DE102014220732A1 - Betätigungsvorrichtung mit einem durch eine Schaltwalze zur Kupplungsbetätigung betätigbaren Geberzylinder - Google Patents

Betätigungsvorrichtung mit einem durch eine Schaltwalze zur Kupplungsbetätigung betätigbaren Geberzylinder Download PDF

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Jerome Malitourne
Lászlo Mán
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für das Wählen und/oder Schalten einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes und das Ein- und/oder Ausrücken einer Kraftfahrzeugkupplung, mit einem Antriebsmotor, der zum Verschieben und/oder Verdrehen einer Schaltwalze einer Getriebebetätigungseinrichtung eine drehfest mit der Schaltwalze verbindbare Antriebswelle antreibt, wobei die Schaltwalze weiter mit einem Getriebe verbunden ist, und mit einer ein Ausrücklager einer Kupplung steuernden Kupplungsbetätigungseinrichtung, wobei ein Geberzylinder der Kupplungsbetätigungseinrichtung, der hydraulisch mit einem das Ausrücklager verschiebenden Nehmerzylinder verbunden ist, in Abhängigkeit der Stellung der Antriebswelle betätigbar ist, wobei ein in radialer Richtung von der Antriebswelle vorspringender Betätigungsabschnitt drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und der Betätigungsabschnitt bei einer Verdrehung der Antriebswelle in zumindest einer Drehrichtung den Geberzylinder betätigt; sowie einen Antriebsstrang mit einer solchen Betätigungsvorrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung/einen Getriebe- und Kupplungsaktor für das Wählen und/oder Schalten einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes/ eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, wie eines PKWs, LKWs, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, und für das Ein- und/oder Ausrücken einer Kraftfahrzeugkupplung, wie eine Reibungskupplung des Kraftfahrzeuges, mit einem Antriebsmotor (vorzugsweise Elektromotor), der zum Verschieben und/oder Verdrehen einer Schaltwalze einer Getriebebetätigungseinrichtung eine drehfest mit der Schaltwalze verbindbare Antriebswelle antreibt, wobei die Schaltwalze weiter mit einem Getriebe verbunden ist, und mit einer ein Ausrücklager einer Kupplung steuernden Kupplungsbetätigungseinrichtung, wobei ein Geberzylinder der Kupplungsbetätigungseinrichtung, der hydraulisch mit einem das Ausrücklager verschiebenden Nehmerzylinder verbunden ist, in Abhängigkeit der Stellung der Antriebswelle betätigbar ist. Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, mit einer solchen Betätigungsvorrichtung sowie einer mit der Kupplungsbetätigungseinrichtung verbundenen Kupplung und einem mit der Getriebebetätigungseinrichtung verbundenen Getriebe. Insbesondere ist die Betätigungsvorrichtung im Bereich automatisierter Schaltgetriebe (ASG (Automatisiertes Schaltgetriebe) oder PSG (Paralleles Schaltgetriebe)/ Doppelkupplungsgetrieben) eingesetzt.
  • Konventionelle Betätigungsvorrichtungen, die eine Schaltbewegung zum Schalten und/oder Wählen von Gängen an ein Getriebe weitergeben und/oder zum Ein- oder Auskuppeln mit einer Kupplungseinrichtung zusammenwirken, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Die DE 103 44 106 A1 offenbart z.B. eine Schaltstrategie für ein Getriebe, insbesondere für ein Doppelkupplungsgetriebe, bei der mehrere Schaltwalzen zum Gangwechsel betätigt werden, wobei eine erste Schaltwalze die ungeraden Vorwärtsgänge sowie den Rückwärtsgang und eine zweite Schaltwalze die geraden Vorwärtsgänge bedient und wobei eine Doppelschaltung ohne Zugkraftunterbrechung durchgeführt wird. Auch ist eine Getriebesteuerung für ein solches Doppelkupplungsgetriebe offenbart.
  • Weiterhin ist der Anmelderin interner, noch nicht veröffentlichter Stand der Technik bekannt, welcher eine Betätigungsvorrichtung offenbart, insbesondere für das Wählen und/oder das Schalten einer Übersetzungsstufe eines Getriebes und/oder das Ein- und Ausrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Steuerschema mit einer Mehrzahl von Führungsbahnen, welche mit Betätigungselementen in Wirkverbindung stehen, wobei eine Führungsbahn zum Ein- oder Auslegen einer Übersetzungsstufe und/oder zum Ein- oder Ausrücken einer Kupplung vorgesehen ist, wobei bei Erreichen spezifischer Positionen der Führungsbahn eine entsprechende Betätigung angesteuert wird, wobei ein Wechsel einer Führungsbahn durch Verfahren in zumindest einer vorgesehenen Übergangsbahn erfolgt.
  • Es sind daher getrennte Kupplungs- und Getriebeaktoren bekannt, die je mind. einen Motor/Elektromotor oder eine hydraulische Kupplungsbetätigung (Powerpack), bei Doppelkupplungsgetrieben auch ein Aktor/Motor für beide Teilgetriebe plus je ein Aktor/Motor pro Kupplung, aufweisen. Daher ist sowohl ein erster Motor für die Kupplungsbetätigung und ein unabhängig von diesem ersten Motor arbeitender, zweiter Motor/ Schaltaktor für die Getriebebetätigung notwendig.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und die Anzahl an in einer Betätigungsvorrichtung verbauten Komponenten sowie die Herstellkosten dieser Betätigungsvorrichtung zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein in radialer Richtung von der Antriebswelle vorspringender Betätigungsabschnitt drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und der Betätigungsabschnitt bei einer Verdrehung der Antriebswelle in zumindest einer Drehrichtung den Geberzylinder betätigt.
