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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Schalten einer Parksperre sowie zum Ändern eines Zustands zweier unterschiedlicher Bestandteile einer Getriebeeinheit eines hybriden Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit mit dieser Betätigungsvorrichtung.
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Gattungsgemäße Aktoren zum Betätigen einer Parksperre sind bspw. aus der
DE 10 2018 105 476 A1 bekannt. Auch sind unterschiedliche Aktoren bekannt, die zum Betätigen von Getrieben eingesetzt sind.
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Aus den Druckschriften
DE 10 2017 126 873 A1 ,
GB 1 277 694 A und
US 2008 / 0 073 172 A1 sind jeweils gattungsgemäße Getriebestrukturen mit zwei Klinken bekannt, welche auf Sperrräder der Getriebestruktur einwirken können.
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Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Betätigungsvorrichtungen besteht darin, dass häufig mehrere Aktoren eingesetzt werden, die über relativ komplexe Koppelmechanismen mit den entsprechenden Stellelementen im Antriebsstrang zusammenwirken. Ein relativ großbauender sowie komplexer Mechanismus ist die Folge.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und eine Betätigungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die zum effizienten Umsetzen verschiedener Betriebsmodi einer hybriden Antriebseinheit ausgelegt sowie möglichst kompakt realisiert ist.
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Dies wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Schalten einer Parksperre sowie zum Ändern eines Zustandes zweier unterschiedlicher Bestandteile einer Getriebeeinheit eines hybriden Kraftfahrzeuges, mit einem Stellmotor, einem, der Parksperre zugeordneten oder zuordenbaren, ersten Sperrrad sowie einer durch den Stellmotor verstellbaren, mit dem ersten Sperrrad zusammenwirkenden Klinkeneinrichtung, wobei ein Klinkenhebel der Klinkeneinrichtung zwischen einer das erste Sperrrad in seiner Drehposition blockierenden ersten Stellung und einer das erste Sperrrad in seiner Drehposition freigebenden zweiten Stellung versschwenkbar ist, und wobei der Stellmotor zusätzlich mit einem, einem Getriebebestandteil der Getriebeeinheit zugeordneten oder zuordenbaren, zweiten Sperrrad sowie mit einer Getriebeschalteinrichtung zum An- und Ankoppeln eines Losrades der Getriebeeinheit wirkverbunden ist.
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Durch das Vorsehen der beiden Klinkenhebel wird zum einen ein robuster Schaltmechanismus geschaffen, der möglichst direkt mit dem Stellmotor gekoppelt werden kann sowie eine möglichst kompakte Bauweise aufweist. Die intensive Bauraumausnutzung wird weiter fokussiert, indem die zusätzliche Koppelung des Stellmotors mit der Getriebeschalteinrichtung umgesetzt wird.
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Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die beiden Sperrräder koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine bauraumgeschickte Unterbringung der Betätigungsvorrichtung in der entsprechenden Antriebseinheit.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass die Klinkeneinrichtung zwei relativ zueinander um eine gemeinsame Schwenkachse verschwenkbare Klinkenhebel aufweist, wobei ein erster Klinkenhebel mit dem ersten Sperrrad und ein zweiter Klinkenhebel mit dem zweiten Sperrrad zusammenwirkt. Dadurch wird die Betätigungsvorrichtung noch kompakter sowie robuster umgesetzt.
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Auch ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die beiden Klinkenhebel (direkt) mit einer gemeinsamen Welle des Stellmotors gekoppelt sind. Dadurch wird der Aktor möglichst direkt an die Klinkenhebel angebunden. Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn die Klinkenhebel mit unterschiedlichen Wellen gekoppelt sind.
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Als eine möglichst direkte und robuste Verbindung hat sich herausgestellt und ist erfindungsgemäß vorgesehen, wenn die Klinkenhebel mit einer gemeinsamen, mit dem Stellmotor gekoppelten Nockenwelle in Wirkverbindung stehen.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Dabei ist es ebenfalls zweckmäßig, wenn die Nockenwelle eine, an einer Schulter des ersten Klinkenhebels anliegende oder anlegbare, erste Nocke, sowie eine, an einer Schulter des zweiten Klinkenhebels anliegende oder anlegbare, zweite Nocke aufweist.
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Die erste Nocke und die zweite Nocke unterscheiden sich dann bevorzugt in ihrer Winkelposition und/oder ihrer umfangsseitigen Erstreckung, d.h. ihrer Erstreckung in einer Umfangsrichtung der Nockenwelle. Dadurch sind die verschiedenen Ansteuerungsmodi der Betätigungsvorrichtung durch Drehwinkeländerung der Welle des Stellmotors einfach ansteuerbar.
