DE10217908A1

DE10217908A1 - Stelleinrichtung

Info

Publication number: DE10217908A1
Application number: DE10217908A
Authority: DE
Inventors: Thomas Walter
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-11-06
Also published as: FR2838799A1

Abstract

Eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines zum Einlegen und Auslegen von Gängen eine Mehrzahl bewegbarer Betätigungselemente (22, 24, 26) aufweisenden Getriebes weist wenigstens ein in das Getriebe zur Zusammenwirkung mit den Betätigungselementen (22, 24, 26) eingreifend positioniertes oder zu positionierendes Stellorgan (18, 20) auf, das zur Auswahl von einem der Betätigungselemente (22, 24, 26) zur Zusammenwirkung mit diesem beziehungsweise zur Bewegung von einem der Betätigungselemente (22, 24, 26) zum Einlegen beziehungsweise zum Auslegen eines Ganges in Richtung einer Achse (A) verlagerbar und um die Achse (A) verschwenkbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines zum Einlegen und Auslegen von Gängen eine Mehrzahl bewegbarer Betätigungselemente aufweisenden Getriebes.

Aus der DE 198 41 153 A1 ist eine Stelleinrichtung bekannt, durch welche eine aus einem Getriebe herausragende Schaltwelle in Bewegung versetzt werden kann. Die Schaltwelle trägt in ihrem sich im Getriebe selbst erstreckenden Bereich in Zuordnung zu verschiedenen Betätigungselementen, wie z. B. Schaltgabeln, sogenannte Schaltfinger, die durch Bewegung der Schaltwelle zur Auswahl von jeweils einer der Schaltgabeln positioniert werden können und dann durch weitere Bewegung in Zusammenwirkung mit der ausgewählten Schaltgabel gebracht werden können, um einen Gang einzulegen bzw. auszulegen. Um diese Bewegungen zu erlangen, ist zum einen die Schaltwelle um ihre Längsachse drehbar und ist zum anderen die Schaltwelle in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar. Die Ankopplung der Stelleinrichtung an die Schaltwelle erfolgt über eine Kugelgelenkverbindung. Ein einen Kugelgelenkkopf tragender Stift ist an einem Bauteil vorgesehen, das durch Stellantrieberregung um seine Längsachse drehbar und in Richtung seiner Längsachse verschiebbar ist. Eine Drehung um die Längsachse dieses Bauteils führt durch eine entsprechende Verschwenkung des den Gelenkkopf tragenden Stiftes zu einer Verschiebung eines eine Gelenkpfanne bildenden und an der Schaltwelle in ihrem außerhalb des Getriebes sich erstreckenden Bereich festgelegten Bauteils, wodurch auch die Schaltwelle in ihrer Längsrichtung verschoben wird. Eine Verschiebung des den Gelenkkopf tragenden Bauteils führt zu einer Verschwenkung des die Gelenkpfanne aufweisenden Bauteils und somit auch zu einer Drehung der Schaltwelle um ihre Längsachse.

Die aus der DE 198 41 153 A1 bekannte Anordnung führt vor allem im Bereich der Schnittstelle zwischen der Stelleinrichtung und dem Getriebe, also der die Schaltfinger tragenden Schaltwelle desselben, zu Problemen. Durch die bezüglich der Längsachse der Schaltwelle exzentrische Einwirkung auf diese können Verkantungen erzeugt werden, welche die Durchführung von Stellvorgängen beeinträchtigen können. Ferner ist der Vorgang des Anbindens der Stelleinrichtung an den aus dem Getriebe herausragenden Abschnitt der Schaltwelle schwierig, da das an der Schaltwelle anzubringende und die Gelenkpfanne der Kugelgelenkverbindung bildende Bauteil nachträglich sehr präzise in seiner Lage justiert werden muss. Weiter führt der Einsatz dieser Kugelgelenkverbindung dazu, dass durch die bei Durchführung von Stellvorgängen sich ändernden Hebelverhältnisse entsprechend unterschiedliche Krafteinwirkungen auf die Schaltwelle vorhanden sind, was sich insbesondere bei Erreichen der Endlagen nachteilhaft auswirkt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines zum Einlegen und Auslegen von Gängen eine Mehrzahl bewegbarer Betätigungselemente aufweisenden Getriebes vorzusehen, welche bei vereinfachtem Gesamtaufbau eine präzise Durchführung von Schaltvorgängen gestattet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines zum Einlegen und Auslegen von Gängen eine Mehrzahl bewegbarer Betätigungselemente aufweisenden Getriebes, wobei die Stelleinrichtung wenigstens ein in das Getriebe zur Zusammenwirkung mit den Betätigungselementen eingreifend positioniertes oder zu positionierendes Stellorgan aufweist, das zur Auswahl von einem der Betätigungselemente zur Zusammenwirkung mit diesem beziehungsweise zur Bewegung von einem der Betätigungselemente zum Einlegen beziehungsweise zum Auslegen eines Ganges in Richtung einer Achse verlagerbar und um die Achse verschwenkbar ist.

Ein wesentlicher Aspekt der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ist, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Schaltwelle des Getriebes vollständig entfällt. Damit entfällt auch die Schnittstelle zwischen der Stelleinrichtung an sich und der Schaltwelle und damit auch die Probleme bei der Bewegung der an sich nur zur Bewegungsübertragung auf verschiedene Betätigungselemente des Getriebes dienenden Schaltwelle. Bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung ist an der Stelleinrichtung selbst dasjenige Organ vorgesehen, das dann mit den verschiedenen Betätigungselementen, beispielsweise Schaltgabeln, des Getriebes zum Einlegen und Auslegen von Gängen zusammenwirkt und das durch seine Bewegung selbst eines dieser Betätigungselemente und somit die diesem Betätigungselement zugeordneten Gänge auswählt. Das beim Stand der Technik bekannte Übertragungsglied Schaltwelle entfällt vollständig. Dies vereinfacht zum einen den Aufbau, da eine Baugruppe weniger installiert werden muss, und vermeidet die durch eine weitere Schnittstelle sowohl bei der Montage als auch im Betrieb eingeführten Probleme.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Stelleinrichtung ein Stelleinrichtungsgehäuse aufweist, aus welchem das wenigstens eine Stellorgan zum in das Getriebe eingreifenden Positionieren herausragt.

