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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art und ein entsprechendes Fahrzeuggetriebe mit einer solchen Schaltvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind seit langem Schaltvorrichtungen für Fahrzeuggetriebe bekannt, bei denen das Schalten durch axiales Verschieben von Schiebemuffen erfolgt. Dadurch kann die jeweilige Schiebemuffe ein Losrad mit einer Hauptwelle des Fahrzeuggetriebes formschlüssig verbinden und so den Kraftfluss beispielsweise von einer Vorgelegewelle über ein Vorgelegewellenzahnrad und das damit im Eingriff stehende Losrad auf die Hauptwelle leiten. Das Verschieben der Schiebemuffe wird bei bekannten automatisierten Getrieben mittels Schaltaktuatoren realisiert, die beispielsweise über Mitnehmer, Schaltschienen und Schaltgabeln das Verschieben der Schiebemuffe bewirken. Es ist bekannt dazu beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektromagnetisch betätigte Schaltaktuatoren zu verwenden. Die Auswahl der jeweiligen Art von Aktuatoren hängt im Wesentlichen von der Fahrzeugklasse und den damit verfügbaren Energiearten in diesen Fahrzeugen ab. Weiterhin ist der Leistungsbedarf der möglichen Aktuatoren eine wichtige Kenngröße bei deren Auswahl.
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Bei Handschaltgetrieben und bei automatisierten Stufengetrieben von Kraftfahrzeugen werden die einzelnen Gänge häufig nach dem Prinzip Wählen und Schalten eingelegt. Der gesamte Schaltvorgang umfasst dabei in der Regel zwei Bewegungen, nämlich eine Wählbewegung und eine Schaltbewegung. Mit der Wählbewegung wird zunächst eine bestimmte Gasse ausgewählt, die einer Schaltstange, einer darauf angeordneten Schaltgabel und einer damit wirkverbundenen Schiebemuffe zugeordnet ist. Jeder Gasse, und damit jeder Schiebemuffe, sind wiederum ein oder zwei Gänge zugeordnet. Mit der der Wählbewegung nachfolgenden Schaltbewegung wird die ausgewählte Schaltgabel und mit ihr die dazugehörige Schiebemuffe in der gewählten Gasse axial in Richtung eines Losrades in eine Schaltstellung verschoben, um bei Erreichen der Schaltstellung eine Koppelung des Losrades mit der Getriebewelle über die Schiebemuffe zu bewirken. Auf diese Weise wird der gewünschte Gang eingeschaltet, wodurch die Antriebsleistung mit der gewünschten Übersetzung in dem eingelegten Gang durch den Antriebsstrang übertragen werden kann.
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Eine Schaltvorrichtung, die nach dem Prinzip Wählen und Schalten funktioniert ist beispielsweise in der
DE 10143325 A1 beschrieben. Dabei ist zum Wählen und zum Schalten jeweils ein elektromechanischer Getriebesteller bzw. Aktuator vorgesehen, mit deren Hilfe die einzelnen Gänge nach dem oben beschriebenen Verfahren schaltbar sind. Dementsprechend ist ein Getriebesteller bzw. Aktuator vorgesehen zum Auswählen der gewünschten Gasse. Ein weiterer Getriebesteller ist zum nachfolgenden Betätigen der jeweils mit der Gasse ausgewählten Schiebemuffe vorgesehen. Dementsprechend umfasst ein derartiges Schaltgetriebe einen Aktuator zum Wählen und nur einen weiteren Aktuator zum Schalten aller Gänge.
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Daneben sind auch Schaltvorrichtungen bekannt, die für jede Schiebemuffe eines Stufengetriebes einen eigenen, separaten Aktuator vorsehen, sodass das Auswählen der gewünschten Schiebemuffe nicht mechanisch erfolgt, sondern in einer zugeordneten, beispielsweise elektrischen Steuereinrichtung, welche wiederum die einzelnen Aktuatoren der jeweils zugeordneten Schiebemuffe direkt ansteuert. Ein Wählaktuator bzw. Getriebesteller zum Auswählen einer Gasse ist in diesen Fällen nicht notwendig. Mit derartigen Schaltvorrichtungen ist es beispielsweise möglich gleichzeitig mehrere Schiebemuffen unabhängig voneinander anzusteuern und zu bewegen, was bei Schaltvorrichtungen, die nach dem Prinzip Wählen und Schalten funktionieren in der Regel nicht möglich ist. Dadurch können Schaltvorgänge in bestimmten Situationen und Getrieben beschleunigt werden.
