DE102015224101A1 - Actuator and actuator for an automatic transmission and use of a drive module for such an actuator unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit (2) für ein Automatikgetriebe, wobei die Betätigungseinheit (2) eine mechanische Kinematik (13, 14, 15, 16, 17, 18) zum Verstellen einer Betätigungseinrichtung für das Automatikgetriebe aufweist, wobei die Kinematik (13, 14, 15, 16, 17, 18) so ausgebildet und eingerichtet ist, dass in einem ersten Verstellwegbereich s1 eine erste Betätigungskraft F1 und eine erste Betätigungsgeschwindigkeit v1 auf die Betätigungseinrichtung wirken, und in einem zweiten, nachfolgenden Verstellwegbereich s2 eine zweite Betätigungskraft F2 und eine zweite Betätigungsgeschwindigkeit v2 auf die Betätigungseinrichtung wirken, wobei die erste Betätigungskraft F1 größer ist als die zweite Betätigungskraft F2 und die erste Betätigungsgeschwindigkeit v1 kleiner ist als die zweite Betätigungsgeschwindigkeit v2. Sie betrifft des Weiteren einen Aktor für ein Automatikgetriebe mit einer solchen Betätigungseinheit (2) und einem Antrieb (10, 11) für die Betätigungseinheit (2), wobei der Antrieb (10, 11) vorzugsweise als Linearaktor, insbesondere als Spindeltrieb oder als Linearkolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist. Sie betrifft schließlich eine Verwendung eines Antriebsmoduls (3) mit einem Linearaktor zum Antrieb einer solchen Betätigungseinheit (2).The invention relates to an actuating unit (2) for an automatic transmission, wherein the actuating unit (2) has a mechanical kinematics (13, 14, 15, 16, 17, 18) for adjusting an actuating device for the automatic transmission, wherein the kinematics (13, 14 , 15, 16, 17, 18) is designed and set up such that in a first adjustment range s1 a first actuating force F1 and a first actuating speed v1 act on the actuating device, and in a second, subsequent adjusting range s2 a second actuating force F2 and a second Actuate speed v2 act on the actuator, wherein the first operating force F1 is greater than the second operating force F2 and the first operating speed v1 is smaller than the second operating speed v2. It further relates to an actuator for an automatic transmission with such an actuating unit (2) and a drive (10, 11) for the actuating unit (2), wherein the drive (10, 11) preferably as a linear actuator, in particular as a spindle drive or linear piston Cylinder unit is formed. It finally relates to a use of a drive module (3) with a linear actuator for driving such an actuating unit (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für ein Automatikgetriebe, wobei die Betätigungseinheit eine mechanische Kinematik zum Verstellen einer Betätigungseinrichtung für das Automatikgetriebe aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Aktor für ein Automatikgetriebe mit einer solchen Betätigungseinheit sowie eine Verwendung eines Antriebsmoduls zum Antrieb einer solchen Betätigungseinheit. The invention relates to an actuating unit for an automatic transmission, wherein the actuating unit has a mechanical kinematics for adjusting an actuating device for the automatic transmission. The invention further relates to an actuator for an automatic transmission with such an actuating unit and to a use of a drive module for driving such an actuating unit.
Aus dem Stand der Technik sind Betätigungsaktoren bekannt, die über ihren Betätigungsbereich eine Betätigungskraft als Ausgangsgröße mit konstanter Kraftkennlinie aufweisen. Das bedeutet, dass die mittels eines solchen Betätigungsaktors zum Schalten eines Getriebes ausgeübte Betätigungskraft unabhängig vom jeweiligen Verstellweg ist und das Getriebe stets mit einer Betätigungskraft von konstanter und jeweils gleicher Höhe betätigt wird. Dies ist aus dem nachfolgend aufgeführten Gründen mit Nachteilen verbunden. Actuating actuators are known from the prior art, which have an actuating force as their output variable with constant force characteristic curve over their operating range. This means that the actuation force exerted by means of such an actuating actuator for shifting a transmission is independent of the respective adjustment path and the transmission is always actuated with an actuating force of constant and in each case the same height. This is associated with disadvantages for the reasons listed below.
