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Die Erfindung betrifft eine Getriebeaktuatoreinheit sowie ein Getriebe mit einer derartigen Getriebeaktuatoreinheit.
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Im Stand der Technik sind Getriebe bekannt, die durch elektrische Aktuatoren geschaltet werden. Ein solcher elektrischer Aktuator, der einen Elektromotor umfasst, stellt eine Drehbewegung bereit, die wiederum eine lineare Bewegung einer Schaltgabel umgesetzt wird. Die lineare Bewegung der Schaltgabel schaltet einen Gang des Getriebes.
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Es ist Aufgabe ein Getriebe und eine Getriebeaktuatoreinheit bereitzustellen, welche kompakt aufgebaut ist, eine lange Lebensdauer aufweist sowie eine einfache und schnelle Montage ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebeaktuatoreinheit gemäß Anspruch 1. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausführungsvarianten erläutert.
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Eine solche Getriebeaktuatoreinheit, die zur Anordnung an einem Getriebe ausgebildet ist, umfasst
- - ein Gehäuse, ein Steuergerät und einen Aktuator,
- - wobei das Gehäuse zur Befestigung an einem Getriebegehäuse und zur Abdichtung des Getriebegehäuse ausgebildet ist,
- - wobei das Steuergerät elektrisch mit dem Aktuator verbunden ist und zur Ansteuerung des Aktuators ausgebildet ist,
- - wobei der Aktuator zur Betätigung einer Schaltgabel des Getriebes ausgebildet ist und mit einer Schaltgabel des Getriebes verbindbar ist,
- - wobei das Steuergerät und der Aktuator innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.
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Insbesondere ist ein solches Getriebe und eine solche Getriebeaktuatoreinheit für die Verwendung in einem Nutzkraftfahrzeug, insbesondere in einem Lastkraftfahrzeug vorgesehen.
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Das Steuergerät ist einerseits mit einem Kraftfahrzeug verbindbar, insbesondere einem Hauptsteuergerät oder einem Untersteuergerät des Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät erhält Befehle zur Steuerung des Getriebes und setzt diese um. Andererseits ist das Steuergerät elektrisch mit dem Aktuator verbunden und steuert den Aktuator. Der Aktuator stellt eine mechanische Bewegung bereit, die geeignet ist an dem Getriebe einen Schaltvorgang zu bewirken. Insbesondere umfasst der Aktuator einen elektrischen Motor und ein Ritzel. Der elektrische Motor ist mit Vorteil als BLDC Motor, Brushless DC Motor bzw. Bürstenloser Gleichstrommotor, ausgebildet. Das Gehäuse stellt einen geschützten Aufnahmeraum für Komponenten der Getriebeaktuatoreinheit bereit. Insbesondere schützt das Gehäuse diese Komponenten vor Verschmutzung in der Umgebung sowie vor Verschmutzung und dem Öl des Innenraums des Getriebes. Das Gehäuses ist mit Vorteil fluiddicht ausgebildet, sodass keine Verschmutzung oder Fluid in den Innenraum eindringt.
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Weiterhin dient das Gehäuse der Befestigung an dem Getriebe, wobei dadurch auch die Komponenten der Getriebeaktuatoreinheit entsprechend an dem Getriebe befestigt sind. In einem montierten Zustand des Getriebes ist die Getriebeaktuatoreinheit an dem Getriebegehäuse befestigt. An einem solchen Getriebe ist eine Durchgriffsöffnung ausgebildet, die einerseits einen Aufnahmeraum für die Getriebeaktuatoreinheit bereitstellt und andererseits einen Eingriff in das Getriebe ermöglicht. Dadurch wird an dem Getriebegehäuse Material eingespart und zudem zusätzlicher Bauraum für die Anordnung von Bauteilen im Bereich der Getriebegehäusewand freigegeben. Die Getriebeaktuatoreinheit ist ausgebildet die Durchgriffsöffnung des Getriebegehäuses fluiddicht zu verschließen. In montiertem Zustand dichtet das Gehäuse die Durchgriffsöffnung fluiddicht ab.