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Aus der
DE 10230184 A1 ist eine derartige Schaltvorrichtung bekannt mit jeweils zumindest einem elektrischen Stellmotor als Aktuator bzw. Stelleinheit zum Verschieben jeweils einer Schiebemuffe. Gemäß einer Ausführung der
DE 10230184 A1 greift ein Aktuator in Form eines elektrischen Stellmotors mit einem exzentrisch auf dessen Motorwelle angeordneten Zapfen in eine Ausnehmung der Schiebemuffe ein, um diese beim Betrieb des Stellmotors axial zu Verschieben. Die Anordnung der elektrisch betätigten Aktuatoren direkt an den Schiebemuffen ist jedoch problematisch im Hinblick auf die dort, im Ölraum des Getriebes, vorherrschenden widrigen Umgebungsbedingungen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, durch eine Stelleinheit gemäß Patentanspruch 12 und durch ein Fahrzeuggetriebe gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und den Zeichnungen.
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Es wird eine Schaltvorrichtung für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe vorgeschlagen, welche Schiebemuffen umfasst, die verdrehfest und axial verschiebbar auf zumindest einer Getriebewelle angeordnet sind. Dabei ist zumindest auf einer Seite jeder Schiebemuffe benachbart zu der Schiebemuffe jeweils ein Losrad platziert, das rotierbar auf der Getriebewelle angeordnet ist. Die Schiebemuffen sind axial in Richtung des jeweiligen Losrades in eine Schaltstellung verschiebbar, wodurch bei Erreichen der Schaltstellung eine verdrehfeste Kopplung des jeweiligen Losrades mit der Getriebewelle bewirkt wird.
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Die Schaltvorrichtung weist jeweils einen elektrischen Stellmotor zum Verschieben jeder Schiebemuffe auf. Die Schaltvorrichtung umfasst also mehrere Schiebemuffen, wobei jeder Schiebemuffe ein separater elektrischer Stellmotor zugeordnet ist. Dadurch können Schaltvorgänge in bestimmten Situationen und Getrieben beschleunigt werden, weil jede Schiebemuffe separat und unabhängig von Verschiebebewegungen der anderen Schiebemuffen zu jedem Zeitpunkt verschoben werden kann. Es können dadurch auch mehrere Schiebemuffen gleichzeitig angesteuert und verschoben werden.
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Des Weiteren ist die von dem elektrischen Stellmotor bewirkte Schaltkraft von dessen Abtriebswelle über zumindest ein Schaltelement auf die Schiebemuffe übertragbar. Das zwischen der Abtriebswelle des Stellmotors und der Schiebemuffe angeordnete Schaltelement ermöglicht eine größere Vielfalt an konstruktiven Lösungen für die Anordnung des elektrischen Stellmotors, da die Abtriebswelle des Stellmotors nicht direkt in eine Ausnehmung der Schiebemuffe eingreift und dadurch der Stellmotor nicht unmittelbar an der Schiebemuffe angeordnet werden muss wie bei den Ausführungen gemäß der oben genannten
DE 10230184 A1 .
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Im direkten Umfeld der Schiebemuffe ist der Bauraum in der Regel sehr begrenzt und die dort im Ölraum des Getriebes herrschenden Umgebungsbedingungen können zu einer deutlichen Reduzierung der Lebensdauer von elektrischen Bauteilen wie einem elektrischen Stellmotor führen.
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Die Richtungsangaben axial und radial sind jeweils in Bezug auf die Rotationsachse der Getriebewelle, des Losrades und der Schiebemuffe zu verstehen, soweit nichts anderes angegeben ist.
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Das zwischen elektrischem Stellmotor und Schiebemuffe angeordnete Schaltelement ist vorzugsweise eine Schaltgabel. Schaltgabeln sind aus dem Stand der Technik bekannt und haben sich in der Praxis bestens bewährt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem in etwa mittig angeordneten Mitnahmeteil, an dem sie beispielweise auf Schaltschienen oder Schaltstangen gelagert sind, und aus zwei Schaltgabelarmen, die die zugehörige Schiebemuffe gabelförmig umfassen. Die freien Enden der gabelförmigen Schaltgabelarme greifen in eine umlaufende Ausnehmung am äußeren Umfang der Schiebemuffe ein, beispielsweise mittels jeweils eines beweglich an dem freien Ende des Schaltgabelarmes angeordneten Gleitsteins. Die im Folgenden näher beschriebenen Schaltgabeln werden zum Verschieben der jeweils zugeordneten Schiebemuffe in axialer Richtung verschoben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch Schaltschwingen als Schaltelemente Verwendung finden, die anstatt axial verschoben zu werden um eine Schwenkachse verschwenkt werden, um so das axiale Verschieben der Schiebemuffe zu bewirken.
