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Die Erfindung betrifft einen Getriebeaktor mit ausschließlich einem Elektromotor (auch als Ein-Motor-Getriebeaktor bezeichnet) zum Wählen und Schalten verschiedener Gänge eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, wobei neben dem lediglich einen Elektromotor ein Spindeltrieb, welcher Spindeltrieb eine (vorzugsweise mit einem Rotor des Elektromotors gekoppelte) Mutter sowie eine in die Mutter eingedrehte Spindel aufweist, eine durch den Spindeltrieb antreibbare, mit einem gehäuseseitig aufgenommenen Kulissenstift zusammenwirkende Kulissentrommel sowie eine zum Verstellen zumindest einer Schaltgabel des Getriebes ausgebildete, durch Antreiben der Kulissentrommel verdrehbare sowie längsverschiebbare Schaltstange vorgesehen sind.
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Gattungsgemäße Getriebeaktoren sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. Beispielsweise offenbart die
WO 2015/154769 A1 einen Getriebeaktor für ein Kraftfahrzeuggetriebe mit genau einem Motor.
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Als nachteilig hat es sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen herausgestellt, dass die Aktoren häufig relativ komplex aufgebaut sind. Zumeist sind hierbei Getriebe mit mehreren Zahnradstufen eingesetzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass diese Getriebeaktoren nur relativ beschränkt in unterschiedlich ausgebildeten Getrieben anordenbar sind. Zumeist ist eine aufwändige konstruktive Anpassung des Getriebeaktors an das jeweilige Getriebe notwendig.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen möglichst einfach aufgebauten Getriebeaktor zur Verfügung zu stellen, der einfach in unterschiedlich konstruierte Getriebe einsetzbar ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mit einer Kulissenkontur ausgestattete Kulissentrommel mit (mindestens) einem Kulissenfinger versehen ist, welcher Kulissenfinger in (mindestens) eine geschlossene, mit zwei axial beabstandeten Tangentialabschnitten ausgestaltete Kulissenbahn eines mit der Schaltstange verbundenen Schaltelementes eingreift. Die Kulissentrommel ist vorzugsweise mit der Spindel unmittelbar drehfest verbunden.
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Durch das Vorsehen des mit der zusätzlichen Kulisse ausgestatteten Schaltelementes kann der die Schaltgabeln des Getriebes verstellende Betätigungsbereich der Schaltstange deutlich einfacher ausgebildet werden. An der Schnittstelle zwischen Schaltstange und Schaltgabeln wird bevorzugt lediglich ein Betätigungsfinger vorgesehen, der so ausgebildet ist, dass er in unterschiedlich konstruierte Getriebe eingreifen kann.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Vorteilhaft ist es demnach auch, wenn die Kulissentrommel unmittelbar einen hohlen Endbereich einer die Spindel mit umfassenden Betätigungsstange ausbildet, wobei der Kulissenfinger von einer radialen Innenseite der Kulissentrommel (radial nach innen) absteht. Dadurch ist der Kulissenfinger platzsparend angeordnet.
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In diesem Zusammenhang ist es weiterhin zweckmäßig, wenn das Schaltelement mit seinen mit dem Kulissenfinger in Eingriff befindlichen Bereich der Kulissenbahn (radial) innerhalb der Kulissentrommel angeordnet ist.
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Von Vorteil ist es auch, wenn die Kulissenbahn (vollständig) in einen begrenzten Umfangsbereich des Schaltelementes umgesetzt ist und neben den Tangentialabschnitten zwei diese Tangentialabschnitte an jeweils einem umfangsseitigen Ende miteinander verbindende Axialabschnitte aufweist. Dadurch ist die Kulissenbahn im Wesentlichen ringförmig (entlang einer rechteckförmigen Erstreckung) umgesetzt und dehnt sich in Umfangsrichtung aus. Somit ist die Kulissenbahn einfach herstellbar.
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Ist das Schaltelement als ein Wellensegment ausgebildet und über eine Getriebeeinheit mit der Schaltstange gekoppelt, kann eine Übersetzung zwischen dem Schaltelement und der Schaltstange geschickt gewählt werden.
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Diesbezüglich ist es weiterhin zweckdienlich, wenn die Getriebeeinheit als ein Untersetzungsgetriebe zum Untersetzen einer Drehzahl / eines Drehwinkels des Schaltelementes hin zu der Schaltstange ausgebildet ist.
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Besonders platzsparend wird die Getriebeeinheit umgesetzt, wenn an dem Schaltelement ein Stirnrad der Getriebeeinheit unmittelbar angebracht ist, welches Stirnrad mit einem an der Schaltstange befestigten Zahnradsegment im Zahneingriff steht. Die Getriebeeinheit ist zudem bevorzugt derart ausgebildet, dass das Schaltelement und die Schaltstange (vorzugsweise über einen Formschluss) verschiebefest verbunden sind.
