DE10211297A1 - Stellvorrichtung für automatisiertes Getriebe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für automatisiertes Getriebe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Antriebsmotor (14, 58) und einem Kraftübertragungsmittel, das den Translations- und/oder Drehantrieb eines die Wahl oder das Schalten einer Gangstufe durchführenden Gestänges (10) gewährleistet, wobei das Kraftübertragungsmittel zwei miteinander in Eingriff stehende und mit dem Antriebsmotor (14, 58) bzw. dem Gestänge (10) verbundene Übertragungselemente (38, 2, 64, 70) umfaßt, wobei diese beiden Übertragungselemente zumindest teilweise übereinanderliegend und/oder ineinandergeschoben sind, um ihren Gesamtplatzbedarf zu reduzieren und dabei die vom Schieber auf das Gestänge übertragene Kraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor zu verstärken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ein automatisiertes Getriebe, insbesondere für ein Kraft­ fahrzeug, mit mindestens einem Antriebsmotor und mit einem Kraftübertragungsmittel, das den Translations- und/oder Drehantrieb eines die Wahl oder das Schalten einer Gangstufe durchführenden Gestänges gewähr­ leistet.

Eine bekannte Stellvorrichtung dieser Art umfaßt einen Antriebsmotor, dessen Abtriebswelle durch ein Schraub- und Muttersystem mit einem translatorisch geführten Schieber verbunden ist, der wiederum durch Kraftübertragungsmittel mit einem Gangwahl- und Gangschaltgestänge verbunden ist.

Im allgemeinen umfassen die Kraftübertragungsmittel einen Hebel, der die Umwandlung der Translations­ bewegung des obengenannten Schiebers entweder in eine Translationsbewegung oder in eine Drehbewegung einer Stange unter Verstärkung der an den obengenannten Schieber angelegten Kraft gestattet. Der Kraftver­ stärkungsfaktor hängt von der Länge des Hebels ab, was zu Problemen führen kann, wenn diese Kraftüber­ tragungsmittel so geringe Abmessungen wie möglich aufweisen sollen, wie dies zum Beispiel bei in Motorräumen von Kraftfahrzeugen montierten Ver­ brennungsmotoren zugeordneten Getrieben der Fall ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfache und wirksame Lösung für dieses Problem bereitzustellen. So soll eine konstruktiv einfache, preiswert herzustellende und leicht handhabbare Stellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei geringen Außenabmessungen besonders kompakt ausgeführt ist und die besonders leistungs­ fähige Kraftübertragungsmittel aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stell­ vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Lösung ist es, daß das Kraftübertragungsmittel zwei miteinander in Eingriff stehende und einerseits mit dem Antriebs­ motor bzw. andererseits mit dem Gestänge verbundene Übertragungselemente umfaßt, wobei diese beiden Über­ tragungselemente zumindest teilweise derart über­ einanderliegend und/oder ineinandergeschoben sind, daß ihr Gesamtplatzbedarf geringer ist als der zu­ sammengenommene Platzbedarf der beiden Übertragungs­ elemente, und daß dabei die vom Schieber auf das Gestänge übertragene Kraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkbar ist.

Der Hauptvorteil liegt dabei darin, daß hierdurch eine besonders kompakte Bauform mit geringen Außen­ abmessungen erreicht werden kann. Gleichzeitig wird dabei die vom Schieber auf das Gestänge übertragene Kraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkt, so daß besonders leistungsfähige Kraft­ übertragungsmittel erhalten werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist bei einfacher Konstruktion kostengünstig herzustellen und leicht zu montieren und handzuhaben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die vorgenannten Kraftübertragungsmittel einen ersten Hebel, von dem ein Ende durch das An­ triebsmittel angetrieben wird und das andere Ende um eine feste Achse schwenkt und von dem ein Zwischen­ teil mit einem Ende eines zweiten Hebels in Eingriff steht, der um eine andere zumindest annähernd parallel zur Schwenkachse des ersten Hebels verlau­ fende feste Achse schwenkt und der mit dem Gangwahl- oder Gangschaltgestänge verbunden ist.

Dank dieser besonderen Anordnung der Elemente der Kraftübertragungsmittel, insbesondere der Hebel bei der bevorzugten Ausführungsform, kann die an das Gestänge angelegte Kraft genügend verstärkt und dabei ein geringer Gesamtplatzbedarf der Kraftübertragungs­ mittel gewahrt werden.

Insbesondere kann der Gesamtplatzgewinn dieser Mittel bezüglich einer Kraftübertragung mit nur einem ein­ fachen Hebel zwischen ca. 30 und 50% variieren.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Elemente der Kraftübertragungsmittel auch Zahnräder oder dergleichen umfassen. Diese Anordnung gestattet Schwenkungen mit großen Winkeln, wobei ein konstantes Untersetzungsverhältnis beibehalten wird.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das obenge­ nannte Ende des zweiten Hebels eine Gabel oder ein U bildet, die bzw. das an einen abgerundeten Zwischen­ teil des ersten Hebels angreift. So kann der Eingriff der beiden Hebel auf einfache Weise realisiert werden.

Die Verbindung zwischen dem zweiten Hebel der Kraft­ übertragungsmittel und dem Gangwahl- und Gangschalt­ gestänge kann ferner auch auf einfache Weise ausge­ führt werden, indem das andere Ende des zweiten Hebels einen kugelförmigen Kopf aufweist, der in einem U-förmigen Teil einer Gangwahl- und Gangschalt­ stange in Eingriff steht.

Vorteilhafterweise kann der zweite Hebel in einer durch seine Schwenkachse verlaufenden Ebene gebogen sein.

Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn die Schwenkachse des zweiten Hebels die das Gestänge bildende Welle bildet. Auf diese Weise erfolgt die Kraftübertragung direkt mit wenig Teilen und unter Reduzierung der Reibungsverluste.

Bei dem Antriebsmotor kann es sich um einen Elektro­ motor oder um einen durch ein Fluid betätigten Zylinder als Linearmotor handeln.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Stellvorrichtung zusätzlich andere motorisierte Mittel zur Verschiebung eines weiteren Schiebers sowie diesen weiteren Schieber mit dem Gestänge, das dann die beiden Gangwahl- und Gangschaltbewegungen ausführt, verbindende Kraftüber­ tragungsmittel, wobei die Kraftübertragungsmittel vorzugsweise von der gleichen oben angeführten Art sein können.

Vorteilhafterweise sind die zweiten Hebel dieser Kraftübertragungsmittel mit der gleichen Gangwahl- und Gangschaltstange verbunden, um diese Stange translatorisch entlang ihrer Achse anzutreiben bzw. um ihre Achse in Drehung zu versetzen.

Auf allgemeine Weise gestattet die Erfindung somit die Herstellung einer kompakten und leistungsfähigen Stellvorrichtung für die Gangwahl und Gangschaltung eines automatisierten Getriebes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stellvorrichtung;

Fig. 2 eine Teilansicht der Kraftübertragungs­ mittel einer erfindungsgemäßen Stellvor­ richtung in größerem Maßstab;

Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der Kraftübertragungsmittel einer er­ findungsgemäßen Stellvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung, die das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Kraftübertragungsmittel erklärt.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugszahl 10 eine Gangwahl- und Gangschaltstange in einem automatisier­ ten Getriebe für ein Kraftfahrzeug, und die Bezugs­ zahl 12 bezeichnet allgemein eine Stellvorrichtung, die eine Drehbewegung der Stange 10 um ihre Achse und eine Translationsbewegung der Stange 10 entlang ihrer Achse zum Wählen und Schalten von Gängen gestattet.

Die Stellvorrichtung 12 enthält einen ersten Elektro­ motor 14, dessen Abtriebswelle 16 mit einer sich koaxial zur Welle 16 erstreckenden Gewindestange 18 verbunden ist und einen Schieber 20 translatorisch antreibt, der an einer festen Stütze 22, wie zum Beispiel dem Getriebegehäuse, translatorisch geführt wird und der mit der Gewindestange 18 verschraubt ist.

Dieser Schieber 20 ist mit einem anderen Schieber 24 verbunden, welcher parallel zur Verschiebungsrichtung des ersten Schiebers 20 an der festen Stütze 22 translatorisch geführt wird, wobei die beiden Schieber über eine elastische Verbindung, vorzugs­ weise eine einzige Feder, von der ein Ausführungs­ beispiel in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, verbunden sind.