  • Dadurch kann eine einzelne Antriebseinheit / ein einzelner Antriebsmotor zur Betätigung sowohl von Kupplung als auch von Getriebe (über Schaltwalze) verwendet werden. Weiterhin, unter gleichzeitiger Verwendung zweier Betätigungsvorrichtungen der erfindungsgemäßen Ausführung, kann auch ein Doppelkupplungsgetriebe mit lediglich zwei Aktoren/Motoren (je einer pro Teilgetriebe) betätigt/bedient werden. Dadurch wird zum einen die Systemkomplexität der Kupplungs- und Getriebebetätigung, zum anderen die Herstellkosten gesenkt.
  • Weitere Ausführungen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
  • So ist es auch von Vorteil, wenn der Betätigungsabschnitt die Form eines Nockens oder eines Hebels aufweist. Eine solche Struktur ist besonders gut in Umfangsrichtung der Antriebswelle wirkend und kann in dieser Richtung effektiv die für die Aktivierung des Geberzylinders (Bewegung des Druckkolbens des Geberzylinders) notwendige Druckkraft aufbringen. Die Druckkraft ist durch die Länge des Betätigungsabschnittes in radialer Richtung und dem damit verbundenen Hebelarm einfach einstellbar.
  • Zudem ist es zweckmäßig, wenn der Betätigungsabschnitt stofflich mit der Antriebswelle verbunden ist oder stofflich getrennt von der Antriebswelle ausgestaltet ist. Dadurch ist der Betätigungsabschnitt besonders einfach herstellbar und kann, bspw. stoffschlüssig, einteilig und unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden/ausgeführt sein oder als separates Bauteil auf die Antriebswelle aufgepresst sein. Dadurch ist der Herstellaufwand weiter reduziert.
  • Weist der Geberzylinder einen Druckkolben auf, der durch den Betätigungsabschnitt verschiebbar ist, kann der Betätigungsabschnitt unmittelbar oder mittelbar an dem Druckkolben angreifen. Beispielsweise liegt der Betätigungsabschnitt unmittelbar an einer Seite des Druckkolbens an oder ist mittelbar, bspw. über eine Kolbendruckstange/einen Stößel, die/der wiederum relativ zum Druckkolben verschwenkbar gelagert ist, mit dem Druckkolben verbunden. Dadurch kann der Bauraum der Betätigungsvorrichtung weiter reduziert werden.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn der Geberzylinder in Längsrichtung quer, etwa senkrecht, zur Drehachse der Antriebswelle und/oder der Schaltwalze ausgerichtet ist. Dadurch wird der benötigte Bauraum der Betätigungsvorrichtung weiter reduziert.
  • Auch ist es möglich, dass der Geberzylinder in einer das Getriebe umhüllenden Getriebeglocke und/oder in einer die Kupplung umhüllenden Kupplungsglocke angeordnet ist. Dadurch nimmt er keinen zusätzlichen Bauraum außerhalb der Kupplung oder des Getriebes ein.
  • In diesem Zusammenhang ist es auch von Vorteil, wenn der Betätigungsabschnitt an einem in die Kupplungsglocke hineinragenden Ende der Antriebswelle angeordnet ist. Dadurch wird der Platz zwischen Kupplung und Getriebe besonders effektiv ausgenutzt.
  • Ist der Betätigungsabschnitt an einer dem Antriebsmotor abgewandten Seite der Schaltwalze an der Antriebswelle angeordnet, ist der Bauraum seitens der Kupplung besonders klein ausgestaltbar.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Nehmerzylinder der Betätigungsvorrichtung parallel zur Drehachse der Antriebswelle und/oder der Schaltwalze angeordnet ist. Dadurch wird der Bauraum weiter optimiert.
  • Im Weiteren ist auch ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges vorgesehen, mit einer Betätigungsvorrichtung nach einer der oben beschriebenen Ausführungen, einer mit der Kupplungsbetätigungseinrichtung der Betätigungsvorrichtung verbundenen Kupplung (vorzugsweise als Reibungskupplung ausgestaltet) und einem mit der Getriebebetätigungseinrichtung der Betätigungsvorrichtung verbundenen Getriebe. Dadurch ist auch der Antriebsstrang an sich besonders kostengünstig herstellbar.
  • In anderen Worten ausgedrückt, zeigt diese Erfindung, während sich der Stand der Technik darauf beschränkt, dass eine Kupplung über den Getriebeaktor betätigt werden kann, die notwendigen Merkmale für den Geberzylinder auf. Der Geberzylinder soll in dem Getriebe oder der Kupplung integriert sein. Über eine Hydraulik ist er mit dem Nehmerzylinder verbunden. Der Geberzylinder ist über eine Welle (Antriebswelle) und eine Stange (Stößel) mit der Schaltwalze verbunden, diese betätigt dann entsprechend den Kolben/Druckkolben, bzw. stellt den Kolben als solchen dar. Die Schaltwalze ist im Getriebe parallel zu den Nehmerzylindern angeordnet, der Geberzylinder kann dann alternativ auch in der Kupplungsglocke zwischen Schaltwalze und Nehmerzylinder angeordnet sein, wobei seine Ausrichtung bevorzugt senkrecht zur Schaltwalze verläuft. Das Reservoir/der Ausgleichsbehälter des Geberzylinders kann dann innerhalb der Kupplungsglocke oder an der Kupplungsglocke angeordnet sein. Auf diese Weise kann hierfür Platz eingespart werden.
  • Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Schaltwalze als zylindrisches Steuerelement ausgestaltet ist, auf welchem Steuerelement zumindest ein erstes Ringelement zur Kupplungssteuerung, ein zweites Ringelement als Antriebselement, ein drittes Ringelement zur Schaltungssteuerung und ein viertes Ringelement zur Schaltbetätigung verdrehbar angeordnet sind, wobei das erste Ringelement mit der Kupplung zur Kupplungsbetätigung bei Verdrehung des ersten Ringelements verbunden ist, wobei das erste Ringelement den Betätigungsabschnitt aufweist, das zweite Ringelement mit einem Antrieb zur gesteuerten angetriebenen Verdrehung des zweiten Ringelements verbunden ist, das dritte Ringelement mit Betätigungsmitteln versehen ist, welche mit korrespondierenden Betätigungsmitteln des ersten, zweiten und vierten Ringelements zusammenwirken und das vierte Ringelement mit Schaltelementen des Getriebes zum Schalten einer Getriebeübersetzung verbunden ist. Durch Verdrehen des zweiten Ringelements kann das erste Ringelement und/oder das dritte Ringelement verdreht werden. Durch Verdrehen des ersten Ringelements kann die Kupplung betätigt werden. Durch Verdrehen des dritten Ringelements kann das vierte Ringelement betätigt werden, wodurch das Getriebe zum Auswählen eines Übersetzungsverhältnisses und zum Ein- oder Auslegen eines Übersetzungsverhältnisses betätigt wird.
  • Dabei ist es auch vorteilhaft, wenn das zylindrische Steuerelement zumindest einen vorspringenden Nocken aufweist, welcher als Verdrehanschlag des ersten Ringelements dient, wobei das erste Ringelement zumindest eine Anlagefläche aufweist, welche sich in einer definierten Stellung des ersten Ringelements relativ zum Steuerelement gegen den Nocken abstützt.
  • Auch ist es bevorzugt, wenn das zylindrische Steuerelement ein feststehendes Element ist, welches beispielsweise mit dem Getriebegehäuse fest verbunden und nicht verdrehbar angeordnet ist. Auf diesem zylindrischen Steuerelement sind die angeordneten Ringelemente verdrehbar aufgenommen, wobei einzelne Ringelemente nur über einen begrenzten Verdrehwinkel verdrehbar sind und andere Ringelemente in einer oder in beiden Drehrichtungen drehbar sind, wie insbesondere um 360° oder um mehr als 360° verdrehbar sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ringelemente in axialer Richtung des Steuerelements betrachtet nebeneinander angeordnet sind. Auch ist es zweckmäßig, wenn das zweite Ringelement Mittel aufweist, welche mit Antriebsmitteln eines Antriebs in Verbindung stehen, um das zweite Ringelement in eine erste oder in eine zweite Drehrichtung anzutreiben.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mittel eine umlaufende Verzahnung sind oder umfassen, welche von einem Zahnrad des Antriebs gekämmt wird. So kann das zweite Ringelement in einer einfachen Weise zur Drehung in der einen oder in der anderen Drehrichtung angetrieben werden. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das zweite Ringelement Aussparungen aufweist, durch welche Betätigungsmittel des dritten Ringelements in axialer Richtung hindurchgreifen. Dabei kann das dritte Ringelement das erste Ringelement antreiben, wenn die Betätigungsmittel die Aussparung durchgreifen und aus ihr herausragen und in einem anderen Betriebsfall auch nicht antreiben, wenn sie nicht aus der Aussparung ragen. Auch ist es zweckmäßig, wenn das dritte Ringelement erste Betätigungsmittel aufweist, welche sich in axialer Richtung hin zum zweiten Ringelement erstrecken und das dritte Ringelement zweite Betätigungsmittel aufweist, welche sich in axialer Richtung hin zum vierten Ringelement erstrecken.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die ersten Betätigungsmittel des dritten Ringelements durch die Aussparungen des zweiten Ringelements hindurchgreifen. Diese dienen dann der Betätigung des ersten Ringelements.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die ersten Betätigungsmittel des dritten Ringelements eine Anlagefläche aufweist, welche mit einer Anlagefläche des ersten Ringelements zusammenwirkt. So kann das erste Ringelement durch das dritte Ringelement verlagert werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anlagefläche des ersten Ringelements und die Anlagefläche des dritten Ringelements in Umfangsrichtung geneigt ausgerichtet sind.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die zweiten Betätigungsmittel des dritten Ringelements mit Anlageflächen ausgebildet sind, welche mit Anlageflächen der Betätigungsmittel des vierten Ringelements zusammenwirken. Dadurch kann das dritte Ringelement mit dem vierten Ringelement zusammenwirken, um dieses zu verlagern.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn die zweiten Betätigungsmittel des dritten Ringelements als Nocken ausgebildet sind, die in axialer Richtung vorstehen und die Betätigungsmittel des vierten Ringelements Aussparungen sind, in welche die Betätigungsmittel des dritten Ringelements eingreifen. Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das zylindrische Steuerelement und das dritte Ringelement Rampenelemente aufweisen, die in einer vordefinierten Relativposition des Steuerelements und des dritten Ringelements miteinander zusammenwirken. Dabei wird das dritte Ringelement mittels der Rampenelemente angehoben, so dass die Betätigungsmittel des dritten Ringelements aus den Aussparungen des vierten Ringelements ausspuren.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn das vierte Ringelement ein Walzenelement ist, welches zumindest eine Führungsbahn oder Führungsbahnen an seinem Außenumfang und/oder einer Stirnfläche angeordnet aufweist. So kann das vierte Ringelement als Schaltwalze ausgebildet sein, bei welcher Schaltmittel des Getriebes in die Führungsbahnen eingreifen, um bei Veränderung der Kontur der Führungsbahn eine Betätigung eines Betätigungselements des Getriebes zu verursachen. Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem zweiten Ringelement und dem dritten Ringelement ein Kraftspeicher angeordnet ist, welcher die beiden Ringelemente mit Vorspannung voneinander weg beaufschlagt.