Ein Aktor für ein Automatikgetriebe muss dessen Schaltstellungen oder Getriebezustände P (park/Parksperre), R (reverse/Rückwärtsgang), N (neutral/Leerlauf) und D (drive/Fahrprogramm) sowie ggf. weitere Fahrstufen wie z.B. S für Sportprogramme etc. abdecken und in der jeweils gewünschten Art und Weise schalten können. Einerseits liegt das zum Auslegen der Parksperre P erforderliche Niveau der Betätigungskraft üblicherweise deutlich über dem zum Ein- und Auslegen der Fahrstufen (Zustände oder Gänge) R, N und D sowie ggf. zusätzlich vorhandener Fahrstufen sowie dem zum Einlegen der Parksperre. Grund dafür ist, dass die in der Regel selbsthemmend ausgelegte Parksperre, z.B. bei in Gefälle abgestelltem Fahrzeug, unter hoher Kraft auslegbar sein muss. Andererseits ist für den Übergang von P nach D aus Komfortgründen eine maximal erlaubte Zeit gesetzt. Folge sind zum Ein- bzw. Auslegen der jeweiligen Schaltstufen unterschiedlich erforderliche Betätigungskräfte und Betätigungsgeschwindigkeiten. An actuator for an automatic transmission must have its shift positions or transmission states P (park / parking lock), R (reverse), N (neutral / idle) and D (drive) and, if necessary, other driving steps such as, for example. S for sports programs, etc. cover and switch in the desired manner. On the one hand, the level of operating force required for laying out the parking lock P is usually significantly higher than that for engaging and disengaging the driving steps (states or gears) R, N and D and, if necessary, additionally existing driving steps as well as for engaging the parking brake. The reason for this is that the normally self-locking parking lock, e.g. when parked in a downhill gradient, must be interpretable under high force. On the other hand, a maximum allowable time is set for the transition from P to D for reasons of comfort. Consequence are for engaging or disengaging the respective switching stages differently required actuating forces and operating speeds.
Bei einem bekannten Aktor mit konstanter Kraftkennlinie ist es von Nachteil, dass dieser eine hohe Leistungsfähigkeit besitzen muss, um die zum Ein- und Auslegen der Parksperre P erforderliche hohe Betätigungskraft bei gleichzeitig schnellem Schaltverhalten zur Verfügung stellen zu können. Wird der Aktor mit einer solch hohen Leistungsfähigkeit verwendet, ist zum Ein- und Auslegen der übrigen Schaltstufen R, N und D ein deutlicher Kraftüberschuss vorhanden, welcher nicht genutzt werden kann. Damit der Aktor die Dynamikanforderungen erfüllen kann, wird folglich ein großer und energetisch überdimensionierter Aktor benötigt.In a known actuator with a constant force characteristic, it is disadvantageous that it must have a high performance in order to provide the required for engaging and disengaging the parking brake P high actuation force at the same time fast switching behavior available. If the actuator is used with such a high level of performance, a clear excess of force is present for engaging and disengaging the other switching stages R, N and D, which can not be used. Thus, the actuator can meet the dynamic requirements, therefore, a large and energetically oversized actuator is needed.
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungseinheit für ein Automatikgetriebe bzw. einen Aktor für ein Automatikgetriebe zur Verfügung zu stellen, die bzw. der die vorgenannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere mit möglichst geringer Antriebsleistung und geringem Gewicht und Baugröße konzipiert ist. Based on the aforementioned prior art, the object of the present invention is to provide an actuating unit for an automatic transmission or an actuator for an automatic transmission which does not have the aforementioned disadvantages and in particular with the lowest possible drive power and low weight and size is designed.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Betätigungseinheit erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kinematik der Betätigungseinheit so ausgebildet und eingerichtet ist, dass in einem ersten Verstellwegbereich, der auch als erster Betätigungsbereich bezeichnet werden kann, eine erste Betätigungskraft F1 und eine erste Betätigungsgeschwindigkeit v1 auf die Betätigungseinrichtung wirken, und in einem zweiten, nachfolgenden Verstellwegbereich, der auch als zweiter Betätigungsbereich bezeichnet werden kann, eine zweite Betätigungskraft F2 und eine zweite Betätigungsgeschwindigkeit v2 auf die Betätigungseinrichtung wirken, wobei die erste Betätigungskraft F1 größer ist als die zweite Betätigungskraft F2 und die erste Betätigungsgeschwindigkeit v1 kleiner ist als die zweite Betätigungsgeschwindigkeit v2. In diesem Zusammenhang ist unter der ersten und der zweiten Betätigungskraft insbesondere eine über den entsprechenden Verstellwegbereich gemittelte Betätigungskraft zu verstehen. This object is achieved in a generic actuator according to the invention in that the kinematics of the actuator is designed and set up that in a first Verstellwegbereich, which can also be referred to as the first operating range, a first actuating force F 1 and a first operating speed v 1 on the Actuate act, and in a second, subsequent Verstellwegbereich, which can also be referred to as a second operating range, a second actuating force F 2 and a second operating speed v 2 act on the actuator, wherein the first actuating force F 1 is greater than the second actuating force F 2nd and the first operation speed v 1 is smaller than the second operation speed v 2 . In this context, the first and the second actuating force are to be understood in particular to mean an actuating force averaged over the corresponding adjustment range.