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Alternativ zu der Getriebeeinheit ist es auch vorteilhaft, wenn das Schaltelement unmittelbar mit der Schaltstange verbunden ist, sodass der Aufbau des Getriebeaktors weiter vereinfacht wird.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Kulissenkontur der Kulissentrommel zwei axial zueinander beabstandete, in einer Umfangsrichtung (vollständig) umlaufende Wählabschnitte sowie mehrere in Umfangsrichtung zueinander beabstandete, die beiden Wählabschnitte miteinander axial verbindende Schaltabschnitte aufweist. Somit ergibt sich eine geschickte Ausbildung der Kulissentrommel zur Ansteuerung der unterschiedlichen Gänge des Getriebes.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn ein erster Wählabschnitt sowie ein zweiter Wählabschnitt mehrere Tangentialanschläge aufweisen, wobei ein erster Tangentialanschlag des ersten Wählabschnittes in einer ersten Drehrichtung der Kulissentrommel auf den Kulissenstift blockierend einwirkt und ein zweiter Tangentialanschlag des zweiten Wählabschnittes in einer, der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung auf den Kulissenstift blockierend einwirkt. Dadurch wird eine Rastkontur in den Wählabschnitten vorgesehen, die auch das Umschalten zwischen einem axialen Verschiebevorgang der Kulissentrommel hin zu einem drehenden Verstellvorgang der Kulissentrommel erleichtert.
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In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn an jeden axial verlaufenden Schaltabschnitt zu einer ersten axialen Seite ein erster Tangentialanschlag direkt angrenzt und zu einer, der ersten axialen Seite entgegengesetzten zweiten axialen Seite ein zweiter Tangentialanschlag direkt angrenzt, wobei die beiden einem Schaltabschnitt zugeordneten Tangentialanschläge umfangsseitig an einander entgegengesetzten Seiten des Schaltabschnittes angeordnet sind.
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Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Mutter unmittelbar verschiebefest mit dem Rotor verbunden ist. In diesem Zusammenhang ist es wiederum von Vorteil, wenn die Mutter zusammen mit dem Rotor relativ zu einem Gehäuse in einer axialen Richtung einer Rotordrehachse (Drehachse des Rotors) abgestützt ist. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
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Von Vorteil ist es ebenfalls, wenn an der Spindel an entgegengesetzt zueinander gelegenen Enden (der Spindel) Anschläge befestigt sind, an denen jeweils ein Kontakt mit der Spindelmutter zu einem drehfesten Verbund zwischen Mutter und Spindel führt.
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In anderen Worten ausgedrückt ist somit ein Getriebeaktor-Modul realisiert, das ausschließlich einen Elektromotor aufweist. Der Nachteil bestehender Ausführungen war bisher darin zu sehen, dass durch diese Ausführung meist mehrere, bspw. zwei, Eingriffe für einen Schalt- / Betätigungsfinger an einer Schaltstange vorgehalten werden mussten. In der vorliegenden Erfindung ist eine Kulissentrommel mit einem Finger (Kulissenfinger) vorgesehen, welcher Finger in eine geschlossene ringförmige Kulisse (Kulissenbahn) eines Kulissenträgers (Schaltelement) eingreift. Befindet sich der Finger axial vorne oder hinten, wird entsprechend eine axiale Bewegung des Kulissenträgers verursacht. Der Kulissenträger ist fest mit einem Betätigungsfinger zum Betätigen einer Schaltgabel verbunden oder über eine Getriebeeinheit mit diesem Betätigungsfinger gekoppelt. Somit ist die Spindel drehfest mit der Kulissentrommel verbunden. Die Kulissentrommel weist weiterhin eine Kulisse (Kulissenkontur) mit axial mittigen Rampenflanken (Schaltabschnitt) auf, in welche ein gehäusefester Kulissenstift eingreift. In der radial mittigen Position wird so eine lineare Bewegung der Spindel und der Kulissentrommel verursacht. Wird die Spindel in einer hinteren oder vorderen Position in Rotation versetzt, so kann die Rampe der Kulissentrommel überwunden werden und auch der Kulissenträger in Rotation und so innerhalb der Neutralgasse in eine neue Schaltgasse verdreht werden.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebeaktors nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei neben einem in Längsrichtung geschnittenen Spindeltrieb sowie einem Elektromotor, eine mit einer Spindel des Spindeltriebs gekoppelte abgewickelte Kulissenkontur einer Kulissentrommel dargestellt sind, und wobei eine mit der Kulissentrommel wiederum wirkverbundene ringförmige Kulissenbahn eines Schaltelementes versetzt zu der Kulissentrommel dargestellt ist, welches Schaltelement weiter mit einer Schaltstange zum Betätigen eines teilweise dargestellten Getriebes weiter verbunden ist,