Um eine Bewegung des wenigstens einen Stellorgans erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Stellorgan auf einer Stelleinrichtungswelle mit dieser um ihre Längsachse drehbar getragen ist.

Um dafür zu sorgen, dass bei in einer Neutralstellung gehaltenem Getriebe, in welchem sich entsprechend dann das wenigstens eine Stellorgan in einer Neutralstellung befindet, ungewünschte Bewegungen, beispielsweise Erschütterungen, nicht zu einer ungewünschten Verstellung führen können, wird vorgeschlagen, dass der Stelleinrichtungswelle eine Rastanordnung zugeordnet ist, durch welche die Stelleinrichtungswelle mit vorbestimmter Rastkraft in einer Neutralstellung arretierbar ist.

Zur Vorgabe eines bestimmten Bewegungsmodus für das wenigstens eine Stellorgan bei Drehung der Stelleinrichtungswelle kann eine Bewegungsvorgabeanordnung vorgesehen sein, wobei die Bewegungsvorgabeanordnung eine erste Führungsbahn und einen in diese eingreifenden ersten Führungsvorsprung aufweist, wobei eine Baugruppe von erste Führungsbahn und erster Führungsvorsprung mit der Stelleinrichtungswelle fest verbunden ist und die andere Baugruppe von Führungsbahn und Führungsvorsprung an einem bezüglich der Stelleinrichtungswelle verschiebbaren Führungselement vorgesehen ist.

Dem Führungselement kann ein Führungselementenantrieb zur Erzeugung einer Verschiebebewegung desselben zugeordnet sein.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt kann dabei vorgesehen sein, dass der Führungselementenantrieb einen Antriebsmotor und eine selbsthemmende Getriebeanordnung zur Übertragung der Antriebskraft des Antriebsmotors auf das Führungselement umfasst.

Um die Stelleinrichtungswelle in Bewegung zu versetzen, kann dieser ein Stelleinrichtungswellenantrieb zum Erzeugen einer Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle zugeordnet sein.

Bei Durchführung von Schaltvorgängen ist es zum Teil erforderlich, dass die Stelleinrichtungswelle gemäß der Vorgabe der vorangehend bereits angesprochenen Bewegungsvorgabeanordnung eine aus einer Drehbewegung und einer Verschiebebewegung zusammengesetzte Bewegung durchführt. Um dabei dafür zu sorgen, dass vor allem auch die Verschiebebewegung ohne Erzeugung von Zwängungen im Bereich der Bewegungsvorgabeanordnung erfolgen wird, wird weiter vorgeschlagen, dass der Stelleinrichtungsantrieb dazu ausgebildet ist, bei Erzeugung einer Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachse der Stelleinrichtungswelle gerichtete Kraftkomponente auf die Stelleinrichtungswelle zu übertragen. Durch das Bereitstellen einer zusätzlichen axial gerichteten Kraftkomponente wird zwangsweise dann, wenn auch durch die Bewegungsvorgabeanordnung der Stelleinrichtungswelle die Durchführung einer Verschiebebewegung vorgegeben wird, die Stelleinrichtungswelle in diese Richtung beaufschlagt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Stelleinrichtungsantrieb einen Antriebsmotor und eine die Antriebskraft des Antriebsmotors auf die Stelleinrichtungswelle übertragende Getriebeanordnung umfasst und dass die Getriebeanordnung an der Stelleinrichtungswelle eine Schrägverzahnung aufweist, mit welcher eine weitere durch den Antriebsmotor des Stelleinrichtungsantriebs antreibbare Schrägverzahnung in Kämmeingriff steht.

Zur Durchführung von Schaltvorgängen ist es erforderlich, dass das wenigstens eine an der Stelleinrichtungswelle vorgesehene Stellorgan sehr präzise zur Zusammenwirkung mit Betätigungselementen des Getriebes positioniert wird. Um den entsprechend präzisen Bewegungsablauf bei Durchführung von Stellvorgängen erlangen zu können, wird vorgeschlagen, dass eine Führungsanordnung vorgesehen ist zum Ermöglichen einer Bewegung der Stelleinrichtungswelle nur gemäß einem vorbestimmten Bewegungsmuster bei Vorgabe der Bewegung durch die Bewegungsvorgabeanordnung. Während also die Bewegungsvorgabeanordnung dafür sorgt, dass die Stelleinrichtungswelle bzw. das mit dieser verkoppelte Stellorgan grundsätzlich eine bestimmte Bewegung durchführen wird, ist es die Aufgabe der Führungsanordnung dafür zu sorgen, dass die vorgegebene Bewegung exakt gemäß einem bestimmten Bewegungsmuster abläuft, so dass dafür gesorgt werden kann, dass beispielsweise eine Verschiebebewegung nur in einem bestimmten Zeitfenster des Bewegungsablaufs auftreten wird.

Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Führungsanordnung eine zweite Führungsbahn und einen in die zweite Führungsbahn eingreifenden zweiten Führungsvorsprung umfasst, wobei eine Baugruppe von zweite Führungsbahn und zweiter Führungsvorsprung mit der Stelleinrichtungswelle fest verbunden ist und die andere Baugruppe von zweite Führungsbahn und zweiter Führungsvorsprung im Wesentlichen unbewegbar positioniert ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die im Wesentlichen unbewegbare Positionierung der anderen Baugruppe bedeutet, dass im Stellbetrieb selbst eine Verlagerung dieser Baugruppe innerhalb der Stelleinrichtung nicht erfolgen wird, dass gleichwohl jedoch beispielsweise beim Zusammenfügen oder bei nachfolgenden Wartungsarbeiten Justiervorgänge an dieser anderen Baugruppe vorgenommen werden können.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die andere Baugruppe an dem Stelleinrichtungsgehäuse vorgesehen ist.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung kann dadurch vereinfacht werden, dass die eine Baugruppe der Bewegungsvorgabeanordnung und die eine Baugruppe der Führungsanordnung an einem gemeinsamen mit der Stelleinrichtungswelle verbundenen oder durch die Stelleinrichtungswelle selbst bereitgestellten Bauteil vorgesehen sind.

Wie bereits ausgeführt, ist es bei automatisiert arbeitenden Stelleinrichtungen erforderlich, dass das bzw. die Stellorgane präzise so positioniert werden, dass sie mit Betätigungselementen zum Einlegen oder Auslegen eines Ganges zusammenwirken können. Aufgrund der allgemein vorhandenen Bauraumbeschränkung in Fahrzeugen müssen die verschiedenen zusammenwirkenden Systemkomponenten oft auf sehr kleinem Raum angeordnet werden, so dass die Gefahr besteht, dass auch geringste Fehlpositionierungen zu fehlerhaften Betätigungsvorgängen führen. Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass eine wenigstens einem Stellorgan zugeordnete Sicherungsanordnung vorgesehen ist mit wenigstens einem zusammen mit dem Stellorgan in Achsrichtung verschiebbaren, gegen Verschwenkung gehaltenen Sicherungsabschnitt, wobei durch den wenigstens einen Sicherungsabschnitt eine Blockierung des Stellorgans gegen Verschwenkung erzeugbar ist, wenn das Stellorgan bei Auswahl von einem der Betätigungselemente durch Verschiebung des Stellorgans nicht in einer vorbestimmten Auswahlstellung bezüglich des ausgewählten Betätigungselementes ist. Dabei kann dann weiter vorgesehen sein, dass die Sicherungsanordnung das Stellorgan durch Blockierung der Bewegung wenigstens eines Betätigungselementes blockiert. Vorzugsweise ist die Sicherungseinrichtung derart ausgebildet, dass sie ein an der Stelleinrichtungsschwelle mit dieser in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar getragenes Sicherungselement mit wenigstens einem Sicherungsabschnitt aufweist. Um bei Bereitstellung einer derartigen Sicherungsanordnung größtmögliche Sicherheit erlangen zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass an beiden Seiten eines Stellabschnittes eines Stellorgans ein Sicherungsabschnitt der Sicherungsanordnung vorgesehen ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Zahnrad, insbesondere für eine Stelleinrichtung, umfassend einen an einem Antriebsorgan festlegbaren Körper und eine Verzahnung am Außenumfang des Körpers, wobei der Körper des Zahnrads wenigstens bereichsweise mit wabenartiger Struktur aufgebaut ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung, betrachtet von einer abgewandt von einem Getriebe zu positionierenden Seite;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Stelleinrichtung in perspektivischer Ansicht von der Seite her betrachtet, welche angrenzend an ein Getriebe zu positionieren ist;

Fig. 3 eine Schnittansicht in der in Fig. 1 dargestellten Stelleinrichtung, geschnitten in einer Ebene III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine Teil-Schnittansicht der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung, geschnitten in einer Ebene IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der zur Betätigung bewegbaren bzw. aktivierbaren Komponenten der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung;

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Ansicht, betrachtet aus anderer Perspektive;