Anders ausgedrückt wird im ersten Betätigungsbereich eine relativ hohe Betätigungskraft langsam und im zweiten Betätigungsbereich eine relativ geringe Betätigungskraft schnell aufgebracht. Da das Produkt aus Betätigungskraft und Betätigungsgeschwindigkeit proportional zur für eine Betätigung erforderlichen Leistung ist, ist die für die jeweiligen unterschiedlichen Betätigungen jeweils erforderliche Leistung bestmöglich gering. Die beim Auslegen der Parksperre zur Verfügung stehende Betätigungskraft und Betätigungsgeschwindigkeit sind derart ausgelegt, dass die dazu zur Verfügung stehende maximale Zeitdauer eingehalten werden kann. In der Folge können Ein- und Auslegen der übrigen Schaltstufen R, N und D (sowie ggf. vorhandene weitere Schaltstufen) schnell geschaltet werden, wie auch ein Einlegen der Parksperre schnell erfolgen kann. Insgesamt können die Betätigungseinheit und eine mit dieser versehener Aktor kleiner und leichter als nach dem Stand der Technik gebaut werden. In other words, a relatively high actuation force is applied slowly in the first actuation region and a relatively low actuation force is quickly applied in the second actuation region. Since the product of actuation force and actuation speed is proportional to the power required for actuation, the power required for each of the different actuations is optimally small. The available when laying out the parking brake operating force and operating speed are designed so that the available maximum time can be met. As a result, putting in and out of the other switching stages R, N and D (as well as possibly existing additional switching stages) can be switched quickly, as well as an engagement of the parking brake can be done quickly. Overall, the actuator unit and provided with this actuator can be built smaller and lighter than in the prior art.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die dieser zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch einen Aktor für ein Automatikgetriebe mit einer Betätigungseinheit nach einem der angehängten Ansprüche, insbesondere mit einer Betätigungseinheit gemäß der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung, und einem Antrieb für die Betätigungseinheit, wobei der Antrieb vorzugsweise als Linearaktor, insbesondere als Spindeltrieb beispielsweise mit axialfester Spindelmutter und axialpositionierbarer Spindel oder als Linearkolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann. According to a further aspect of the invention, the object underlying this is achieved by an actuator for an automatic transmission with an actuating unit according to one of the appended claims, in particular with an actuating unit according to the disclosure of the present description, and a drive for the actuating unit, the drive preferably as Linear actuator, in particular as a spindle drive, for example with axially fixed spindle nut and axialpositionierbarer spindle or can be designed as a linear piston-cylinder unit.
Nach einem weiteren Aspekt wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst durch eine Verwendung eines Antriebsmoduls mit einem Linearaktor, insbesondere mit einem elektromechanischen Linearaktor, zum Antrieb einer Betätigungseinheit nach einem der angehängten Ansprüche, insbesondere mit einer Betätigungseinheit gemäß der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung. According to a further aspect, the object underlying the invention is achieved by using a drive module with a linear actuator, in particular with an electromechanical linear actuator, for driving an actuating unit according to one of the appended claims, in particular with an actuating unit according to the disclosure of the present description.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert. Advantageous embodiments of the invention are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die Kinematik so ausgebildet und eingerichtet sein, dass eine Änderung der Betätigungskraft F über den Verstellweg, insbesondere vom ersten in den zweiten Verstellwegbereich, nichtlinear ist. Auf diese Weise kann ein harmonischer Schaltvorgang bewirkt werden. In one embodiment of the invention, the kinematics can be designed and set up such that a change in the actuating force F over the adjustment path, in particular from the first to the second adjustment range, is non-linear. In this way, a harmonic switching operation can be effected.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kinematik als Spindel-Spindelmutter-Antrieb ausgebildet. Dieser weist eine Spindel und einer damit in Gewindeeingriff stehende Spindelmutter auf. Bei einer Ausführungsform ist die Spindel unmittelbar oder mittelbar, zum Beispiel über eine Betätigungseinrichtung, mit einem Automatikgetriebe verbindbar oder verbunden. Die Spindelmutter wiederum ist dann mit einem Antrieb für die Betätigungseinheit verbindbar bzw. im Falle eines Aktors verbunden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, wenn die vorstehend beschriebene Anordnung umgekehrt ausgebildet ist, also die Spindel mit einem Antrieb und die Spindelmutter mit einer Betätigungseinrichtung verbunden oder verbindbar sind. According to one embodiment of the invention, the kinematics is designed as a spindle spindle nut drive. This has a spindle and a spindle nut threadedly engaged therewith. In one embodiment, the spindle can be connected or connected directly or indirectly, for example via an actuating device, to an automatic transmission. The spindle nut in turn can then be connected to a drive for the actuating unit or connected in the case of an actuator. It is within the scope of the invention, when the arrangement described above is formed vice versa, so the spindle with a drive and the spindle nut are connected to an actuating device or connectable.
Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit kann ein Gehäuse oder ein Gehäuseteil aufweisen, das die gesamte Betätigungseinrichtung oder Teile davon sowie gegebenenfalls einen Antrieb oder Teile davon umgibt und aufnimmt. In dem Gehäuse oder Gehäuseteil sind die Spindelmutter und/oder die Spindel sowie gegebenenfalls weitere Elemente und/oder Einheiten der Betätigungseinrichtung aufgenommen und gelagert. The actuating unit according to the invention may comprise a housing or a housing part which surrounds and accommodates the entire actuating device or parts thereof and optionally a drive or parts thereof. In the housing or housing part, the spindle nut and / or the spindle and optionally further elements and / or units of the actuating device are received and stored.