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Der Aktuator ist mit einer Schaltgabel des Getriebes verbindbar. Beispielsweise bildet eine Schaltgabel eine Zahnstange aus, die in Eingriff mit einem Ritzel des Aktuators bringbar ist. Nach Montage der Getriebeaktuatoreinheit an dem Getriebe stehen Ritzel und Zahnstange in gegenseitigem Eingriff. Eine Drehbewegung des Ritzels stellt eine axiale Linearbewegung der Schaltgabel bereit. Eine mechanische Verbindung zwischen Aktuator und Schaltgabel ist beispielsweise durch direkten oder indirekten Kontakt ausgebildet. Bei indirektem Kontakt ist beispielsweise ein Übertragungselement ausgebildet, welches eine mechanische Ansteuerung des Aktuators an die Schaltgabel überträgt. Ein Eingriff eines Aktuators, insbesondere des Ritzels, in eine Zahnstange erfolgt beispielsweise parallel oder mit einer geringen Neigung. Bei einer geringen Neigung ist ein Einfädeln der Aktuatoren an den Zahnstangen wesentlich erleichtert.
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Durch die Anordnung des Steuergeräts und des Aktuators innerhalb des Gehäuses ist eine platzsparende Anordnung in einer schmutzfreien Umgebung sichergestellt. Zudem ist eine solche Getriebeaktuatoreinheit bei einer Endmontage des Getriebes auf einfache Art und Weise montierbar. Die vormontierte Getriebeaktuatoreinheit wird in das Getriebe eingesetzt und befestigt, beispielsweise verschraubt. Dementsprechend ist eine schnelle und einfache Montage sichergestellt. Günstigerweise sind ausschließlich das Steuergerät und der Aktuator innerhalb des Gehäuses angeordnet.
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Die nachfolgenden erläuterten Ausgestaltungen stellen vorteilhafte Ausführungsvarianten der Getriebeaktuatoreinheit dar.
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Mit Vorteil ist das Gehäuse mehrteilig ausgebildet und weist zumindest ein erstes Gehäuseteil und ein zweites Gehäuseteil auf.
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Dadurch ist eine einfache Montage der Komponenten innerhalb der Getriebeaktuatoreinheit sichergestellt. Die Gehäuseteile sind mit Vorteil fest miteinander verbunden. Die Gehäuseteile sind ebenso vorteilhaft fluiddicht miteinander verbunden. Die Getriebeaktuatoreinheit und das Getriebegehäuse sind günstigerweise fluiddicht miteinander verbunden. Günstigerweise ist eines der Gehäuseteile fluiddicht mit dem Getriebegehäuse verbunden. Mit Vorteil ist ein Steuergerät an einem der Gehäuseteile befestigt, wobei der Aktuator an einem anderen Gehäuseteil befestigt ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass ein Gehäuseteil Kühlrippen aufweist.
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Die Kühlrippen ermöglichen eine Abfuhr von Wärme, die im Innenraum der Getriebeaktuatoreinheit erzeugt wird, beispielsweise Wärme des Steuergeräts. Das Steuergerät ist beispielsweise durch eine mit elektronischen Bauteilen bestückten Platine ausgebildet. Das Steuergerät steht vorzugsweise im direkten und wärmeleitendem Anlagekontakt mit dem Gehäuseteil, welches die Kühlrippen aufweist. Günstigerweise ist das Steuergerät an dem Gehäuseteil, welche die Kühlrippen aufweist, befestigt. Das Gehäuseteil, welches die Kühlrippen aufweist, weist günstigerweise zu einer Umgebung hin oder ist außerhalb eines Innenraums des Getriebes angeordnet.
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Mit weiterem Vorteil ist ein Gehäuseteil topfförmig ausgebildet.