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Durch die Verwendung einer Schaltgabel oder einer Schaltschwinge zum Übertragen der Schaltkraft des elektrischen Stellmotors auf die Schiebemuffe erübrigt sich beispielsweise die Verwendung von zwei Stellmotoren für eine Schiebemuffe, wie es in der oben genannten
DE 10230184 A1 vorgeschlagen wird, weil die Schaltgabel bzw. Schaltschwinge durch ihre gabelförmige Gestalt bereits an zwei um zumindest annähernd um 180 Winkelgrade versetzten Punkten am Umfang der Schiebemuffe angreift und dadurch ein gleichmäßiges Verschieben ohne Klemmen auch nur mit einem Stellmotor gewährleisten kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltgabel über ein Zahnstangensegment axial auf einer Schaltschiene verschiebbar ist, wobei in das Zahnstangensegment ein von dem elektrischen Stellmotor antreibbares Ritzel eingreift. Dabei wird eine Rotationsbewegung des Stellmotors in eine Translation, d.h. in eine lineare Bewegung des Zahnstangensegments und damit der Schiebemuffe umgewandelt. Es können beispielsweise mehrere Schaltgabeln auf jeweils einer Schaltschiene axial verschiebbar angeordnet sein, wobei die Schaltschienen parallel zu der Getriebewelle angeordnet und fest mit einem Getriebegehäuse des Fahrzeuggetriebes verbunden sind. Das Ritzel kann vorteilhaft nur segmentweise, beispielsweise halbseitig ausgeführt sein, da ein maximaler Verdrehwinkel von 90 Grad auf jeder Seite notwendig ist, um die Schiebemuffe in die jeweilige Schaltstellung zu bewegen.
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Besonders bevorzugt ist das Zahnstangensegment einstückig mit der jeweiligen Schaltgabel ausgebildet ist. Dadurch lassen sich eine besonders kompakte Anordnung der gesamten Schaltvorrichtung und eine zuverlässige Übertragung der Schaltbewegung von dem elektrischen Stellmotor auf die Schaltgabel erreichen. Das Zahnstangensegment kann bei Ausführungsformen mit Schaltschwingen vorteilhaft kreisbogenförmig ausgebildet sein, um so die Schwenkbewegung der Schaltschwinge um die Schwenkachse zu berücksichtigen.
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Weitere Vorteile lassen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklichen, dass im Kraftfluss zwischen einer Abtriebswelle des elektrischen Stellmotors und der Schiebemuffe ein Planetengetriebe angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Sonnenrad das Eingangselement des Planetengetriebes bildet, und wenn der Planetenträger das Abtriebselement des Planetengetriebes bildet. Dadurch lassen sich zum Verschieben der Schiebemuffe geringe Drehmomente bei hohen Drehzahlen des elektrischen Stellmotors übersetzen in höhere Drehmomente bei niedrigeren Drehzahlen. Je geringer das erforderliche Drehmoment des elektrischen Stellmotors ist, desto kleiner und kompakter kann der Stellmotor ausgebildet sein, wodurch die gesamte Schaltvorrichtung verhältnismäßig wenig Bauraum beansprucht und im begrenzten Bauraum des gesamten Antriebsstranges untergebracht werden kann.
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Zur weiteren Reduzierung des Bauraumbedarf und der Anzahl an Bauteilen kann das freie Ende der Abtriebswelle des elektrischen Stellmotors direkt als Sonnenrad des Planetengetriebes ausgebildet sein. Der Bauraumbedarf kann weiter reduziert werden, wenn das Planetengetriebe gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung zumindest teilweise innerhalb der äußeren Konturen eines Rotors des elektrischen Stellmotors angeordnet ist.
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Besonders geeignet als elektrischer Stellmotor ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Dessen verhältnismäßig kurze Bauweise in Richtung seiner Motorhauptachse begünstigt eine kompakte Bauweise der gesamten Schaltvorrichtung weiter.