Die Spindel weist ein Spindelgewinde auf, das vorzugsweise als Außengewinde ausgebildet ist. Die Spindelmutter weist ein erstes Muttergewinde und ein zweites Muttergewinde auf. Die Steigungen des ersten Mutterwindes und des zweiten Muttergewindes sind mit unterschiedlich. Man kann auch sagen, dass die Gewindesteigung des ersten Muttergewindes unterschiedlich zur Gewindesteigung des zweiten Muttergewindes ausgebildet ist. Eines der beiden Muttergewinde steht mit dem Spindelgewinde in Eingriff. The spindle has a spindle thread, which is preferably designed as an external thread. The spindle nut has a first female thread and a second female thread. The slopes of the first parent wind and the second nut thread are different. It can also be said that the thread pitch of the first nut thread is formed differently from the thread pitch of the second nut thread. One of the two female threads is engaged with the spindle thread.
Bei einer Form der Erfindung kann die Spindel in Beziehung auf das Gehäuse bzw. das Gehäuseteil axialpositionierbar und drehfest gelagert sein. Die Spindelmutter ist in dieser Hinsicht vorzugsweise schwimmend gelagert. Schwimmend gelagert in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Spindelmutter in Relation zum Gehäuse schwimmend gelagert ist. Man kann auch sagen, dass sie relativ zum Gehäuse drehbar wie auch axialpositionierbar ist. Die Spindelmutter ist des Weiteren zur Spindel drehbar und damit infolge des Gewindeeingriffs mit der Spindel bei einem gegenseitigen Verdrehen zueinander relativ zur Spindel in axialer Richtung relativpositioniert. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Spindel schwimmend und die Spindelmutter axialpositionierbar und drehfest gelagert sein. Die vorstehenden Anmerkungen gelten in diesem Fall entsprechend umgekehrt. In one form of the invention, the spindle may be axially positionable and rotationally fixed in relation to the housing or the housing part. The spindle nut is preferably floating in this respect. Floating in this context means that the spindle nut is floating in relation to the housing. One can also say that it is rotatable relative to the housing as well as axially. The spindle nut is further rotatable to the spindle and thus relatively positioned relative to the spindle in the axial direction due to the threaded engagement with the spindle in a mutual rotation. In another embodiment, the spindle can be floating and the spindle nut axially positionable and rotatably mounted. The above comments apply accordingly in reverse.
Die Spindelmutter kann bei einer Form der Erfindung als Doppelgewindemutter mit einem Innengewinde und einem Außengewinde ausgebildet sein. Insbesondere kann das erste Muttergewinde als Innengewinde und das zweite Muttergewinde als Außengewinde ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine in axialer Richtung besonders kompakte Ausführung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit. In Varianten können im Rahmen der Erfindung beide Muttergewinde als Innengewinde oder als Außengewinde ausgebildet sein, zum Beispiel, wenn eine axial sehr schlanke Betätigungseinrichtung realisiert werden soll. The spindle nut may be formed in a form of the invention as a double-threaded nut with an internal thread and an external thread. In particular, the first nut thread can be formed as an internal thread and the second nut thread as an external thread. This allows a particularly compact embodiment of the actuator unit according to the invention in the axial direction. In variants, in the context of the invention, both nut threads can be formed as internal threads or as external threads, for example, if an axially very slim actuating device is to be realized.
Die Spindelmutter ist bei einer Ausführungsform der Erfindung angetrieben oder mit einem Antrieb wirkverbunden. Dies kann nach der Erfindung bewirkt werden, indem sie zum Beispiel mit einem Rotor einer einen Antrieb bildenden Stator-Rotor-Einheit in Gewindeeingriff steht. Der Rotor wirkt mit dem Stator, der axialfest und drehfest in dem Gehäuse bzw. den Gehäuseteil aufgenommen ist, zusammen und wird über diesen angetrieben und in Rotation versetzt. Der Rotor ist in dem Gehäuse gelagert. Wird dieser Antrieb energetisiert, rotiert der Rotor im Gehäuse relativ zum Stator. Die Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Rotors ist nach der Erfindung frei wählbar und einstellbar, steuerbar, regelbar. The spindle nut is driven in one embodiment of the invention or operatively connected to a drive. This can be accomplished according to the invention by threadably engaging, for example, a rotor of a stator-rotor unit forming a drive. The rotor cooperates with the stator, which is axially and non-rotatably received in the housing or the housing part, and is driven by this and rotated. The rotor is mounted in the housing. If this drive is energized, the rotor rotates in the housing relative to the stator. The direction of rotation and rotational speed of the rotor is freely selectable according to the invention and adjustable, controllable, controllable.