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Bei dem topfförmigen Gehäuseteil handelt es sich günstigerweise um das Gegenstück zu dem Gehäuseteil mit Kühlrippen. Die Topfform stellt einen Aufnahmeraum für die Komponenten der Getriebeaktuatoreinheit bereit. Dieser Aufnahmeraum wird auch als Innenraum der Getriebeaktuatoreinheit bezeichnet. Der Innenraum bzw. die Topfform ermöglicht unter anderem die Anordnung des Aktuators innerhalb des Gehäuses. Der Aktuator ist mit Vorteil an dem topfförmigen Gehäuseteil befestigt. Das topfförmige Gehäuseteil weist beispielsweise einen Rand, eine Wandung und einen Boden auf. Der Rand ermöglicht eine vorteilhafte Ausgestaltung zur Bereitstellung einer Kontaktfläche durch das Gehäuseteil sowie das Gehäuse der Getriebeaktuatoreinheit. Diese Kontaktfläche ist ausgebildet mit einer mit einer Kontaktfläche des Getriebegehäuses zu korrespondieren. Die Kontaktflächen ermöglichen eine fluiddichte Verbindung zwischen Getriebegehäuse und Gehäuse. In montiertem Zustand ist das Gehäuse an der Durchgriffsöffnung des Getriebegehäuses befestigt und eine fluiddichte Abdichtung ist sichergestellt. Vorteilhafterweise ist eine Kontaktfläche des Gehäuses oder des Gehäuseteils durch eine ebene und umfangsmäßig geschlossene Fläche ausgebildet. Der Boden weist einen Axialversatz zu dem Rand auf. Vorteilhafterweise sind die Flächen von Boden und Rand im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet. Die Wandung, welche sich vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu Rand und Boden erstreckt stellt einen axialen Versatz zwischen Rand und Boden bereit. Die Wandung ist ebenfalls umfangsmäßig geschlossen ausgebildet. Insbesondere umlaufen der Rand und die Wandung den Boden umfangsmäßig vollständig. In einer Ausführungsvariante weist der Boden einen Axialversatz auf, sodass mehrere Ebenen ausgebildet sind. Dieser im Boden ausgebildete Axialversatz ermöglicht bereichsweise einen größeren Eingriff in den Innenraum des Getriebes, sodass im Innenraum des Gehäuses ausreichend Bauraum für den Aktuator ausgebildet ist. Andererseits erfolgt durch einen derartigen axialen Versatz im Boden in einem anderen Bereich des Gehäuseteils ein geringerer Eingriff in den Innenraum des Getriebes, sodass der Bauraum zugunsten der Komponenten des Getriebes optimiert ist.
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Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Aktuator ein Ritzel aufweist, welches durch eine Öffnung des Gehäuses hindurchgreift und sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt.
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Das Ritzel greift aus dem Gehäuse heraus in den Innenraum des Getriebes ein. Eine derartige Öffnung ist vorzugsweise an einem der Getriebeteile ausgebildet. Vorzugsweise ist die Öffnung an dem Getriebeteil angeordnet, welches dem Innenraum des Getriebes zugewiesen ist, insbesondere dem topfförmigen Getriebeteil. Durch den Eingriff des Ritzels in den Innenraum ist dieses ausgebildet direkt oder indirekt in mechanische Wechselwirkung mit der Schaltgabel zu treten.
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Besonders vorteilhaft weist der Aktuator eine Übersetzung auf.
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Die Übersetzung ermöglicht eine lange Lebensdauer des Elektromotors und ermöglicht zudem eine präzise und schnelle Ansteuerung der Schaltgabel. Die Übersetzung ist vorteilhafterweise durch ein Übersetzungsgetriebe ausgebildet, beispielsweise durch zwei Zahnräder. Die Übersetzung ist vorzugsweise zwischen dem Ritzel und einem Rotor des Elektromotors angeordnet. Die Übersetzung ist mit Vorteil größer 1 ausgebildet, sodass eine volle Drehung des Rotors in eine Teildrehung des Ritzels umgesetzt ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Öffnung des Gehäuses fluiddicht abgedichtet ist.
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Dadurch werden die Komponenten der Getriebeaktuatoreinheit vor Verschmutzung aus der Umgebung sowie vor Öl aus dem Innenraum des Getriebes geschützt.
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Günstigerweise ist die Öffnung des Gehäuses durch eine Radialwellendichtung abgedichtet.
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Die Radialwellendichtung ermöglicht einen fluiddichten Durchgriff des Aktuators, insbesondere des Ritzels durch die Öffnung des Gehäuses hindurch.
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Mit besonderem Vorteil weist die Getriebeaktuatoreinheit ein, zwei, drei oder mehr Aktuatoren auf.
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Hierdurch ist eine hoher Vormontagegrad für das Getriebe durch die Getriebeaktuatoreinheit bereitgestellt. Somit ist eine Montage des Getriebes einfach und schnell durchzuführen. Zudem sind alle Komponenten der Getriebeaktuatoreinheit, die im Innenraum angeordnet sind, vor Verschmutzung geschützt.
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Günstigerweise weist das Gehäuse eine ebene und umfangsmäßig geschlossene Kontaktfläche zum Anlagekontakt mit dem Getriebegehäuse auf.
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Dadurch ist eine einfache Abdichtung der Durchgriffsöffnung des Getriebes sichergestellt. Die ebene Kontaktfläche des Gehäuses korrespondiert mit einer ebenen Kontaktfläche des Getriebegehäuses. Beispielsweise ist die Kontaktfläche des Gehäuses durch einen Rand des bereits erwähnten topfförmigen Gehäuseteils ausgebildet. Der Anlagekontakt der Kontaktflächen erfolgt unmittelbar oder mittelbar. Bei unmittelbarem Anlagekontakt liegen die Kontaktflächen direkt aneinander an. Bei mittelbarem Anlagekontakt ist ein Dichtelement, beispielsweise eine Elastomerdichtung, zwischen den korrespondierenden Kontaktflächen angeordnet. Das Dichtelement ist kreisförmig umlaufend ausgebildet. Das Dichtelement ist beispielsweise durch eine Flachdichtung ausgebildet. Alternativ ist das Dichtelement durch einen Formring oder Dichtring ausgebildet. Ein derartiger Formring oder Dichtring ist beispielsweise in einer Nut der Kontaktfläche ausgebildet. Eine solche Nut ist vorzugsweise an dem Gehäuse und / oder dem Getriebegehäuse ausgebildet.
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Weiterhin vorteilhaft weist das Steuergerät ein Verbindungselement zur elektrischen Verbindung mit dem Fahrzeug auf.
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Dieses Verbindungselement ist beispielsweise ein Teil aus einer Stecker-Buchse-Verbindung. Insbesondere ist das Verbindungselement außen an dem Gehäuse angeordnet. Günstigerweise ist ein Durchgriff durch das Gehäuse staubdicht oder fluiddicht ausgebildet. Über das Verbindungselement ist das Steuergerät mit einem weiteren Steuergerät des Fahrzeugs verbunden, beispielsweise dem Hauptsteuergerät oder dem Untersteuergerät.
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Günstigerweise ist das Steuergerät über Steckverbindungen oder direkt mit dem Aktuator verbunden.
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Steckverbindungen ermöglichen eine einfach Montage der Aktuatoren und des Steuergerät innerhalb des Gehäuses, da die elektrische Verbindung auf einfache Art und Weise durch Einstecken erfolgt. Eine direkte Verbindung der Aktuatoren mit dem Steuergerät ermöglicht einen kompakten und einfachen Aufbau. Beispielsweise sind die Aktuatoren direkt mit einer Platine des Steuergeräts elektrisch verbunden und direkt an dieser Platine angeordnet oder befestigt.
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Mit Vorteil weist die Getriebeaktuatoreinheit zumindest zwei Aktuatoren auf, wobei eine Eingriffslänge eines Aktuators größer ist als eine Eingriffslänge eines anderen Aktuators.
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Jeder der Aktuatoren ist verbindbar mit einer Schaltgabel ausgebildet, um diese zu betätigen. Unabhängig davon, ob eine derartige Verbindung direkt oder indirekt erfolgt, ist ein Eingriff zwischen dem Aktuator und der Schaltgabel oder einem Übertragungselement vorgesehen. Vorteilhafterweise ist ein derartiger Eingriff durch eine Ritzel-Zahnstange-Verbindung ausgebildet, sodass eine Drehbewegung des Ritzels in eine lineare Bewegung der Zahnstange umgesetzt ist. Die Eingriffslänge bestimmt sich aus der Länge zwischen dem Eingriffspunkt und der Endposition des Aktuators. Das Ritzel wird bei der Montage beispielsweise in die Zahnstange eingeschoben, wobei ein erster Anlagekontakt zwischen Ritzel und Zahnstange dem Eingriffspunkt entspricht. An dem Ritzel wird die Kontaktstelle als Kontaktpunkt definiert. Der Aktuator wird nun eingeschoben, bis dieser seine Endposition erreicht hat. Der ursprüngliche Kontaktpunkt bewegt sich somit ebenfalls in seine Endposition. Ein Abstand zwischen Eingriffspunkt und Endposition des Kontaktpunkts ergibt die Eingriffslänge. Bei unterschiedlicher Eingriffslänge greift einer der Aktuatoren weiter ein als der andere Aktuator. Die Endposition des Kontaktpunkts ist jedoch über die Endposition der Getriebeaktuatoreinheit bestimmt, welches vorzugsweise in einer Linearbewegung eingesetzt wird. Dadurch erfolgt bei der Montage für das Ritzel des Aktuators mit der größerer Eingriffslänge ein früherer Anlagekontakt mit der Zahnstange als für das Ritzel des Aktuators mit geringerer Eingriffslänge. Entsprechend treten die Aktuatoren und deren Ritzel bei dem Montagevorgang nacheinander in Anlagekontakt mit den Zahnstangen, sodass der Montageprozess bei zwei oder mehr Aktuatoren wesentlich vereinfacht ist. Eine unterschiedliche Montagelänge ist beispielsweise durch Positionierung der Aktuatoren auf unterschiedlichen Ebenen mit einem Höhenversatz bereitgestellt. Alternativ ist eine unterschiedliche Montagelänge vorzugsweise durch Aktuatoren mit Ritzeln unterschiedlicher Länge bereitgestellt. Mit Vorteil weisen alle Aktuatoren der Getriebeaktuatoreinheit eine unterschiedliche Eingriffslänge auf.