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Der elektrische Stellmotor kann in einem Trockenbereich des Fahrzeuggetriebes angeordnet sein, der gegenüber einem Ölraum des Fahrzeuggetriebes öldicht abgetrennt ist. Die Schiebemuffen befinden sich bei den hier betrachteten Fahrzeuggetrieben üblicherweise in einem Ölraum innerhalb eines Getriebegehäuses, weil die Schiebemuffe im Bereich der miteinander kämmenden Zahnräder angeordnet ist und dort eine Ölschmierung notwendig ist, um einen dauerhaft ruhigen Lauf und eine ausreichende Lebensdauer der Zahnräder zu erreichen. Mit der Schiebemuffe befindet sich auch das jeweilige in die Schiebemuffe eingreifende Schaltelement, beispielsweise die Schaltgabel, zumindest teilweise in dem Ölraum. Alle im Ölraum befindlichen Bauteile sind den dort vorherrschenden widrigen Umgebungsbedingungen, wie dem Öl selbst, Öldämpfen und hohen Temperaturen ausgesetzt. Insbesondere elektrische Bauteile, wie der elektrische Stellmotor können jedoch durch derartige Umgebungsbedingungen beschädigt werden und frühzeitig ausfallen. Daher ist es vorteilhaft, den elektrischen Stellmotor in einem Trockenbereich des Fahrzeuggetriebes anzuordnen, der gegenüber einem Ölraum des Fahrzeuggetriebes öldicht abgetrennt ist. Öldicht bedeutet in diesem Fall auch undurchlässig für Öldämpfe.
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Bevorzugt wird die Anordnung des elektrischen Stellmotors im Trockenbereich durch eine öldichte Wanne erreicht, mittels derer der elektrische Stellmotor in dem Getriebegehäuse des Fahrzeuggetriebes befestigt ist. Die Wanne trennt dabei den Ölraum, in dem sich unter anderem die Schiebemuffe befindet, gegenüber dem Trockenbereich öldicht ab.
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Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren eine Stelleinheit für die beschriebene Schaltvorrichtung. Die Stelleinheit umfasst im Wesentlichen den elektrischen Stellmotor, das Planetengetriebe und eine Ritzelwelle mit einem Ritzel, wobei eine Abtriebswelle des elektrischen Stellmotors an ihrem freien Ende als ein Sonnenrad des Planetengetriebes ausgebildet ist, und wobei ein Planetenträger des Planetengetriebes verdrehfest mit der Ritzelwelle verbunden ist. Eine solche Stelleinheit kann auch eine Positionssensorik zum Erfassen einer Absolutposition aufweisen. Die Positionssensorik kann beispielsweise am abtriebsseitigen Ende der Ritzelwelle angeordnet sein.
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Die Stelleinheit ist als eine Einheit herstellbar und einbaubar. Dadurch kann jede einzelne Stelleinheit schnell und einfach ausgetauscht werden. Mehrere Stelleinheiten eines Fahrzeuggetriebes können baugleich ausgeführt sein, wodurch eine hohe Anzahl an Gleichteilen und damit geringere Herstellkosten und ein verringerter Lagerhaltungsaufwand erreichbar sind.
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Die vorliegende Erfindung umfasst schließlich auch ein Fahrzeuggetriebe mit einer Schaltvorrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen und mit einer Getriebesteuerung, die mit jedem der elektrischen Stellmotoren signalübertragbar verbunden ist. Vorteilhaft ist die genannte Getriebesteuerung auch mit der oben genannten Positionssensorik zum Erfassen der Absolutposition an jeder Stelleinheit signalübertragbar verbunden. Auf diese Weise können die Schaltvorgänge durch die Getriebesteuerung koordiniert und die einzelnen Schiebemuffen können separat angesteuert, verschoben und deren Position überwacht werden.
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Bevorzugt weist das Fahrzeuggetriebe im Bereich des zumindest einen Losrades eine Synchronisiereinrichtung auf, um ein ruckfreies und zügiges Einlegen des jeweiligen Ganges zu gewährleisten. Dazu sind die Getriebesteuerung und der elektrische Stellmotor vorzugsweise derart ausgebildet, dass der elektrische Stellmotor während eines Synchronisiervorgangs eine definierte Kraft auf die zu verschiebende Schiebemuffe aufbringen kann.