Bei einer Form der Erfindung wirkt die Spindel (im Falle einer schwimmend gelagerten Spindelmutter) mittelbar oder unmittelbar auf eine Betätigungseinheit zur Betätigung des automatischen Getriebes. Bei der alternativen Ausführungsform, bei der die Spindel schwimmend gelagert ist, kann die Spindelmutter mittelbar oder unmittelbar auf die Betätigungseinheit wirken. In beiden Fällen bewirkt eine Positionsänderung der Spindel (bei schwimmender Spindelmutter) bzw. der Spindelmutter (bei schwimmender Spindel) auf diese Weise eine Betätigung der Betätigungseinheit und darüber ein Schalten des verbundenen automatischen Getriebes in eine der Gangstufen P, R, N, D oder ggf. vorhandene weitere Schaltstufen. Die Richtung des Schaltvorgangs hängt dabei von der Richtung des Antriebs der Betätigungseinheit ab. In one form of the invention, the spindle (in the case of a floating spindle nut) acts indirectly or directly on an actuating unit for actuating the automatic transmission. In the alternative embodiment, in which the spindle is mounted floating, the spindle nut can act directly or indirectly on the actuator unit. In both cases causes a change in position of the spindle (at floating Spindle nut) or the spindle nut (with floating spindle) in this way an actuation of the actuator unit and about a switching of the connected automatic transmission in one of the gear stages P, R, N, D or possibly existing further switching stages. The direction of the switching process depends on the direction of the drive of the actuator.
Es ist von besonderem Vorteil, wenn das erste Muttergewinde zumindest einen Endanschlag mit einer Anschlagfläche aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Muttergewinde einen Endanschlag mit einer Anschlagfläche aufweisen. Die Anschlagfläche ist vorzugsweise quer, insbesondere orthogonal, zum Gewindegang des entsprechenden Gewindes ausgerichtet. Das Spindelgewinde und/oder das Gegengewinde des Rotors (Rotorgewinde) weisen eine entsprechende, dazu passend ausgebildete Gegenanschlagfläche auf. It is particularly advantageous if the first female thread has at least one end stop with a stop face. Alternatively or additionally, the second nut thread having an end stop with a stop surface. The stop surface is preferably aligned transversely, in particular orthogonally, to the thread of the corresponding thread. The spindle thread and / or the mating thread of the rotor (rotor thread) have a corresponding, mating formed counter-abutment surface.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Spindelmutter in dem Rotor aufgenommen. Dabei steht das erste Muttergewinde der Spindelmutter mit einem Gegengewinde des Rotors in Eingriff steht. Das zweite Muttergewinde der Spindelmutter steht mit dem Spindelgewinde der Spindel in Eingriff. According to one embodiment of the invention, the spindle nut is received in the rotor. In this case, the first nut thread of the spindle nut is engaged with a mating thread of the rotor. The second nut thread of the spindle nut is engaged with the spindle thread of the spindle.
Aufgrund der unterschiedlichen Steigungen des ersten Muttergewindes und des zweiten Muttergewindes in Kombination mit der schwimmenden Lagerung der Spindelmutter (bzw. bei einer alternativen Ausführungsform wie vorstehend beschrieben der Spindel) kommt es bei einer Rotation des Rotors zunächst zu einer Relativbewegung in dem Gewinde mit der geringeren Steigung. Grund dafür ist, dass in diesem Gewinde wegen des geringeren Steigungswinkels geringer Hemmkräfte wie zum Beispiel Reibung wirken, als dies bei dem anderen Gewinde mit größerer Steigung der Fall ist. Infolge der relativ geringen Steigung kommt es daher bei einer bestimmten Rotorgeschwindigkeit zunächst zu einer Axialpositionierung mit relativ geringer Geschwindigkeit in axialer Richtung. Dabei wird eine verhältnismäßig hohe Betätigungskraft übertragen. In dem Gewinde mit der relativ größeren Steigung kommt es während dieser Zeitspanne zu keiner Relativbewegung. Der Bereich, in dem es zu einer Relativbewegung im Gewinde mit kleiner Steigung kommt, dient einem Lösen der Parksperre. In diesem Bereich wird die zum Auslegen der Parksperre erforderliche hohe Betätigungskraft zur Verfügung gestellt. Die Betätigungsgeschwindigkeit ist durch geeignete Wahl des Antriebs (Rotor-Stator) bestimmt und derart ausgelegt, dass die Parksperre in der gewünschten Zeit ausgeschaltet werden kann. Due to the different pitches of the first nut thread and the second nut thread in combination with the floating bearing of the spindle nut (or in an alternative embodiment as described above the spindle) it comes with a rotation of the rotor initially to a relative movement in the thread with the lower pitch , The reason for this is that, because of the smaller pitch angle, this thread has lower drag forces, such as friction, than is the case with the other pitch with a greater pitch. As a result of the relatively low pitch, it is therefore initially at a certain rotor speed to an axial positioning at a relatively low speed in the axial direction. In this case, a relatively high actuation force is transmitted. In the thread with the relatively larger pitch, there is no relative movement during this period. The area in which there is a relative movement in the thread with a small pitch, serves to release the parking brake. In this area, the required for laying out the parking brake high actuation force is provided. The operating speed is determined by suitable choice of the drive (rotor-stator) and designed so that the parking brake can be turned off in the desired time.