- 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 eingesetzten Schaltelementes,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Zusammenbaus aus der in 1 eingesetzten Kulissentrommel mit der Spindel des Spindeltriebs,
- 4 eine perspektivische Ansicht des Getriebeaktors im Bereich einer zwischen dem Schaltelement und der Schaltstange eingesetzten Getriebeeinheit,
- 5 eine perspektivische Ansicht des in Längsrichtung geschnitten dargestellten Getriebeaktors nach 1 in einer detaillierten Ausbildung,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Getriebeaktors,
- 7 eine perspektivische Darstellung des längs geschnittenen Getriebeaktors nach 6,
- 8 eine perspektivische Darstellung des explodierten Getriebeaktors nach 6 und 7,
- 9 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebeaktors im Bereich seiner Getriebeeinheit, wobei das Schaltelement und die Schaltstange in Teildarstellungen detailliert gezeigt sind,
- 10 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebeaktors, ähnlich zu 9, auf Grundlage der 1, wobei die unterschiedlichen Bestandteile des Getriebeaktors in Teildarstellungen detailliert gezeigt sind,
- 11 bis 17 schematische Darstellungen des Getriebeaktors, ähnlich zu der Darstellung nach 1, in unterschiedlichen Stellungen zum Wählen und Schalten der Gänge des Getriebes, sowie
- 18 bis 25 schematische Darstellungen des Getriebeaktors, ähnlich zu der Darstellung nach 1, in unterschiedlichen Stellungen zum Wählen und Schalten der Gänge des Getriebes nach einem sich von den 11 bis 17 unterscheidenden Schaltschema.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In Verbindung mit den 1 und 5 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Getriebeaktors 1 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu erkennen. Der Getriebeaktor 1 ist als ein Ein-Motor-Getriebeaktor realisiert und weist somit genau einen Elektromotor 3 auf. Der Getriebeaktor 1 dient auf typische Weise zum Wählen und Schalten unterschiedlicher Gänge eines hier der Übersichtlichkeit halber lediglich hinsichtlich seiner Schaltgabeln 10 dargestellten Getriebes 2. Das Getriebe 2 ist auf typische Weise als ein Schaltgetriebe innerhalb eines Kraftfahrzeugantriebsstranges umgesetzt.
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Der Elektromotor 3 ist in 1 schematisch dargestellt. Der Elektromotor 3 weist einen in einem Gehäuse 31 fest aufgenommenen Stator 32 auf. Radial innerhalb des Stators 32 ist ein Rotor 5 des Elektromotors 3 drehbar um eine Rotordrehachse 29 gelagert. Weiterhin ist mit dem Rotor 5 eine Mutter 6 eines Spindeltriebs 4 fest (drehfest und axialfest) verbunden. Die Mutter 6 nimmt auf ihrer radialen Außenseite den Rotor 5 unmittelbar auf. Somit ist die Mutter 6, wie bereits der Rotor 5, in einer axialen Richtung, d. h. entlang der Rotordrehachse 29 gesehen, fest abgestützt / aufgenommen.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die verwendeten Richtungen axial, radial sowie Umfangsrichtung / tangential in Bezug auf die Rotordrehachse 29 zu sehen sind. Axial / axiale Richtung bedeutet folglich eine Richtung entlang / parallel zu der Rotordrehachse 29. Radial / radiale Richtung bedeutet eine Richtung senkrecht zu der Rotordrehachse 29. Umfangsrichtung / tangential bedeutet eine Richtung tangential / entlang eines Umfangs einer konzentrisch um die Rotordrehachse 29 herum verlaufenden Kreislinie.
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Neben der Mutter 6 weist der Spindeltrieb 4 auf typische Weise eine Spindel 7 auf, die sich mit der Mutter 6 in Eingriff befindet. Auf typische Weise ist die Mutter 6 (mit einem Innengewinde) auf (einem Außengewinde) der Spindel 7 aufgedreht. Auch sind an der Spindel 7 zwei zueinander entgegengesetzte Axialanschläge 33a und 33b angebracht. In 1 liegt die Mutter 6 an einem ersten Anschlag 33a an. Die Anschläge 33a, 33b sind axialfest und vorzugsweise drehfest an der Spindel 7 vorgehalten. Bei einer Verdrehung der Mutter 6 derart, dass sich der erste Anschlag 33a auf die Mutter 6 so weit zu bewegt bis der erste Anschlag 33a fest an der Mutter 6 anliegt, sind Mutter 6 und Spindel 7 drehfest miteinander verbunden / aneinander abgestützt. Auf gleiche Weise wirkt ein zweiter Anschlag 33b auf einem dem ersten Anschlag 33a entgegengesetzten Ende der Spindel 7 auf die Mutter 6 ein.