Fig. 7 eine weitere der Fig. 5 entsprechende Ansicht, betrachtet aus einer andere Perspektive.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung 10, die dazu vorgesehen ist, in automatisierter Weise in einem automatisierten Schaltgetriebe Gangwechselvorgänge vorzunehmen. Die Stelleinrichtung 10 umfasst ein allgemein mit 12 bezeichnetes Gehäuse, das selbstverständlich aus verschiedenen Komponenten zusammengefügt sein kann und das verschiedene im Folgenden noch detaillierter beschriebene Mechanismen in sich aufnimmt. Wie in Fig. 2 erkennbar, weist das Gehäuse 12 einen Montagebereich 14 auf, mit welchem dieses zur Anbringung an einem in entsprechender Weise offenen Getriebegehäuse ausgebildet ist. Im Bereich dieses Montagebereichs 14 ist eine Öffnung 16 des Gehäuses 12 vorgesehen, durch welche im dargestelllten Fall zwei als Stellorgane der Stelleinrichtung 10 wirksame Schaltfinger 18, 20 derart herausragen, dass sie nach Ansetzen des Gehäuses 12 an das in den Figuren nicht dargestellte Getriebegehäuse in Eingriff treten können mit in Fig. 2 schematisch angedeuteten Betätigungselementen 22, 24, 26 des Getriebes. Durch Verschiebung der Stellorgane 18 bzw. 20 können diese wahlweise in Verbindung mit einem der gabelartig ausgebildeten Betätigungselemente 20, 22 bzw. 26 gebracht werden, was letztendlich einer Schaltgassenwahl entspricht. Durch Verschwenkung der Schaltfinger 18, 20 werden in entsprechender Weise die dann ausgewählten Betätigungselemente 22, 24, 26 verschwenkt, um beispielsweise über Synchronisiermechanismen einen Gang einzulegen bzw. einen Gang auszulegen.
Der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung hinsichtlich der verschiedenen zur Bewegung der Schaltfinger 18, 20 vorgesehenen Mechanismen wird im Folgenden mit Bezug auf die Fig. 3 bis 7 detailliert beschrieben.
Man erkennt beispielsweise in Fig. 3, dass die beiden als Stellorgane wirksamen Schaltfinger 18, 20 auf einer im Gehäuse 12 um ihre Längsachse A drehbar und in Richtung ihrer Längsachse A verschiebbar getragenen Stelleinrichtungswelle 28 fest getragen sind. Dabei weisen die Stellorgane 18, 20 zur Längsachse A exzentrisch liegende bzw. von dieser sich radial weg erstreckende Stellabschnitte 30, 32 auf, wobei diese Stellabschnitte 30, 32 mit den in Fig. 2 erkennbaren Betätigungselementen 22, 24, 26 in Wechselwirkung treten können.
Durch einen allgemein mit 34 bezeichneten Stelleinrichtungswellenantrieb wird grundsätzlich auf die Stelleinrichtungswelle 28 ein Drehmoment übertragen, so dass durch den Stelleinrichtungswellenantrieb 34 die Stelleinrichtungswelle 28 zur Drehung um ihre Längsachse A angetrieben wird. Der Stelleinrichtungswellenantrieb 34 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 36 sowie eine Getriebeanordnung 38, welche beispielsweise als Untersetzungsgetriebe ausgebildet sein kann. Ein, wie im Folgenden noch beschrieben, mit der Stelleinrichtungswelle 28 zur gemeinsamen Drehung gekoppeltes Segmentzahnrad 40 weist an einem Außenumfangsbereich eine Schrägverzahnung 42 auf, die mit einer entsprechenden Schräg- oder Schneckenverzahnung 44 eines durch den Antriebsmotor 34 zur Drehung angetriebenen Zahnrads 46 in Kämmeingriff steht. Durch die Schrägverzahnung 42 des Segmentzahnrads 40 und die entsprechend schräg gestellte Verzahnung 44 des Zahnrads 46 wird erreicht, dass bei Übertragung eines Drehmomentes auf die Stelleinrichtungswelle 28 gleichzeitig auch eine axial, also in Richtung der Längsachse A derselben gerichtete Kraftkomponente übertragen wird, was die vorangehend beschriebenen Vorgänge des Auswählens von einem der Betätigungselemente 22, 24, 26 unterstützt. Auch dies wird im Folgenden noch beschrieben.
Mit der Stelleinrichtungswelle 28 drehfest gekoppelt ist ein ebenfalls als Segmentrad ausgebildetes Führungsbahnelement 48. Über dieses Führungsbahnelement 48 ist das Segmentzahnrad 40 mit der Stelleinrichtungswelle 28 drehfest gekoppelt. Diese Kopplung erfolgt, wie in Fig. 4 erkennbar, über eine Mehrzahl von als Schraubendruckfedern ausgebildeten Dämpferelementen 50, 52, 54. Diese sind in Federfenster 56, 58, 60 eines scheibenartigen Mitnahmeteils 61 eingesetzt. Am Führungsbahnelement 48 sind jeder der Federn 50, 52, 54 zugeordnet zwei Kopplungsvorsprünge 62, 64 vorgesehen, so dass eine Relativdrehbewegung des Segmentzahnrads 40 bezüglich des Mitnahmeteils 61 unter Kompression der Federn 50, 52, 54 möglich ist.
Wie man in Fig. 7 erkennt, ist das Segmentzahnrad 40 in Wabenbauweise aufgebaut und ist auf einem zylindrischen Ansatz des Führungsbahnelements 48 drehbar getragen. Durch das Bereitstellen des Mitnahmeteils 61 wird eine stabile Zusammenwirkung mit den verschiedenen Dämpferelementen 50, 52, 54 ermöglicht, ohne dass die Beschädigung der aus Kunststoff aufgebauten Wabenstruktur zu befürchten ist. Die Drehkopplung zwischen dem Segmentzahnrad 40 und dem Mitnahmeteil 61 kann durch eine entsprechende Eingriffsformation am Mitnahmeteil 61 bzw. am Segmentzahnrad 40 erfolgen. Durch die Ausgestaltung des Segmentzahnrads 40 mit einem in Wabenbauweise aufgebauten Körper wird neben dem Vorteil der erheblichen Gewichtseinsparung bei außerordentlich hoher Stabilität auch der Vorteil erreicht, dass im Fertigungsprozess dieses Segmentzahnrad die Entstehung von Lunkern oder sonstigen Beeinträchtigungen der Stabilität des Segmentzahnrads, die bei Einsatz von Volumenmaterial vorhanden sein können, vermieden wird.
An einem Außenumfangsbereich des Führungsbahnelements 48 ist eine vor allem in Fig. 5 erkennbare erste Führungsbahn 68 vorgesehen. Diese weist zwei näherungsweise in Umfangsrichtung sich erstreckende Führungsbahnabschnitte 70, 72 auf. Während der Führungsbahnabschnitt 70 in Umfangsrichtung geradlinig verläuft, ist der Führungsbahnabschnitt 72 in einem Mittenbereich axial abgekrümmt und bildet eine S-artige Kontur. An ihren beiden Umfangsendbereichen sind diese beiden Führungsbahnabschnitte 70, 72 durch jeweilige Verbindungsabschnitte 74, 76 verbunden, so dass eine vollständig geschlossene Führungsbahn 68 erzeugt wird. In die Führungsbahn 68 greift ein Führungsvorsprung 78 ein. Dieser Führungsvorsprung 78 ist an einem Führungselement 80 getragen, welches Führungselement 80 wiederum unter der Einwirkung eines Führungselementenantriebs 82 im Wesentlichen in Richtung der Längsachse A der Stelleinrichtungswelle 28 verschiebbar ist. Hierzu ist im Gehäuse 12 ein in Fig. 1 auch erkennbarer Gehäuseabschnitt 84 vorgesehen, in welchem dieses Führungselement 80 verschiebbar getragen ist. Das Führungselement 80 ist nach Art einer Zahnstange ausgebildet, und über eine Getriebeanordnung 86 des Führungselementenantriebs 82 wird die Antriebskraft eines Antriebsmotors 88 auf das Führungselement 80 übertragen. Diese Getriebeanordnung 86 ist vorzugsweise selbsthemmend, so dass bei nicht aktiviertem Antriebsmotor 88 Krafteinwirkungen auf den Führungsvorsprung 78 nicht zu einer ungewollten Verschiebung des Führungselements 80 führen können.
Ist der Führungsvorsprung 78, so wie in Fig. 5 erkennbar, im Führungsbahnabschnitt 70 angeordnet, so führt eine Erregung des Stelleinrichtungswellenantriebs 34 trotz der vorangehend bereits angesporchenen zusätzlich vorhandenen Axialkraftkomponente, induziert durch die miteinander in Kämmeingriff stehenden Schrägverzahnungen 42, 44, nur zu einer Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle 28 und somit einer Verschwenkbewegung der mit dieser Stelleinrichtungswelle 28 fest gekoppelten Schaltfinger 18, 20. Diese Verschwenkung bedeutet letztendlich das Auslegen eines Gangs und ggf. das Einlegen eines anderen Gangs ohne Ändern der Schaltgasse, d. h. einer der Schaltfinger 18, 20 bleibt in diesem Zustand in Eingriff mit einem zuvor ausgewählten der Betätigungselemente 22, 24, 26. Ist ein Gang eingelegt, was bedeutet, dass der Führungsvorsprung 78 sich am Schnittpunkt von einem der Führungsbahnabschnitte 70, 72, also im dargestellten Beispiel dem Führungsbahnabschnitt 70, mit einem der Verbindungsabschnitte 74, 76 befindet, so kann durch Erregung des Führungselementenantriebs 82 das Führungselement 80 zusammen mit dem Führungsvorsprung 78 in Richtung der Längsachse A verschoben werden. Dabei verschiebt sich das Führungselement 78 in einem der Verbindungsabschnitte 74, 76 und gelangt somit beispielsweise dann in den Bereich des Führungsbahnabschnitts 72. Eine nachfolgende Erregung des Stelleinrichtungswellenantriebs 34 hat dann zur Folge, dass bei der Drehung der Stelleinrichtungswelle 28 um ihre Längsachse A aufgrund der abgekrümmten Kontur des Führungsbahnabschnitts 72 beim Übergang des Führungsvorsprungs 78 von einem der Verbindungsabschnitte 74 zum anderen der Verbindungsabschnitte 76 gleichzeitig auch eine Axialverschiebung der Stelleinrichtungswelle 28 erzeugt wird. Aufgrund der vorangehend angesprochenen zusätzlichen Axialkraftkomponente, welche so ausgelegt ist, dass sie die auch durch den Führungsbahnabschnitt 72 vorgegebene Axialverschiebung unterstützt, kann hier ein im Wesentlichen zwängungsfreies Verschieben der Stelleinrichtungswelle 28 stattfinden. Dieser Vorgang ist ein Schaltvorgang, bei dem beispielsweise eine zunächst eingelegte Gangstufe ausgelegt wird, was im Wesentlichen durch Drehen der Stelleinrichtungswelle 28 und somit Verschwenken der Schaltfinger 18 bzw. 20 erfolgt, worauffolgend die beiden Schaltfinger 18, 20 in Richtung der Längsachse A der Stelleinrichtungswelle verschoben werden, um einen der Schaltfinger 18, 20 in Ausrichtung mit einem anderen der axial aufeinander folgend angeordneten Betätigungselemente 22, 24, 26 zu bringen. Darauf folgend wird im letzten Teil des Führungsbahnabschnitts 72 dann wieder eine Verschwenkung induziert, durch welche in entsprechender Weise dann das nun ausgewählte Betätigungselement 22, 24 oder 26 verschwenkt wird und eine neue Gangstufe eingelegt wird.
Die am Führungsbahnelement 48 vorgesehene erste Führungsbahn 68 bildet also zusammen mit dem in diese eingreifend positionierten Führungsvorsprung 78 bzw. den zur Verschiebung desselben erforderlichen Komponenten, also im Wesentlichen dem Führungselementenantrieb 82, eine allgemein mit 90 bezeichnete Bewegungsvorgabeanordnung, bei welcher durch Auswahl der Positionierung des Führungsvorsprungs 78 vorgegeben werden kann, in welchem Modus die Stelleinrichtungswelle 28 bei einem nachfolgenden Schaltvorgang sich bewegen soll.
Um sicherzustellen, dass die Stelleinrichtungswelle 28 bei der Vorgabe der durchzuführenden Bewegung durch die Bewegungsvorgabeanordnung 90 exakt einem bestimmten Bewegungsmuster folgt, weist die erfindungsgemäße Stelleinrichtung des Weiteren eine allgemein mit 92 bezeichnete Führungsanordnung auf. Diese Führungsanordnung 92 umfasst eine zweite Führungsbahn 94 im Außenumfangsbereich des Führungsbahnelements 48 und einen zweiten Führungsvorsprung 96, der am Gehäuse 12 in seiner Lage einstellbar, grundsätzlich aber festgehalten vorgesehen ist. Die vor allem in Fig. 5 erkennbare zweite Führungsbahn 94 weist eine Form auf, welche exakt derjenigen Bewegung entspricht, die die verschiedenen Schaltfinger 18, 20 ausführen müssen, um ohne gegenseitiges Stören mit anderen Komponenten, insbesondere ohne gegenseitiges Stören mit den verschiedenen sehr nahe beieinander und auch sehr nahe an den Schaltfingern 18, 20 positionierten Betätigungselementen 22, 24, 26, die Schaltfinger 18, 20 in definierter Art und Weise in und außer Eingriff mit den zugeordneten Betätigungselementen 22, 24, 26 zu bringen, bzw. bei hergestelltem Eingriff dafür zu sorgen, dass durch eine reine Drehbewegung und ohne irgendwelche Axialbewegungsanteile durch entsprechende Verschwenkung der Schaltfinger 18, 20 Gänge ein- bzw. ausgelegt werden. Zu diesem Zwecke weist die zweite Führungsbahn in einem zentralen Bereich eine zentrale Ausnehmung 97 auf, die in Richtung der Längsachse A langgestreckt ist und in welcher der zweite Führungsvorsprung 96 sich bewegen wird, wenn durch Axialverschiebung der Stelleinrichtungswelle 28 eines der Betätigungselemente 22, 24, 26 ausgewählt werden soll. Seitlich gehen von diesem zentralen Abschnitt 97 dann im Wesentlichen in Umfangsrichtung Gassenabschnitte 98 aus, in weiche der zweite Führungsvorsprung 96 dann hineinbewegt wird, wenn durch Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle 28 ein Gang eingelegt wird. Das Muster der Gassenabschnitte 98 ist so gewählt, dass der zweite Führungsvorsprung 96 sich exakt dann in einen der Gassenabschnitte 98 bewegen kann, wenn einer der Schaltfinger 18, 20 mit einem der jeweils zugeordneten Betätigungselement 22, 24, 26 ausgerichtet ist.
Um weitere Sicherheit dafür vorzusehen, dass Schalt- oder Stellbewegungen nur dann vorgenommen werden können, wenn einer der Schaltfinger 18, 20 exakt mit einem ausgewählten oder auszuwählenden Betätigungselement 22, 24, 26 ausgerichtet ist, ist bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung 5 ferner eine allgemein mit 100 bezeichnete Sicherungsanordnung vorgesehen. Diese umfasst ein bügelartiges Sicherungselement 102, das an der Stelleinrichtungswelle 28 in Richtung der Längsachse A derselben fest getragen ist, beispielsweise dadurch, dass es zwischen den beiden an der Stelleinrichtungswelle 28 festgelegten Schaltfingern 18, 20 axial festgelegt ist. Eine Drehkopplung zwischen der Stelleinrichtungswelle 28 und dem Sicherungselement 102 besteht nicht. Vielmehr weist das Sicherungselement 102 eine in Richtung der Längsachse A langgestreckte Ausnehmung 104 auf, in welche ein gehäusefest positionierter Vorsprung 106 derart eingreift, dass das Sicherungselement 102 zwar zusammen mit der Stelleinrichtungswelle 28 in Richtung der Längsachse A verschiebbar ist, gegen gemeinsame Drehung mit der Stelleinrichtungswelle 28 um deren Längsachse A jedoch gehalten ist.
An derjenigen Seite, an welcher von der Stelleinrichtungswelle 28 die Schaltfinger 18, 20 bzw. deren Stellabschnitte 30, 32 hervorstehen, weist das Sicherungselement 102 zwei beidseits des Stellabschnitts 30 des Schaltfingers 18 liegende Sicherungsabschnitte 108, 110 auf, die zwischen sich eine eine Verschwenkung des Stellabschnittes 30 des Schaltfingers 18 zulassende Aussparung 112 bilden. Die Breite der Sicherungsabschnitte 108, 110 entspricht näherungsweise der in Umfangsrichtung betrachteten Breite des Stellabschnitts 30 des Schaltfingers 18, und der axiale Abstand zwischen den Sicherungsabschnitten 108, 110 und dem Stellabschnitt 30 des Schaltfingers 18 ist nur gering.
Durch die Sicherungsanordnung 100 ist dafür gesorgt, dass ein Vorgang zum Einlegen eines Ganges durch entsprechende Verschwenkung von einem der Betätigungselemente 22, 24, die in Wechselwirkung mit dem Schaltfinger 18 gelangen können, nur dann stattfinden kann, wenn der Stellabschnitt 30 des Schaltfingers 18 exakt mit diesem Betätigungselement ausgerichtet ist. Liegt eine Fehlausrichtung in Richtung der Längsachse A vor, bedeutet dies, dass der Stellabschnitt 30 nur teilweise in Achsrichtung mit einem der Betätigungselemente 22, 24 in Eingriff steht und ggf. auch noch teilweise mit dem anderen dieser beiden Betätigungselemente 22, 24 in Eingriff steht. Gleichzeitig hat dies aber auch zur Folge, dass einer der Sicherungsabschnitte 108, 110 mit einem der Betätigungselemente 22, 24 in Eingriff steht. Eine nunmehr induzierte Verdrehbewegung der Stelleinrichtungswelle 28 hat zur Folge, dass zwar der Schaltfinger 18 versucht, beide ihm zugeordnete Betätigungselemente 22, 24 zu verschwenken, was zur Folge hätte, dass gleichzeitig zwei Gänge eingelegt würden. Diese Verschwenkbewegung kann aber nicht auftreten, da eines der Betätigungselemente 22, 24, nämlich dasjenige, das in Eingriff mit einem der Sicherungsabschnitte 108, 110 steht, nicht verschwenkt werden kann und somit auch der mit diesem Betätigungselement auch noch teilweise in Eingriff stehende Schaltfinger 18 ebenfalls nicht verschwenkt werden kann. Das Sicherungselement 102 blockiert also den Schaltfinger 18 gegen Schwenkbewegung dadurch, dass es eines der Betätigungselemente 22, 24, mit welchem der Schaltfinger 18 auch noch in Eingriff steht, gegen Bewegung blockiert. Es ist selbstverständlich, dass auch dem anderen Schaltfinger 20 derartige Sicherungsabschnitte der Sicherungsanordnung 100 zugeordnet sein können. Da jedoch der im Wesentlichen zum Einlegen bzw. Auslegen des Rückwärtsgangs wirksame Schaltfinger 20 nur mit einem Betätigungselement, nämlich dem Betätigungselement 26, in Wechselwirkung treten wird, sind derartige Sicherungsmaßnahmen hier grundsätzlich nicht erforderlich.
Bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung kann des Weiteren eine Rasteinrichtung 114 vorgesehen sein, durch welche sichergestellt ist, dass die Bewegung der Stelleinrichtungswelle 28 aus einer einer Neutralstellung eines Getriebes entsprechenden Positionierung heraus nur gegen Überwindung eines bestimmten Rastmoments möglich ist. Diese Rasteinrichtung 114 kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass ein an dem Vorsprung 106 unter Federvorspannung gehaltenes Rastorgan 116 in eine zugeordnete Rastausnehmung 118 eingreift. Diese kann beispielsweise an einem hülsenartigen Abschnitt 120 des Schaltfingers 18 ausgebildet sein. Beispielsweise kann dies auch gleichzeitig diejenige Öffnung sein, durch welche hindurch ein den Schaltfinger 18 an der Stelleinrichtungswelle 28 festlegender Sicherungsbolzen geführt ist.
Am Gehäuse 12 ist ferner ein Sensor 122 vorgesehen, der mit einem Sensortaster 126 in eine an der Stelleinrichtungswelle 28 vorgesehene Umfangsvertiefung eingreift. Der Sensor 122 erfasst eine Endstellung der Stelleinrichtungswelle 28, welche diese einnimmt, wenn beispielsweise durch Zusammenwirken des Schaltfingers 20 mit dem zugeordneten Betätigungselement 26 der Rückwärtsgang eingelegt wird oder werden kann. Der Sensor gibt dann ein entsprechendes Signal aus, woraufhin beispielsweise die Rückfahrleuchten an einem Fahrzeug aktiviert werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes für ein Fahrzeug vorgesehen, durch welche eine Vielzahl von Vorteilen erlangt wird. So besteht zwischen der Stelleinrichtung und den zu betätigenden Organen, nämlich den Betätigungselementen des Getriebes, eine direkte Verbindung. Eine Schaltwelle, wie sie bisher bekannt war und wie sie durch Stelleinrichtungsantriebe zu verschieben bzw. zu verdrehen war, ist nicht erforderlich. Vielmehr stellt die erfindungsgemäße Stelleinrichtung selbst diejenigen Stellorgane bereit, die mit den entsprechenden zu betätigenden Elementen eines Getriebes zusammenwirken. Irgendwelche Bewegungsumsetzmechanismen, wie z. B. Hebelgelenke oder dergleichen, sind nicht erforderlich, so dass auch die eingeleiteten bzw. zu Verfügung gestellten Kräfte sehr effizient genutzt werden können. Auch ist durch verschiedene Maßnahmen bei der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung dafür gesorgt, dass die der Betätigung des Getriebes dienenden Stellorgane sich nur in einem bestimmten Bewegungsmuster bewegen können und auch nur dann Gangschaltvorgänge auslösen können, wenn sie in einer definierten Lage bezüglich der zu betätigenden Elemente des Getriebes angeordnet sind. Gleichzeitig wird eine sehr kompakte Anordnung geschaffen, insbesondere auch bedingt dadurch, dass ein einziges Element zwei verschiedene Führungsbahnen aufweist, die zum Vorgeben der Bewegung einerseits und zum Sicherstellen, dass exakt ein bestimmtes Bewegungsmuster durchlaufen wird andererseits, wirksam sind. Dies ermöglicht es, die vor der ersten Inbetriebnahme eines derartigen Systems durchzuführende Einlernroutine deutlich zu vereinfachen, da durch die Zwangsführung einerseits und auch durch das Bereitstellen der Sicherungsanordnung andererseits sichergestellt ist, dass ungeeignete Positionen überhaupt nicht angefahren werden können bzw. auch geringste Fehlpositionierungen nicht zur Durchführung von Schaltvorgängen führen können. Von wesentlichem Vorteil ist dabei ferner, dass alle der Zwangsführung bzw. Sicherung dienenden Systemgruppen innerhalb der Stelleinrichtung selbst bereitgestellt sind und nicht im Getriebe angeordnet sind, wo sie im Allgemeinen nur sehr schwer zugänglich sind. Dies ermöglicht eine sehr exakte Einjustierung der Lage, beispielsweise der verschiedenen der Zwangsführung dienenden Elemente noch vor dem Zusammenfügen der Stelleinrichtung mit einem automatisierten Getriebe.

Claims

1. Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines zum Einlegen und Auslegen von Gängen eine Mehrzahl bewegbarer Betätigungselemente (22, 24, 26) aufweisenden Getriebes, wobei die Stelleinrichtung (10) wenigstens ein in das Getriebe zur Zusammenwirkung mit den Betätigungselementen (22, 24, 26) eingreifend positioniertes oder zu positionierendes Stellorgan (18, 20) aufweist, das zur Auswahl von einem der Betätigungselemente (22, 24, 26) zur Zusammenwirkung mit diesem beziehungsweise zur Bewegung von einem der Betätigungselemente (22, 24, 26) zum Einlegen beziehungsweise zum Auslegen eines Ganges in Richtung einer Achse (A) verlagerbar und um die Achse (A) verschwenkbar ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (10) ein Stelleinrichtungsgehäuse (12) aufweist, aus welchem das wenigstens eine Stellorgan (18, 20) zum in das Getriebe eingreifenden Positionieren herausragt.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Stellorgan (18, 20) auf einer Stelleinrichtungswelle (28) mit dieser um ihre Längsachse (A) drehbar getragen ist.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelleinrichtungswelle (28) eine Rastanordnung (114) zugeordnet ist, durch welche die Stelleinrichtungswelle (28) mit vorbestimmter Rastkraft in einer Neutralstellung arretierbar ist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Bewegungsvorgabeanordnung (90) zum Vorgeben der Bewegung des wenigstens einen Stellorgans (18, 20) bei Drehung der Stelleinrichtungswelle (28), wobei die Bewegungsvorgabeanordnung (90) eine erste Führungsbahn (68) und einen in diese eingreifenden ersten Führungsvorsprung (78) aufweist, wobei eine Baugruppe (68) von erste Führungsbahn (68) und erster Führungsvorsprung (78) mit der Stelleinrichtungswelle (28) fest verbunden ist und die andere Baugruppe (78) von erste Führungsbahn (68) und erster Führungsvorsprung (78) an einem bezüglich der Stelleinrichtungswelle (28) verschiebbaren Führungselement (80) vorgesehen ist.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungselement (80) ein Führungselementenantrieb (82) zur Erzeugung einer Verschiebebewegung des Führungselementes (80) zugeordnet ist.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungselementenantrieb (82) einen Antriebsmotor (88) und eine selbsthemmende Getriebeanordnung (86) zur Übertragung der Antriebskraft des Antriebsmotors (88) auf das Führungselement (80) umfasst.

8. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelleinrichtungswelle (28) ein Stelleinrichtungswellenantrieb (34) zum Erzeugen einer Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle (28) zugeordnet ist.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelleinrichtungsantrieb (34) dazu ausgebildet ist, bei Erzeugung einer Drehbewegung der Stelleinrichtungswelle (28) eine im Wesentlichen in Richtung der Längsachse (A) der Stelleinrichtungswelle (28) gerichtete Kraftkomponente auf die Stelleinrichtungswelle (28) zu übertragen.

10. Stelleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stelleinrichtungsantrieb (34) einen Antriebsmotor (36) und eine die Antriebskraft des Antriebsmotors (36) auf die Stelleinrichtungswelle (28) übertragende Getriebeanordnung (38) umfasst und dass die Getriebeanordnung (38) an der Stelleinrichtungswelle (28) eine Schrägverzahnung (42) aufweist, mit welcher eine weitere durch den Antriebsmotor (36) des Stelleinrichtungsantriebs antreibbare Schrägverzahnung in Kämmeingriff steht.

11. Stelleinrichtung nach Anspruch 5 oder einem der Ansprüche 6 bis 10, sofern auf Anspruch 5 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führungsanordnung (92) vorgesehen ist zum Ermöglichen einer Bewegung der Stelleinrichtungswelle (28) nur gemäß einem vorbestimmten Bewegungsmuster bei Vorgabe der Bewegung durch die Bewegungsvorgabeanordnung (90).

12. Stelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsanordnung (92) eine zweite Führungsbahn (94) und einen in die zweite Führungsbahn (94) eingreifenden zweiten Führungsvorsprung (96) umfasst, wobei eine Baugruppe (94) von zweite Führungsbahn (94) und zweiter Führungsvorsprung (96) mit der Stelleinrichtungswelle (28) fest verbunden ist und die andere Baugruppe (96) von zweite Führungsbahn (94) und zweiter Führungsvorsprung (96) im Wesentlichen unbewegbar positioniert ist.

13. Stelleinrichtung nach Anspruch 2 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Baugruppe (96) an dem Stelleinrichtungsgehäuse (12) vorgesehen ist.

14. Stelleinrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Baugruppe (68) der Bewegungsvorgabeanordnung (90) und die eine Baugruppe (94) der Führungsanordnung (92) an einem gemeinsamen mit der Stelleinrichtungswelle (28) verbundenen oder durch die Stelleinrichtungswelle (28) selbst bereitgestellten Bauteil (48) vorgesehen sind.

15. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine wenigstens einem Stellorgan (18) zugeordnete Sicherungsanordnung (100) mit wenigstens einem zusammen mit dem Stellorgan (18) in Achsrichtung verschiebbaren, gegen Verschwenkung gehaltenen Sicherungsabschnitt (108, 110), wobei durch den wenigstens einen Sicherungsabschnitt (108, 110) eine Blockierung des Stellorgans (18) gegen Verschwenkung erzeugbar ist, wenn das Stellorgan (18) bei Auswahl von einem der Betätigungselemente (22, 24) durch Verschiebung des Stellorgans (18) nicht in einer vorbestimmten Auswahlstellung bezüglich des ausgewählten Betätigungselementes (22, 24) ist.

16. Stelleinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsanordnung (100) das Stellorgan (18) durch Blockierung der Bewegung wenigstens eines Betätigungselementes (22, 24) blockiert.

17. Stelleinrichtung nach Anspruch 3 und Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsanordnung (100) ein an der Stelleinrichtungswelle (28) mit dieser in Richtung ihrer Längsachse (A) verschiebbar getragenes Sicherungselement (102) mit wenigstens einem Sicherungsabschnitt (108, 110) aufweist.

18. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Seiten eines Stellabschnittes (30) eines Stellorgans (18) ein Sicherungsabschnitt (108, 110) der Sicherungsanordnung (100) vorgesehen ist.

19. Zahnrad, insbesondere für eine Stelleinrichtung, umfassend einen an einem Antriebsorgan (28) festlegbaren Körper und eine Verzahnung (42) am Außenumfang des Körpers, wobei der Körper des Zahnrads wenigstens bereichsweise mit wabenartiger Struktur aufgebaut ist.