  • Alternativ zu der Ausgestaltung als zylindrisches Steuerelement, kann die Schaltwalze weiterhin auch als drehbares Walzenelement ausgeführt sein. Das drehbare Walzenelement weist Führungsbahnen auf, in welche jeweils ein Kontaktelement einer Schaltgabel eingreift zum Verlagern der Schaltgabel zum Auswählen und Ein- oder Auslegen einer Übersetzungsstufe des Getriebes und mit einem Betätigungsbereich für ein Kupplungsbetätigungsmittel zum Betätigen der zumindest einen Kupplung. Dadurch werden die Betätigung des Getriebes und die der Kupplung in die Betätigungsvorrichtung vorteilhaft integriert.
  • Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Walzenelement in eine erste Drehrichtung und in eine zweite Drehrichtung, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, verdrehbar ist. Auch ist es besonders vorteilhaft, wenn das Walzenelement die Führungsbahnen an seinem Außenumfang angeordnet aufweist.
  • Auch ist es bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn das Walzenelement hohl ausgebildet ist und den Betätigungsbereich an seinem Innenumfang angeordnet aufweist. Dadurch kann nicht nur die Außenkontur genutzt werden, sondern auch platzsparend die Innenkontur. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Führungsbahnen Verzweigungen aufweisen, wobei das Durchfahren der Verzweigungen drehrichtungsabhängig erfolgt. So kann erreicht werden, dass bei Durchfahren einer Verzweigung die Richtung nach der Verzweigung von der Drehrichtung abhängt und eine Aufteilung und Lenkung damit einfach möglich ist.
  • Auch ist es zweckmäßig, wenn beim Durchfahren einer Verzweigung in einer ersten Drehrichtung ein Wechsel von einer Führungsbahn zu einer anderen Führungsbahn erfolgt. Dies kann vorzugsweise durch ein Durchfahren einer Umlenkung im Bereich der Verzweigung erfolgen. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn beim Durchfahren einer Verzweigung in einer zweiten Drehrichtung kein Wechsel von einer Führungsbahn zu einer anderen Führungsbahn erfolgt.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn der Betätigungsbereich Rampenbereiche aufweist, so dass das Kupplungsbetätigungsmittel bei einer Drehung des Betätigungsbereichs in einer ersten Drehrichtung gegen den Rampenbereich verblockt und mitgedreht wird und bei einer Drehung des Betätigungsbereichs in einer zweiten Drehrichtung relativ zum Rampenbereich verdreht und nicht mitgedreht wird.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, in welchen Zeichnungen mehrere Ausführungsformen erläutert sind.
  • Es zeigen:
  • 1 einen schematische Längsschnittdarstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform, wobei die Anbindung zwischen der Antriebswelle und dem Geberzylinder und die Positionierung des Nehmerzylinders gut erkennbar ist und neben der einen Betätigungsvorrichtung noch ein Nehmerzylinder einer weiteren Betätigungsvorrichtung dargestellt ist,
  • 2 eine Vorderansicht des in 1 bereits dargestellten Betätigungssystems mit zwei Betätigungsvorrichtungen, d. h. eine Darstellung der der Kupplung zugewandten Stirnseite der beiden Betätigungsvorrichtungen, wobei insbesondere deren koaxiale Anordnung veranschaulicht ist und beide Betätigungseinrichtungen in einem unbetätigten Zustand befindlich sind,
  • 3 eine Darstellung gemäß der 2, wobei die Anbindung eines Ausgleichsbehälters an die Geberzylinder der beiden Betätigungsvorrichtungen veranschaulicht ist,
  • 4 eine Darstellung gemäß der 3, wobei in dieser Darstellung eine erste der beiden Betätigungsvorrichtungen einen ersten Geberzylinder einer ersten Teilkupplung betätigt, während eine zweite Betätigungsvorrichtung unbetätigt ist, und
  • 5 eine Darstellung gemäß der 3 und 4, wobei die erste Betätigungsvorrichtung in einem unbetätigten Zustand befindlich ist, während die zweite Betätigungsvorrichtung aktiviert ist und einen zweiten Geberzylinder der zweiten Betätigungsvorrichtung mit Druck beaufschlagt.