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Des Weiteren ist mit der Spindel 7 eine Kulissentrommel 9 drehfest verbunden, welche in 1 lediglich seitens ihres abgerollten Umfangsbereiches dargestellt ist. Wie diesbezüglich näher in 3 zu erkennen, ist die Kulissentrommel 9 im Wesentlichen an einem axialen Ende der Spindel 7, nämlich im Anschluss an einer dem zweiten Anschlag 33b abgewandten axialen Seite des ersten Anschlags 33a angeordnet. Kulissentrommel 9 und Spindel 7 sind drehfest verbunden. Die Kulissentrommel 9 bildet bevorzugt unmittelbar einen Endbereich 17 der Spindel 7 und somit mit der Spindel 7 eine gemeinsame Betätigungsstange 18 aus (3). Folglich ist die Kulissentrommel 9 / die Betätigungsstange 18 im Betrieb bei einem Verdrehen der Mutter 6 entlang der gemeinsamen Rotordrehachse 29 verschiebbar oder um die Rotordrehachse 29 verdrehbar.
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In Verbindung mit den 1, 3 und 10 ist eine Kulissenkontur 12 der Kulissentrommel 9 detailliert zu erkennen. Die Kulissenkontur 12 weist zwei ringförmige / vollständig in Umfangsrichtung umlaufende Wählabschnitte 24, 25 aufweist. Ein erster Wählabschnitt 24 ist in der axialen Richtung beabstandet zu einem zweiten Wählabschnitt 25 vorgesehen. Die beiden Wählabschnitte 24, 25 sind in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen über axial verlaufende Schaltabschnitte 26 verbunden.
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In die Kulissenkontur 12 greift ein Kulissenstift 8 ein. Der Kulissenstift 8 ist in dem Gehäuse 31 aufgenommen / gelagert. Der Kulissenstift 8 ist bevorzugt mittels einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Feder in radialer Richtung zur Kulissenkontur 12 vorgespannt, sodass eine Stirnseite des Kulissenstiftes 8 auf den Grund der Kulissenkontur 12 mit einer bestimmten Vorspannkraft hingedrückt ist.
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Die Wählabschnitte 24, 25 bilden im Wesentlichen zusammen mit dem Kulissenstift 8 jeweils einen Freilauf aus. Hierfür sind die Wählabschnitte 24, 25 in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten, relativ zueinander in Umfangsrichtung beabstandeten Schaltabschnitten 26 mit einer kontinuierlich ansteigenden Rampenkontur 34a, 34b bzw. mit einem Tangentialanschlag 28a, 28b ausgestattet. Der erste Wählabschnitte 24 weist je Schaltabschnitt 26 einen zu einer ersten Umfangsrichtung / Umfangsseite weisenden ersten Tangentialanschlag 28a sowie eine erste Rampenkontur 34a auf. Der zweite Wählabschnitt 25 weist je Schaltabschnitt 26 einen in einer der ersten Umfangsrichtung entgegengesetzten zweiten Umfangsrichtung weisenden zweiten Tangentialanschlag 28b sowie eine zweite Rampenkontur 34b auf. Somit sind mehrere erste Tangentialanschläge 28a in Umfangsrichtung entgegengesetzt zu mehreren zweiten Tangentialanschlägen 28b ausgerichtet. Somit sind auch die ersten Rampen 34a des ersten Wählabschnittes 24 entgegengesetzt zu mehreren zweiten Rampen 34b des zweiten Wählabschnittes 25 ausgerichtet.
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In einem axial mittigen Bereich zwischen den Wählabschnitten 24, 25 sind die Schaltabschnitte 26 ausgebildet, die jeweils zu beiden Umfangsrichtungen Anschläge und somit eine vollständige Führungsnut ausbilden. Wie nachfolgend näher beschrieben, wird durch diese Kulissenkontur 12 in Zusammenwirkung mit dem Kulissenstift 8 die Verdrehung und Verschiebung einer seitens des Getriebes 2 angeordneten Schaltstange 11 bewirkt. Die Schaltstange 11 weist einen Betätigungsfinger 23 auf, der mit den Schaltgabeln 10 zusammenwirkt.
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Erfindungsgemäß ist mit der Kulissentrommel 9 ein Schaltelement 16 wirkverbunden. Das Schaltelement 16 ist über eine weitere Kulisseneinrichtung mit der Kulissentrommel 9 / der Betätigungsstange 18 gekoppelt. Hierzu weist die Kulissentrommel 9 unmittelbar (zumindest) einen (alternativ mehrere) Kulissenfinger 13 auf, der (/die) in (zumindest) eine Kulissenbahn 15 (alternativ mehrere Kulissenbahnen 15) des Schaltelementes 16 eingreift (/eingreifen). Der Kulissenfinger 13 ist in 3 gut zu erkennen. Der Kulissenfinger 13 auf einer radialen Innenseite 19 der hohl ausgebildeten Kulissentrommel 9 angeordnet. Der Kulissenfinger 13 ragt von dieser Innenseite 19 aus in radialer Richtung nach innen weg.