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Von Vorteil ist es auch, wenn der Stellmotor derart mit den Klinkenhebeln wirkverbunden ist, dass die Klinkenhebel gleichzeitig oder separat in ihre erste Stellung und ihre zweite Stellung verbringbar sind. Dadurch wird die Ansteuerbarkeit weiter erleichtert.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Getriebeschalteinrichtung eine Schaltwalze aufweist, die mittels einer Kulisseneinrichtung mit einer Aktorwelle des Stellmotors verdrehbar und/oder axial verschiebbar gekoppelt ist und verstellend auf zumindest eine Synchronisierung einwirkt. Auch dadurch ergibt sich eine kompakte Betätigungsvorrichtung, die entsprechende Schaltbewegungen der rotierenden Aktorwelle in rotatorische und/oder translatorische Bewegungen der Schaltwalze wandelt. Die Betätigungsvorrichtung ist dadurch noch vielseitiger einsetzbar.
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Auch ist es zweckdienlich, wenn die Getriebeschalteinrichtung ein über einen Kugelgewindetrieb mit der Aktorwelle des Stellmotors gekoppeltes Schiebeelement aufweist, welches Schiebeelement verstellend auf zumindest eine Synchronisierung einwirkt. Auch dadurch ergibt sich eine kompakte Betätigungsvorrichtung.
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Zudem ist es von Vorteil, wenn die Getriebeschalteinrichtung über eine Nockenwelle verfügt, die mit dem Stellmotor bewegungsgekoppelt ist, wobei zumindest eine Nocke dieser Nockenwelle verstellend auf zumindest eine Synchronisierung einwirkt. Dadurch wird der Aufbau der Betätigungsvorrichtung möglichst einfach gehalten.
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In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, wenn die Nockenwelle der Getriebeschalteinrichtung und die mit den Klinkenhebeln zusammenwirkende Nockenwelle stoffeinteilig als eine gemeinsame Welle ausgebildet sind. Auch dadurch wird der Aufbau vereinfacht.
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Alternativ hierzu ist es auch zweckmäßig, wenn die Nockenwelle der Getriebeschalteinrichtung und die mit den Klinkenhebeln zusammenwirkende Nockenwelle als zwei separat voneinander ausgeformte, miteinander bewegungsgekoppelte Einzelwellen ausgebildet sind und/oder mit ihren Längsachsen schräg zueinander angeordnet sind. Dadurch lassen sich die Nockenwellen möglichst platzsparend in der Getriebeeinheit anordnen.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn eine Federeinrichtung vorhanden ist, die derart angeordnet ist, dass sie den ersten Klinkenhebel und/oder den zweiten Klinkenhebel in Richtung ihrer / seiner ersten Stellung hin vorspannt. Bevorzugt ist die Federeinrichtung als eine mechanische Federeinrichtung umgesetzt. Die Federeinrichtung ist weiter bevorzugt zumindest derart ausgebildet, dass sie die Parksperre in ihrer Ruhestellung betätigt / sperrt.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit für ein hybrides Kraftfahrzeug, mit zumindest einer elektrischen Maschine, einem zur Koppelung der zumindest einen elektrischen Maschine mit einem Abtrieb ausgebildeten Planetengetriebe, einem Getriebe und einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei das erste Sperrrad mit einem mit dem Abtrieb fest verbundenen Getriebebestandteil des Planetengetriebes und das zweite Sperrrad fest mit einem weiteren Getriebebestandteil des Planetengetriebes verbunden ist, und wobei die Getriebeschalteinrichtung zum An- und Abkoppeln eines Losrades des Getriebes eingesetzt ist.
