DE102014201864A1

DE102014201864A1 - Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102014201864A1
Application number: DE102014201864.1A
Authority: DE
Inventors: Dominik Herkommer; Dirk Reimnitz; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-08-28
Also published as: CN104006155B; US10151391B2; CN104006155A; WO2014131411A1; DE112014001017A5; US20150377352A1

Abstract

Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit Übersetzungsstufen und einer Reibungskupplung zur automatisierten Betätigung sowohl des Getriebes als auch der Reibungskupplung, wobei die Betätigungseinrichtung eine Aktuatoreinrichtung aufweist, mit deren Hilfe sowohl eine rotatorische Bewegung als auch eine translatorische Bewegung ausführbar ist, um die Betätigungseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit Übersetzungsstufen und einer Reibungskupplung zur automatisierten Betätigung sowohl des Getriebes als auch der Reibungskupplung.
Aus der WO 02/066870 A1 ist ein Getriebe bekannt insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches eine Mehrzahl Übersetzungsstufen bildende Radsätze aufweist, die jeweils durch ein mit einer Welle fest verbundenes Gangrad und ein mit einer Welle verbindbares Losrad gebildet sind, wobei Übersetzungsstufen eingelegt werden, indem ein Losrad mittels eines Endausgangselementes, das Teil eines Endausgangsmechanismusses ist, welcher vom Endbetätigungsmechanismus betätigt wird, mit der es tragenden Welle verbunden wird und wobei die Schaltabfolge der Übersetzungsstufen nicht im Endbetätigungsmechanismus festgelegt ist, um ein Getriebe, beispielsweise ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein lastschaltendes Getriebe, ein Doppelkupplungsgetriebe mit auf mindestens zwei unterschiedliche Wellen verteilten Getriebestufen und dergleichen zu schaffen, bei dem die Schaltabfolge der Übersetzungsstufen nicht im Endbetätigungsmechanismus festgelegt ist, bei dem die Schaltzeiten wesentlich verkürzt sind und das in Bezug auf die Sicherheit wesentlich verbessert ist.
Aus der DE 10 2004 038 955 A1 ist eine Betätigungseinrichtung bekannt zum Beaufschlagen zumindest zweier, voneinander beabstandeter Schaltelemente mit jeweils zumindest einem ersten Eingriffsbereich zur Betätigung dieser mit folgenden Merkmalen: eine Antriebswelle ist von einem Motor in beide Drehrichtungen antreibbar; die Antriebswelle weist ein erstes Gewindeprofil auf; auf dem ersten Gewindeprofil der Antriebswelle ist eine Stelleinrichtung mittels eines zweiten, zu dem ersten Gewindeprofil komplementären Gewindeprofils verdrehbar aufgenommen; ein mit der Stelleinrichtung drehfest verbundenes Steuerelement bewirkt bei einer Verdrehung der Antriebswelle in eine erste Drehrichtung ein Verdrehen der Stelleinrichtung mit der Antriebswelle, wobei zumindest ein zweiter, auf der Stelleinrichtung vorgesehener Eingriffsbereich auf zumindest einen ersten Eingriffsbereich zumindest eines Schaltelements positioniert wird; das Steuerelement steuert bei einer Verdrehung der Antriebswelle in eine zweite, der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten, zweiten Drehrichtung eine Axialverlagerung der Stelleinrichtung gegenüber der Antriebswelle und damit eine Betätigung des zumindest einen Schaltelements, auf dessen ersten Eingriffsbereich der zweite Eingriffsbereich positioniert ist. Damit ist eine Betätigungsvorrichtung geschaffen, welche kostengünstig herstellbar ist und bei geringem baulichem Aufwand betriebssicher ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Betätigungseinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll die Betätigungseinrichtung vereinfacht sein. Insbesondere soll ein Herstellungsaufwand verringert sein. Insbesondere soll ein Bauraumbedarf verringert sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Betätigungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe mit Übersetzungsstufen und einer Reibungskupplung zur automatisierten Betätigung sowohl des Getriebes als auch der Reibungskupplung, wobei die Betätigungseinrichtung eine Aktuatoreinrichtung aufweist, mit deren Hilfe sowohl eine rotatorische Bewegung als auch eine translatorische Bewegung ausführbar ist.
Das Kraftfahrzeug kann einen Antriebsstrang aufweisen. Der Antriebsstrang kann eine Brennkraftmaschine aufweisen. Der Antriebsstrang kann einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen. Der Antriebsstrang kann das Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann ein Stufengetriebe sein. Das Getriebe kann ein Schaltgetriebe sein. Das Getriebe kann Schaltelemente zum Schalten der Übersetzungsstufen aufweisen. Die Schaltelemente können Klauenkupplungen mit Schiebemuffen aufweisen. Übersetzungsstufen des Getriebes können lastschaltbar sein. Das Getriebe kann wenigstens ein Teilgetriebe aufweisen. Das Getriebe kann ein einziges Teilgetriebe aufweisen. Das Getriebe kann ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweisen. Das Getriebe kann wenigstens eine Eingangswelle aufweisen. Das Getriebe kann eine einzige Eingangswelle aufweisen. Das Getriebe kann eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle aufweisen. Das Getriebe kann für jedes Teilgetriebe eine Eingangswelle aufweisen. Der Antriebsstrang kann eine Reibungskupplungseinrichtung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann wenigstens eine Reibungskupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann eine einzige Reibungskupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann eine erste Reibungskupplung und eine zweite Reibungskupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann für jedes Teilgetriebe eine Reibungskupplung aufweisen. Die Reibungskupplungseinrichtung kann für jede Eingangswelle des Getriebes eine Reibungskupplung aufweisen. Eine Reibungskupplung kann dazu dienen, einen mechanischen Leistungsfluss zwischen der Brennkraftmaschine und einer Eingangswelle moduliert zu schalten, um ein Anfahren und einen Wechsel von Übersetzungsstufen zu ermöglichen. Eine Reibungskupplung kann dazu dienen, einen mechanischen Leistungsfluss zwischen der Brennkraftmaschine einerseits und der ersten Eingangswelle bzw. der zweiten Eingangswelle andererseits in übergehendem Wechsel moduliert zu schalten, um Lastschaltungen zu ermöglichen.
Eine automatisierte Betätigung kann mithilfe einer Steuereinrichtung erfolgen, die auf Basis von Eingangssignalen Ausgangssignale zur Steuerung der Aktuatoreinrichtung ausgeben kann. Die Aktuatoreinrichtung kann eine Achse aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann eine Rotationsachse aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann eine Translationsachse aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann eine kombinierte Rotations- und Translationsachse aufweisen.
Bei einer Betätigung des Getriebes kann zunächst eine einzulegende Übersetzungsstufe gewählt und nachfolgend die gewählte Übersetzungsstufe eingelegt werden, wobei eine Wählbewegung mithilfe der rotatorischen Bewegung und eine Einlegebewegung mithilfe der translatorischen Bewegung der Aktuatoreinrichtung ausführbar sein kann. Eine Betätigung der Reibungskupplung kann mithilfe der translatorischen Bewegung der Aktuatoreinrichtung ausführbar sein.
Die Betätigungseinrichtung kann eine aktive Schaltsperre aufweisen, die dazu dienen kann, beim Einlegen einer Übersetzungsstufe eine gegebenenfalls zuvor eingelegte Übersetzungsstufe auszulegen. Die aktive Schaltsperre kann auch als „Active Interlock“ bezeichnet werden. Die Betätigungseinrichtung kann einen ersten Konturabschnitt zum Einlegen einer Übersetzungsstufe aufweisen. Die Betätigungseinrichtung kann wenigstens einen zweiten Konturabschnitt zum Auslegen einer Übersetzungsstufe aufweisen. (Info: Das Auslegen erfolgt bei der translatorischen Bewegung vor dem Einlegen) Der erste Konturabschnitt und der wenigstens eine zweite Konturabschnitt können einander fest zugeordnet sein. Der erste Konturabschnitt und der wenigstens eine zweite Konturabschnitt können baulich vereinigt sein. Konturabschnitte können auch sowohl für das Auslegen als auch das Einlegen genutzt werden, vorzugsweise treten diese Konturabschnitte dann hintereinander mit verschiedenen Gegenkonturen in Wirkverbindung um die jeweilige Funktion zu erfüllen. Die Betätigungseinrichtung kann eine Schaltsperre aufweisen, die dazu dienen kann, während einer Betätigung der Reibungskupplung einen Betätigungszustand des Getriebes zu sichern. Diese Schaltsperre und die aktive Schaltsperre können baulich vereinigt sein.
Die Aktuatoreinrichtung kann bei einer Betätigung zunächst das Getriebe und nachfolgend die Reibungskupplung betätigen. Die Aktuatoreinrichtung kann einen Antrieb aufweisen, wobei bei einer Betätigung das Getriebe und die Reibungskupplung nacheinander mithilfe einer durchgehenden Antriebsbewegung betätigt werden können. Eine durchgehende Antriebsbewegung kann eine Antriebsbewegung ohne Richtungswechsel sein.
Die Aktuatoreinrichtung kann einen Rotationsantrieb, eine Spindeltrieb und einen rotatorisch und translatorisch bewegbaren Stößel aufweisen. Der Rotationsantrieb kann ein Elektromotor sein. Der Rotationsantrieb kann einen Stator und einen Rotor aufweisen. Der Spindeltrieb kann eine Spindelschraube und eine Spindelmutter aufweisen. Die Spindelschraube kann an dem Rotationsantrieb drehfest angeordnet sein. Die Spindelmutter kann an dem Stößel drehfest angeordnet sein. Die Spindelschraube und die Spindelmutter können relativ zueinander drehbar sein. Ein Drehen der Spindelschraube kann eine translatorische Bewegung der Spindelmutter zwischen einer ersten Endlage und einer zweiten Endlage bewirken, wenn eine rotatorische Bewegbarkeit der Spindelmutter verhindert ist. In der ersten Endlage kann die Spindelmutter rotationsantriebsseitig anschlagen, sodass eine Drehbarkeit zwischen der Spindelschraube und der Spindelmutter verhindert ist. In der ersten Endlage können die Spindelschraube und die Spindelmutter gemeinsam drehbar sein. Der Stößel kann im Wesentlichen eine kreiszylinderartige Form aufweisen. Alternativ kann die Zuordnung von Spindelschraube und Spindelmutter auch vertauscht werden. Wenn die Spindelmutter drehfest mit dem Rotationsantrieb und die Spindelschraube mit dem Stößel verbunden ist lassen sich sinngemäß die gleichen Funktionen erfüllen wie oben beschrieben. Der Rotationsantrieb kann beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetrieben werden.
Die Betätigungseinrichtung kann einen Stößel mit einem Getriebebetätigungsabschnitt und einem Kupplungsbetätigungsabschnitt, eine feste Lochmaske und wenigstens eine verschiebbare Gangschiene aufweisen.
Der Stößel kann ein rotationsantriebsseitiges erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen. Der Stößel kann Rastabschnitte aufweisen. Die Rastabschnitte können dazu dienen, eine Drehbarkeit des Stößels und damit der Spindelmutter in definierten Positionen zu verhindern. Die definierten Positionen können zum Wählen von nachfolgend einzulegenden Übersetzungsstufen dienen. Die definierten Positionen können zur rotatorischen Grobjustierung des Stößels dienen. Die Rastabschnitte können an dem ersten Ende des Stößels angeordnet sein. Die Rastabschnitte können als Rastnasen ausgebildet sein. Der Getriebebetätigungsabschnitt kann an dem Stößel exzentrisch angeordnet sein. Der Getriebebetätigungsabschnitt kann an dem Stößel radialfortsatzartig ausgebildet sein. Bei einer rotatorischen Bewegung des Stößels kann der Getriebebetätigungsabschnitt in Umfangsrichtung des Stößels bewegbar sein. Der Getriebebetätigungsabschnitt kann einen viereckigen Querschnitt aufweisen. Der Getriebebetätigungsabschnitt kann ein rotationsantriebsseitiges erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweisen. Der Getriebebetätigungsabschnitt kann ein Rampenprofil zum Verschieben der wenigstens einen Gangschiene aufweisen. Das Rampenprofil kann an dem zweiten Ende des Stößels angeordnet sein. Das Rampenprofil kann eine pyramidenartige Form aufweisen. Das Rampenprofil kann eine Spitze aufweisen. Der Kupplungsbetätigungsabschnitt kann an dem Stößel endseitig angeordnet sein. Der Kupplungsbetätigungsabschnitt kann an dem zweiten Ende des Stößels angeordnet sein. Der Kupplungsbetätigungsabschnitt kann druckbolzenartig ausgebildet sein. Die Kupplungsbetätigung kann auch über den Getriebebetätigungsabschnitt erfolgen. Beispielsweise indem das pyramidenartige Ende des Getriebebetätigungsabschnittes nach dem Einlegen der Getriebestufe auf eine Kontaktfläche stößt, die von dem Getriebebetätigungsabschnitt verschoben wird (z.B. parallel oder senkrecht zur Bewegungsrichtung des Stößels) und mit der Kupplung in Wirkverbindung steht. Wenn das Ende des Getriebebetätigungsabschnitts mit einer pyramidenstumpfförmigen Kontur statt einer spitzen Pyramidenkontur versehen ist, lassen sich sowohl Rampen für das Auslegen und Einlegen der Gangstufen als auch eine flache Stößelfläche für die Kupplungsbetätigung integrieren.
Die Lochmaske kann eine plattenartige Form aufweisen. Die Lochmaske kann nutartige Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen können geometrisch komplementär mit dem Querschnitt des Getriebebetätigungsabschnitts korrespondieren. Die Lochmaske kann für jede Übersetzungsstufe eine Ausnehmung aufweisen. Die Lochmaske kann zur formschlüssigen Führung einer translatorischen Bewegung des Stößels dienen. Die Lochmaske kann zur rotatorischen Feinjustierung des Stößels dienen. Die Lochmaske kann dazu dienen ein translatorische Bewegung des Stößels und des Kupplungsbetätigungsabschnittes zu verhindern oder zu begrenzen, wenn der Kupplungsbetätigungsabschnitt nicht ausreichend genau auf eine der in der Lochmaske vorhandenen und dem Einlegen einer Getriebestufe zugeordneten Ausnehmungen ausgerichtet ist.
Die wenigstens eine Gangschiene kann eine plattenartige Form aufweisen. Die wenigstens eine Gangschiene kann mit einem Schaltelement des Getriebes kinematisch verbunden sein. Ein Verschieben der wenigstens einen Gangschiene kann ein Schalten eines Schaltelements des Getriebes bewirken. Die wenigstens eine Gangschiene kann Randabschnitte aufweisen. Die Randabschnitte können innere Randabschnitte sein. Die wenigstens eine Gangschiene kann wenigsten einen Randabschnitt zum Einlegen einer Übersetzungsstufe aufweisen. Die wenigstens eine Gangschiene kann wenigstens einen Randabschnitt zum Auslegen einer Übersetzungsstufe aufweisen. Die Randabschnitte können mit dem Getriebebetätigungsabschnitt korrespondieren. Die Randabschnitte können mit dem Rampenprofil des Getriebebetätigungsabschnitts korrespondieren. Eine translatorische Bewegung des Stößels kann ein Verschieben der wenigstens einen Gangschiene bewirken.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein 1-Motor-Getriebeaktor mit Active Interlock. Es kann ein einmotorisches Betätigungssystem mit Active Interlock bereitgestellt werden. Eine konstruktive Ausführung kann durch folgende Punkte gekennzeichnet sein: Kombinierter Getriebe und Kupplungsaktor mit einem Motor-Wählen und Betätigen mit demselben Motor; Umschalten von Wählen auf Betätigen durch Richtungswechsel des Motors; Active Interlock, das gewährleistet, dass nur ein Gang eingelegt ist; eingelegte Gänge werden immer ausgelegt, bevor ein neuer Gang eingelegt wird; eingelegter Gang und ausgelegte Gänge sind während einer Kupplungsbetätigung mechanisch gesichert; Betätigung einer Kupplung in jeder Gangposition durch Weiterbetätigen des Aktors; ein Auslegen eines alten Ganges, Einlegen eines neuen Ganges und Betätigen der Kupplung erfolgt in einer durchgehenden Bewegung ohne Richtungsänderung des Motors.
Das Betätigungssystem kann einen Stößel aufweisen. Mit dem Stößel können Gänge aus- und eingelegt, sowie die Kupplung betätigt werden. Im Inneren des Stößels kann ein Spindeltrieb angeordnet sein. Über diesen Spindeltrieb kann der Stößel translatorisch bewegt werden. Der Stößel kann so auf Block laufen, dass er sich mit der Spindel mit dreht. An einem Hauptkörper des Stößels kann ein Gangsteller angebracht sein. Dieser kann eine pyramidenförmige Spitze aufweisen. An einem Ende des Stößels kann sich eine Sperrkontur (Sperrrad), beispielsweise mit Erhebungen oder Vertiefungen befinden, in die eine Sperrklinke eingreifen kann. Somit kann die Sperrklinke in einer Richtung zum Anwählen der gewünschten Position durchrutschen und bei Betätigung in der anderen Richtung so blockieren, dass der Stößel in einer richtigen Orientierung stehen bleibt. Ist die Drehbewegung des Stößels mit der Sperrklinke blockiert, so kann der Stößel über den Spindeltrieb translatorisch nach unten bewegt werden. Bei der Bewegung nach unten kann eine Lochmaske die Funktion der Sperrklinke übernehmen und die rotatorische Lage des Stößels präzisieren. Schrägen der Pyramide des Stößels können beim Weiterfahren die Gänge aus- bzw. einlegen. Durch Weiterfahren kann die Kupplung betätigt werden. Dabei kann der gewählte Gang gesichert bleiben und die Gänge auf einer anderen Schiene können sicher in der ausgelegten Position gehalten werden.
Das Betätigungssystem kann eine Spindel mit Antrieb aufweisen. Die Spindel kann durch einen Motor angetrieben werden. Am Ende der Spindel kann ein Block (Endanschlag) angeordnet sein. Wenn dieser Block durch den Stößel angefahren wird, kann sich der Stößel mit der Spindel mitdrehen.
Das Betätigungssystem kann eine Lochmaske aufweisen. Die Lochmaske kann über Nuten eine rotatorische Fixierung des Gangstellers garantieren. Der Gangsteller kann dabei in 4 Positionen fixiert werden, die 4 Gängen eines Teilgetriebes entsprechen. Durch die Fixierung des Gangstellers in der Lochmaske kann die Sperrklinke entlastet werden und verhindert werden, dass sich der Stößel beim Zurückfahren dreht, bevor der Gangsteller komplett zurückgefahren ist. Der Gangsteller kann so lang ausgeführt werden, dass er auch bei bei der maximal auftretenden translatorischen Verschiebung nur in die Lochmaske eintaucht aber nie durch sie hindurchtaucht. Dadurch kann die rotatorische Fixierung des Gangstellers über einen langen Bewegungsbereich sichergestellt werden. Um die Führung zu verbessern, kann die Lochmaske auch über Führungselemente verfügen oder mit anderen Führungselementen ergänzt werden, die sich in der Bewegungsrichtung des Gangstellers erstrecken. Diese Führungselemente der Lochmaske und die seitlichen Flächen des Gangstellers weisen vorzugsweise ebene parallele Kontaktbereiche auf.
Das Betätigungssystem kann Gangschienen aufweisen. Die Gangschienen können mit Schaltelementen (Schiebemuffen) im Getriebe verbunden sein. In den Gangschienen können Nuten so ausgeschnitten sein, dass die Schrägen des Gangstellers des Stößels in der entsprechenden Position die Gänge schalten können. Dabei können die beiden Gangschienen so übereinander verschachtelt sein, dass auf einer Seite – aus Sicht des Stößels oben liegend – die Auslegenuten liegen, mit denen der Gang ausgelegt wird, wenn ein Gang auf der anderen Schiene (darunter liegend) eingelegt werden soll. Auf der anderen Seite können unter den Auslegenuten der anderen Schiene die Nuten zum Gang einlegen liegen. Damit kann der bisherige Gang dieser Schiene ausgelegt und in der selben Bewegung der neue Gang eingelegt werden.
Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung ist vereinfacht. Ein Herstellungsaufwand ist verringert. Ein Bauraumbedarf ist verringert.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung sowohl eines Getriebes als auch einer Reibungskupplung mit einer Aktuatoreinrichtung, einer Lochmaske und zwei Gangschienen in Explosionsdarstellung,
2 einen Stößel der Aktuatoreinrichtung in Detailansicht,
3 die Lochmaske der Betätigungseinrichtung in Detailansicht,
4 eine Gangschiene der Betätigungseinrichtung in Detailansicht,
5 die Betätigungseinrichtung nach Ausführung einer Wählbewegung,
6 die Betätigungseinrichtung beim Einlegen einer Übersetzungsstufe,
7 ein Gleismodell zu einem Wähl- und Betätigungsprinzip einer Betätigungseinrichtung und
8 ein Schema eines Doppelkupplungsgetriebes mit zwei Teilgetrieben und zwei Betätigungseinrichtungen.
1 zeigt eine Betätigungseinrichtung 100 zur Betätigung sowohl eines Getriebes als auch einer Reibungskupplung mit einer Aktuatoreinrichtung 102, einer Lochmaske 104 und zwei Gangschienen 106, 108 in Explosionsdarstellung. 3 zeigt die Lochmaske 104 der Betätigungseinrichtung 100 in Detailansicht. 4 zeigt die Gangschiene 106 der Betätigungseinrichtung 100 in Detailansicht. Aus Sicht der Betätigungseinrichtung 100 ist oben die Lochmaske 104 angeordnet, die Gangschienen 106, 108 sind unterhalb der Lochmaske 104 angeordnet.
Die Betätigungseinrichtung 100 dient zur automatisierten Betätigung sowohl des Getriebes als auch der Reibungskupplung in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang, der außerdem eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle aufweist. Das Getriebe ist ein Stufenschaltgetriebe, mit dem Übersetzungsstufen schaltbar sind. Zum Schalten der Übersetzungsstufen weist das Getriebe Schaltelemente, wie Klauenkupplungen mit Schiebemuffen, auf. Das Getriebe weist eine Eingangswelle auf. Die Reibungskupplung ist in dem Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet und dient dazu einen mechanischen Leistungsfluss zwischen der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine und der Eingangswelle des Getriebes moduliert zu schalten.
Die Aktuatoreinrichtung 102 weist einen Rotationsantrieb 110, einen Spindeltrieb und einen Stößel 112 auf. 2 zeigt den Stößel 112 der Aktuatoreinrichtung 102 in Detailansicht. Der Stößel 112 weist ein rotationsantriebsseitiges Ende 114 und ein gegenüberliegendes Ende 116 auf. Der Rotationsantrieb 110 ist beispielsweise als Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor ausgeführt. Der Spindeltrieb ist an dem Ende 114 des Stößels 112 angeordnet. Der Spindeltrieb weist eine Spindelschraube 118 und eine mit der Spindelschraube 118 in Eingriff stehende Spindelmutter auf. Die Spindelschraube 118 ist mithilfe des Rotationsantriebs 110 antreibbar. Die Spindelmutter ist an dem Stößel 112 fest angeordnet.
Ein Drehen der Spindelschraube 118 bewirkt eine translatorische Bewegung der Spindelmutter und damit des Stößels 112, wenn eine Drehbarkeit der Spindelmutter verhindert ist. Der Stößel 112 ist auf diese Weise zwischen einer rotationsantriebsseitigen Endlage und einer gegenüberliegenden Endlage bewegbar. In der rotationsantriebsseitigen Endlage läuft die Spindelmutter in translatorischer Richtung auf Block, sodass eine weitere Verdrehbarkeit der Spindelschraube 118 und der Spindelmutter relativ zueinander verhindert ist. Ein Drehen der Spindelschraube 118 bewirkt dann auch eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter und damit des Stößels 112 ohne translatorische Bewegung.
Der Stößel 112 weist eine zylinderartige Form auf. An seinem Ende 114 weist der Stößel 112 radial vorliegend vier nach außen gerichtete Rastnasen, wie 120, auf. Die Rastnasen 120 dienen zum Eingriff von Sperrklinken, um eine Drehbarkeit des Stößels 112 und damit der Spindelmutter zu verhindern. Der Stößel 112 weist einen Getriebebetätigungsabschnitt 122 auf. Der Getriebebetätigungsabschnitt 122 ist an dem Stößel 112 in radialer Richtung exzentrisch zu einer Längsachse 124 des Stößels 112 angeordnet. In axialer Richtung ist der Getriebebetätigungsabschnitt 122 an dem Stößel 112 in etwa mittig angeordnet. Der Getriebebetätigungsabschnitt 122 ist vierkantsstababschnittförmig ausgeführt und weist eine pyramidenförmige Spitze 126 auf. Die Spitze 126 des Getriebebetätigungsabschnitts 122 bildet ein Rampenprofil 128 mit Rampen. Der Getriebebetätigungsabschnitt 122 ist mit einer seiner Kanten mit dem Stößel 112 verbunden. Der Stößel 112 weist einen Kupplungsbetätigungsabschnitt 130 auf. Der Kupplungsbetätigungsabschnitt 130 ist mit dem Ende 116 des Stößels 112 gebildet. Der Kupplungsbetätigungsabschnitt 130 ist druckbolzenartig ausgeführt.
Die Lochmaske 104 ist, beispielsweise zu einem Getriebegehäuse, fest angeordnet. Die Lochmaske 104 weist eine plattenartige Form auf. Die Lochmaske 104 weist eine klammerartige Form auf. Die Lochmaske 104 weist vorliegend vier nutartige Ausnehmungen 132, 134, 136, 138 auf. Die vier Ausnehmungen 132, 134, 136, 138 sind vier Übersetzungsstufen des Getriebes zugeordnet. Die Ausnehmungen 132, 134, 136, 138 weisen jeweils Randabschnitte auf, die eine Führung für den Getriebebetätigungsabschnitt 122 des Stößels 112 bei einer translatorischen Bewegung bilden. Zwischen den Ausnehmungen 132, 134, 136, 138 weist die Lochmaske 104 eine Ausnehmung 140 für den Stößel 112 auf. Die Ausnehmungen 132, 134, 136, 138, 140 sind jeweils mit einem Innenrand der Lochmaske 104 gebildet. Die Ausnehmung 140 ist nach außen hin offen.
Die Gangschienen 106, 108 sind jeweils mit einem Schaltelement des Getriebes kinematisch verbunden. Die Gangschienen 106, 108 sind jeweils bewegbar, um das Schaltelement zum Einlegen und/oder Auslegen einer Übersetzungsstufe zu schalten. Die Gangschienen 106, 108 weisen jeweils eine plattenartige Form auf. Die Gangschienen 106, 108 weisen jeweils eine klammerartige Form mit zwei Schenkeln auf. Im Folgenden wird exemplarisch nur die Gangschiene 106 beschrieben. Die Gangschiene 106 weist nutartige Ausnehmungen 142, 144, 146 auf. Die Ausnehmungen 142, 144, 146 weisen jeweils Randabschnitte auf, die mit dem Rampenprofil 128 des Getriebebetätigungsabschnitts 122 des Stößels 112 korrespondieren, um bei einer translatorischen Bewegung des Stößels 112 eine Bewegung der Gangschiene 106 zu bewirken. Die Ausnehmungen 142, 144 dienen zum Auslegen einer Übersetzungsstufe. Die Ausnehmung 146 dient zum Einlegen einer Übersetzungsstufe. Zwischen den Ausnehmungen 142, 144, 146 weist die Gangschiene 106 eine Ausnehmung 148 für den Stößel 112 auf. Die Ausnehmungen 142, 144, 146, 148 sind jeweils mit einem Innenrand der Gangschiene 106 gebildet. Die Ausnehmung 148 ist nach außen hin offen. Die Schenkel 150, 152 der Gangschiene 106 sind zueinander versetzt in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Die Schenkel der Gangschiene 108 sind gegenläufig zueinander versetzt in unterschiedlichen Höhen angeordnet. Damit können die Gangschienen 106, 108 derart angeordnet sein, dass die Schenkel 150, 152 der Gangschiene 106 und die Schenkel der Gangschiene 108 gegenläufig ineinander eingreifen.
5 zeigt die Betätigungseinrichtung 100 nach Ausführung einer Wählbewegung. 6 zeigt die Betätigungseinrichtung 100 beim Einlegen einer Übersetzungsstufe. Zur Ausführung einer Wählbewegung wird der Rotationsantrieb 110 mit der Spindelschraube 118 zunächst entsprechend der Pfeilrichtung a betrieben, bis die Spindelmutter mit dem Stößel 112 in translatorischer Richtung in der rotationsantriebsseitigen Endlage auf Block läuft, sodass eine weitere Verdrehbarkeit der Spindelschraube 118 und der Spindelmutter mit dem Stößel 112 relativ zueinander verhindert ist. Nachfolgend wird der Rotationsantrieb 110 weiter entsprechend der Pfeilrichtung a betrieben, wobei sich der Stößel 112 rotatorisch bewegt und der Getriebebetätigungsabschnitt 122 umläuft. Mithilfe einer Rastnase 120 und einer Sperrklinke wird nachfolgend nach einer Drehrichtungsumkehr des Rotationsantriebs der Stößel 112 in einer gewünschten Drehposition vorfixiert, sodass der Getriebebetätigungsabschnitt 122 über einer gewünschten Ausnehmung 132, 134, 136 oder 138 der Lochmaske 104 steht. Der Rotationsantrieb 110 wird nachfolgend entsprechend der Pfeilrichtung b betrieben. Ein Eingriff einer Sperrklinke an einer Rastnase 120 verhindert eine Verdrehbarkeit des Stößels 112, sodass sich der Stößel 112 in translatorischer Richtung entsprechend der Pfeilrichtung c bewegt. Der Getriebebetätigungsabschnitt 122 des Stößels 112 taucht vorliegend in die Ausnehmung 134 der Lochmaske 104, wobei der Getriebebetätigungsabschnitt 122 bei einer weiteren Bewegung in Pfeilrichtung c an den Randabschnitten der Ausnehmung 134 exakt geführt wird. Bei einer weiteren Bewegung in Pfeilrichtung c gelangt der Getriebebetätigungsabschnitt 122 mit seinem Rampenprofil 128 mit entsprechenden Randabschnitten der Ausnehmung 142 der Gangschiene 106 und einer darunter liegenden Ausnehmung der Gangschiene 108 in Eingriff und verschiebt die Gangschienen 106, 108 derart, dass mithilfe der Gangschiene 106 eine Übersetzungsstufe ausgelegt und mithilfe der Gangschiene 108 eine Übersetzungsstufe eingelegt wird. Ohne Drehrichtungsumkehr des Rotationsantriebs 110 erfolgt eine weitere Bewegung des Stößels 112 in Pfeilrichtung c, wobei der Stößel 112 mit seinem Kupplungsbetätigungsabschnitt 130 die Reibungskupplung betätigt. Die Reibungskupplung wird bei einer Bewegung des Stößels 112 in Pfeilrichtung c geschlossen, sodass eine Leistungsübertragung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe mit der zuvor eingelegten Übersetzung ermöglicht ist. Die Reibungskupplung ist vorzugsweise eine selbsttätig öffnende Kupplung. Zum Öffnen der Reibungskupplung wird der Rotationsantrieb 110 nachfolgend wieder in umgekehrter Drehrichtung entsprechend der Pfeilrichtung a betrieben, sodass sich der Stößel 112 entgegen der Pfeilrichtung c bewegt. Zum Wechseln einer Übersetzungsstufe wird nachfolgend der Getriebebetätigungsabschnitt 122 vollständig aus der Ausnehmung 134 der Lochmaske 104 herausgezogen, bis der Stößel 112 in translatorischer Richtung in der rotationsantriebsseitigen Endlage auf Block läuft und erneut eine Übersetzung durch Vorfixierung des Getriebebetätigungsabschnitts 122 über einer gewünschten Ausnehmung 132, 134, 136 oder 138 gewählt werden kann.
7 zeigt ein Gleismodell 200 zu einem Wähl- und Betätigungsprinzip einer Betätigungseinrichtung, wie Betätigungseinrichtung 100 gemäß 1. In dem Gleismodell 200 sind vier Stellgleise 202, 204, 206, 208 und ein Wählgleis 210 angegeben. Das Wählgleis 210 bildet eine geschlossene Ringstrecke. Die Stellgleise 202, 204, 206, 208 zweigen jeweils stichartig von dem Wählgleis 210 ab. Jedem der Stellgleise 202, 204, 206, 208 ist dabei eine Weiche 218 zugeordnet. Das Gleismodell 200 kann in beiden Richtungen befahren werden. Im Uhrzeigersinn wird das Wählgleis 210 umlaufend befahren. Bei einer Fahrtrichtungsumkehr bewirkt eine nachfolgend angefahrene Weiche 218 beim Befahren des Wählgleises 210 im Gegenuhrzeigersinn ein Umlenken auf ein zugehöriges Stellgleis 202, 204, 206, 208. Dieses Stellgleis 202, 204, 206, 208 wird dann ausgehend von dem Wählgleis 210 bis zu seinem Ende und wieder zurück bis zum Wählgleis 210 durchfahren. Nachfolgend wird das Wählgleis 210 wieder im Uhrzeigersinn umlaufend befahren und es kann durch Drehrichtungsumkehr im Gegenuhrzeigersinn über eine Weiche 218 ein neues Stellgleis 202, 204, 206, 208 befahren werden.
Beim Befahren eines der Stellgleise 202, 204, 206, 208 wird jeweils zuerst ein Auslegebereich 212 durchfahren, in dem gegebenenfalls eine eingelegte Übersetzungsstufe eines anderen Stellgleises ausgelegt wird. Nachfolgend wird ein Einlegebereich 214 durchfahren, in dem die Übersetzungsstufe des befahrenen Stellgleises 202, 204, 206, 208 eingelegt wird. Nachfolgend wird ein Kupplungsbereich 216 durchfahren, in dem eine Reibungskupplung betätigt wird.
Die vier Stellgleise 202, 204, 206, 208 entsprechen vier Übersetzungsstufen eines Getriebes. Ein Befahren des Wählgleises 210 im Uhrzeigersinn entspricht einer Wählbewegung, vergleichbar mit einer rotativen Bewegung des Stößels 112 in Pfeilrichtung a. Ein Befahren des Wählgleises 210 im Gegenuhrzeigersinn entspricht einer rotativen Bewegung des Stößels 112 in Pfeilrichtung b. Die Weichen 218 entsprechen den mit einer Sperrklinke zusammenwirkenden Rastnasen 120. Ein Befahren eines Stellgleises 202, 204, 206, 208 ausgehend von dem Wählgleis 210 bis zu seinem Ende entspricht einer translatorischen Bewegung des Stößels 112 in Pfeilrichtung c. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 6 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
8 zeigt schematisch ein Doppelkupplungsgetriebe 300 mit zwei Teilgetrieben 302, 304 und zwei Betätigungseinrichtungen 306, 308, wie Betätigungseinrichtung 100. Das Doppelkupplungsgetriebe 300 weist sieben Übersetzungsstufen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7 für Vorwärtsfahrt sowie eine Übersetzungsstufe R für Rückwärtsfahrt auf. Das Teilgetriebe 302 weist Übersetzungsstufen die 1, 3, 5 und 7 auf. Das Teilgetriebe 304 weist die Übersetzungsstufen 2, 4, 6 und R auf. Zur Verbindung des Teilgetriebes 302 mit einer Brennkraftmaschine dient eine Reibungskupplung 310. Zur Verbindung des Teilgetriebes 304 mit einer Brennkraftmaschine dient eine Reibungskupplung 312. Die Betätigungseinrichtung 306 dient zum Betätigung sowohl des Teilgetriebe 302 als auch der Reibungskupplung 310. Die Betätigungseinrichtung 308 dient zum Betätigung sowohl des Teilgetriebe 304 als auch der Reibungskupplung 312. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 7 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichenliste

100: Betätigungseinrichtung
102: Aktuatoreinrichtung
104: Lochmaske
106: Gangschiene
108: Gangschiene
110: Rotationsantrieb
112: Stößel
114: Ende
116: Ende
118: Spindelschraube
120: Rastnase
122: Getriebebetätigungsabschnitt
124: Längsachse
126: Spitze
128: Rampenprofil
130: Kupplungsbetätigungsabschnitt
132: Ausnehmung
134: Ausnehmung
136: Ausnehmung
138: Ausnehmung
140: Ausnehmung
142: Ausnehmung
144: Ausnehmung
146: Ausnehmung
148: Ausnehmung
150: Schenkel
152: Schenkel
200: Gleismodell
202: Stellgleis
204: Stellgleis
206: Stellgleis
208: Stellgleis
210: Wählgleis
212: Auslegebereich
214: Einlegebereich
216: Kupplungsbereich
218: Weiche
300: Doppelkupplungsgetriebe
302: Teilgetriebe
304: Teilgetriebe
306: Betätigungseinrichtung
308: Betätigungseinrichtung
310: Reibungskupplung
312: Reibungskupplung

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

WO 02/066870 A1 [0002]
DE 102004038955 A1 [0003]

Claims

Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) für ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe (300, 302, 304) mit Übersetzungsstufen und einer Reibungskupplung (310, 312) zur automatisierten Betätigung sowohl des Getriebes (300, 302, 304) als auch der Reibungskupplung (310, 312), dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) eine Aktuatoreinrichtung (102) aufweist, mit deren Hilfe sowohl eine rotatorische Bewegung als auch eine translatorische Bewegung ausführbar ist.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betätigung des Getriebes (300, 302, 304) zunächst eine einzulegende Übersetzungsstufe gewählt und nachfolgend die gewählte Übersetzungsstufe eingelegt wird, wobei eine Wählbewegung mithilfe der rotatorischen Bewegung und eine Einlegebewegung mithilfe der translatorischen Bewegung der Aktuatoreinrichtung (102) ausführbar ist.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) eine aktive Schaltsperre aufweist, die dazu dient, beim Einlegen oder kurz vor dem Einlegen einer Übersetzungsstufe eine gegebenenfalls zuvor eingelegte Übersetzungsstufe auszulegen.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) eine Schaltsperre aufweist, die dazu dient, während einer Betätigung der Reibungskupplung (310, 312) einen Betätigungszustand des Getriebes (300, 302, 304) zu sichern.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (102) bei einer Betätigung zunächst das Getriebe (300, 302, 304) und nachfolgend die Reibungskupplung (310, 312) betätigt.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (102) einen Antrieb (110) aufweist, der mit einer durchgehenden Antriebsbewegung das Getriebe (300, 302, 304) und die Reibungskupplung (310, 312) nacheinander betätigt.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktuatoreinrichtung (102) einen Rotationsantrieb (110), eine Spindeltrieb und einen rotatorisch und translatorisch bewegbaren Stößel (112) aufweist.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) einen Stößel (112) mit einem Getriebebetätigungsabschnitt (122) und einem Kupplungsbetätigungsabschnitt (130), eine feste Lochmaske (104) und wenigstens eine verschiebbare Gangschiene (106, 108) aufweist.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebebetätigungsabschnitt (122) ein Rampenprofil (128) zum Verschieben der wenigstens einen Gangschiene (106, 108) aufweist.
Betätigungseinrichtung (100, 306, 308) nach wenigstens einem der Ansprüche 8–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsbetätigungsabschnitt (130) an dem Stößel (112) endseitig angeordnet ist.