Bei Beenden der Relativbewegung im Gewinde mit relativ geringer Steigung, zum Beispiel weil ein Endanschlag dieses Gewindes angefahren ist, beginnt bei fortwährender Rotation des Rotors eine Relativbewegung des Gewindes mit relativ größerer Steigung. Infolge des steileren (größeren) Neigungswinkels dieses Gewindes kommt es daher bei der vorgenannten bestimmten Rotorgeschwindigkeit zu einer Axialpositionierung mit relativ hoher Geschwindigkeit in axialer Richtung. Dabei wird eine verhältnismäßig geringe Betätigungskraft übertragen. Der Bereich, in dem es zu einer Relativbewegung im Gewinde mit großer Steigung kommt, dient einem Schalten der übrigen Schaltzustände R, N und D (sowie ggf. vorliegender weiterer Fahrstufen) sowie einem Einlegen der Parksperre. Upon completion of the relative movement in the thread with a relatively small pitch, for example, because an end stop of this thread is approached, begins with continuous rotation of the rotor, a relative movement of the thread with a relatively larger pitch. Due to the steeper (larger) inclination angle of this thread, therefore, an axial positioning at relatively high speed in the axial direction takes place at the aforementioned specific rotor speed. In this case, a relatively low operating force is transmitted. The area in which there is a relative movement in the thread with a large pitch, serves to switch the other switching states R, N and D (and possibly existing other driving steps) and an inserting the parking brake.
Erfindungsgemäß sind die unterschiedlichen Gewindesteigungen des ersten Muttergewindes und des zweiten Muttergewindes derart ausgebildet, dass in dem ersten Verstellwegbereich die Betätigungskraft mit einem ersten Betrag F1 und der ersten Betätigungsgeschwindigkeit v1 wirken, und in dem zweiten, nachfolgenden Verstellwegbereich die Betätigungskraft mit einem zweiten Betrag F2 und der zweiten Betätigungsgeschwindigkeit v2 wirken, wobei F1 größer ist F2 und v1 kleiner ist als v2. According to the invention, the different thread pitches of the first nut thread and the second nut thread are configured such that in the first adjustment range, the actuating force acts with a first amount F 1 and the first operating speed v 1 , and in the second, subsequent adjustment range, the actuating force with a second amount F 2 and the second actuation speed v 2 act, wherein F 1 is greater F 2 and v 1 is smaller than v 2 .
Nach einer gesonderten Ausführungsform, die vollkommen losgelöst von den übrigen Merkmalen der hier beschrieben Erfindung sein und eigenständig realisiert und verwendet werden kann, ist die Betätigungseinheit in eine Betätigungsrichtung vorgespannt. Eine solche Vorspannung kann insbesondere in die ein Einlegen einer Parksperre des automatischen Getriebes bewirkende Betätigungsrichtung gerichtet sein und wirken. Sie kann nach der Erfindung zum Beispiel mittels einer mechanischen Federeinheit, insbesondere mittels einer Spiralfeder, erzielt werden. Vorzugsweise spannt die Federeinheit die Spindel in die gewünschte Richtung vor. Eine derartige Vorspannung kann zum Beispiel bewirkt werden, indem die Federeinheit einerseits am Gehäuse der Betätigungseinrichtung (oder an einem anderen, relativ zur Spindel axialfesten Element) abgestützt ist. Andererseits kann sie an der Spindel, zum Beispiel an einem daran ausgebildeten Absatz oder einem daran angeordneten Spannring (Seegerring), oder an einer mit der Spindel unmittelbar oder mittelbar wirkverbundenen Pleuelstange abgestützt sein, über die eine Betätigung des Getriebes erfolgt. According to a separate embodiment, which can be completely detached from the other features of the invention described herein and can be realized and used independently, the actuating unit is biased in an actuating direction. Such bias can be directed and act in particular in the one inserting a parking brake of the automatic transmission causing actuation direction. It can be achieved according to the invention, for example by means of a mechanical spring unit, in particular by means of a coil spring. Preferably, the spring unit biases the spindle in the desired direction. Such biasing can be effected, for example, by supporting the spring unit on the one hand on the housing of the actuating device (or on another, axially fixed relative to the spindle element). On the other hand, it may be supported on the spindle, for example on a shoulder formed thereon or on a clamping ring (Seeger ring) arranged thereon, or on a connecting rod which is directly or indirectly operatively connected to the spindle and via which actuation of the transmission takes place.