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Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine Kombination mehrerer Aktoriken bei Hybridgetrieben umgesetzt. Erfindungsgemäß wird eine Mechanik (Betätigungsvorrichtung) bereitgestellt, mittels derer sowohl eine Schaltsynchronisation (Getriebeschalteinrichtung), eine Parksperre als auch ein Abwurfmechanismus für eine elektrische Maschine betätigt werden. Es wird in der Betätigungsvorrichtung prinzipiell eine weitere Bewegung initiiert, die eine translatorische Bewegung (Kugelgewindetrieb) oder auch eine rotatorische Bewegung (Schaltwalze) sein kann.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine als Doppelklinke ausgebildete Klinkeneinrichtung, eine Schaltwalze und deren Wirkverbindungen mit einer Aktorwelle gut zu erkennen sind,
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Schaltgabel, mittels derer eine in 1 dargestellte Schaltwalze mit einer Synchronisierung seitens eines Getriebes bewegungsgekoppelt ist,
- 3 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils des Getriebes, in dem zwei Schaltgabel nach 2 in Wirkverbindung mit jeweils einer Synchronisierung stehen,
- 4 eine perspektivische Darstellung der in 1 eingesetzten Klinkeneinrichtung und der mit Klinkenhebeln der Klinkeneinrichtung gekoppelten Sperrräder,
- 5 eine perspektivische Darstellung einer mehrere Nocken aufweisenden Nockenwelle einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei zwei der Nocken, wie in 1 mit zwei Sperrrädern wirkverbunden sind und wobei zwei weitere Nocken über zwei Schaltgabeln mit den beiden Synchronisierungen der 3 zusammenwirken,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei gegenüber 5 die Nocken auf zwei zueinander schräggestellte Nockenwellen aufgeteilt sind,
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung nach einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei neben der als Doppelklinke ausgebildeten Klinkeneinrichtung, ein Kugelgewindetrieb zu erkennen ist, der über ein Schiebeelement verfügt, wobei das Schiebeelement weiter mit einer Schaltgabel bewegungsgekoppelt ist,
- 8 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils des durch die Betätigungsvorrichtung nach 7 betätigten Getriebes, wobei eine Synchronisierung mittels einer Schaltgabel mit dem Schiebeelement wirkverbunden ist,
- 9 eine perspektivische Darstellung eines Bestandteils einer ähnlich zu 1 ausgebildeten Betätigungsvorrichtung, wobei die Form der auf der Nockenwelle angebrachten Nocken auf etwas andere Weise umgesetzt ist, und wobei ein erster Klinkenhebel der Klinkeneinrichtung in seine zweite Stellung verschwenkt ist, in der das ihm zugeordnete Sperrrad frei verdrehbar ist, während ein zweiter Klinkenhebel in seiner ersten Stellung angeordnet ist, in der das ihm zugeordnete Sperrrad blockiert ist,
- 10 eine perspektivische Darstellung des Bestandteils der Betätigungsvorrichtung nach 9, wobei beide Klinkenhebel in ihrer zweiten Stellung angeordnet sind,
- 11 eine perspektivische Darstellung des Bestandteils der Betätigungsvorrichtung nach 9, wobei der erste Klinkenhebel in seiner ersten Stellung angeordnet ist und der zweite Klinkenhebel in seiner zweiten Stellung angeordnet ist, sowie
- 12 eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit, aufweisend die erfindungsgemäße, schematisch dargestellte Betätigungsvorrichtung nach einem der 1 bis 11, wobei die Wirkverbindung der Betätigungsvorrichtung mit verschiedenen Bestandteilen eines Planetengetriebes und eines schaltbaren Getriebes gut zu erkennen ist.
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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. Auch sind die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombinierbar.
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In Verbindung mit 12 ist ein bevorzugter Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 dargestellt. Die Antriebseinheit 20 ist als eine hybridisierte / hybride Antriebseinheit 20 umgesetzt und demnach für ein hybrides Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Antriebseinheit 20 weist in dieser Ausbildung zwei elektrische Maschinen 21, 25 auf, die mit einem Abtrieb 22 des Kraftfahrzeuges koppelbar sind. Auch ein Verbrennungsmotor 26 ist mit dem Abtrieb 22 koppelbar.
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Die nachfolgend in Bezug auf die unterschiedlichen Ausführungsbeispiele näher beschriebene Betätigungsvorrichtung 1 dient einerseits zum Betätigen einer Getriebeschalteinrichtung 27. Diese Getriebeschalteinrichtung 27 ist in 12 stark vereinfacht dargestellt und dient in unterschiedlichen Schaltstellungen dazu, die verschiedenen Antriebsmodi des Kraftfahrzeuges zu schalten. Die Getriebeschalteinrichtung 27 ist in Verbindung mit 3 sowie 8 anhand unterschiedlicher Ausführungsbeispiele durch konkretere konstruktive Ausgestaltungen veranschaulicht. Demnach weist die Getriebeschalteinrichtung 27 zumindest eine Synchronisierung 38 auf. Die Synchronisierung 38 weist weiterhin auf typische Weise eine in den 3 und 8 zu erkennende Schiebemuffe 46 auf, die in Abhängigkeit ihrer axialen Verschiebestellung die entsprechenden Gänge / Zustände / Losräder 50 eines zwischen dem Verbrennungsmotor 26, den elektrischen Maschinen 21, 25 sowie dem Abtrieb 22 eingesetzten Getriebes 45 festlegt / schaltet.
