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Die Erfindung befasst sich mit einer Kraftfahrzeuggetriebeaktuierungseinrichtung, welche ein drehbares Schaltzahnrad zum Aktivieren beziehungsweise zum Deaktivieren von Schaltstufen in einem Kraftfahrzeuggetriebe aufweist, sogenannten Gängen also. Aus der
EP 1 817 515 B1 ist eine Aktuatoranordnung mit Schaltwalzen für ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand einer Aktuierung für ein Kraftfahrzeuggetriebe für einen elektrifizierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, insbesondere also eine Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs oder einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs näher erläutert, dies ist nicht als eine Einschränkung der Erfindung auf eine derartige Anwendung zu verstehen. Derartige Getriebe weisen oft eine geringe Anzahl an schaltbaren Übersetzungen auf, insbesondere also vier oder weniger schaltbare Übersetzungsstufen. Eine Aktuierung für ein solches Getriebe soll vorteilhaft automatisch oder Shift-by-Wire und damit mittels eines Aktuators erfolgen. Weiter vorteilhaft erfolgt eine solche aktuierte Schaltung dann mittels einer drehbaren Welle, da Drehantrieb einfach ansteuerbar, kostengünstig und robust sind im Vergleich zu linearen Antrieben oder Antrieben die eine beliebige Bewegung im Raum ausführen sollen. Wie dargelegt ist ein Schaltsystem mit einer zentralen Schaltwalze grundsätzlich bereits bekannt, weiter ist eine derartige Aktuierung mit Schaltwalze auch von einem Motorradgetriebe bekannt und wird umgangssprachlich auch als sequentielles Getriebe bezeichnet.
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Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung eine Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung zum Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltstufen in einem Kraftfahrzeuggetriebe gemäß dem ersten Patentanspruch vor. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der anhängigen Patentansprüche.
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Im Sinn der Erfindung ist unter einer Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung eine Vorrichtung zum motorischen Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltstufen, sogenannten Gängen in einem Kraftfahrzeuggetriebe zu verstehen. Insbesondere ist ein solches Kraftfahrzeuggetriebe eine Einrichtung zum Bereitstellen von zwei oder mehr unterschiedlichen Übersetzungsstufen für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zum Überwinden von Fahrwiderständen des Kraftfahrzeugs.
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Die Kraftfahrzeugaktuierung weist ein Schaltzahnrad auf, welches zum Wechseln der Schaltstufen motorisch antreibbar ist. Weiter weist dieses drehbare Schaltzahnrad eine erste Schaltverzahnung und wenigstens einer zweiten Schaltverzahnung auf. Vorzugsweise ist wenigstens eine dieser Schaltverzahnungen oder alle als Außenverzahnung und vorzugsweise als Evolventenverzahnung, ausgebildet und weist wenigstens einen oder eine Vielzahl von Zahnradzähnen auf. Weiter weist die Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung eine erste und eine zweite Schaltzahnstange auf, welche jeweils eine komplementäre Verzahnung zu der ersten und der zweiten Schaltverzahnung aufweisen, anders gewendet steht die erste Schaltverzahnung wenigstens zeitweise mit der ersten Schaltzahnstange in Eingriff steht und die zweite Schaltverzahnung steht wenigstens zeitweise mit der zweiten Schaltzahnstange in Eingriff. Funktional ist die erste Schaltzahnstange mittels der ersten Schaltverzahnung längsverschieblich und weiter ist die zweite Schaltzahnstange mittels der zweiten Schaltverzahnung längsverschieblich. Demnach ist die die erste Schaltzahnstange in einer Längsrichtung mittels der ersten Schaltverzahnung verschiebbar, und durch diese Verschiebung ist eine bestimmte Schaltstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes aktivierbar, beziehungsweise bei einer Bewegung der Schaltzahnstange in einer Gegenrichtung deaktivierbar und weiter ist die zweite Schaltzahnstange ebenfalls in einer Längsrichtung mittels der zweiten Schaltverzahnung verschiebbar, und durch diese Verschiebung ist eine andere als die zuvor genannte Schaltstufe eines Kraftfahrzeuggetriebes aktivierbar, beziehungsweise bei einer Bewegung der zweiten Schaltzahnstange in einer Gegenrichtung deaktivierbar, bildlich gesprochen ist mit der ersten Schaltzahnstange ein erster Gang eines Kraftfahrzeuggetriebes einlegbar beziehungsweise auslegbar und mit der zweiten Schaltzahnstange ist ein zweiter Gang dieses Kraftfahrzeuggetriebes einlegbar beziehungsweise auslegbar, bei entsprechend mehr vorhandenen Schaltzahnstangen gilt dies auch für weitere Schaltstufen.
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Die erste Schaltzahnstange weist in der Längsrichtung in welcher diese verschieblich ist also eine Aktivierungsposition (Gang eingelegt), sogenannte erste Aktivierungsposition, und eine Deaktivierungsposition (Gang ausgelegt), sogenannte erste Deaktivierungsposition, auf und die zweite Schaltzahnstange weist in der Längsrichtung, in welcher diese mittels der zweiten Schaltverzahnung verschieblich ist, ebenfalls eine Aktivierungsposition (Gang eingelegt), sogenannte zweite Aktivierungsposition, und eine Deaktivierungsposition (Gang ausgelegt), sogenannte zweite Deaktivierungsposition auf.
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Die Kinematik der Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung ist dabei derart gestaltet, dass die erste Schaltzahnstange mittels einer Drehung des Schaltzahnrads um eine Schaltachse in einer ersten Drehrichtung aus der ersten Deaktivierungsposition in die erste Aktivierungsposition bewegbar ist und weiter ist die zweite Schaltzahnstange bei einer solchen Drehung in der ersten Drehrichtung aus der zweiten Aktivierungsposition in die zweite Deaktivierungsposition bewegbar ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Schaltverzahnung derart auf dem Schaltzahnrad angeordnet, dass die erste Schaltverzahnung mit der ersten Schaltzahnstange wenigstens zeitweise in Eingriff steht und weiter steht die zweite Schaltverzahnung und die zweite Schaltzahnstange wenigstens zeitweise in Eingriff. Wobei die erste und die zweite Schaltverzahnung derart am Umfang des Schaltzahnrads angeordnet sind, dass die erste Schaltverzahnung / erste Schaltzahnstange und die zweite Schaltverzahnung / zweite Schaltzahnstange wenigstens zeitweise gleichzeitig in Eingriff stehen, so dass sich eine zeitlich überschneidende Betätigung der ersten und der zweiten Schaltzahnstange ergibt. Insbesondere mit einer überschneidenden Betätigung ist es erreichbar, dass ein besonders schneller Gangwechsel beziehungsweise eine Umschaltung von der einen in die andere Schaltstufe ermöglicht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste Schaltzahnstange ein erstes Kopplungselement auf und weiter weist die zweite Schaltstange ein zweites Kopplungselement auf. Dabei sind das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement vorzugsweise jeweils als ein erhabener Bereich ausgebildet. Vorzugsweise kontaktiert das erste Kopplungselement das zweite Kopplungselement in der ersten Aktivierungsposition derart, dass eine Bewegung der zweiten Schaltstange aus der zweiten Deaktivierungsposition in die zweite Aktivierungsposition durch die Kontaktierung der Kopplungselemente verhindert ist. Weiter ist das erste Kopplungselement in einer Verschiebungsrichtung aus der ersten Aktivierungsposition in die erste Deaktivierungsposition, wenigstens abschnittsweise, vor dem zweiten Kopplungselement angeordnet. Insbesondere mittels derartiger Kopplungselement ist es mechanisch verhindert, dass die zweite Schaltzahnstange sich unplanmäßig aus der zweite Deaktivierungsposition in die zweite Aktivierungsposition bewegt, da sich die beiden Kopplungselement wenigstens in dem Fall kontaktieren, wenn sich die zweite Schaltzahnstange in diese Verschiebungsrichtung (zweite Deaktivierungsposition Richtung erste Aktivierungsposition) bewegt.
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Weiter vorzugsweise steht das Schaltzahnrad mit derjenigen Schaltzahnstange, welche in ihre Aktivierungsposition bewegt ist, in Eingriff und mit der jeweils anderen Schaltzahnstange, welche in ihre Deaktivierungsposition bewegt ist, steht das Schaltzahnrad vorzugsweise nicht in Eingriff.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erste Schaltverzahnung des Schaltzahnrads wenigstens drei Schaltzähne, welche als Zahnradzähne dieser Schaltverzahnung zu verstehen sind, auf und weiter vorzugsweise weist die erste Schaltverzahnung weniger erste Schaltzähne als drei auf. Weiter vorzugsweise gilt für die Anzahl der zweiten Schaltverzahnung grundsätzlich das gleiche, wobei die beiden Schaltverzahnungen weniger jeweils eine unterschiedliche Anzahl von Schaltzähnen aufweisen können. Insbesondere funktional ist kein vollständiger Zahnkranz notwendig, so dass mit Schaltverzahnungen mit geringer Zähnezahl eine kostengünstige Herstellung des Schaltzahnrads begünstigt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die erste und die zweite Schaltverzahnung auf dem Schaltzahnrad in Richtung der Schaltachse, also in Richtung der Achse um welche das Schaltzahnrad drehbar gelagert ist, zueinander versetzt, vorzugsweise beabstandet zueinander angeordnet. Bildlich gesprochen ergibt sich das Schaltzahnrad in einer solchen Ausführungsform als eine Zahnrad mit zwei Zahnradsegmenten (erste, zweite Schaltverzahnung) welche axial zueinander versetzt sind und vorzugsweise sind diese beiden Schaltverzahnungen auch in Umfangsrichtung um diese Schaltachse zueinander verschoben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist neben dieser ersten und dieser zweiten Schaltverzahnung und Schaltzahnstange noch wenigstens eine weitere Schaltverzahnung und wenigstens eine weitere Schaltzahnstange vorgesehen ist, welche mit dieser wenigstens einen weiteren Schaltverzahnung wenigstens zeitweise in Eingriff steht. Insbesondere mittels einer solchen Ausführungsform sind mehr als die zuvor erläuterten Gänge schaltbar.