Man kann zu dieser Ausführungsform auch sagen, dass in die Pleuelstange oder die Spindel die Funktionalität der Vorspannfeder für eine Parksperrenklinke integriert ist. Benötigt wird die Feder für den Fall, dass die Parksperrenklinke eingelegt werden soll und nicht in eine Zahnlücke, sondern auf einen Zahnkopf trifft. Es ist dann nicht möglich, die Klinke vollständig einzulegen. Um jedoch im Fall des Rollens des Fahrzeugs die Sperrfunktion zu erfüllen, wird die Klinke durch die Feder über die Pleuelstange (bzw. die Spindel) vorgespannt, so dass die Klinke in die Zahnlücke drückt, sobald das Fahrzeug sich soweit bewegt hat, dass die Klinke nicht mehr auf einem Zahnkopf zu liegen kommt. Bislang war eine ähnliche Sperrfunktion mit Vorspannung in das Getriebe integriert. Mit dem erfindungsgemäßen Aktor kann die Funktion auch extern angeordnet oder ausgebildet werden, wodurch in vorteilhafter Weise innerhalb des Getriebes Bauraum frei wird oder bleibt (für andere Bauteile/Funktionen).It can also be said in this embodiment that the functionality of the biasing spring for a parking pawl is integrated in the connecting rod or the spindle. What is needed is the spring in case the parking pawl is to be inserted and does not hit a tooth gap, but a tooth tip. It is then not possible to insert the latch completely. However, in the case of rolling the vehicle to perform the lock function, the pawl is biased by the spring on the connecting rod (or the spindle), so that the Press the pawl into the tooth gap as soon as the vehicle has moved so far that the pawl no longer comes to rest on a tooth tip. So far, a similar locking function with bias was integrated into the transmission. With the actuator according to the invention, the function can also be arranged or formed externally, which is advantageously free space within the transmission space or remains (for other components / functions).
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Betätigungseinheit als Betätigungsmodul ausgebildet sein. Sie kann insbesondere ein Gehäuse aufweisen, das mit einem Antriebsmodul kombinierbar ist, insbesondere daran anflanschbar ist. Durch ein solches Modulsystem kann ein infolge von Konstruktion, Fertigung, Teilebetreuung, Teileverwaltung oder Lagerhaltung hoher Aufwand erheblich reduziert werden. According to a further aspect of the invention, the actuating unit can be designed as an actuation module. In particular, it can have a housing which can be combined with a drive module, in particular can be flanged thereto. By such a modular system, a high cost due to design, manufacturing, parts management, parts management or warehousing can be significantly reduced.
Man kann auch sagen, dass mit der vorliegenden Erfindung ein Parksperrenaktor vorgeschlagen wird, der 2 Gänge oder Bereiche für die Betätigung aufweist. Im ersten Gang oder Bereich kann P langsam, aber mit erhöhter Kraft ausgelegt werden. Im weiteren Ablauf können die übrigen Stufen zumindest teilweise schneller über einen dann zumindest zeitweise aktiven 2. Gang oder Bereich durchlaufen werden. Der Aktor weist dafür einen linearen Aktor mit einer antreibenden Mutter auf. Die Mutter umfasst zwei verschiedene Gewindegänge, einen inneren Gewindegang und einen äußeren Gewindegang. Diese haben unterschiedliche Steigungen, d.h. eine unterschiedliche Übersetzung. Umgeschaltet wird über Anschläge im ersten Gewindegang. Es kann auch ein Energiespeicher zur Vorspannung der Parkbremse im Aktor bereitgestellt werden, statt wie bisher im Getriebe. It can also be said that the present invention proposes a parking brake actuator having 2 gears or ranges for the operation. In first gear or range, P can be laid out slowly but with increased force. In the further course, the remaining stages can be traversed at least partially faster over a then at least temporarily active second gear or area. The actuator has a linear actuator with a driving nut. The nut comprises two different threads, an inner thread and an outer thread. These have different slopes, i. a different translation. Switches over stops in the first thread. It can also be an energy storage for biasing the parking brake provided in the actuator, instead of as previously in the transmission.
Der Betätigungsaktor kann in Teilbereichen des Betätigungswegs zumindest näherungsweise konstante Kraftkennlinien aufweisen. Wird erfindungsgemäß eine nichtlineare Kennlinie des Aktors verwendet, so können bei entsprechend angepasster Übersetzung alle Zustände außer P um den Faktor der Kraftreduzierung schneller durchfahren werden, um von P nach D zu kommen. In diesem Fall ist es möglich, die Aktorgröße zu reduzieren. Zwar ist dann unter Umständen die benötigte Zeit zum Auslegen von P entsprechend größer, dieser Zeitverlust kann aber durch das aufgrund der angepassten Übersetzung schnellere Durchfahren der anderen Fahrstufen mindestens kompensiert werden.The actuation actuator may have at least approximately constant force characteristics in subregions of the actuation path. If, according to the invention, a nonlinear characteristic curve of the actuator is used, all states except P can be traversed faster by the factor of force reduction in order to come from P to D, with a correspondingly adapted ratio. In this case, it is possible to reduce the actuator size. Although under certain circumstances the time required to lay out P is correspondingly greater, this time loss can at least be compensated for by the faster speeding through of the other speed stages due to the adapted ratio.