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Neben dem Getriebe 45 ist ein Planetengetriebe 23 vorhanden, wobei diese beiden Getriebe 23, 45 zusammen eine Getriebeeinheit 3 (Hybridgetriebe) bilden. Die Betätigungsvorrichtung 1 dient zudem dazu, einen Schaltzustand dieses Planetengetriebes 23 zu ändern, wie nachfolgend näher beschrieben.
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Die erste elektrische Maschine 21, die in dieser Ausführung als Fahrmotor / Traktionsmotor umgesetzt ist, ist über das Planetengetriebe 23 (sowie über eine zwischengeschaltete Zahnradstufe 28) mit dem Abtrieb 22 koppelbar. Die zweite elektrische Maschine 25 ist als Generator realisiert und, unter Zwischenschaltung der Getriebeschalteinrichtung 27, mit dem Abtrieb 22 koppelbar.
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Aus 12 geht seitens der Anbindung des Planetengetriebes 23 hervor, dass ein Rotor der ersten elektrischen Maschine 21 permanent mit einem Sonnenrad 30 des Planetengetriebes 23 drehfest verbunden ist. Das Sonnenrad 30 befindet sich wiederum mit mehreren, auf einem Planetenträger 32 verdrehbar aufgenommenen Planetenrädern 31 des Planetengetriebes 23 in Zahneingriff. Mit den Planetenrädern 31 befindet sich auch ein Hohlrad 33 des Planetengetriebes 23 in Zahneingriff. In dieser Ausführung ist der Planetenträger 32 mit einem Zahnrad 34 der Zahnradstufe 28 verbunden.
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Erfindungsgemäß ist eine Betätigungsvorrichtung 1, die in ihrer näheren Ausbildung in den 1 bis 11 erkennbar ist, in der Antriebseinheit 20 integriert. Die Betätigungsvorrichtung 1 dient neben dem Ändern eines Zustands eines (ersten) Getriebebestandteils 11 des Planetengetriebes 23 und eines Zustands eines (zweiten) Getriebebestandteils 24 des Getriebes 45 zum Betätigen einer Parksperre 2 des Kraftfahrzeuges / der Antriebseinheit 20.
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Mit den 1 bis 4 ist ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung 1 veranschaulicht. Die Betätigungsvorrichtung 1 weist generell einen Stellmotor 4 auf, der schematisch in 12 mit dargestellt ist. Der als Elektromotor umgesetzte Stellmotor 4 verfügt über eine Aktorwelle 12. Die Aktorwelle 12 ist unmittelbar mit einem Rotor des Stellemotors 4 verbunden.
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Die um eine Achse verdrehbare Aktorwelle 12 ist mit 1 abschnittsweise dargestellt. In zwei axial zueinander beabstandeten Bereichen sind zwei Nocken 15, 16 auf der Aktorwelle 12 drehfest angebracht. Die Aktorwelle 12 ist somit auch als Nockenwelle 13 bezeichnet. In 1 ist eine exemplarische Ausformung der beiden Nocken 15, 16 zu erkennen. In einer bevorzugten Ausbildung sind die Nocken 15, 16 der Nockenwelle 13 jedoch mit der in den 9 bis 11 erkennbaren Form ausgeführt.
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In dieser Ausführung ist weiterhin ein erstes Sperrrad 5 der Betätigungsvorrichtung 1 der Parksperre 2 zugeordnet und drehfest mit einem (dritten) Getriebebestandteil 35 in Form des Planetenträgers 32 verbunden. Ein zweites Sperrrad 6 der Betätigungsvorrichtung 1 ist mit dem ersten Getriebebestandteil 11, hier in Form des Hohlrades 33 umgesetzt, drehfest verbunden. Bei einem Festhalten / Blockieren des ersten Sperrrades 5 ist folglich der Abtrieb 22 bzw. sind die mit dem Abtrieb 22 weiter direkt drehfest gekoppelten Räder 29 des Kraftfahrzeuges in ihrer Rotation gesperrt. Beim Blockieren des zweiten Sperrrades 6 ist das Hohlrad 33 festgehalten.