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Mit Vorteil ist ein elektrischer Motor eines Aktuators durch einen BLDC Motor ausgebildet, die optional eine Übersetzung aufweisen. Dadurch werden hohe Laufzeiten bei schneller und präziser Ansteuerung erreicht.
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Die voranstehende Aufgabe wird zudem durch ein Getriebe gemäß Anspruch 10 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Getriebes erläutert.
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Dieses Getriebe weist eine Getriebeaktuatoreinheit gemäß zumindest einer der vorhergehenden Ausführungen oder einem der Ansprüche 1 bis 9 auf.
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Mit besonderem Vorteil weist das Getriebe eine Durchgriffsöffnung auf, wobei die Getriebeaktuatoreinheit an der Durchgriffsöffnung angeordnet ist, diese verschließt und abdichtet. Insbesondere ist die Getriebeaktuatoreinheit an dem Getriebe befestigt.
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Die Durchgriffsöffnung stellt an dem Getriebe zusätzlichen Bauraum bereit, welcher eine Anordnung der Getriebeaktuatoreinheit und derer Komponenten ermöglicht. Zudem ist durch die Durchgriffsöffnung eine Eingriff der Aktuatoren in den Innenraum des Getriebes bereitgestellt.
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Mit besondere Vorteil ist die Getriebeaktuatoreinheit oben an dem Getriebe angeordnet.
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Die Aktuatoren greifen in dieser Ausführungsvariante von oben nach unten in das Getriebe in. Oben entspricht der Oberseite eine Getriebes, wenn dieses in einem Fahrzeug eingebaut ist. Entsprechend ist auch eine Durchgriffsöffnung an dem Getriebe oben ausgebildet.
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Die Getriebeaktuatoreinheit und das Getriebe werden im Weiteren anhand mehrerer Figuren beispielhaft und im Detail erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Getriebe mit einer Getriebeaktuatoreinheit im Querschnitt;
- 2 eine weitere Darstellung der Getriebeaktuatoreinheit und des Getriebes;
- 3 eine weitere Querschnittsdarstellung von Getriebe und Getriebeaktuatoreinheit;
- 4 eine weitere Querschnittsdarstellung von Getriebe und Getriebeaktuatoreinheit;
- 5 - 8 eine weitere Ausgestaltungsvariante einer Getriebeaktuatoreinheit im Montageprozess.
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In den 1 bis 4 ist ein Getriebe 10 dargestellt. Bei dem Getriebe handelt es sich um ein Schaltgetriebe, welches für den Einsatz in einem Nutzkraftfahrzeug, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, vorgesehen ist. Das Schaltgetriebe ist automatisiert und wird über Aktuatoren gesteuert.
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Das Getriebe 10 umfasst ein Getriebegehäuse 12, eine Getriebeaktuatoreinheit 14, eine Führungsstange 16, eine erste Schaltgabel 18 und eine zweite Schaltgabel 20. Das Getriebe umfasst auch weitere Bauteile wie Wellen, Schaltmuffen, Zahnräder, usw., die zum Teil innerhalb der Figuren dargestellt sind, jedoch nicht im Detail erläutert werden. Der Aufbau und die Funktionsweise von Schaltgetrieben sind im Stand der Technik bekannt. Die Ausführungen sind im Weiteren auf den Aufbau und die Funktionsweise der Getriebeaktuatoreinheit 14 fokussiert.
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Die Getriebeaktuatoreinheit 14 umfasst ein Gehäuse 22, eine Steuereinheit 24, ein Verbindungselement 26, einen ersten Aktuator 28 und einen zweiten Aktuator 30.
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Das Gehäuse 22 ist mehrteilig ausgebildet, wobei ein erstes Gehäuseteil 22a einem Innenraum des Getriebes zugewandt ist und ein zweites Gehäuseteil 22b dem Innenraum des Getriebes abgewandt ist. Die beiden Gehäuseteile 22a und 22b stellen einen Innenraum zur Aufnahme und Anordnung der Bauteile der Getriebeaktuatoreinheit 14 bereit. Die beiden Gehäuseteile 22a und 22b sind fest miteinander verbunden. Insbesondere ist der Innenraum des Gehäuses 22 gegenüber der Umgebung und auch gegenüber dem Innenraum des Getriebes 10 abgedichtet. Die beiden Gehäuseteile sind in diesem Ausführungsbeispiel fest miteinander verschraubt.
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Das Steuergerät 24 ist an dem zweiten Gehäuseteil 22b angeordnet, in diesem Fall somit an dem außenseitigen Gehäuseteil. Das Steuergerät ist hierbei in Form einer bestückten Leiterplatine ausgebildet. Insbesondere weist das zweite Gehäuseteil 22b an der dem Steuergerät gegenüberliegenden Seite Kühlrippen auf, die der Abfuhr von Wärme dienen. Das Steuergerät 24 ist über ein Verbindungselement 26, welches in 3 dargestellt ist, elektronisch verbindbar ausgebildet. Insbesondere stellt das Verbindungselement 26 eine Komponente einer elektrischen Steckverbindung bereit, welche dem Anschluss des Steuergeräts 24 an das Fahrzeug dient, beispielsweise an einen Kabelstrang des Fahrzeugs.
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Das Steuergerät 24 dient der Ansteuerung der beiden Aktuatoren 28 und 30. Das Steuergerät 24 ist elektrisch mit den Aktuatoren 28, 30 verbunden, beispielsweise über Steckverbindungen oder eine direkte Kontaktierung zwischen Steuergerät und Aktuator. Beispielhaft sind in den Figuren an den Aktuatoren 28, 30 Verbindungselemente 32, 34 für eine derartige Steckverbindung dargestellt.
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Die Aktuatoren 28, 30 sind an dem ersten Gehäuseteil 22a angeordnet, insbesondere befestigt, hierbei verschraubt. Das erste Gehäuseteil 22a weist eine Topfform auf, die ausreichend Raum für die Aufnahme der Aktuatoren 28, 30 innerhalb des Gehäuses bereitstellt. Die Topfform ist durch einen am äußeren Umfang umlaufenden Rand 36, eine seitliche Wandung 38 sowie einen Boden 40 bereitgestellt. Der Rand 36 und der Boden 40 erstrecken sich im Wesentlichen in parallelen Ebenen, wobei sich die Wandung 38 im Wesentlichen senkrecht zu Rand 36 und Boden 40 erstreckt und den axialen Versatz wischen Rand 36 und Boden 40 bereitstellt. Insbesondere stellt, wie in 3 und 4 zu sehen ist, der Boden 40 in sich selbst einen weiteren axialen Versatz bereit. Dadurch ist einerseits die Anordnung der Aktautoren 28, 30 innerhalb des Gehäuses 22 und andererseits ein besonders geringer Bauraumbedarf der Getriebeaktuatoreinheit 14 innerhalb des Getriebes 10 sichergestellt.
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Die Getriebeaktuatoreinheit 14 ist innerhalb einer Durchgriffsöffnung 42 des Getriebegehäuses 12 angeordnet. Die Durchgriffsöffnung ermöglicht eine Anordnung von Steuergerät und Aktuatoren an dem Getriebe 10 sowie einen Durchgriff der Aktuatoren 28, 30 in den Innenraum des Getriebes 10. Dies ist besonders vorteilhaft, da durch die Durchgriffsöffnung 42 ein Teil des Getriebegehäuses 12 entfällt, welcher zugleich zur platzsparenden Anordnung von Steuergerät 24 und Aktuatoren 28, 30 genutzt werden kann. Dadurch wird einerseits Material und andererseits Bauraum eingespart.
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Die Durchgriffsöffnung und auch die in diese eingreifende Getriebeaktuatoreinheit 14 sind an dem Getriebe oben angeordnet. Oben bezieht sich hier auf ein Getriebe, welches in einem Fahrzeug eingebaut ist. Aufgrund der üblichen Anordnung der Schaltgabeln in Schaltgetrieben wird ein kompakter Aufbau der Getriebeaktuatoreinheit 14 ermöglicht, insbesondere ist der Aufbau der Aktuatoren sehr kompakt, sodass lange Übertragungswege vermieden werden. Lange Übertragungswege können beim übertragen von Kräften zu höheren Belastungen, insbesondere Verbiegungen, innerhalb der Aktuatoren führen, die eine verstärkte Ausführung der Aktuatoren bedingen.
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Die Durchgriffsöffnung 42 bildet eine Kontaktfläche 42a aus. Diese Kontaktfläche 42a ist an einer Außenseite des Getriebegehäuses 12 angeordnet. Die Kontaktfläche 42a stellt eine ebene Fläche bereit. Der Rand 36 des zweiten Gehäuseteils 22b der Getriebeaktuatoreinheit 14 weist eine Kontaktfläche 36a auf. Diese Kontaktfläche 36a ist dem Getriebegehäuse zugewandt. Die Kontaktfläche 36a stellt eine ebene Fläche bereit. Die Kontaktflächen 36a und 42a korrespondieren zur Abdichtung des Getriebes 10 miteinander. Die Abdichtung erfolgt durch direkten Anlagekontakt der Kontaktflächen 36a und 42a aneinander oder unter Zwischenanordnung eines Dichtelements. Ein direkter Anlagekontakt ist besonders vorteilhaft, wenn das zweite Gehäuseteil 22b aus Kunststoff ausgebildet ist. Ein Dichtelement ist beispielsweise aus Gummi oder als Elastomer ausgebildet. Beispielsweise ist ein Dichtelement durch eine Flachdichtung oder einen Formring ausgebildet.
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Ein Aktuator 28,30 weist einen Stator 28a, 30a, einen Rotor 28b, 30b, eine Übersetzung 28c, 30c sowie ein Ritzel 28d, 30d auf. Eine Drehbewegung des Rotors 28b, 30b wird über die Übersetzung 28, 30c, welche hier über zwei Zahnräder ausgebildet ist, auf das Ritzel 28d, 30d übertragen. Das Übersetzungsverhältnis weist in diesem Fall einen Wert > 1 auf, sodass eine volle Rotation des Rotors 28b, 30b in eine Teilrotation des Ritzes übersetzt ist.
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Das erste Gehäuseteile 22a weist Öffnungen 44 auf. Die Aktuatoren durchgreifen die Öffnungen 44, sodass die Ritzel innerhalb des Innenraums des Getriebes angeordnet sind, wobei die restlichen Bauteile der Aktuatoren innerhalb des Gehäuses 22 angeordnet sind. Die Abdichtung ist über einen Radialwellendichtring bereitgestellt, sodass ein Schmieröl, welches der Schmierung der mechanischen Bauteile des Getriebes dient, nicht in den Innenraum des Gehäuses 22 gelangt.
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Die Schaltung des Getriebes erfolgt über die Schaltgabeln 18, 20, welche an einer Führungsstange 16 angeordnet sind. Die Schaltgabeln 18, 20 sind axial beweglich gegenüber der Führungsstange 16 ausgebildet. Die Schaltgabeln sind zur gemeinsamen Bewegung mit einer Schaltmuffe verbunden. Eine axiale Bewegung einer Schaltgabel wird auf eine Schaltmuffe übertragen, welche das entsprechende Zahnrad drehfest mit der Welle verbindet und dadurch einen Gang einlegt.
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An den Schaltgabeln 18, 20 ist jeweils eine Zahnstange 18a, 20a ausgebildet. Ein Ritzel 28d, 30d eines Aktuators 28, 30 steht mit einer Zahnstange 18a, 20a einer Schaltgabel 18, 20 in Eingriff. Eine Drehbewegung eines Aktuators wird direkt in eine lineare Schaltbewegung der Schaltgabel umgesetzt, wobei die Schaltgabel die Bewegung an die Schaltmuffe überträgt. Eine derart nahe Anordnung des Aktuators an den Schaltgabeln ist besonders vorteilhaft, da aufgrund des kurzen Wegs hohe mechanische Belastungen, insbesondere Durchbiegungen im Inneren des Aktuators sowie auch an der Schaltgabel, vermieden werden. Auch sind die Verbindungswege zwischen den Aktuatoren und dem Steuergerät besonders kurz. Durch die Anordnung von Aktuatoren und Steuergerät innerhalb des Gehäuses sind diese besonders gut vor Verschmutzung und Umwelteinflüssen geschützt. Ebenso ist hierdurch eine einfache Vormontage der Getriebeaktuatoreinheit sichergestellt, die zudem eine schnelle und einfache Montage der Getriebeaktuatoreinheit an dem Getriebe bereitstellt.