Wird als „Kraftquelle“ (Antrieb) ein Linearaktor zu Grunde gelegt, so ergibt sich die Möglichkeit einen in großer Stückzahl produzierbaren oder produzierten „Grundaktor“ oder „Grundantriebseinheit“ zu verwenden, an welchen verschiedene Übertragungs- bzw. Betätigungs-Module an geschlossen werden können. So liegt es auch im Rahmen der Erfindung, ein PRND-Betätigungs-Modul vorzusehen, welches als Eingang einen Linearkolben (Stellglied) des Grundaktors benötigt und mit einem solchen zusammenwirken kann und als Ausgang eine Spindel (bzw. eine Spindelmutter) zum Anschluss an das Automatikgetriebe. Ein integral aufgebauter Aktor inklusive Kraftquelle liegt ebenfalls im Bereich der Erfindung.If a linear actuator is used as the "power source" (drive), there is the possibility of using a "basic actuator" or "basic drive unit" that can be produced or produced in large numbers, to which various transmission or actuation modules can be connected , So it is also within the scope of the invention to provide a PRND actuation module, which requires as input a linear piston (actuator) of the basic actuator and can interact with such and as output a spindle (or a spindle nut) for connection to the automatic transmission , An integrally constructed actuator including power source is also within the scope of the invention.
Die bislang nach dem Stand der Technik einstufige Übersetzung von Rotation in Linearbewegung (z.B. durch PWG, KGT, „einfache“ Bewegungsgewinde-Mutter) wird bei einer Ausführungsform der Erfindung durch eine zweistufige Mutter ersetzt. Diese Mutter umfasst zwei Gewindebereiche mit unterschiedlichen Steigungen. Steigung
Der Arbeitsbereich (möglicher axialer Verfahrweg) des Gewindebereichs
Bei Drehrichtungsumkehr wird auch zunächst Gewindebereich
Damit das Gewinde in den Endanschlägen nicht selbsthemmend ist, ist zumindest bei dem steilen Gewinde
Die Erfindung wird nachfolgend mittels eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail by means of an embodiment with reference to drawings. Showing:
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen bzw. vergleichbaren Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. The same or comparable elements are provided with the same reference numerals.
Der Aktor
Der Rotor
Die Spindel
Auf das der Führungshülse
Die Pleuelstange
Wie in
Aufgrund der unterschiedlichen Steigungen des ersten Muttergewindes
Bei Beenden der Relativbewegung in der Gewindekombination
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Aktor actuator
- 22
- Betätigungseinheit operating unit
- 33
- Antriebsmodul drive module
- 44
- Betätigungsmodul actuation module
- 55
- Gehäuseteil housing part
- 66
- Gehäuseteil housing part
- 77
- Stecker plug
- 88th
- Platine circuit board
- 99
- Antrieb drive
- 1010
- Stator stator
- 1111
- Rotor rotor
- 1212
- Rotorlager rotor bearing
- 1313
- Rotorgewinde rotor thread
- 1414
- Außengewinde / zweites Muttergewinde External thread / second nut thread
- 1515
- Spindelmutter spindle nut
- 1616
- Innengewinde / erstes Muttergewinde Internal thread / first nut thread
- 1717
- Spindelgewinde spindle thread
- 1818
- Spindel spindle
- 1919
- Führungselement guide element
- 2020
- Zwischenraum gap
- 2121
- Führungshülse guide sleeve
- 2222
- Führungsnuten guide
- 2323
- Anschlagelement stop element
- 2424
- Sicherungssplint cotter
- 2525
- Außengewinde external thread
- 2626
- Halbkugel hemisphere
- 2727
- Pleuelstange connecting rod
- 2828
- Sicherungsmutter locknut
- 2929
- Gabel fork
- 3030
- Schaltmechanik switching mechanism
- 3131
- Faltenbalg bellow
- 3232
- Anschlagfläche stop surface
- 3333
- Anschlagfläche stop surface
- 3434
- Vorspanneinrichtung biasing means
- 3535
- Spiralfeder spiral spring
- 3636
- Innengehäuse inner housing
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015224101.7A DE102015224101A1 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Actuator and actuator for an automatic transmission and use of a drive module for such an actuator unit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015224101.7A DE102015224101A1 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Actuator and actuator for an automatic transmission and use of a drive module for such an actuator unit |
Publications (1)
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---|---|
DE102015224101A1 true DE102015224101A1 (en) | 2017-06-08 |
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ID=58722672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015224101.7A Withdrawn DE102015224101A1 (en) | 2015-12-02 | 2015-12-02 | Actuator and actuator for an automatic transmission and use of a drive module for such an actuator unit |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015224101A1 (en) |
-
2015
- 2015-12-02 DE DE102015224101.7A patent/DE102015224101A1/en not_active Withdrawn
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---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |