DE102019213552A1

DE102019213552A1 - Anordnung zum Anwählen von Gangstufen eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102019213552A1
Application number: DE102019213552.8A
Authority: DE
Inventors: Simon Gänshirt; Nico Rueß; Joachim Spratte; Ralf Pfeifer; Michael Pantke; Michael Ibele; Johannes Loers; Michael Linder; Thomas Schwegler; Waldemar Merling; Fabian Schrader; Angela Squeri
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-11

Abstract

Es wird eine Anordnung zum Anwählen von Gangstufen eines Automatikgetriebes mit einem drehbaren Wählschalter (1) vorgeschlagen, der mit einer Wählwelle (2) drehfest verbunden ist, wobei die Wählwelle (2) zum Blockieren einer Wählbewegung des Wählschalters (1) mit einer Sperreinrichtung in Wirkverbindung steht, wobei als Sperreinrichtung zumindest eine Bandbremse (3) vorgesehen ist und wobei der Bandbremse (3) zumindest ein Aktor (6, 7) zum Betätigen der Bandbremse (3) zugeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anwählen von Gangstufen eines Automatikgetriebes mit einem drehbaren Wählschalter, der mit einer Wählwelle drehfest verbunden ist, wobei die Wählwelle zum Blockieren einer Wählbewegung des Wählschalters mit einer Sperreinrichtung in Wirkverbindung steht.
Derartige Anordnungen zum Anwählen und Schalten von Gangstufen bzw. Gangmodi bei einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeuges sind aus der Fahrzeugtechnik bekannt. Durch eine aufgeprägte Drehbewegung an dem Wählschalter durch den Fahrer wird eine Gangauswahl beziehungsweise Ganganwahl getroffen. Das Schaltschema kann beispielsweise einen Parksperrenmodus, einen Rückfahrmodus, einen Neutralmodus, einen Dauerfahr- beziehungsweise Automatikmodus und einen Sportfahrmodus sowie einen Manuellfahrmodus umfassen. Der eingelegte Gangmodus wird dem Fahrer in der Regel über ein Anzeigeelement visualisiert.
Bei dem Parksperrenmodus und bei dem Neutralmodus gibt es beispielsweise eine Sperrfunktion. Dies bedeutet, dass der drehbare Wählschalter arretiert wird, bis der Fahrer zum Beispiel die Bremse betätigt und anschließend den Fahrerwunsch in den Wählschalter einprägt. Es ist beispielsweise bekannt, dass der Wählschalter über einen Elektromotor angetrieben bzw. blockiert wird, der beispielsweise den gesamten Schalter oder ein Rastiersystem verdreht. Bei anderen Wählschaltern werden Anschläge und Sperren über eine Codierscheibe und Elektromagneten realisiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche möglichst kostengünstig und bauraumgünstig eine gewünschte Blockierung vorbestimmter Wählbewegungen an dem Wählschalter sperrt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen in den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie in den Zeichnungen angegeben sind.
Somit wird eine Anordnung zum Anwählen von Gangstufen bei einem Automatikgetriebe eines Fahrzeuges mit einem drehbaren Wählschalter vorgeschlagen, der mit einer Wählwelle drehfest verbunden ist, wobei die Wählwelle zum Blockieren einer Wählbewegung des Wählschalters mit einer Sperreinrichtung in Wirkverbindung steht. Eine besonders kostengünstige und bauraumfreundliche Anordnung kann dadurch realisiert werden, dass als Sperreinrichtung zumindest eine Bandbremse vorgesehen ist, wobei der Bandbremse zumindest ein Aktor zum Betätigen der Bandbremse zugeordnet ist.
Durch die Verwendung einer Bandbremse mit dem zugeordneten Aktor kann die Wählwelle in Abhängigkeit von bestimmten Umständen blockiert werden und somit eine durch den Fahrer auf den Wählschalter eingeprägte Drehbewegung blockiert beziehungsweise verhindert werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise ein erster Aktor einem ersten Bandende der Bandbremse und ein zweiter Aktor einem zweiten Bandende der Bandbremse zugeordnet sein. Im betätigten Zustand des jeweiligen Aktors kann beispielsweise das um die Wählwelle verlaufende Band der Bandbremse straff gezogen werden, wobei zum Blockieren der Wählbewegung des Wählschalters beide Aktoren betätigbar sind. Demzufolge wird nur im betätigten Zustand beider Aktoren die Wählbewegung des Wählschalters unterbunden. Somit werden zwei unabhängig arbeitende Aktoren verwendet, die zum Hemmen der Wählwelle gleichzeitig aktiviert sein müssen. Auf diese Weise kann eine fehlerbedingte Aktivierung nur eines Aktors keine hemmende Wirkung auslösen.
Als Aktoren können mechanische, elektrische, magnetische Betätigungen oder auch Kombinationen daraus eingesetzt werden. Eine besonders bauraumsparende Aktorik kann durch eine elektromagnetische Betätigung realisiert werden. Beispielsweise kann als Aktor eine ein bewegliches ferromagnetisches Kernelement oder dergleichen umgebende Spule vorgesehen sein, wobei bei einer Bestromung der Spule eine Bewegung des Kernelements zum Straffen des Bandes realisiert wird.
Beispielsweise kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen sein, dass mehrere Bänder der Wählwelle zugeordnet sind. Dadurch kann die Kraft beziehungsweise das Moment zum Blockieren der Wählbewegung auf geringem Bauraum beliebig gesteigert werden.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Bänder gegenläufig um die Wählwelle geführt beziehungsweise gewickelt werden. Beispielsweise kann eine gegenläufige Wicklung bei Verwendung einer geraden Anzahl von Bändern Hysterese-Effekte verhindern und eine ungleichmäßige Krafteinleitung in die Wählwelle vermeiden. Zum Überwachen der Krafteinleitung kann auch eine Kraftrückmessung an den Aktoren vorgesehen sein. Aus einer sogenannten Eytelwein-Gleichung ergibt sich, dass aus der unterschiedlichen Größe der wirkenden Kräfte an den Aktoren sowohl die Betätigungskraft des Bedieners als auch die Richtung der Drehung bestimmt werden kann.
Neben der Gegenläufigkeit des Verlaufes der Bänder der Bandbremse kann auch die Anzahl der vorgesehenen Umschlingungen des jeweiligen Bandes um die Wählwelle den Verlauf der durch die Aktoren aufgebrachten Kraft auf das eine oder auf die mehreren Bänder entsprechend angepasst werden.
Darüber hinaus kann die aufgebrachte Kraft an den Aktoren zum Blockieren der Drehbewegung der Wählwelle durch den Haftreibungswert zwischen dem Band und der Wählwelle entsprechend gewählt beziehungsweise angepasst werden, indem sowohl ein geeignetes Material für das Band als auch ein geeigneter Werkstoff für die Wählwelle gewählt werden. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass das Band aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel Stahl oder dergleichen gefertigt ist, während die Wählwelle aus Kunststoff oder dergleichen gefertigt wird.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anordnung kann bevorzugt in einem Gehäuse untergebracht werden, um somit bauraumsparend in dem Fahrzeug untergebracht zu werden. Beispielsweise kann der Wählschalter zum Bedienen durch einen Fahrer außen an dem Gehäuse angeordnet werden, während die Wählwelle des Wählschalters in dem Gehäuse gelagert ist, wobei die mit der Wählwelle in Wirkverbindung stehenden Aktoren ebenfalls innerhalb des Gehäuses untergebracht werden können.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Anwählen von Gangstufen eines Automatikgetriebes mit einem drehbaren Wählschalter in einem Gehäuse;
2 eine schematische Ansicht einer mit dem Wählschalter drehfest verbundenen Wählwelle und einer in Wirkverbindung mit der Wählwelle stehenden Bandbremse mit zwei Aktoren; und
3 eine Darstellung eines Verhältnisses einer Kraft an einem zweiten Aktor zu einer Kraft an einem ersten Aktor in Abhängigkeit der Umschlingungen eines Bandes der Bandbremse bei unterschiedlichen Haftreibungswerten.