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Der Kulissenfinger 13 steht mit der in den 2, 9 und 10 detailliert zu erkennenden Kulissenbahn 15 des Schaltelementes 16 in Eingriff. Die Kulissenbahn 15 ist als eine geschlossene Bahn / Kulisse umgesetzt. Wie in 1 in ihrem abgerollten Zustand zu erkennen, ist die Kulissenbahn 15 im Wesentlichen ringförmig realisiert. Die Kulissenbahn 15 weist zwei axial beabstandete sowie in Umfangsrichtung verlaufende Tangentialabschnitte 14a, 14b auf. Die beiden Tangentialabschnitte 14a, 14b sind zu ihren umfangsseitigen Enden 20a, 20b über Axialabschnitte 21a, 21b miteinander verbunden. Insbesondere sind die ersten Enden 20a des ersten Tangentialabschnittes 14a sowie des zweiten Tangentialabschnittes 14b auf einer gleichen umfangsseitigen Höhe angeordnet und durch den ersten Axialabschnitt 21a verbunden. Die dem ersten Ende 20a gegenüberliegenden zweiten Enden 20b des ersten und zweiten Tangentialabschnittes 14a, 14b liegen ebenfalls auf einer gleichen umfangsseitigen Höhe und sind über den zweiten Axialabschnitt 21b miteinander verbunden.
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Wie unter Zusammenwirkung der 2 und 4 bis 8 des Weiteren zu erkennen ist, ist das Schaltelement 16 in dieser Ausführung über eine Getriebeeinheit 22 mit der Schaltstange 11 drehverbunden. Die Schaltstange 11, die mit ihrer Längsachse parallel zu der Rotordrehachse 29 angeordnet ist, weist ein Zahnradsegment 30 auf, das sich mit einem an dem Schaltelement 16 ausgebildeten Stirnrad 27 in Zahneingriff befindet. Das Stirnrad 27 ist an einem der Kulissentrommel 9 entgegengesetzten, aus der Kulissentrommel 9 herausragenden Ende des Schaltelementes 16 angeordnet. Das Zahnradsegment 30 befindet sich mit einer Innenverzahnung mit dem Stirnrad 27 / einer Außenverzahnung des Stirnrades 27 in Zahneingriff. Das Zahnradsegment 30 bildet kein in Umfangsrichtung vollständig umlaufendes Rad, sondern ein Segment mit begrenzter Erstreckung in Umfangsrichtung aus. Die Getriebeeinheit 22 ist derart umgesetzt, dass eine Untersetzung einer Drehzahl der Betätigungsstange 18 hin zu der Schaltstange 11 im Betrieb erfolgt. Auch ist die Getriebeeinheit 22 derart ausgebildet, dass das Schaltelement 16 und die Schaltstange verschiebefest (in axialer Richtung) verbunden sind.
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Gemäß einer alternativen Ausführung der erfindungsgemäßen Art ist auch auf eine Getriebeeinheit 22 verzichtet. Mit dieser Ausführung ist dann die Betätigungsstange 18 bevorzugt direkt mit der Schaltstange 11 verbunden.
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In anderen Worten ausgedrückt, verfügt die Kulissentrommel 9 über einen vorzugsweise radial nach innen ragenden Kulissenfinger 13, welcher in die Kulissenbahn 15 eines vorzugsweise konzentrisch zur Kulissentrommel 9 gelagerten Kulissenträgers (Schaltelement 16) ragt. Die Kulissenbahn 15 ist umlaufend (zweimal tangential und zweimal axial) auf dem Umfang des Kulissenträgers 16 angeordnet. Der Betätigungsfinger 23 ist starr an den Kulissenträger 16 angebunden und greift innerhalb des Getriebes 2 in die (unverändert gelassenen) Eingriffe in der jeweils gewählten Schaltgabel 10. Aus Bauraumgründen ist erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Kulissenträger 16 vorzugsweise radial innerhalb der Kulissentrommel 9 anzuordnen. Somit kann die erfindungsgemäße Erweiterung bauraumneutral umgesetzt werden. Somit wird das Erfordernis einer Anpassung im Getriebe umgangen, wodurch der erfindungsgemäße Aktor 1 an ein vorhandenes unverändert gelassenes Getriebe 2 angebaut werden kann.
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Nachfolgend wird nun auf die Funktion und Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Getriebeaktors 1 zum Ein- und Auslegen der einzelnen Gänge des Getriebes 2 eingegangen. Beispielhaft werden anhand der 1 und 11 bis 17 Schaltvorgänge von Neutral (Leerlauf) in den ersten Gang, dann (erneut über Neutral) in den zweiten Gang und wieder zurück in Neutral beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich alle weiteren Schaltvorgänge aus diesen Schaltvorgängen ableiten lassen. Das Getriebe 2 verfügt lediglich über zwei wählbare Schaltgassen mit R/1.-Gang und 2./3.-Gang. Prinzipiell sind jedoch auch Getriebe 2 mit mehr und/oder alternativ angeordneten Gängen mit dem erfindungsgemäßen Aktor 1 bedienbar.
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In 1 ist ein Ausgangszustand des in Ruhe befindlichen Aktor 1 dargestellt. Die Spindel 7 ist komplett eingefahren; der Kulissenstift 8 befindet sich am (getriebeseitigen) Ende einer Schaltkulisse (eines Schaltabschnittes 26) auf der Kulissentrommel 9; der Kulissenfinger 13 ist in der Mitte des tangential verlaufenden, aktorseitigen / spindeltriebseitigen Bereichs (erster Tangentialabschnitt 14a) der Kulissenbahn 15 angeordnet; und der Betätigungsfinger 23 befindet sich in der 1./2.-Gang-Gasse in Neutralstellung und ist durch die im Getriebe 2 integrierte Rastierung eingerastet (kein Gang im Getriebe 2 eingelegt).
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Wird nun der Rotor 5 des Aktors 1 in Rotation versetzt, stützt sich der Kulissenstift 8 an einer Rampenflanke (d.h. an einem ersten umfangsseitigen Anschlag des Schaltabschnittes 26 sowie dem ersten Tangentialanschlag 28a) ab, so dass sich die Spindel 7, welche drehfest mit der Kulissentrommel 9 verbunden ist, folglich nicht verdrehen kann. Somit wird entsprechend der Mutter- / Spindelsteigung ein Vorschub von Spindel 7, Kulissentrommel 9 und Kulissenfinger 13 erzeugt. Der Kulissenfinger 13 nimmt den Kulissenträger 16 mit und über den damit verbundenen / daran befestigten Betätigungsfinger 23 wird die 1./2. -Gang-Schaltgabel 10 ebenfalls axial verlagert und somit der erste Gang eingelegt (11).
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Eine Drehrichtungsumkehr im Aktor 1 bewirkt nun die gegenläufige Aktion (12): Der Kulissenstift 8 stützt sich aufgrund seiner neuen Position auf der Kulissentrommel 9 an einer (nun im Drehsinn umgekehrt wirkenden) Rampenflanke (d.h. an einem zweiten umfangsseitigen Anschlag des Schaltabschnittes 26 sowie dem zweiten Tangentialanschlag 28b) ab, so dass sich die Spindel 7 folglich nicht verdrehen kann. Somit wird ein Vorschub von Spindel 7, Kulissentrommel 9 und Kulissenfinger 13 in entgegengesetzter Richtung (gegenüber 11) erzeugt. Der Kulissenfinger 13 nimmt den Kulissenträger 16 mit und über den daran befestigten Betätigungsfinger 23 wird die 1./2.-Gang-Schaltgabel 10 ebenfalls axial verlagert und somit der erste Gang ausgelegt und wieder die Neutralstellung erreicht.
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Um nun den zweiten Gang einlegen zu können, ist zunächst die 2./3.-Gang-Gasse zu wählen. Hierzu wird der Aktor 1 weiter im gleichen Drehsinn wie zum Auslegen des ersten Ganges verdreht. Da sich die Spindel 7 nun am Anschlag 33a befindet und dadurch keine Relativdrehung bezüglich des Rotors 5 mehr möglich ist, wird die Spindel 7 mit dem Rotor 5 verdreht. Der Kulissenstift 8 überfährt dabei (genau) eine Rampe (zweite Rampenkontur 34b mit daran anschließendem zweiten Tangentialanschlag 28b) auf der Kulissentrommel 9. Somit erreicht der daran befestigte Kulissenfinger 13 das Ende 20a der tangential verlaufenden Bahn 14a auf dem Kulissenträger 16. Hierbei erfolgt zunächst noch keine Bewegung (weder translatorisch noch rotatorisch) des Betätigungsfingers 23 (13).
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Der Aktor 1 wird weiter im gleichen Drehsinn verdreht, wodurch auch die Kulissentrommel 9 verdreht wird und der daran befestigte Kulissenfinger 13. Da sich dieser jedoch nun am Ende 20a der tangential verlaufenden Bahn 14a auf dem Kulissenträger 16 befindet, wird auch dieser nun mitgenommen und mit dem Rotor 5 verdreht. Diese Verdrehung korreliert mit (genau einem) einem Wechsel der Schaltgassen im Getriebe 2, so dass sich der Betätigungsfinger 23 nun in der Neutralposition zwischen zweitem und drittem Gang auf der 2./3.-Gang-Gasse befindet und der Wählvorgang damit beendet ist (14).