  • Die Figuren sind nur schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Zwei erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtungen 1 sind in den 1 bis 5 dargestellt, wobei diese Betätigungsvorrichtungen im Wesentlichen gleich aufgebaut sind. Es wird daher zunächst eine erste Betätigungsvorrichtung 1 beschrieben, deren Merkmale auch auf die zweite Betätigungsvorrichtung 10 zutreffen.
  • Die erste Betätigungsvorrichtung ist besonders gut in 1 zu erkennen, insbesondere deren Teil der Kupplungsbetätigungseinrichtung 6, die nachfolgend näher erläutert ist. Die erste Betätigungsvorrichtung 1 dient zum Wählen und/oder Schalten einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes, was hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt ist. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise eines PKWs, LKWs, Busses oder landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges. Auch dient die erste Betätigungsvorrichtung 1 zum Ein- und/oder Ausrücken einer Kraftfahrzeugkupplung, d. h. einer Kupplung, wie einer Reibungskupplung dieses Kraftfahrzeuges. Der nähere Aufbau der Kraftfahrzeugkupplung ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellt.
  • Die erste Betätigungsvorrichtung 1 weist einen Antriebsmotor auf, welcher hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist, jedoch zum Verschieben und/oder Verdrehen einer Schaltwalze 2 einer Getriebebetätigungseinrichtung 3, eine (zumindest in einer Drehstellung/Drehrichtung) drehfest mit der Schaltwalze 2 verbundene/verbindbare sowie koaxial zu dieser Schaltwalze 2 angeordnete Antriebswelle 4 antreibt. Der Antriebsmotor ist als Elektromotor ausgestaltet und weist einen Stator und einen relativ zu dem Stator verdrehbaren Rotor auf. Neben der Schaltwalze 2 gehören zu der Getriebebetätigungseinrichtung 3 noch weitere vorhandene, in Führungskanäle an der Mantelfläche der zylindrischen Schaltwalze 2 eingreifende Schieberelemente, die dann weiter mit den einzelnen Zahnrädern des Getriebes verbunden sind, um diese in Abhängigkeit der Schaltwalzengeometrie und der Verdrehung der Schaltwalze 2 zu schalten und somit eine Übersetzungsstufe zu wählen und einzulegen/ auszulegen. Die Schaltwalze 2 ist daher mit einem hier nicht weiter dargestellten Getriebe verbunden.
  • Auch weist die erste Betätigungsvorrichtung 1 eine ein Ausrücklager 5 der Kupplung steuernde Kupplungsbetätigungseinrichtung 6 auf, wobei ein Geberzylinder 7 dieser Kupplungsbetätigungseinrichtung 6, der hydraulisch mit einem das Ausrücklager 5 verschiebenden Nehmerzylinder 8 verbunden ist, in Abhängigkeit der Stellung der Antriebswelle 4 betätigbar ist. Zu dieser Betätigung dient ein in radialer Richtung von der Antriebswelle 4 vorspringender Betätigungsabschnitt 9, der drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden ist und in zumindest einer Drehrichtung der Antriebswelle 4 den Geberzylinder 7 betätigt.
  • Die genaue Erstreckung und Ausgestaltung des Betätigungsabschnitts 9 ist besonders gut in Verbindung mit 2 erkennbar. Die Antriebswelle 4, die an einer der Kupplung abgewandten Seite der Schaltwalze 2 drehfest mit dem Rotor des Antriebsmotors verbunden ist, also von dem Antriebsmotor angetrieben ist, ist an einer diesem Antriebsmotor 4 abgewandten Seite der Schaltwalze 2 mit dem Betätigungsabschnitt 9 verbunden. Der Betätigungsabschnitt 9 ist ein Vorsprung, der sich in radialer Richtung zur Antriebswelle 4, d.h. in radialer Richtung zur Drehachse 11 der Antriebswelle 4 erstreckt. Der Betätigungsabschnitt 9 ist daher als Nocke oder als Hebel/Exzenter ausgestaltet, der sich von der ansonsten kreisrunden Außenumfangsfläche der Antriebswelle 4 radial nach außen erstreckt. Der Betätigungsabschnitt 9 ist hier stoffschlüssig mit einem Ende der Antriebswelle 4 verbunden, kann alternativ dazu jedoch auch als separates Bauteil ausgestaltet sein und beispielsweise über eine Kerbverzahnung drehfest auf die Antriebswelle 4 aufgesteckt/aufgepresst sein.
  • Die Antriebswelle 4 ragt vorzugsweise durch eine zentrale Durchgangsbohrung der Schaltwalze 2 hindurch und ist in diese eingesteckt. Die Antriebswelle 4 ist in einer ersten Drehrichtung die Kupplung betätigend und in einer entgegengesetzt dazu gerichteten, zweiten Drehrichtung drehfest mit der Schaltwalze 2 verbunden. Dazu kann bspw. ein Freilauf zwischen der Antriebswelle 4 und der Schaltwalze 2 vorgesehen sein, der in die erste Drehrichtung durchdreht/frei durchläuft und kein Moment von der Antriebswelle 4 auf die Schaltwalze 2 überträgt und in der zweiten Drehrichtung sperrt und ein Drehmoment von der Antriebswelle 4 auf die Schaltwalze 2 überträgt. Alternativ dazu kann die Antriebswelle 4 jedoch auch integraler Bestandteil der Schaltwalze 2 sein und die Schaltwalze 2 dann selbst ausformen.