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Besonders bevorzugt ist die vom elektrischen Stellmotor bewirkte Verschiebekraft und Verschiebegeschwindigkeit abhängig von der Position der Schiebemuffe und/oder zeitabhängig gezielt veränderbar ist. Dadurch kann ein Schaltvorgang beispielsweise gemäß den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt werden.
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Zunächst wird die Schiebemuffe so schnell wie möglich bis kurz vor eine Stelle verschoben, an der die Synchronisierung erwartet wird, d.h. an der ein erster Kontakt zwischen der Schiebemuffe und einem Synchronisierelement erwartet wird. Danach wird die Verschiebegeschwindigkeit verzögert und die Schiebemuffe wird mit einer definierten Kraft langsam weiter verschoben, bis der eigentliche Synchronisiervorgang abgeschlossen ist, d.h. wenn die Schiebemuffe und das Losrad mit zumindest annähernd gleicher Drehzahl rotieren und eine Sperrverzahnung oder ein anderes Sperrelement das Durchschalten freigibt. Danach kann die Schiebemuffe so schnell wie möglich in Richtung der Endposition bzw. der Schaltstellung verschoben werden, um kurz vor einem Anschlagen in der Schaltstellung im Sinne einer Endlagendämpfung nochmals abzubremsen.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung
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1 eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung in einer Ansicht mit Blickrich tung senkrecht zur Getriebewellenachse,
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2 den antriebsseitigen Teil der Schaltvorrichtung in axialer Blickrichtung,
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3 eine erfindungsgemäße Stelleinheit in einer Schnittdarstellung und
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4 eine Draufsicht auf ein für die Erfindung geeignetes Fahrzeuggetriebe, dargestellt ohne Stelleinheiten.
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Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung 1 für ein automatisiertes Fahrzeuggetriebe umfasst mehrere Schiebemuffen 2, welche jeweils verdrehfest und axial verschiebbar auf zumindest einer Getriebewelle 3 angeordnet sind. Jeder Schiebemuffe 2 ist ein elektrischer Stellmotor 5 zugeordnet, der die Schiebemuffe 2 über ein Planetengetriebe 20, ein Zahnstangensegment 11 und über ein Schaltelement in Form einer Schaltgabel 7 in axialer Richtung verschieben kann. In 1 ist der Übersichtlichkeit halber nur ein elektrischer Stellmotor 5, ein Planetengetriebe 20, eine Schaltgabel 7 und eine Schiebemuffe 2 dargestellt.
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Auf einer Seite der Schiebemuffe 2 ist benachbart zu der Schiebemuffe 2 ein Losrad 4 platziert, welches rotierbar auf der Getriebewelle 3 angeordnet ist. Die Schiebemuffe 2 ist axial in Richtung des Losrades 4 in eine Schaltstellung verschiebbar, wodurch bei Erreichen der Schaltstellung eine verdrehfeste Kopplung des Losrades 4 mit der Getriebewelle 3 bewirkt wird. Dadurch verbindet die jeweilige Schiebemuffe 2 das Losrad 4 formschlüssig mit der Getriebewelle 3 und leitet so den Kraftfluss von einer nicht dargestellten Vorgelegewelle über ein Vorgelegewellenzahnrad und das damit im Eingriff stehende Losrad 4 auf die Getriebewelle 3. Dadurch ist eine gewünschte Gangstufe des Fahrzeuggetriebes eingeschaltet.
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In der in 1 gezeigten Ausführung ist auf der der Schiebemuffe 2 zugewandten Seite des Losrades 4 eine Synchronisiereinrichtung 14 angeordnet.
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Der Einfachheit halber zeigt 1 nur ein Losrad 4 auf einer Seite der Schiebemuffe 2. Vorteilhaft ist jedoch auf beiden Seiten der Schiebemuffe 2 jeweils ein Losrad platziert und die Schiebemuffe 2 ist nach beiden Seiten in zwei Schaltstellungen verschiebbar, indem der elektrischen Stellmotors 5 in zwei entgegengesetzte Richtungen betrieben wird. Auf diese Weise sind über den einen Stellmotor 5 zwei verschiedene Übersetzungen in dem Fahrzeuggetriebe schaltbar. Bei einer solchen Anordnung ist vorteilhaft mittig zwischen den beiden Schaltstellungen, in denen die Schiebemuffe jeweils mit einem der beiden Losräder verdrehfest gekoppelt ist, eine Neutralstellung vorgesehen, in der keine Antriebsleistung und kein Kraftfluß über die Schiebemuffe geleitet wird.