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Der Stellmotor 4 wirkt über die beiden Nocken 15, 16 mit zwei unabhängig voneinander verschwenkbaren Klinkenhebeln 8, 9 einer Klinkeneinrichtung 7 zusammen. Jeder Klinkenhebel 8, 9 ist einem Sperrrad 5, 6 zugeordnet. Jeder Klinkenhebel 8, 9 ist zwischen einer ersten Stellung, in der er mit dem ihm zugeordneten Sperrrad 5, 6 / einer Verzahnung des ihm zugeordneten Sperrrads 5, 6 verrastet ist, d.h. das ihm zugeordnete Sperrrad 5, 6 in seiner Drehposition hält / blockiert, und einer zweiten Stellung, in der er von dem ihm zugeordneten Sperrrad 5, 6 / einer Verzahnung des ihm zugeordneten Sperrrads 5, 6 gelöst ist, d.h. das ihm zugeordnete Sperrrad 5, 6 in seiner Verdrehung freigibt, verschwenkbar.
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Eine erste Nocke 15 wirkt mit einer (ersten) Schulter 14a des ersten Klinkenhebels 8 zusammen, während eine zweite Nocke 16 mit einer (zweiten) Schulter 14b des zweiten Klinkenhebels 9 zusammenwirkt. Die beiden Klinkenhebel 8, 9 sind um eine gemeinsame Schwenkachse 10, d.h. parallel zueinander verschwenkbar aufgenommen.
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Wie in der Zusammenwirkung der 9 bis 11 zu erkennen, sind die Nocken 15, 16 in ihrer umfangsseitigen Erstreckung sowie in ihrer relativen Winkellage so versetzt zueinander angeordnet, dass vier unterschiedliche Drehpositionen der Nockenwelle 13 vier unterschiedliche Ansteuerungsmodi der Betätigungsvorrichtung 1 / der Antriebseinheit 20 verwirklichen.
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Mit 1 ist eine erste Drehwinkelposition der Aktorwelle 12 veranschaulicht, in der sich beide Klinkenhebel 8, 9 in einer ersten Stellung befinden, in der jedes Sperrrad 5, 6 durch den ihm zugeordneten Klinkenhebel 8, 9 in seiner Drehposition gesperrt ist. Dies ist in Betriebsmodi des Kraftfahrzeuges umgesetzt, in denen ein Parken oder ein Standladen durchgeführt wird.
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In einer, zu dieser ersten Drehwinkelposition verdrehten, zweiten Drehwinkelposition der Aktorwelle 12 gemäß 9 ist der erste Klinkenhebel 8 durch die erste Nocke 15 in seine zweite Stellung verschwenkt, in der das erste Sperrrad 5 frei, d.h. insbesondere relativ zu diesem ersten Klinkenhebel 8, verdrehbar ist. Zugleich befindet sich der zweite Klinkenhebel 9 in dieser zweiten Drehwinkelposition weiterhin in seiner ersten Stellung, in der das zweite Sperrrad 6 blockiert ist. Dies ist in den typischen Betriebsmodi des Kraftfahrzeuges umgesetzt, in denen insbesondere ein elektrisches Fahren, ein serielles Fahren oder ein paralleles Fahren unterhalb einer bestimmten Abwurfgeschwindigkeit durchgeführt wird.
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In 10 ist eine (zu den ersten und zweiten Drehwinkelpositionen verdrehte) dritte Drehwinkelposition der Aktorwelle 12 gezeigt, in der die Nocken 15, 16 beide Klinkenhebel 8, 9 in ihre zweite Stellung zwingen, sodass beide Sperrräder 5, 6 frei (relativ zu den Klinkenhebeln 8, 9) verdrehbar sind. Diese dritte Drehposition ist insbesondere in einem Betriebsmodus des Kraftfahrzeuges umgesetzt, in dem ein paralleles Fahren oberhalb der Abwurfgeschwindigkeit umgesetzt ist. Die Abwurfgeschwindigkeit kann dabei um die 100 km/h liegen, sodass das Abwerfen ein Abkoppeln der ersten elektrischen Maschine 21 vom weiteren Abtrieb 22 bedeutet. Dies wird auch unter Betrachtung der 12 deutlich, wobei darauf hingewiesen wird, dass das Hohlrad 33 bei seinem Entsperren (zweite Stellung des zweiten Klinkenhebels 9) frei mitdrehen kann und das Sonnenrad 30 im Wesentlichen stillsteht. Dadurch kommt es zu deutlich geringeren Schleppverlusten in dem entsprechenden dritten Betriebsmodus.
