DE102022130573A1 - Elektromotorisch antreibbare Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) für ein Schaltgetriebe, mit einem Elektromotor (2), welcher ein Aktuatorgehäuse (3) aufweist, in dem ein Stator (4) befestigt sowie ein Rotor (5) drehbeweglich angeordnet ist, sowie mit einer in einem Getriebegehäuse (6) koaxial zu deren Längsachse (7) verschiebbar angeordneten Schaltwelle (8), an welcher zumindest eine Schaltgabel (9) befestigt ist, wobei die Schaltgabel (9) zum Eingriff in eine Schiebemuffe (10) ausgebildet ist, welche auf einer wenigstens ein Zahnrad (11, 12) tragenden Getriebewelle (13) axial beweglich angeordnet ist. Zur Reduzierung des Bauraumbedarfes ist bei dieser Schaltvorrichtung ist vorgesehen, dass die Schaltwelle (8) an deren elektromotornahen Seite eine koaxiale Bohrung (14) aufweist, dass an der radialen Innenwand der Bohrung (14) ein Innengewinde (15) ausgebildet ist, dass der Rotor (5) an seiner schaltwellennahen Seite einen axialen Fortsatz (16) aufweist, an dem ein Außengewinde (17) ausgebildet ist, und dass das Innengewinde (15) der Bohrung (14) sowie das Außengewinde (17) des Fortsatzes (16) zur Ermöglichung einer Axialbewegung der Schaltwelle (8) antriebswirksam miteinander im Eingriff sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe, mit einem Elektromotor, welcher ein Aktuatorgehäuse aufweist, in dem ein Stator befestigt sowie ein Rotor drehbeweglich angeordnet ist, sowie mit einer in einem Getriebegehäuse koaxial zu deren Längsachse verschiebbar angeordneten Schaltwelle, an welcher zumindest eine Schaltgabel befestigt ist, wobei die Schaltgabel zum Eingriff in eine Schiebemuffe ausgebildet ist, welche auf einer wenigstens ein Zahnrad tragenden Getriebewelle axial beweglich angeordnet ist.
• Es ist bekannt, dass mehrstufige Schaltgetriebe zur Übersetzungsänderung mittels pneumatischen oder hydraulischen Getriebeaktuatoren in Form von Kolben-Zylinder-Einheiten betätigbar sind. Diese Kolben-Zylinder-Einheiten bilden mit der jeweils zugeordneten Wählstange oder Schaltstange des Getriebes üblicherweise eine koaxiale Anordnung. Bei der Elektrifizierung der Antriebsstränge von Kraftfahrzeugen besteht insbesondere bei sogenannten Hybrid-Antrieben ein Bedarf daran, die bisher genutzten automatisierten Schaltgetriebe auch weiter zu verwenden. Dabei ist es jedoch vorteilhaft, die bisher verbauten pneumatischen oder hydraulischen Getriebeaktuatoren durch elektromotorische Getriebeaktuatoren zu ersetzen. Solche elektromotorischen Getriebeaktuatoren sind beispielsweise aus der DE 43 25 739 A1 und der DE 10 2019 116 384 A1 bekannt, die jedoch axial vergleichsweise lang ausgebildet sind. Da die bisher genutzten pneumatischen oder hydraulischen Getriebeaktuatoren recht kompakt sind, reicht der durch deren Entfernen frei werdende Einbauraum bei einigen Fahrzeugen nicht aus, um dort bekannte elektromotorische Getriebeaktuatoren einzubauen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektromotorisch antreibbare Schaltvorrichtung für ein automatisch schaltbares Schaltgetriebe vorzustellen, welche einen besonders geringen Einbauraum benötigt.
• Die Lösung dieser Aufgaben wird mittels einer Schaltvorrichtung erreicht, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Schaltvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
• Die Erfindung betrifft demnach eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe, mit einem Elektromotor, welcher ein Aktuatorgehäuse aufweist, in dem ein Stator befestigt sowie ein Rotor drehbeweglich angeordnet ist, sowie mit einer in einem Getriebegehäuse koaxial zu deren Längsachse verschiebbar angeordneten Schaltwelle, an welcher zumindest eine Schaltgabel befestigt ist. Die Schaltgabel ist zum Eingriff in eine Schiebemuffe ausgebildet, welche auf einer wenigstens ein Zahnrad tragenden Getriebewelle axial beweglich angeordnet ist.
• Gemäß der Erfindung ist zur Reduzierung des Bauraumbedarfs bei dieser Schaltvorrichtung zunächst vorgesehen, dass die Schaltwelle an deren elektromotornahen Seite eine koaxiale Bohrung aufweist, an deren radialen Innenwand ein Innengewinde ausgebildet ist. Außerdem weist der Rotor des Elektromotors an seiner schaltwellennahen Seite einen axialen Fortsatz auf, an dem ein Außengewinde ausgebildet ist. Zudem sind das Innengewinde der Bohrung der Schaltwelle sowie das Außengewinde des Fortsatzes des Rotors zur Ermöglichung einer Axialbewegung der Schaltwelle miteinander im Eingriff. Hierdurch erzeugt eine Drehbewegung des Rotors der Elektromaschine eine Axialbewegung der Schaltwelle.
• Bei dieser Schaltvorrichtung kann ein als Innenläufer oder als Außenläufer ausgebildeter Elektromotor zum Einsatz kommen, deren konstruktiver Aufbau jeweils an sich bekannt ist. Bei einem als Innenläufer ausgebildeten Elektromotor ist in dem Gehäuse des Elektromotors ein kreisförmiger Stator befestigt, in dem radial innen ein Rotor drehbar angeordnet ist. Bei einem als Außenläufer ausgebildeten Elektromotor ist der Stator radial innen angeordnet und dort mit dem Gehäuse des Elektromotors verbunden. Dieser Stator ist radial außen von einem kreisförmigen oder topfförmigen Rotor umgeben. Der topfbodenförmige Abschnitt eines solchen Rotors ist dabei unter Nutzung der Erfindung schaltwellennah mit dem beschriebenen axialen Fortsatz verbunden oder weist einen solchen Fortsatz auf.
• Dadurch, dass die Antriebsverbindung zwischen dem Elektromotor und der Schaltwelle mittels eines Außengewinde am Fortsatz des Rotors und einem Innengewinde an einer Axialbohrung der Schaltwelle realisiert ist, benötigt diese Schaltvorrichtung nur sehr wenig axialen Einbauraum. Hierdurch ist es möglich, bei einem bereits existierenden Schaltgetriebe dessen koaxial zur Längsachse der Schaltwelle angeordneten hydraulischen oder pneumatischen Schaltwellenaktuator gegen einen elektromotorischen Schaltwellenaktuator auszutauschen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Schaltvorrichtung 1 für ein mehrstufiges, automatisiert schaltbares Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe weist ein Getriebegehäuse 6 auf, in dem eine Getriebewelle 13 drehbar gelagert angeordnet ist. Diese Getriebewelle 13 trägt in bekannter Weise zwei als Losräder ausgebildete Zahnräder 11, 12, welche mittels einer auf der Getriebewelle 13 koaxial verschiebbar angeordneten Schiebemuffe 10 mit der Getriebewelle 13 wechselweise drehfest verbindbar oder freigebbar sind. Die Schiebemuffe 10 wird von einer Schaltgabel 9 geführt, welche mit einer in dem Getriebegehäuse 6 axial verschiebbar gelagerten Schaltwelle 8 fest verbunden ist. Zur Axialverschiebung der Schaltwelle 8 dient ein Elektromotor 2, welcher hier außerhalb des Getriebegehäuses 6 angeordnet ist.
• Der Elektromotor 2 weist ein Gehäuse 3 auf, an dessen radialen Innenumfang die nicht dargestellte Wicklung eines Stators 4 befestigt ist. Radial innerhalb des Bauraumes des Stators 4 ist ein Rotor 5 des Elektromotors 2 angeordnet, welcher um dessen Längsachse 7 drehbar gelagert angeordnet ist. Der Rotor 5 weist einen axialen Fortsatz 16 auf, welcher das Getriebegehäuse 6 in Richtung zur Schaltwelle 8 durchdringt. Der Fortsatz 16 weist ein Außengewinde 17 auf, das mit einem Innengewinde 15 antriebswirksam im Eingriff ist, welches an der radialen Innenseite einer koaxialen Bohrung 14 in der Schaltwelle 8 ausgebildet ist. Das Innengewinde 15 der Schaltwelle 8 und das Außengewinde 17 des Fortsatzes 16 des Rotors 5 sind derartig ausgebildet, dass eine Drehbewegung des Rotors 5 beziehungsweise des Fortsatzes 16 zu einer Axialbewegung der Schaltwelle 8 führt. Dies ist durch die beiden Doppelpfeile in der Figur verdeutlicht.
• Bezugszeichen (Bestandteil der Beschreibung)

1

Schaltvorrichtung

2

Elektromotor

3

Aktuatorgehäuse, Gehäuse des Elektromotors

4

Stator des Elektromotors

5

Rotor des Elektromotors

6

Getriebegehäuse

7

Längsachse

8

Schaltwelle

9

Schaltgabel

10

Schiebemuffe

11

Erstes Zahnrad

12

Zweites Zahnrad

13

Getriebewelle

14

Bohrung in der Schaltwelle

15

Innengewinde in der Bohrung der Schaltwelle

16

Axialer Fortsatz am Rotor

17

Außengewinde am Fortsatz des Rotors

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 4325739 A1 [0002]
• DE 102019116384 A1 [0002]

Claims (3)

1. Schaltvorrichtung (1) für ein Schaltgetriebe, mit einem Elektromotor (2), welcher ein Aktuatorgehäuse (3) aufweist, in dem ein Stator (4) befestigt sowie ein Rotor (5) drehbeweglich angeordnet ist, sowie mit einer in einem Getriebegehäuse (6) koaxial zu deren Längsachse (7) verschiebbar angeordneten Schaltwelle (8), an welcher zumindest eine Schaltgabel (9) befestigt ist, wobei die Schaltgabel (9) zum Eingriff in eine Schiebemuffe (10) ausgebildet ist, welche auf einer wenigstens ein Zahnrad (11, 12) tragenden Getriebewelle (13) axial beweglich angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (8) an deren elektromotornahen Seite eine koaxiale Bohrung (14) aufweist, dass an der radialen Innenwand der Bohrung (14) ein Innengewinde (15) ausgebildet ist, dass der Rotor (5) an seiner schaltwellennahen Seite einen axialen Fortsatz (16) aufweist, an dem ein Außengewinde (17) ausgebildet ist, und dass das Innengewinde (15) der Bohrung (14) sowie das Außengewinde (17) des Fortsatzes (16) zur Ermöglichung einer Axialbewegung der Schaltwelle (8) antriebswirksam miteinander im Eingriff sind.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) radial innerhalb des Stators (4) angeordnet ist.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (5) radial außerhalb des Stators (4) angeordnet ist.

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