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Die Schaltgabel 7 ist über ein Zahnstangensegment 11 axial verschiebbar. In das Zahnstangensegment 11 greift ein von dem elektrischen Stellmotor 5 antreibbares Ritzel 13 ein.
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In 2 ist die Schaltvorrichtung 1 ohne Schiebemuffen 2 in einer Seitenansicht dargestellt. Eine Ritzelwelle 35 wird zum Verschieben der Schiebemuffe 2 durch den elektrischen Stellmotor 5 über das Planetengetriebe 20 angetrieben und rotiert dabei um die Motorachse 25. Auf der Ritzelwelle 35 ist ein Ritzel 13 starr angeordnet. Das Ritzel kann beispielsweise auch einstückig mit der Ritzelwelle 35 gefertigt sein. Das freie Ende der Ritzelwelle 35 ist in einem Stützarm 16 gelagert und abgestützt. Dazu kann in dem Stützarm 16 beispielsweise ein Wälzlager vorgesehen sein, worin die Ritzelwelle 35 abtriebseitig gelagert ist.
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Das Ritzel 13 steht im Eingriff mit dem Zahnstangensegment 11. Das Zahnstangensegment 11 ist an dem Schaltgabelarm 12 fest angeordnet bzw. einstückig mit dem Schaltgabelarm 12 ausgeführt, sodass die ganze Schaltgabel 7 beim Betreiben des Stellmotors 5 eine in 1 dargestellte Translation 38 ausführt. Die Rotation 37 der Ritzelwelle 35 wird also über die Verbindung des Ritzels 13 mit dem Zahnstangensegment 11 in eine Translation 38 umgewandelt.
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Die Schaltgabel 7 greift im Bereich ihrer beiden Gabelenden in eine umlaufende Nut 39 am Außenumfang der Schiebemuffe 2 ein und nimmt die Schiebemuffe 2 bei der Translationsbewegung 38 mit in Richtung einer Schaltstellung oder aus dieser heraus. In der Schaltstellung ist das Losrades 4 verdrehfest mit der Getriebewelle 3 gekoppelt. Bewirkt wird diese Koppelung beispielsweise durch zwei miteinander formschlüssig in Eingriff bringbare Kupplungsverzahnungen, wobei eine erste Kupplungsverzahnung seitlich an der Schiebemuffe 2 und eine zweite Kupplungsverzahnung gegenüberliegend der ersten Kupplungsverzahnung seitlich an dem Losrad 4 angeordnet ist.
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Die Schaltvorrichtung 1 ist über eine öldichte Wanne 29 an einem Getriebegehäuse 19 befestigt, sodass der elektrische Stellmotor 5 in einem Trockenbereich 18 des Fahrzeuggetriebes angeordnet ist, der gegenüber einem Ölraum 17 des Fahrzeuggetriebes öldicht abgetrennt ist. Der elektrische Stellmotor 5 und dessen Anschlüsse sind dadurch geschützt vor den widrigen Umgebungsbedingungen im Innenraum bzw. im Ölraum 17 des Fahrzeuggetriebes. Dadurch erhöht sich die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Schaltvorrichtung 1. Die Wanne 29 ist ihrerseits wieder mit einzelnen Ausschnitten 42 versehen, in denen jeweils eine Stelleinheit 40 befestigt werden kann.
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Der elektrische Stellmotor 5 ist signalübertragend mit einer Getriebesteuerung 30 verbunden. Die Getriebesteuerung 30 ist mit jedem elektrischen Stellmotor 5 der Schaltvorrichtung 1 signalübertragend verbunden. Die Signalübertragung kann dabei jeweils über eine eigene Signalleitung 31, über einen Datenbussystem oder kabellos erfolgen. Die Getriebesteuerung 30 kann ihrerseits wieder mit einer zentralen Fahrzeugsteuerung verbunden sein.
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In 3 ist eine Stelleinheit 40 dargestellt, die als Teil der beschriebenen Schaltvorrichtung 1 separat herstellbar und einbaubar ist. Die Stelleinheit 40 umfasst den beschriebenen elektrischen Stellmotor 5, ein Planetengetriebe 20 und die Ritzelwelle 35 mit dem Ritzel 13.
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Der elektrische Stellmotor 5 umfasst einen Rotor 32 und einen Stator 33. Der Stator 33 ist fest mit einem Gehäuse 41 der Stelleinheit 40 verbunden. Eine Rotorwelle des Rotors 32 bildet die Abtriebswelle 6.