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Mit 11 befindet sich die Aktorwelle 12 in ihrer (zu den ersten bis dritten Drehwinkelpositionen verdrehten) vierten Drehwinkelposition, in der der erste Klinkenhebel 8 wieder in seine erste Stellung verschwenkt ist und das erste Sperrrad 5 an einer Verdrehung hindert, während die zweite Nocke 16 den zweiten Klinkenhebel 9 weiterhin in seine zweite Stellung zwingt. Dies ist insbesondere in Betriebsmodi des Kraftfahrzeuges umgesetzt, in denen ein Standklimabetrieb oder ein Standladen des Kraftfahrzeuges durchgeführt wird.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass zumindest auf den ersten Klinkenhebel 8 bevorzugt eine Federeinrichtung einwirkt, die den ersten Klinkenhebel 8 in seine erste Stellung hin vorspannt. In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungen wirkt auf beide Klinkenhebel 8, 9 eine Federeinrichtung ein, die den jeweiligen Klinkenhebel 8, 9 in seine erste Stellung hin vorspannt. Befindet sich die jeweilige Nocke 15, 16 nicht mehr mit der Schulter 14a, 14b des ihr zugeordneten Klinkenhebels 8, 9 in Anlage, wird der jeweilige Klinkenhebel 8, 9 durch eine Vorspannkraft der Federeinrichtung in seine erste Stellung gedrückt.
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Hinsichtlich der bevorzugten, näheren Ausbildung der Nocken 15, 16 sei darauf hingewiesen, dass jede Nocke 15, 16 eine Nockenkontur 17, 18 aufweist. Jede Nockenkontur 17, 18 erstreckt sich in Umfangsrichtung mit einem gleichbleibenden Durchmesser. An den einander entgegengesetzten umfangsseitigen Enden der jeweiligen Nockenkontur 17, 18 schließt die Nocken 15, 16 in Umfangsrichtung ab und reduziert sich im Durchmesser stufenartig. Die beiden Nocken 15, 16 sind derart in Umfangsrichtung relativ zueinander versetzt, dass die (erste) Nockenkontur 17 der ersten Nocke 15 zu einem Teil mit einem Überlappbereich 19 in Umfangsrichtung zu der (zweiten) Nockenkontur 18 der zweiten Nocke 16 angeordnet ist (11). Somit sind die unterschiedlichen Ansteuerungsmodi der Betätigungsvorrichtung 1 auf effektive Weise ansteuerbar. Wie nachfolgend ebenfalls erläutert ist es in weiteren Ausführungsformen auch bevorzugt mehrere Nockenkonturen / Erhebungen je vorhandener Nocke 15, 16, 42, 43 umzusetzen
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Wie des Weiteren in 1 erkennbar ist, ist zum Koppeln der Aktorwelle 12 mit den Synchronisierungen 38 der Getriebeschalteinrichtung 27 eine ebenfalls koaxial auf der Aktorwelle 12 angeordnete Schaltwalze 36 / Schaltwalzeneinrichtung vorhanden. Je Synchronisierung 38 ist eine Schaltgabel 47 vorhanden, um eine Betätigungsbewegung eines Schiebeelementes 40 der Schaltwalze 36 in eine Verschiebebewegung der Schiebemuffe 46 zu wandeln. Je Schaltgabel 47 / je Synchronisierung 38 ist ein Schiebeelement 40 vorhanden. Das jeweilige Schiebeelement 40 der Schaltwalze 36 ist wiederum über eine Teilkulisse einer Kulisseneinrichtung 37 mit der Aktorwelle 12 bewegungsgekoppelt. Eine entsprechende Ansteuerung der Aktorwelle 12 hinsichtlich ihrer Drehrichtung und ihres Drehwinkels bewirkt somit ein Verschieben bzw. Verdrehen des jeweiligen Schiebeelementes 40 in Bezug auf die Aktorwelle 12, wodurch wiederum die gehäusefest um einen Schwenkpunkt gelagerten Schaltgabeln 47 (separat ansteuerbar) eine Verschiebung der ihr zugeordneten Synchronisierung 38 / Schiebemuffe 46 bewirken. Jedes Schiebeelement 40 ist als eine Druckhülse umgesetzt. Die Schiebeelemente 40 sind in ihrer Größe so gewählt, dass sie in axialer Richtung teilweise ineinandergeschoben sind.
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In Verbindung mit den 5 bis 8 sind dann weitere alternative Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 veranschaulicht. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass diese weiteren Ausführungsbeispiele in ihrer grundlegenden Funktionsweise und ihrem grundlegenden Aufbau dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 entsprechen. Der Kürze wegen werden nachfolgend daher lediglich die Unterschiede der Ausführungsbeispiele der 5 bis 8 gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 beschrieben.
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Aus 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 ersichtlich. In 5 ist wiederum lediglich ein Abschnitt der Aktorwelle 12 dargestellt, wobei deren Koppelung mit dem Stellmotor 4 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt. Nun sind auf der Aktorwelle 12 nicht mehr nur zwei Nocken 15,16, sondern insgesamt vier Nocken 15, 16, 42, 43 angeordnet, wobei die dritte Nocke 42 und die vierte Nocken 43 die Funktion der vorherigen Schaltwalze 36 ersetzen.