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In den 5 - 8 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante einer Getriebeaktuatoreinheit 14 gezeigt, wobei im Weiteren insbesondere der Montageprozess erläutert wird. Diese Getriebeaktuatoreinheit entspricht im Wesentlichen der Getriebeaktuatoreinheit 14 gemäß den 1 - 4, weshalb die voranstehenden Ausführungen auch für die im Folgenden beschriebene Getriebeaktuatoreinheit gelten. Die Bezugszeichen werden deshalb für die 5 - 8 identisch übernommen. Die Unterschiede zwischen den Getriebeaktuatoreinheiten sind im Folgenden detailliert beschrieben.
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Die Getriebeaktuatoreinheit 14 weist nunmehr drei Aktuatoren auf, die zur Betätigung von drei Schaltgabeln vorgesehen sind. Jeder der Aktuatoren ist auf einer separaten Ebene des Bodens 40 angeordnet, wobei diese Ebenen einen Höhenversatz zueinander aufweisen. Die Aktuatoren 28, 30 und 46 sind identisch zueinander ausgebildet.
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Anhand von 5 erkennt man, dass in einem ersten Schritt des Einsetzens der Getriebeaktuatoreinheit 14 das Ritzel 28d mit der Zahnstange 18a der Schaltgabel 18 in Anlagekontakt tritt. Die Anlagestelle zwischen dem Ritzel 28d und der Zahnstage definiert einen Eingriffspunkt, der unveränderlich ist, sowie den Kontaktpunkt des Ritzels 28d, welcher im Wesentlichen seiner stirnseitigen Fläche des Ritzels 28d entspricht. Die Aktuatoren 30 und 46 weisen einen Abstand von den Schaltgabeln 20 und 48 auf.
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Ein weiterer Schritt des Montageprozesses ist in 6 dargestellt. Der erste Aktuator 28 ist in die zugehörige Schaltgabel 18 eingefädelt und bereits zu einem Teil in die Zahnstange 18a der Schaltgabel 18 eingeschoben. Der zweite Aktuator 30 tritt nun in Anlagekontakt mit der zweiten Schaltgabel 20, sodass Ritzel 30d und Zahnstange 20a ineinander eingefädelt werden. Der dritte Aktuator 46 weist noch einen Abstand von der dritten Schaltgabel 48 auf.
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Gemäß 7 wird der dritte Aktuator 46 über sein Ritzel 46d in die Zahnstange 48a der dritten Schaltgabel 48 eingefädelt. Der erste Aktuator 28 und der zweite Aktuator 30 stehen bereits in teilweisem Eingriff.
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In 8 ist die Getriebeaktuatoreinheit 14 in einer Endposition gegenüber dem Getriebegehäuse 12 dargestellt. Die Kontaktflächen 36a und 42a stehen in Anlagekontakt zueinander. Die Aktuatoren 28, 30 und 46 stehen in Eingriff mit den Schaltgabeln 18, 20 und 48. Jeder der Aktuatoren 28, 30 und 46 weist eine Eingriffslänge auf, die sich aus dem Abstand des Eingriffspunkts und dem Kontaktpunkt des Ritzels in seiner Endposition ergibt. Der erste Aktuator 28 weist eine größere Eingriffslänge als der zweite Aktuator 30 und der zweite Aktuator 30 weist eine größere Eingriffslänge als der dritte Aktuator 46 auf. Dadurch ist eine einfache Montage sichergestellt, die ein Einfädeln der Aktuatoren in die Schaltgabeln nacheinander ermöglicht.
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Bezugszeichen
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- 10
- Getriebe
- 12
- Getriebegehäuse
- 14
- Getriebeaktuatoreinheit
- 16
- Führungsstange
- 18
- erste Schaltgabel
- 18a
- Zahnstange
- 20
- zweite Schaltgabel
- 20a
- Zahnstange
- 22
- Gehäuse
- 22a
- erstes Gehäuseteil
- 22b
- zweites Gehäuseteil
- 24
- Steuereinheit
- 26
- Verbindungselement
- 28
- erster Aktuator
- 28a
- Stator
- 28b
- Rotor
- 28c
- Übersetzung
- 28d
- Ritzel
- 30
- zweiter Aktuator
- 30a
- Stator
- 30b
- Rotor
- 30c
- Übersetzung
- 30d
- Ritzel
- 32
- Verbindungselement
- 34
- Verbindungselement
- 36
- Rand
- 36a
- Kontaktfläche
- 38
- Wandung
- 40
- Boden
- 42
- Durchgriffsöffnung
- 42a
- Kontaktfläche
- 44
- Öffnung
- 46
- dritter Aktuator
- 46d
- Ritzel
- 48
- Schaltgabel
- 48a
- Zahnstange