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Das Planetengetriebe 20 ist im Kraftfluß zwischen der Abtriebswelle 6 des elektrischen Stellmotors 5 und der Ritzelwelle 35 angeordnet. Die Abtriebswelle 6 des elektrischen Stellmotors 5 ist an ihrem freien Ende als ein Sonnenrad 21 des Planetengetriebes 20 ausgebildet und bildet das Eingangselement des Planetengetriebes 20. Der Planetenträger 22 des Planetengetriebes 20 bildet das Abtriebselement des Planetengetriebes 20. Der Planetenträger 22 ist verdrehfest mit der Ritzelwelle 35 verbunden. Auf dem Planetenträger 22 sind rotierbar um jeweils eine Planetenradachse 36 Planetenräder 23 angeordnet, die innen mit dem Sonnenrad 21 und außen mit einem Hohlrad 24 des Planetengetriebes 20 im Eingriff sind. Das Hohlrad 24 ist fest mit einem Gehäuse 41 der Stelleinheit 40 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist das freie Ende der Ritzelwelle 35 in dem Stützarm 16 abgestützt und gelagert.
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Auch eine Positionssensorik 34 zum Erfassen einer Absolutposition ist Teil der Stelleinheit 40. Die Getriebesteuerung 30 ist mit der Positionssensorik 34 zum Erfassen der Absolutposition an jeder Stelleinheit 40 signalübertragbar verbunden.
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4 zeigt schließlich ein Fahrzeuggetriebe mit Teilen der Schaltvorrichtung 1 in der Draufsicht. Der Übersichtlichkeit halber sind hier die Stelleinheiten 40, die Wanne 29 sowie die Schiebemuffen und die Losräder nicht dargestellt. Die letztgenannten Bauteile sind im Fahrzeuggetriebe auf der eingezeichneten Getriebewelle 3 angeordnet, wobei jeder Schaltgabel 7, 8, 9 und 10 jeweils eine Schiebemuffe und ein oder zwei Losräder zugeordnet sind. Für das dargestellte Fahrzeuggetriebe sind entsprechend den vier Schaltgabeln 7, 8, 9 und 10 und Schiebemuffen auch vier Stelleinheiten 40 vorgesehen.
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Das Getriebegehäuse 19 weist eine Öffnung 28 auf in der die Wanne 29 mit den einzelnen Stelleinheiten 40 anbaubar ist. Die Wanne 29 ist ihrerseits wieder mit einzelnen Ausschnitten 42 versehen, in denen jeweils eine Stelleinheit 40 befestigt werden kann.
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Durch die Öffnung 28 sind zwei parallel liegende Schaltschienen 26 und 27 erkennbar, auf denen jeweils zwei Schaltgabeln 7, 8, 9, 10 angeordnet sind. Jede der Schaltgabeln 7, 8, 9, 10 ist einzeln auf der ihr zugeordneten Schaltschiene 26 bzw. 27 mit Hilfe jeweils einer nicht dargestellten Stelleinheit 40 verschiebbar.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltvorrichtung
- 2
- Schiebemuffe
- 3
- Getriebewelle
- 4
- Losrad
- 5
- Stellmotor
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Schaltelement
- 8
- Schaltelement
- 9
- Schaltelement
- 10
- Schaltelement
- 11
- Zahnstangensegment
- 12
- Schaltgabelarm
- 13
- Ritzel
- 14
- Synchronisiereinrichtung
- 15
- Rotationsachse
- 16
- Stützarm
- 17
- Ölraum
- 18
- Trockenbereich
- 19
- Getriebegehäuse
- 20
- Planetengetriebe
- 21
- Sonnenrad
- 22
- Planetenträger
- 23
- Planetenrad
- 24
- Hohlrad
- 25
- Motorachse
- 26
- Schaltschiene
- 27
- Schaltschiene
- 28
- Öffnung
- 29
- Wanne
- 30
- Getriebesteuerung
- 31
- Signalleitung und Leistungsversorgung
- 32
- Rotor
- 33
- Stator
- 34
- Positionssensor
- 35
- Ritzelwelle
- 36
- Planetenradachse
- 37
- Rotation
- 38
- Translation
- 39
- Nut
- 40
- Stelleinheit
- 41
- Gehäuse
- 42
- Ausschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10143325 A1 [0004]
- DE 10230184 A1 [0006, 0006, 0010, 0014]