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Während die erste Nocke 15 weiterhin dem ersten Klinkenhebel 8 zugeordnet ist und die zweite Nocke 16 weiterhin den zweiten Klinkenhebel 9 zugeordnet ist, ist die dritte Nocke 42 der Schaltgabel 47 zum Betätigen der einen Synchronisierung 38 und die vierte Nocken 43 der Schaltgabel 47 zum Betätigen der anderen Synchronisierung 38 zugeordnet. Somit kommt es in diesem zweiten Ausführungsbeispiel bei einem Inkontaktgelangen der dritten Nocke 42 mit der ihr zugeordneten Schaltgabel 47 zu einem Verschwenken dieser Schaltgabel 47 und zum Verschieben der einen Schiebemuffe 46 sowie bei einem Inkontaktgelangen der vierten Nocke 43 mit der ihr zugeordneten Schaltgabel 47 zu einem Verschwenken dieser Schaltgabel 47 und zum Verschieben der anderen Schiebemuffe 46.
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Des Weiteren ist zu erkennen, dass die verschiedenen Nocken 15, 16, 42, 43 teilweise auch mit mehreren Erhebungen, die entlang des Umfangs verteilt sind, ausgebildet sind, um somit eine entsprechende Nockenkontur zum Ansteuern des jeweiligen Betätigungszustandes zu gewährleisten.
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Mit 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 gezeigt. Hierbei ist erkennbar, dass statt der stoffeinteiligen Ausbildung der Nockenwelle 13, wie noch in 5 umgesetzt, auch zwei separat ausgeformte Nockenwelle 13, 41 vorsehbar sind. Demnach ist eine erste Nockenwelle 13 koaxial sowie bevorzugt stoffeinteilig mit der Aktorwelle 12 ausgestaltet. Diese erste Nockenwelle 13 weist die beiden ersten und zweiten Nocken 15,16 auf. Eine schräg zu der ersten Nockenwelle 13 ausgerichtete zweite Nockenwelle 41, wie durch die beiden Längsachsen 44a, 44b, der Nockenwellen 13, 41 veranschaulicht, trägt die beiden dritten und vierten Nocken 42, 43. Die beiden Nockenwellen 13, 41 sind direkt miteinander drehfest gekoppelt. In dieser Ausführung ist beispielhaft eine Kegelverzahnung 48 je Nockenwelle 13, 41 vorgesehen, wobei die Kegelverzahnungen 48 miteinander in Zahneingriff stehen. Die Koppelung kann in anderen Ausführungsbeispielen jedoch auch auf andere Weise umgesetzt werden.
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Des Weiteren sei prinzipiell darauf hingewiesen, dass die Verteilung der Nocken 15, 16, 42 und 43 auch anders ausgebildet sein kann. Demnach ist es in einer weiter bevorzugten Ausführung auch umgesetzt, dass der erste und zweite Nocken 15, 16 auf der zweiten Nockenwelle 41 angebracht sind und die dritten und vierten Nocken 42, 43 auf der ersten Nockenwelle 13 angebracht sind.
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Mit den 7 und 8 ist schließlich ein weiteres viertes Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem, im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel, die Schaltwalze 36 durch einen Kugelgewindetrieb 39 ersetzt ist. Folglich weist die Aktorwelle 12 benachbart zu den Nocken 15, 16 einen Gewindebereich 49 auf, der über mehrere Kugeln mit einem Schiebeelement 40 bewegungsgekoppelt ist. Eine Verdrehung der Aktorwelle 12 bewirkt somit unmittelbar ein axiales Verschieben des Schiebeelementes 40 entlang der Aktorwelle 12.
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In 8 wird deutlich, dass statt zweier Synchronisierungen 38 auch nur eine Synchronisierung 38 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sein kann. Die Bewegungskopplung des Schiebeelementes 40 mit der Schiebemuffe 46 erfolgt wiederum mittels der Schaltgabel 47.