  • An einem radialen äußeren Bereich weist der Betätigungsabschnitt 9 einen Haltebereich 12 auf, an dem ein Stößel 13 fest aufgenommen ist. Der stangenförmige Stößel 13 ist an einem axialen Ende mittels eines Gelenks (etwa einem Kugelgelenkkörper) mit dem Haltebereich 12 verbunden und daher in einen gewissen Winkelbereich relativ zum Haltebereich 12 verschwenkbar gelagert. An seinem, dem an dem Haltebereich 12 befestigten Ende gegenüberliegenden Ende ist der Stößel 13 fest mit dem Geberzylinder 7 verbunden, nämlich mit einem Druckkolben 14 des Geberzylinders 7. An diesem Druckkolben 14 ist der Stößel 13 wiederum mittels eines Gelenks (etwa einem Kugelgelenkkörper) gehalten, sodass sich der Stößel 13 relativ zum Druckkolben 14 um einen gewissen Winkelbereich frei verschwenken lässt.
  • Alternativ zu der direkten Verbindung des Stößels 13 mit dem Betätigungsabschnitt 9, können auch noch weitere Verbindungselemente, die die Bewegung von dem Betätigungsabschnitt 9 auf den Druckkolben 14 übertragen zwischen diesen beiden Bauteilen angeordnet sein. Bspw. könnte ein weiteres Hebelelement vorgesehen sein, auf das der Betätigungsabschnitt 9 in einem ersten axialen Bereich drückt und das wiederum in einem zweiten axialen Bereich mit dem Stößel 13 verbunden ist.
  • Der Geberzylinder 7 weist eine Längsachse 15 auf, entlang welcher sich der Druckkolben 14 in einer Kolbenaufnahme/einem zylindrischen Gehäuse 16 des Nehmerzylinders 8 verschiebbar gelagert ist. Im Nehmerzylinder 8 ist weiterhin eine mit Druckfluid gefüllte (erste) Druckkammer 17 vorhanden, deren Größe/Volumen durch die Stirnfläche des Druckkolbens 14 und die Wandungen des Gehäuses 16 ausgestaltet ist und in Abhängigkeit der Verschiebung des Druckkolbens 14 im Gehäuse 16 mit Druck beaufschlagbar ist.
  • Die Druckkammer 17 ist über eine Verbindungsleitung 18 mit dem Nehmerzylinder 8 hydraulisch verbunden. Das Druckfluid wird bei Betätigung des Druckkolbens 14 in eine (zweite) Druckkammer 19 des Nehmerzylinders 8 verschoben, um diesen mit Druck zu beaufschlagen. Der Nehmerzylinder 8 weist wiederum einen Kolben 20 auf, der in axialer Richtung des Nehmerzylinders 8 angeordnet ist und in Abhängigkeit des Fluiddrucks in der Druckkammer 19 das Ausrücklager 5 einer Kupplung betätigt. Da der Nehmerzylinder 8 parallel zur Drehachse der Kupplung/zur Kupplungsdrehachse 21 ausgerichtet ist (Längsachse des Nehmerzylinders parallel zur Kupplungsdrehachse), wird das Ausrücklager 5 entlang der Kupplungsdrehachse 21 bei Betätigung des Geberzylinders 7 verschoben. Die Längsachse des Nehmerzylinders 8 ist wiederum um quer/schräg, nämlich senkrecht, zu der Längsachse 15 des Geberzylinders 7 und parallel zu der Drehachse 11 der Antriebswelle 4 ausgerichtet. Die Kupplungsdrehachse 21 ist daher parallel zur Längsachse des Nehmerzylinders 8 und zur Drehachse 11 der Antriebswelle 4 ausgerichtet.
  • Der Nehmerzylinder 8 ist weiterhin ringförmig ausgestaltet. Dabei bildet der Nehmerzylinder 8 ein ringförmiges Gehäuse aus, in dem der als Ringkolben ausgebildete Kolben 20 verschiebbar gelagert ist. Der Nehmerzylinder 8 ist koaxial zur Kupplungsdrehachse 21, radial außerhalb einer Getriebeeingangswelle angeordnet, mit welcher Getriebeeingangswelle ein Kupplungselement verbunden ist und die von dem Getriebe in die Kupplung hineinragt.
  • Die die Kupplung und das Getriebe jeweils umhüllenden Glocken, nämlich die Kupplungsglocke 24 und die Getriebeglocke 25, sind in 1 schematisch dargestellt. Getrennt sind die beiden Glocken 24, 25 durch eine Zwischenwand 22, die sich in radialer Richtung erstreckt und entweder einteilig mit der Kupplungsglocke 24 oder der Getriebeglocke 25, wie hier ausgeführt, verbunden ist. In der Kupplungsglocke 24 sind, neben der Kupplung, das Ausrücklager 5, der Nehmerzylinder 8 und der Geberzylinder 7 aufgenommen. Die Antriebswelle 4 ragt derart von der Getriebeglocke 25 in die Kupplungsglocke 24 hinein, dass der Betätigungsabschnitt 9 ebenfalls in der Kupplungsglocke 24 befindlich ist.