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Der Kulissenfinger 13 befindet sich nun in der Aktor-seitigen Kulissenbahn 14a auf dem Kulissenträger 16 und die Spindel 7 im komplett eingefahrenen Zustand. Somit ist es nicht möglich den Kulissenträger 16 und damit den Betätigungsfinger 23 weiter in Richtung Aktor 1 zu bewegen, um den zweiten Gang einzulegen. Um den Betätigungsfinger 23 also in die entgegengesetzte Richtung zu „Neutral nach 1.Gang“ bewegen zu können, muss der Kulissenfinger 13 zunächst in die Getriebe-seitige Kulissenbahn (zweiter Tangentialabschnitt 14b) bewegt werden, um die erforderliche „Hubreserve“ zu erlangen. Hierzu wird nach 15 die Aktor-Drehrichtung umgekehrt, wodurch sich der Kulissenstift 8 an einer Rampe (zweiter Tangentialanschlag 28b) auf der Kulissentrommel 9 abstützt, die Spindel 7 am Verdrehen gehindert wird und somit axialer Vorschub von Spindel 7, Kulissentrommel 9 und Kulissenfinger 13 in Richtung Getriebe 2 bis zum Spindel-Anschlag (zweiter Anschlag 33b) erzeugt wird. Hierbei durchfährt der Kulissenfinger 13 die axial verlaufende Bahn (erster Axialabschnitt 21a) des Kulissenträgers 16 bis zu deren Ende (15).
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Ein weiteres Verdrehen des Aktors 1 bewirkt nun, aufgrund des nun nicht mehr möglichen weiteren axialen Verlagerns der Spindel 7, ein Verdrehen dieser, wodurch auch Kulissentrommel 9 und Kulissenfinger 13 verdreht werden. Der Kulissenstift 8 überfährt dabei (genau) eine Rampe (eine zweite Rampenkontur 34b und den daran anschließenden zweiten Tangentialanschlag 28b) auf der Kulissentrommel 9. Der Kulissenstift 8 steht nun (vorzugsweise) in der Mitte der Getriebe-seitigen tangential verlaufenden Bahn (zweiter Tangentialabschnitt 14b) auf dem Kulissenträger 16 (16).
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Eine Drehrichtungsumkehr des Aktors 1 bewirkt nun aufgrund des sich an einer Rampenflanke 28b abstützenden Kulissenstiftes 8 einen axialen Vorschub von Spindel 7, Kulissentrommel 9 und Kulissenfinger 13 in Richtung Aktor 1 / Spindel 7 bis zum Anschlag der Spindel 7. Der Kulissenfinger 13 nimmt dabei den Kulissenträger 16 mit (da sich der Kulissenfinger 13 in einer tangential - also senkrecht zur axialen Bewegungsrichtung - verlaufenden Bahn des Kulissenträgers 16 befindet). Der mit dem Kulissenträger 16 verbundene Betätigungsfinger 23 nimmt dabei die Schaltgabel 10 mit, wodurch der zweite Gang im Getriebe 2 eingelegt wird (17).
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Um nun den zweiten Gang wieder auszulegen, wird der Aktor 1 in die entgegengesetzte Richtung verdreht. Hierbei stützt sich der Kulissenstift 8 an einer Rampenflanke 28b der Kulissentrommel 9 ab, es entsteht axialer Vorschub von Spindel 7, Kulissentrommel 9, Kulissenfinger 13 und Kulissenträger 16 in Richtung Getriebe 2. Dabei nimmt der Betätigungsfinger 23 die 2./3.-Gang-Schaltgabel 10 mit und verlagert diese in die Neutralstellung (zwischen Gang 2 und 3) (16).
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Mit der erfindungsgemäßen Aktorik 1 ist es also möglich, anders als bei konventionellen lediglich sequenziell schaltbaren (Schaltwalzen-) Getrieben mit nur einem Motor, in der Aktorik 1 die Gänge in beliebiger Reihenfolge direkt (zu wählen und) zu schalten.
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In Verbindung mit den 18 bis 25 ist schließlich noch ein weiteres Schaltschema des erfindungsgemäßen Getriebeaktors 1 veranschaulicht.
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Mit 18 ist in diesem Zusammenhang ein 1. Gang eingelegt. Der Elektromotor 3 wird beispielsweise im Uhrzeigersinn verdreht / angetrieben. Der Kulissenstift 8 hindert die Spindel 7 am Verdrehen. Dadurch kommt es zu einer axialen Bewegung der Spindel 7, der Kulissentrommel 9, des Kulissenfingers 13 und der gewählten Schaltgabel 10 von neutral in den 1. Gang.