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Weiter vorzugsweise ist wenigstens eine der Schaltzahnstangen mit einer mechanischen Verriegelungseinrichtung in einer bestimmten Verschiebeposition arretierbar, vorzugsweise in der jeweiligen Deaktivierungsposition oder Aktivierungsposition. Weiter vorzugsweise ist die Verriegelungseinrichtung als ein Feder-Kugel-Mechanismus ausgebildet oder weist wenigstens einen solchen auf.
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Nachfolgend sind einzelne Merkmale und Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert, dabei zeigt:
- 1: schematisierte Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung,
- 2: schematisierte Ansicht des Schaltzahnrads.
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1 zeigt eine stark schematisierte Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung. Eine solche Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung ist zum Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltstufen in einem Kraftfahrzeuggetriebe, sogenannten Gängen eingerichtet. Die dargestellte Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung ist zum Aktivieren/Deaktivieren von zwei Gängen eingerichtet. Von den jeweiligen Gängen ist nur das sogenannte Gangrad (erstes Gangrad 10, zweites Gangrad 11) dargestellt. Zum Aktivieren einer Schaltstufe wird das betreffende Gangrad mit der Getriebewelle (nicht dargestellt), auf welcher dieses angeordnet ist, drehfest verbunden. Zum Verbinden des ersten Gangrad 10 mit der diesem zugeordneten Getriebewelle (nicht dargestellt) ist die erste Synchronisierung 12 vorgesehen, diese ist in einem eingerückten Zustand dargestellt, so dass vorliegend die erste Schaltstufe als eingelegt anzusehen ist. Weiter ist zum Verbinden des zweiten Gangrads 11 mit der dieser zugeordneten Getriebewelle die zweite Synchronisierung 13 vorgesehen. Die zweite Synchronisierung ist in einem deaktivierten Zustand dargestellt, damit ist das zweite Gangrad als nicht drehfest mit der dieser zugeordneten Getriebewelle verbunden und die zweite Schaltstufe ist ausgelegt, beziehungsweise deaktiviert. Das erste Gangrad 10 ist um die erste Getriebeachse 14 und das zweite Gangrad 11 und die zweite Getriebeachse 15 drehbar gelagert.
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Zum Aktivieren / Deaktivieren der ersten Synchronisierung 12 ist die erste Schaltzahnstange 4 zwischen der ersten Aktivierungsposition E1 und der ersten Deaktivierungsposition A1 in den ersten Verschiebungsrichtungen 16 längsverschieblich. In der ersten Aktivierungsposition E1 ist die erste Synchronisierung 12 eingerückt und der erste Gang damit eingelegt, in der erste Deaktivierungsposition A1 ist die erste Synchronisierung 12 ausgerückt und der erste Gang damit ausgelegt. Zum Aktivieren / Deaktivieren der zweiten Synchronisierung 13 ist die zweite Schaltzahnstange 5 zwischen der zweiten Aktivierungsposition E2 und der zweiten Deaktivierungsposition A2 in den zweiten Verschiebungsrichtungen 17 längsverschieblich. In der zweiten Aktivierungsposition E2 ist die zweite Synchronisierung 13 eingerückt und der zweite Gang damit eingelegt, in der zweiten Deaktivierungsposition A2 ist die zweite Synchronisierung 13 ausgerückt und der zweite Gang damit ausgelegt.
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Zum Bewegen der Schaltzahnstangen 4, 5 ist das Schaltzahnrad 1 mit einer ersten Schaltverzahnung 2 und mit wenigstens einer zweiten Schaltverzahnung 3 vorgesehen, wobei die erste Schaltverzahnung 2 wenigstens zeitweise mit einer ersten Zahnstangenverzahnung 2a der ersten Schaltzahnstange 4 in Eingriff steht und wobei die zweite Schaltverzahnung 3 wenigstens zeitweise mit einer zweiten Zahnstangenverzahnung 3a der zweiten Schaltzahnstange 5 in Eingriff steht.
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Bei einer Drehung des Schaltzahnrads 1 und soweit die erste Schaltverzahnung 2 mit der ersten Zahnstangenverzahnung 2a in Eingriff steht wird die erste Schaltzahnstange 4 entsprechend der Drehrichtung in ihrer Längsrichtung, also in den ersten Verschiebungsrichtungen 16 verschoben und so aus der ersten Aktivierungsposition E1 in die erste Deaktivierungsposition A1 oder umgekehrt verschoben. Bei einer Drehung des Schaltzahnrads 1 und soweit die zweite Schaltverzahnung 3 mit der zweiten Zahnstangenverzahnung 3a in Eingriff steht, wird die zweite Schaltzahnstange 5 entsprechend der Drehrichtung in ihrer Längsrichtung, also in den zweiten Verschiebungsrichtungen 17 verschoben und so aus der zweiten Aktivierungsposition E2 in die zweite Deaktivierungsposition A2 oder umgekehrt verschoben.
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Zum Bereitstellen der Verschiebungsrichtungen an den Schaltzahnstangen 4, 5 ist das Schaltzahnrad um eine Schaltachse 6 rotierbar gelagert und motorisch antreibbar. Anders gewendet versetzt ein Aktuatorantrieb das Schaltzahnrad zum Aktivieren / Deaktivieren der Schaltstufen in eine entsprechende Drehbewegung um die Schaltachse 6. Dabei ist die Kinematik der Kraftfahrzeuggetriebeaktuierung derart ausgestaltet dass die erste Schaltzahnstange 4 mittels einer Drehung des Schaltzahnrads 1 in einer ersten Drehrichtung 7 um die Schaltachse 6 aus der ersten Aktivierungsposition E1 in die erste Deaktivierungsposition A1 bewegbar ist und wobei die zweite Schaltzahnstange 5 bei einer Drehung des Schaltzahnrads in der ersten Drehrichtung 7 aus der zweiten Aktivierungsposition E2 in die zweite Deaktivierungsposition A2 bewegbar ist.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die erste Schaltstange 4 ein erstes Kopplungselement 8 auf und die zweite Schaltstange 5 weist ein zweites Kopplungselement 9 auf. Weiter ist das erste Kopplungselement und das zweite Kopplungselement derart zueinander positioniert, so dass in der ersten Aktivierungsposition E1 der ersten Schaltzahnstange 4 eine Bewegung der zweiten Schaltstange 5 aus der zweiten Deaktivierungsposition A2 in die zweite Aktivierungsposition E2 verhindert ist, da das erste Kopplungselement 8 in dieser Bewegungsrichtung (von A2 nach E2) vor dem zweiten Kopplungselement angeordnet ist. Insbesondere durch diese Anordnung ist ein unplanmäßiges Aktivieren des zweiten Gangs (zweite Schaltzahnstange 5 auf zweiter Aktivierungsposition E2).
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Das in 2 dargestellte Schaltzahnrad 1 weist die erste Schaltverzahnung 4 und die zweite Schaltverzahnung 5 auf, welche jeweils als Zahnradsegmente mit einer geringen Anzahl von Zahnradzähnen ausgebildet sind. Die beiden Schaltverzahnungen 4 und 5 sind dabei in axialer Richtung, also in Richtung der Schaltachse 6, um welche das Schaltzahnrad 1 drehbar ist, zueinander versetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltzahnrad
- 2
- erste Schaltverzahnung
- 2a
- erster Schaltzahn
- 3
- zweite Schaltverzahnung
- 3a
- zweiter Schaltzahn
- 4
- erste Schaltzahnstange
- 5
- zweite Schaltzahnstange
- 6
- Schaltachse
- 7
- erste Drehrichtung
- 8
- erstes Koppelelement
- 9
- zweites Koppelelement
- 10
- erstes Gangrad
- 11
- zweites Gangrad
- 12
- erste Synchronisierung
- 13
- zweite Synchronisierung
- 14
- erste Getriebeachse
- 15
- zweite Getriebeachse
- 16
- erste Verschiebungsrichtungen
- 17
- zweite Verschiebungsrichtungen
- E1
- erste Aktivierungsposition
- A1
- erste Deaktivierungsposition
- E2
- zweite Aktivierungsposition
- A2
- zweite Deaktivierungsposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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