  • Wie bereits weiter oben erwähnt, ist neben der ersten Betätigungsvorrichtung 1 eine weitere, zweite Betätigungsvorrichtung 10 vorhanden, die im Wesentlichen wie die erste Betätigungsvorrichtung 1 aufgebaut ist, jedoch etwas anders platziert ist. Der Nehmerzylinder 8 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 ist ebenfalls ringförmig ausgestaltet und in radialer Richtung außerhalb des Nehmerzylinders 8 der ersten Betätigungsvorrichtung 1 angeordnet.
  • Die beiden Betätigungsvorrichtungen 1 und 10 bilden eine Art Betätigungssystem, das insbesondere für Doppelkupplungsgetriebe, wie automatisierte Schaltgetriebe (ASG) oder Parallelschaltgetriebe (PSG) verwendet wird. Dabei wirkt jeweils eine Betätigungsvorrichtung 1, 10 mit einem Teilgetriebe des Getriebes und einer Teilkupplung der Doppelkupplung in der oben beschriebenen Weise zusammen.
  • Um eventuelle Hydraulikverluste oder aufgrund von Temperaturänderungen bedingte Volumenschwankungen der Hydraulik/des Druckfluids zu vermeiden, ist jeder der beiden Geberzylinder 7, insbesondere die Druckkammern 17 mit einem Ausgleichsbehälter 23/einem Reservoir verbunden (3). Die in dem Hydrauliksystem zwischen den Nehmerzylindern 8 und den Geberzylindern 7 enthaltenen Leitungen sind somit stets mit einem Hydraulikmittel, unabhängig vom Betriebszustand, gefüllt. Der hydraulische Ausgleichsbehälter 23 ist in der Kupplungsglocke 24 integriert, d.h. innerhalb dieser angeordnet. Alternativ dazu kann der Ausgleichsbehälter 23 aber auch außerhalb dieser Kupplungsglocke 24 angeordnet sein.
  • Die Betätigung der beiden Betätigungsvorrichtungen 1 und 10 ist besonders gut in Zusammenwirkung der 3 bis 5 ersichtlich. Die beiden Antriebswellen 4 und die koaxial zu diesen Antriebswellen 4 angeordneten Schaltwalzen 2 der Betätigungsvorrichtungen 1 und 10 sind um die Drehachse der Kupplung in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Auch die Geberzylinder 7 sind dabei versetzt zueinander in Umfangsrichtung angeordnet. Dadurch berühren sich die Schaltwalzen 2 sowie die Betätigungsabschnitte 9 der beiden Betätigungsvorrichtungen 1 und 10 nicht und sind unabhängig voneinander betätigbar.
  • Soll die Kupplung, nämlich eine zweite Teilkupplung der Kupplung, durch die zweite Betätigungsvorrichtung 10 betätigt werden, so wird, wie in 4 dargestellt, der Betätigungsabschnitt 9 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 bewegt, indem die Antriebswelle 4 in einer ersten Drehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) verdreht wird. Dadurch wird der Druckkolben 14 des Geberzylinders 7 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 nach unten bewegt und die Druckkammer 17 mit Druck beaufschlagt, sodass wiederum die Druckkammer 19 im Nehmerzylinder 8 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 mit Druck beaufschlagt wird und das Ausrücklager 5 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 betätigt/verschoben wird. Dadurch wird eine zweite Teilkupplung der Kupplung in eine eingekuppelte Stellung gebracht. Die erste Betätigungsvorrichtung 1 bleibt unbetätigt in ihrer Ausgangsstellung, wobei die mit dem Ausrücklager 5 der ersten Betätigungsvorrichtung 1 verbundene (erste) Teilkupplung in einer ausgekuppelten Stellung, d.h. ausgerückt bleibt. Bei Drehung der Antriebswelle 4 der zweiten Betätigungsvorrichtung 10 in eine entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung gerichteten zweiten Drehrichtung (hier gegen den Uhrzeigersinn) werden dann die Gänge des einen (zweiten) Getriebeteils durch das Antreiben der Schaltwalze 2 gewählt und eingelegt oder ausgelegt.
  • Soll die erste Teilkupplung der Kupplung durch die erste Betätigungsvorrichtung 1 betätigt werden (5), so wird deren Antriebswelle 4 wiederum ebenfalls in eine erste Drehrichtung, nämlich in einer gegen den Uhrzeigersinn ausgerichteten Drehrichtung, verdreht, wodurch auch die Druckkammer 17 des Geberzylinders 7 der ersten Bewegungsvorrichtung 1 mit Druck beaufschlagt wird und das Ausrücklager 5 des Nehmerzylinders 8 der ersten Bewegungsvorrichtung 1 ausgerückt wird und die erste Teilkupplung geschlossen wird. In diesem Zustand ist wiederum die zweite Betätigungsvorrichtung 1 deaktiviert, sodass die zweite Teilkupplung geöffnet ist. Bei Drehung der Antriebswelle 4 der ersten Betätigungsvorrichtung 1 in eine entgegengesetzt zu der ersten Drehrichtung gerichteten zweiten Drehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) werden dann die Gänge des anderen (ersten) Getriebeteils durch das Antreiben der Schaltwalze 2 gewählt und eingelegt oder ausgelegt.
  • Zwischen den jeweiligen Kupplungsvorgängen kann bei geöffneter/ausgekuppelter Kupplung/Teilkupplung die Schaltwalze 2 verdreht werden, um den erwünschten Gang im Getriebe zu wählen und einzulegen oder auszulegen. Dadurch findet, in anderen Worten ausgedrückt, eine Gangwahl vorzugsweise dann statt, wenn die Antriebswelle 4 der jeweiligen Betätigungsvorrichtung 1, 10 in eine der Kupplungsbetätigung zugeordneten Drehrichtung, entgegengesetzte Drehrichtung verdreht wird.
  • In anderen Worten ausgedrückt wird somit eine Betätigungsvorrichtung 1 zur Verfügung gestellt, die einen Geberzylinder 7 aufweist, der für die Kupplungsbetätigung vorgesehen ist und von einer Welle (Antriebswelle 4) und parallel zur Antriebswelle 4 betätigt wird. Diese Antriebswelle 4 kann zum Beispiel die Schaltwalze 2 des Getriebes selbst sein. Der Geberzylinder 7 ist vorzugsweise in der Kupplungsglocke 24, parallel zum Nehmerzylinder 8 angeordnet, kann jedoch auch in der Getriebeglocke 25 angeordnet sein. Der hydraulische Ausgleichsbehälter 23/das Reservoir kann in der Kupplungsglocke 24 integriert sein oder außerhalb dieser Kupplungsglocke 24 angeordnet sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Betätigungsvorrichtung
    2
    Schaltwalze
    3
    Getriebebetätigungseinrichtung
    4
    Antriebswelle
    5
    Ausrücklager
    6
    Kupplungsbetätigungseinrichtung
    7
    Geberzylinder
    8
    Nehmerzylinder
    9
    Betätigungsabschnitt
    10
    zweite Betätigungsvorrichtung
    11
    Drehachse
    12
    Haltebereich
    13
    Stößel
    14
    Druckkolben
    15
    Längsachse
    16
    Zylinder
    17
    erste Druckkammer
    18
    Verbindungsleitung
    19
    zweite Druckkammer
    20
    Kolben
    21
    Kupplungsdrehachse
    22
    Zwischenwand
    23
    Ausgleichsbehälter
    24
    Kupplungsglocke
    25
    Getriebeglocke
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10344106 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Betätigungsvorrichtung (1) für das Wählen und/oder Schalten einer Übersetzungsstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes und das Ein- und/oder Ausrücken einer Kraftfahrzeugkupplung, mit einem Antriebsmotor, der zum Verschieben und/oder Verdrehen einer Schaltwalze (2) einer Getriebebetätigungseinrichtung (3) eine drehfest mit der Schaltwalze (2) verbindbare Antriebswelle (4) antreibt, wobei die Schaltwalze (2) weiter mit einem Getriebe verbunden ist, und mit einer ein Ausrücklager (5) einer Kupplung steuernden Kupplungsbetätigungseinrichtung (6), wobei ein Geberzylinder (7) der Kupplungsbetätigungseinrichtung (6), der hydraulisch mit einem das Ausrücklager (5) verschiebenden Nehmerzylinder (8) verbunden ist, in Abhängigkeit der Stellung der Antriebswelle (4) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein in radialer Richtung von der Antriebswelle (4) vorspringender Betätigungsabschnitt (9) drehfest mit der Antriebswelle (4) verbunden ist und der Betätigungsabschnitt (9) bei einer Verdrehung der Antriebswelle (4) in zumindest einer Drehrichtung den Geberzylinder (7) betätigt.
  2. Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt die Form eines Nockens oder eines Hebels aufweist.
  3. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (9) stofflich mit der Antriebswelle (4) verbunden ist oder stofflich getrennt von der Antriebswelle (4) ausgestaltet ist.
  4. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (7) einen Druckkolben (14) aufweist, der von dem Betätigungsabschnitt (9) verschiebbar ist.
  5. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (7) in Längsrichtung quer, etwa senkrecht, zur Drehachse (11) der Antriebswelle (4) und/oder der Schaltwalze (2) ausgerichtet ist.
  6. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Geberzylinder (7) in einer das Getriebe umhüllenden Getriebeglocke (25) und/oder in einer die Kupplung umhüllenden Kupplungsglocke (24) angeordnet ist.
  7. Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (9) an einem in die Kupplungsglocke (24) hineinragenden Ende der Antriebswelle (4) angeordnet ist.
  8. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (9) an einer dem Antriebsmotor abgewandten Seite der Schaltwalze (2) an der Antriebswelle (4) angeordnet ist.
  9. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein zusätzlich mit dem Geberzylinder (7) hydraulisch verbundener, hydraulisches Material speichernder Ausgleichsbehälter (23) innerhalb oder außerhalb der Kupplungsglocke (24) angeordnet ist.
  10. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einer Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie einer mit der Kupplungsbetätigungseinrichtung (6) verbundenen Kupplung und einem mit der Getriebebetätigungseinrichtung (3) verbundenen Getriebe.
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