Aus den 1 bis 3 geht hervor, dass eine Anordnung zum Anwählen von Gangstufen beziehungsweise Gangmodi eines Automatikgetriebes bei einem Kraftfahrzeug mit einem drehbaren Wählschalter 1 ausgerüstet ist, der mit einer Wählwelle 2 drehfest verbunden ist. Die Wählwelle 2 steht zum Blockieren der Wähl- beziehungsweise Schaltbewegung des Wählschalters 1 mit einer Sperreinrichtung in Wirkverbindung.
Eine besonders kostengünstige und bauraumsparende Anordnung sieht vor, dass als Sperr -einrichtung eine Bandbremse 3 vorgesehen ist, wobei jedem Bandende 4, 5 der Bandbremse 3 ein Aktor 6, 7 zum Betätigen der Bandbremse 3 zugeordnet ist. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist ein erster Aktor 6 einem ersten Bandende 4 der Bandbremse 3 und ein zweiter Aktor 7 einem zweiten Bandende 5 der Bandbremse 3 zugeordnet. Demzufolge wird die Wählwelle 2 nur blockiert, wenn durch beide Aktoren 6, 7 im betätigten Zustand das um die Wählwelle 2 verlaufende Band der Bandbremse 3 zum Sperren der Wählbewegung straff gezogen wird, denn falls keine Haltekraft an dem ersten Aktor 6 aufgebracht wird, ergibt sich auch keine Haltekraft an dem zweiten Aktor 7 und umgekehrt. Dadurch ist die Wirkung der Aktoren 6, 7 A und B durch ein logisches UND verknüpft, denn nur wenn beide Aktoren 6, 7 am Band ziehen, wird die Wählwelle 2 gebremst. Eine Begrenzung des Halte- beziehungsweise Sperrmoments ergibt sich zum einen aus der maximalen Haltekraft der Aktoren 6, 7, die bei der gezeigten Drehrichtung in 2 von dem ersten Aktor 6 aufgebracht werden muss.
Bei der beispielhaft dargestellten Ausführungsvariante sind die beiden Aktoren 6, 7 durch ein bewegliches ferromagnetisches Kernelement beziehungsweise Stangenelement 8, 9 gebildet, wobei das Kernelement 8, 9 durch eine zugeordnete Spule 10, 11 umgeben ist. Bei einer Bestromung der Spule 10, 11 wird eine Bewegung des zugeordneten Kernelementes 8, 9 zum Straffen des Bandes der Bandbremse 3 realisiert. Hierzu ist das Kernelement beziehungsweise das Stangenelement 8, 9 jeweils mit dem zugeordneten Bandende 4, 5 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Bandbremse 3 ein Band, welches mit einer Umschlingung um die Wählwelle 2 geführt ist.
In 1 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt, bei der der Wählschalter 1 zum Bedienen durch einen Fahrer an einem Gehäuse 12 angeordnet ist. Die Wählwelle 2 ist im Inneren des Gehäuses 12 in diesem drehbar gelagert und mit dem Wählschalter 1 drehfest verbunden. Der Dreh- beziehungsweise Wählschalter kann zwischen den Gangstufen R-N-A-M durch den Fahrer verdreht werden, um einen gewählten Gangmodus bei dem Automatikgetriebe zu wählen und zu schalten. Die mit der Wählwelle 2 in Wirkverbindung stehende Bandbremse 3 und die der Bandbremse 3 zugeordneten Aktoren 6, 7 sind ebenfalls in dem Gehäuse 12 untergebracht.
In 3 ist ein Verhältnis FB/FA einer auf den zweiten Aktor 7 wirkenden Kraft FB und einer auf den ersten Aktor 6 wirkenden Kraft FA bei unterschiedlichen Reibwerten von 0,25 und 0,4 in Abhängigkeit von der Anzahl der Umschlingungen des Bandes der Bandbremse 3 dargestellt. Die Reibwerte der Bandbremse 3 werden durch unterschiedliche Materialien bei dem Band der Bandbremse und der Wählwelle 2 realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Wählschalter
2: Wählwelle
3: Bandbremse
4: erstes Bandende
5: zweites Bandende
6: erster Aktor
7: zweiter Aktor
8: Kernelement beziehungsweise Stangenelement
9: Kernelement beziehungsweise Stangenelement
10: Spule
11: Spule
12: Gehäuse
FA: auf den ersten Aktor wirkende Kraft
FB: auf den zweiten Aktor wirkende Kraft
R: Rückfahrmodus
N: Neutralmodus
A: Automatikmodus
M: Manueller Schaltmodus

