der hier gezeigten Ausführung mit Schaltgabel 6 wird diese über zwei Führungsbolzen 21, 22 und Gleitbuchsen 20 geführt. Die Bolzen 21, 22 sind in das Einsatzgehäuseelement 12 eingepresst. Das Einsatzgehäuseelement 12 der Aktuatorik wird über Schrauben im eigentlichen Getriebegehäuse des Schaltgetriebes befestigt.
Über die Schaltgabel 6 wird ein Positionierungsring 50 axial positioniert. Dieser Positionierungsring 50 bildet eine Laufrille 51 in welcher die Kugeln eines im Zusammenspiel mit jenem Positionierring gebildeten Positionierungslagers laufen. Das Positionierungslager umfasst weiterhin einen Lagerinnenring K über welchen letztlich die hier dargestellte Koppelungsmuffe 53 axial positioniert wird, so dass deren Innenverzahnung 54 eine Drehmomentenübertragung zwischen entsprechenden Getriebeorganen bewirkt.
Bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war das Einsatzgehäuseelement als Aluminium-Gussbauteil ausgeführt. Dieses Bauteil kann insbesondere auch als Blechumformteil gefertigt sein. Das als Schaltwippe, oder Schaltgabel ausgeführte Stellorgan kann ebenfalls als Blechumformteil gefertigt sein. Alternativ zur der Verlagerung des Mutterelementes auf dem Spindelelement ist es auch möglich, das Mutterelement im Zusammenspiel mit dem Kegel- oder Kronenrad zu realisieren und damit das Spindelement axial zu verlagern. Dieser Ansatz eignet sich insbesondere für die Ausführungsform nach 3. Weiterhin können die bei der Variante nach 3 zur Führung der Schaltgabel vorgesehenen Bolzen auch an der Schaltgabel verankert sein und in Lagerbohrungen gleiten die durch das Einsatzgehäuseelement bereitgestellt werden. Im Bereich der Stellmechanik können Kompensationsmechaniken ausgebildet sein, die übermäßige Stellkräfte an der Schaltgabel oder Schaltwippe verhindern. So kann insbesondere zwischen dem Mutterelement und dem als Schaltgabel oder Schaltwippe ausgeführten Stellorgan ein Federmechanismus vorgesehen sein der eine gewisse Verlagerung des Mutterelementes erlaubt, selbst wenn das Stellorgan aufgrund nicht erreichter Synchronisierung das durch diese zu verlagernde Kopplungsorgan noch nicht entsprechend positionieren kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0481168 A1 [0002]

Claims

Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung, mit: – einem Elektromotor (1) mit einem Abtriebsorgan (2) das bei Betrieb des Elektromotors (1) um eine Motorachse (MX) umläuft, – einer Spindeleinrichtung (3) mit einem um eine Spindelachse (MX) drehbar gelagerten Spindelelement (4), und einem darauf geführten Mutterelement (5), und – einem Stellorgan (6) das mit dem Mutterelement (5) gekoppelt ist und nach Maßgabe der Position des Mutterelementes (5) auf der Spindeleinrichtung (4) eine entsprechende Schaltstellung einnimmt, – wobei der Elektromotor (1) und die Spindeleinrichtung (4) über ein Koppelungsgetriebe derart gekoppelt sind, dass die Motorachse und die Spindelachse zueinander quer ausgerichtet sind, und – ein Einsatzgehäuseelement (12) vorgesehen ist, das die Spindeleinrichtung (3) und das Stellorgan (6) zu einer Baueinheit zusammenfasst die als solche in ein Getriebegehäuse einsetzbar ist.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellorgan (6) eine Schaltgabeleinrichtung bildet die schwenkbewegbar gelagert ist, und dass das Einsatzgehäuseelement (12) die Lagerstellen der Schaltgabeleinrichtung und die Lagerstellen der Spindeleinrichtung (3) bereitstellt.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) derart aufgebaut ist, dass dieses im Rahmen des Zusammenbaus des Schaltgetriebes bei noch offenem Getriebegehäuse an eine Innenwandung desselben anbindbar ist.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) derart aufgebaut ist dass dieses von außen her in das weitgehend komplettierte Schaltgetriebe eingesetzt werden kann.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeschnittstellen im Bereich des Getriebegehäuses derart gestaltet sind, dass diese eine Kompatibilität zu intern unterschiedlich aufgebauten Getriebeschalteinrichtungen bieten.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) Positionierflächen bildet, durch welche die Position des Elektromotors (1) festgelegt wird.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) so ausgelegt ist, dass dieses eine lösbare Anbindung des Elektromotors (1) ermöglicht.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) derart gestaltet ist, dass der Elektromotor (1) aus der Getriebeschalteinrichtung heraus lösbar ist, ohne dass hierzu das Einsatzgehäuseelement (12) aus dem Getriebegehäuse ausgebaut werden muss.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzgehäuseelement (12) derart gestaltet ist, dass dieses auch zumindest teilweise als Motorgehäuse fungiert und dabei eine dem Abtriebsorgan (2) benachbarte Rotorwellenlagerung aufnimmt.
Elektromechanische Getriebeschalteinrichtung, mit: – einem Elektromotor (1) mit einem Abtriebsorgan (2) das bei Betrieb des Elektromotors (1) um eine Motorachse (MX) umläuft, – einer Stellmechanik mit einem zur Interaktion mit einem Schaltgetriebe vorgesehenen Stellorgan (6) das durch Ansteuerung des Elektromotors in verschiedene Stellpositionen verlagerbar ist, und – einem Einsatzgehäuseelement (12) das die Stellmechanik zu einer Baueinheit zusammenfasst die als solche in ein Getriebegehäuse derart einsetzbar ist, dass sich das Stellorgan (6) innerhalb des Getriebegehäuses und der Elektromotor (1) außerhalb des Getriebegehäuses befindet.