Diese Verbindung umfaßt eine parallel zur Verschie­ bungsrichtung der Schieber 20 und 24 ausgerichtete Schraubendruckfeder 26, von der jedes Ende an einem Teil 28 des Schiebers 20 und an einem Teil 30 des Schiebers 24 anliegt.

Der Teil 28 des Schiebers 20 erstreckt sich sym­ metrisch auf beiden Seiten einer durch die Federachse 26 verlaufenden vertikalen Ebene 32, und ebenso er­ streckt sich der Teil 30 des Schiebers 24 symmetrisch bezüglich dieser Ebene, so daß die durch die Schieber 20 und 24 auf die Enden der Feder 26 ausgeübten Kräfte axiale Resultierende bezüglich der Feder sind.

In dem dargestellten Beispiel ist der Teil 28 an jedem Ende des Schiebers 20 V-förmig, und der Teil 30 an jedem Ende des Schiebers 24 ist als vertikaler Schenkel ausgebildet, der durch die Achse der Feder 26 verläuft.

Der zweite Schieber 24 ist bei 34 an einem zylin­ drischen Finger 36 eines Hebels 38 angelenkt, der um eine feste Achse 40 schwenkbar an der Stütze 22 ange­ bracht ist (Fig. 3). Der zylindrische Finger 36 und die Achse 40 erstrecken sich parallel und senkrecht zur Verschiebungsachse der Schieber 20 und 24 und der Stange 10.

Ein anderer Hebel 42 ist um eine feste Achse 44 schwenkbar an der Stütze 22 angebracht, wobei diese feste Achse 44 parallel zur Achse 40 des ersten Hebels 38 verläuft und an einem Ende 46 mit einem Zwischenteil 48 des ersten Hebels 38 verbunden ist. Das Ende 46 des zweiten Hebels 42 bildet ein U, das den Zwischenteil 48 des ersten Hebels einschließt, wobei dieser Zwischenteil konvex abgerundet oder halbzylindrisch ausgebildet ist.

Das andere Ende des zweiten Hebels 42 weist einen zylindrischen Körper 50 auf, der sich in der Ver­ längerung der Schwenkachse 44 erstreckt und der mit einem Arm 52 fest verbunden ist, dessen freies Ende durch einen kugelförmigen Kopf 54 gebildet wird, der in einem mit der Stange 10 fest verbundenen U- förmigen Teil 56 in Eingriff steht.

Der Arm 52 'ist in einer in dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel durch die Schwenkachse 44 des zweiten Hebels 42 verlaufenden Ebene gebogen.

Es versteht sich, daß der Schieber 20 bei seiner translatorischen Verschiebung entlang der Achse der Gewindestange 18 durch den Elektromotor 14 den Schie­ ber mitnimmt, der den zweiten Hebel 38 um die Achse 40 dreht, welcher eine entsprechende Drehung des zweiten Hebels 42 um die Achse 44 und eine translato­ rische Verschiebung der Stange 10 entlang ihrer Achse bewirkt, um zum Beispiel einen Gang zu schalten.

Der Stellantrieb 12 umfaßt für zum Beispiel die Wahl von Gängen einen zweiten Elektromotor 58, der zum ersten Motor 14 parallel und diesem benachbart ist und dessen Abtriebswelle mit einer koaxialen Gewindestange 60 verbunden ist, die einen mit der Stange 60 verschraubten Schieber 62 translatorisch antreibt, wobei dieser Schieber 62 parallel zu den Schiebern 20 und 24 translatorisch verschiebbar ist und über Kraftübertragungsmittel, die den gerade beschriebenen ähneln, mit der Stange 10 verbunden ist.

Diese Kraftübertragungsmittel umfassen einen ersten Hebel 64, von dem ein Ende um eine von der Stütze 22 getragene feste Achse 66 schwenkt und von dem das andere Ende mittels eines zylindrischen Fingers 68 am Schieber 62 angelenkt ist. Ein zweiter Hebel 70 ist um eine von der Stütze 22 getragene feste Achse 72 schwenkbar angebracht und weist ein U-förmiges Ende 74 auf, das einen konvex abgerundet oder halb­ zylindrisch ausgebildeten Zwischenteil des ersten Hebels 64 einschließt.

Die Achsen 66 und 72 erstrecken sich parallel zu den obengenannten Achsen 40 und 44.

Das andere Ende des zweiten Hebels 70 weist einen zylindrischen Körper 76 auf, der sich in der Verlän­ gerung der Achse 72 erstreckt und mit dem ein Arm 78 fest verbunden ist, der in einen kugelförmigen Kopf 80 abschließt, welcher in einem fest mit der Stange 10 verbundenen U-förmigen Teil 82 in Eingriff steht.

Bei Drehantrieb der Gewindestange 60 durch den Elektromotor 58 wird die Translationsbewegung des Schiebers 62 in eine Drehung des ersten Hebels 64 um die Achse 66 umgewandelt. Diese Drehung bewirkt eine entsprechende Drehung des zweiten Hebels 70 um die Achse 72, die sich in einer Drehung der Stange 10 um ihre Achse auswirkt.

Wie in den Zeichnungen gut zu sehen ist, können die mit der Stange 10 fest verbundenen U-förmigen Teile 56 und 82, die die kugelförmigen Köpfe 54 und 80 der Arme 52 bzw. 78 der zweiten Hebel aufnehmen, durch ein- und dasselbe Teil gebildet werden, das zwei senkrecht zueinander verlaufende Nuten aufweist, von denen eine parallel zur Achse der Stange 10 verläuft und den kugelförmigen Kopf 80 der dem zweiten Motor 58 zugeordneten Kraftübertragungsmittel aufnimmt und die andere senkrecht zur Achse der Stange 10 verläuft und den kugelförmigen Kopf 54 der dem ersten Motor 14 zugeordneten Kraftübertragungsmittel aufnimmt.

Die erfindungsgemäßen Kraftübertragungsmittel weisen den Vorteil auf, daß sie bei gleichem Kraftver­ stärkungsfaktor weniger Platz benötigen als ein einzelner Hebel, wie unten unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

In dieser Figur sind wieder der erste Hebel 38, der diesem ersten Hebel zugeordnete zweite Hebel 42 und ihre Schwenkachsen 40 und 44 zu sehen. Zur Verein­ fachung wird angenommen, daß sich der Zwischenteil 48 des ersten Hebels in der Mitte dieses Hebels zwischen seiner Gelenkachse 36 und seiner Schwenkachse 40 befindet, daß sich diese Schwenkachse 40 in der Mitte zwischen der Schwenkachse 44 des zweiten Hebels 42 und seinem U-förmigen Ende 46 befindet und daß sich die Schwenkachse 44 des zweiten Hebels 42 im gleichen Abstand zur Schwenkachse 40 des ersten Hebels wie zum kugelförmigen Kopf 54 des zweiten Hebels befindet, wobei all diese Abstände einander entsprechen.

Unter diesen Bedingungen wird bei Anlegen einer Kraft F an das Ende des ersten Hebels, das seiner Schwenk­ achse 40 gegenüberliegt, um dieses Endes um eine Strecke D zu verschieben, das Zwischenteil 48 des ersten Hebels 38 um eine Strecke D/2 verschoben und übt auf das Ende 46 des zweiten Hebels 42 eines Kraft in Höhe von 2F aus.

Der zweite Hebel 42 schwenkt um die Achse 44; die an das kugelförmige Ende 54 des zweiten Hebels 52 ausge­ übte Kraft ist gleich 4F, und dieses kugelförmige Ende wird um eine Strecke D/4 verschoben.

Obwohl die Länge des Hebelarms zwischen dem Angriffs­ punkt der Kraft F und der Schwenkachse 44 das Drei­ fache der Länge des Hebelarms zwischen der Achse 44 und dem Ende 54 des zweiten Hebels mißt, ist der Kraftverstärkungsfaktor somit gleich 4.

Bei der schematischen Darstellung nach Fig. 4 befindet sich das kugelförmige Ende 54 des zweiten Hebels in der Verlängerung des ersten Hebels 38 und des ersten Teils des zweiten Hebels 42. Natürlich sind die Ergebnisse die gleichen, wenn sich das kugelförmige Ende 54 des zweiten Hebels in einer beliebigen Winkelposition um die Achse 44 bezüglich des ersten Teils des zweiten Hebels befindet und sich zum Beispiel in die in Fig. 4 bei 84 angezeigte Richtung erstreckt, was ungefähr der Ausführung nach den Fig. 1 und 3 entspricht.