Claims

Anordnung zum Anwählen von Gangstufen eines Automatikgetriebes mit einem drehbaren Wählschalter (1), der mit einer Wählwelle (2) drehfest verbunden ist, wobei die Wählwelle (2) zum Blockieren einer Wählbewegung des Wählschalters (1) mit einer Sperreinrichtung in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass als Sperreinrichtung zumindest eine Bandbremse (3) vorgesehen ist, wobei der Bandbremse (3) zumindest ein Aktor (6, 7) zum Betätigen der Bandbremse (3) zugeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Aktor (6) einem ersten Bandende (4) der Bandbremse (3) und ein zweiter Aktor (7) einem zweiten Bandende (5) der Bandbremse (3) zugeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im betätigten Zustand des jeweiligen Aktors (6, 7) das um die Wählwelle (2) verlaufende Band der Bandbremse (3) straff ziehbar ist, wobei zum Blockieren der Wählbewegung des Wählschalters (1) beide Aktoren (6, 7) zu betätigen sind.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktor (6, 7) eine ein bewegliches ferromagnetischen Kernelement umgebene Spule (10, 11) vorgesehen ist, wobei bei einer Bestromung der Spule (10, 11) eine Bewegung des Kernelements (8, 9) zum Straffen des Bandes vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbremse (3) mehrere Bänder umfasst.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder der Bandbremse (3) gegenläufig um die Wählwelle (2) geführt sind.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Band der Bandbremse (3) mit mehreren Umschlingungen um die Wählwelle (2) geführt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Band der Bandbremse (3) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wählwelle (2) aus Kunststoff gefertigt ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wählschalter (1) zum Bedienen durch einen Fahrer an einem Gehäuse (12) angeordnet ist, wobei die Wählwelle (2) des Wählschalters (1) in dem Gehäuse (12) gelagert ist und wobei die mit der Wählwelle (2) in Wirkverbindung stehende Bandbremse (3) und die der Bandbremse (3) zugeordneten Aktoren (6, 7) in dem Gehäuse (12) angeordnet sind.