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Gemäß 19 wird der Elektromotor 3 dann gegen den Uhrzeigersinn verdreht (umgekehrte Betätigung). Der Kulissenstift 8 hindert die Spindel 7 wiederum am Verdrehen. Dies hat zur Folge, dass sich die Spindel 7, die Kulissentrommel 9, der Kulissen Finger 13 und die gewählte Schaltgabel 10 vom 1. Gang in neutral axial zurück bewegen.
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Bei einem weiteren Verdrehen des Elektromotors 3 gegen den Uhrzeigersinn (gemäß 20) kann sich der Kulissenstift 8 über die Rampe (Tangentialanschlag 28a) hinweg bewegen. Dies führt zu einer Drehbewegung der Spindel 7 und des Kulissenstiftes 8 in der Kulissenkontur 12 der Kulissentrommel 9, wobei die Kulissentrommel 9 und der Kulissenfinger 13 in ihrer Position verweilen. Daher kommt es in diesem Schaltzustand zu keinem Wechsel der Schaltgabel 10 oder des Gangs.
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Mit 21 wird der Elektromotor 3 weiter gegen den Uhrzeigersinn bewegt / verdreht / angetrieben. Dadurch kann sich der Kulissenstift 8 über die nächste Rampe (Tangentialanschlag 28a) bewegen. Dies führt schließlich zu einer Drehbewegung der Spindel 7 sowie des Kulissenstiftes 8. Wenn der Kulissenstift 8 schließlich in der Kulissenkontur 12 in Endanschlag gerät, bewirkt dies eine Drehbewegung der Kulissentrommel 9 und des Kulissenfingers 13.dadurch wird die nächste Schaltgabel 10 (2./3.) gewählt.
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In 22 wird der Elektromotor 3 wiederum im Uhrzeigersinn verdreht / angetrieben. Der Kulissenstift 8 verhindert, dass die Spindel 7 sich verdreht. Dadurch kommt es zu einer axialen Bewegung der Spindel 7 und des Kulissenstifts 8 in der Kulissenkontur 12. Daher kommt es nicht zu einem Wechsel der Schaltgabel 10 oder des Gangs.
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In 23 wird der Elektromotor 3 wiederum im Uhrzeigersinn verdreht / angetrieben. Der Kulissenstift 8 kann sich über die Rampe (Tangentialanschlag 28b) hinweg bewegen. Dies führt zu einer Drehbewegung der Spindel 7 und des Kulissenstiftes 8 in der Kulissenkontur 12. die Kulissentrommel 9 sowie der Kulissen Finger 13 verweilen in ihrer Position. Daher kommt es zu keinem Wechsel der Schaltgabel 10 oder des Gangs.
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Wird gemäß 24 der Elektromotor 3 dann gegen den Uhrzeigersinn verdreht, hindert der Kulissenstift 8 die Spindel 7 vom Verdrehen. Dies führt zu einer axialen Bewegung der Spindel 7, der Kulissentrommel 9, des Kulissenfingers 13 und der gewählten Schaltgabel 10 von neutral in den 2. Gang.
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In 25 wird der Elektromotor 3 schließlich wiederum im Uhrzeigersinn verdreht / angetrieben. Der Kulissenstift 8 hindert die Spindel 7 am Verdrehen. Dies führt zu einer axialen Bewegung der Spindel 7, der Kulissentrommel 9, des Kulissenfingers 13 und der gewählten Schaltgabel von dem 2. Gang zurück zu neutral.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeaktor
- 2
- Getriebe
- 3
- Elektromotor
- 4
- Spindeltrieb
- 5
- Rotor
- 6
- Mutter
- 7
- Spindel
- 8
- Kulissenstift
- 9
- Kulissentrommel
- 10
- Schaltgabel
- 11
- Schaltstange
- 12
- Kulissenkontur
- 13
- Kulissenfinger
- 14a
- erster Tangentialabschnitt
- 14b
- zweiter Tangentialabschnitt
- 15
- Kulissenbahn
- 16
- Schaltelement
- 17
- Endbereich
- 18
- Betätigungsstange
- 19
- Innenseite
- 20a
- erstes Ende
- 20b
- zweites Ende
- 21a
- erster Axialabschnitt
- 21b
- zweiter Axialabschnitt
- 22
- Getriebeeinheit
- 23
- Betätigungsfinger
- 24
- erster Wählabschnitt
- 25
- zweiter Wählabschnitt
- 26
- Schaltabschnitt
- 27
- Stirnrad
- 28a
- erster Tangentialanschlag
- 28b
- zweiter Tangentialanschlag
- 29
- Rotordrehachse
- 30
- Zahnradsegment
- 31
- Gehäuse
- 32
- Stator
- 33a
- erster Anschlag
- 33b
- zweiter Anschlag
- 34a
- erste Rampenkontur
- 34b
- zweite Rampenkontur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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