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In anderen Worten ausgedrückt, werden die Funktionen für das Schalten, den Abwurf der E-Maschine 21 und der Parksperre 2 erfindungsgemäß mit nur einem Aktor 4 betätigt. Dabei wird die rotatorische Bewegung eines E-Motors 4 genutzt, um die einzelnen Funktionen anzusteuern. Je nach Funktion wird die rotatorische Bewegung direkt genutzt oder in eine translatorische Bewegung umgewandelt. Vier erfindungsgemäße vier Ausführungsformen sind durch folgende Bestandteile charakterisiert: Ausführungsform 1: Nockenwelle 13 und Schaltwalze 36; Ausführungsform 2: Nockenwelle 13; Ausführungsform 3: Geteilte Nockenwelle 13, 41; Ausführungsform 4: Nockenwelle 13 und Kugelgewindetrieb 39. Die Ausführung des Abwurf-Mechanismus in Kombination mit dem Parksperren-Mechanismus findet in diesen Ausführungsformen jeweils Anwendung.
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In der Ausführungsform 1 werden die Funktionen Abwurf der E-Maschine und Parksperre über eine Nockenkontur 15, 16 betätigt. Die Funktion für das Schalten der Fahrmodi wird über eine Schaltwalze 36 dargestellt. Die Nockenkontur 15, 16 und die Kontur der Schaltwalze 36 befinden sich dabei auf einer gemeinsamen Welle 12. Über die Schaltwalzenkontur 36 werden zwei Druckstücke 40 in axialer Richtung zur Welle 12 verschoben. Diese Druckhülsen 40 sind mit den Schaltgabeln 47 für die Betätigung der Synchronisierungen 38 verbunden.
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In der Ausführungsform 2 werden die Funktionen Abwurf der E-Maschine und Parksperre ebenfalls über eine Nockenkontur 15, 16 betätigt. Auch die Funktion für das Schalten der Fahrmodi wird hier über eine Nockenkontur 42, 43 dargestellt. Die Nockenkonturen 15, 16, 42, 43 sind auf einer gemeinsamen Welle 12 angeordnet. Die Schaltgabeln 47 für die Synchronisationen 38 werden über die Nockenkontur 42, 43 angesteuert.
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In der Ausführungsform 3 werden die Funktionen Abwurf der E-Maschine und Parksperre ebenfalls über eine Nockenkontur 15, 16 betätigt. Die Funktion für das Schalten der Fahrmodi wird über eine zweite Nockenwelle 41 dargestellt. Die Nockenkonturen 15, 16, 42, 43 sind auf zwei getrennten Welle 13, 41 angeordnet, welche in beliebigen Winkeln und Positionen angeordnet sein können und mechanisch miteinander gekoppelt (in der dargestellten Ausführungsform über Kegelräder). Die Schaltgabeln 47 für die Synchronisationen 38 werden über die Nockenkontur 42, 43 angesteuert.
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In der Ausführungsform 4 werden die Funktionen Abwurf der E-Maschine und Parksperre ebenfalls über eine Nockenkontur 15, 16 betätigt. Die Funktion wird für das Schalten der Fahrmodi über einen Kugelgewindetrieb 39 dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betätigungsvorrichtung
- 2
- Parksperre
- 3
- Getriebeeinheit
- 4
- Stellmotor
- 5
- erstes Sperrrad
- 6
- zweites Sperrrad
- 7
- Klinkeneinrichtung
- 8
- erster Klinkenhebel
- 9
- zweiter Klinkenhebel
- 10
- Schwenkachse
- 11
- erster Getriebebestandteil
- 12
- Aktorwelle
- 13
- Nockenwelle
- 14a
- erste Schulter
- 14b
- zweite Schulter
- 15
- erste Nocke
- 16
- zweite Nocke
- 17
- erste Nockenkontur
- 18
- zweite Nockenkontur
- 19
- Überlappbereich
- 20
- Antriebseinheit
- 21
- erste elektrische Maschine
- 22
- Abtrieb
- 23
- Planetengetriebe
- 24
- zweiter Getriebebestandteil
- 25
- zweite elektrische Maschine
- 26
- Verbrennungsmotor
- 27
- Getriebeschalteinrichtung
- 28
- Zahnradstufe
- 29
- Rad
- 30
- Sonnenrad
- 31
- Planetenrad
- 32
- Planetenträger
- 33
- Hohlrad
- 34
- Zahnrad
- 35
- dritter Getriebebestandteil
- 36
- Schaltwalze
- 37
- Kulisseneinrichtung
- 38
- Synchronisierung
- 39
- Kugelgewindetrieb
- 40
- Schiebeelement
- 41
- zweite Nockenwelle
- 42
- dritte Nocke
- 43
- vierte Nocke
- 44a
- erste Längsachse
- 44b
- zweite Längsachse
- 45
- Getriebe
- 46
- Schiebemuffe
- 47
- Schaltgabel
- 48
- Kegelverzahnung
- 49
- Gewindebereich
- 50
- Losrad