Claims (14)

1. Stellvorrichtung für automatisiertes Getriebe, ins­ besondere für ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Antriebsmotor (14, 58) und einem Kraftübertragungs­ mittel, das den Translations- und/oder Drehantrieb eines die Wahl oder das Schalten einer Gangstufe durchführenden Gestänges (10) gewährleistet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftübertragungsmittel zwei miteinander in Eingriff stehende und mit dem Antriebsmotor (14, 58) bzw. dem Gestänge (10) verbundene Übertragungs­ elemente (38, 2, 64, 70) umfaßt, wobei diese beiden Übertragungselemente zumindest teilweise derart übereinanderliegend und/oder ineinandergeschoben sind, daß ihr Gesamtplatzbedarf geringer ist als der zusammengenommene Platzbedarf der beiden Über­ tragungselemente, und daß dabei die vom Schieber auf das Gestänge übertragene Kraft mit einem vorbestimmten Verstärkungsfaktor verstärkbar ist.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Übertragungselemente einen ersten Hebel (64) umfassen, von dem ein Ende durch das Antriebsmittel angetrieben wird und das andere Ende um eine feste Achse (40, 66) schwenkt und von dem ein Zwischenteil (48) mit einem Ende (46, 74) eines zweiten Hebels (42, 70) in Eingriff steht, der um eine andere zumindest im wesentlichen parallel zur Schwenkachse des ersten Hebels verlaufende feste Achse (44, 72) schwenkt und der mit dem Gangwahl- oder Gangschaltgestänge (10) verbunden ist.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachsen der Hebel (38, 42, 64, 70) von einer festen Stütze (22), zum Beispiel von dem Getriebegehäuse, getragen werden.

4. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Hebeln durch eine Gabel- oder U-Form an einem der Hebel (42, 70) realisiert wird, die an einem abgerundeten Zwischen­ teil (48) des anderen Hebels (38, 64) angreift.

5. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen den beiden Hebeln durch ein mit einem der Hebel verbundenes Zahnsegment hergestellt wird, das mit einer zur Schwenkachse dieses Hebels konzentrischen Außenverzahnung versehen ist, wobei diese erste Verzahnung mit der eines mit dem anderen Hebel verbundenen zweiten Zahnsegments in Eingriff steht, das mit einer zur Schwenkachse dieses anderen Hebels konzentrischen Innenverzahnung versehen ist.

6. Stellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (52, 78) des zweiten Hebels (42, 70) einen kugelförmigen Kopf aufweist, der in einem U-förmigen Teil (56, 82) einer Gangwahl- und Gangschaltstange (10) in Eingriff steht.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das andere Ende des zweiten Hebels (42, 70) in einer durch seine Schwenkachse ver­ laufenden Ebene gebogen ist.

8. Stellvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Hebel (42, 70) mit seiner Achse fest verbunden ist und daß diese Achse das Gestänge (10) bildet.

9. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Elektromotor ist und daß die Abtriebswelle des Elektromotors (14) durch ein Schraub- und Muttersystem (18, 20) mit einem translatorisch verschiebbaren Schieber (24) verbunden ist.

10. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein durch ein Fluid betätigter Zylinder ist.

11. Stellvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Zweirichtungs­ verbindung eine Schraubendruckfeder (26) umfaßt, von der jedes Ende axial an Endteilen der die Mutter bildenden Mittel (20) und des Schiebers (24) anliegt.

12. Stellvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zweite Antriebsmittel (58) zur translatorischen Verschiebung eines Schiebers (62) sowie diesen Schieber (62) mit dem Gangwahl- und Gangschaltgestänge (10) verbindende Kraftübertragungsmittel enthält, welche von der gleichen Art sind wie die dem Schieber des ersten Antriebsmittels (14) zugeordneten Kraftübertragungs­ mittel.

13. Stellvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schwenkachsen der Hebel der beiden Kraftübertragungsmittel parallel zueinander verlaufen.

14. Stellvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Hebel der beiden Kraftübertragungsmittel mit der gleichen Gangwahl- und Gangschaltstange (10) verbunden sind, um diese Stange translatorisch entlang ihrer Achse anzutreiben bzw. um ihre Achse in Drehung zu versetzen.