DE10261709A1

DE10261709A1 - Automated vehicle manual gear mechanism has ultrasonic motor gearbox/clutch actuating drive with oscillation part with piezoelectric, elastic parts, moving part in frictional contact with elastic part

Info

Publication number: DE10261709A1
Application number: DE10261709A
Authority: DE
Inventors: Jesper Benedikt Petersen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2004-07-08

Abstract

The arrangement has an automated gearshift gearbox shifted using several controllable shift elements and at least one automated engine coupling. The dry clutch coupling can be engaged/disengaged by a controllable actuator. At least one of the actuating drives (for gearbox and/or clutch) is an ultrasonic motor with an oscillation part containing piezoelectric and elastic parts and a movement part in frictional contact with the elastic part. The gear mechanism has an automated gearshift gearbox and at least one automated engine coupling. The gearbox can be shifted using several controllable gear shift elements and the dry clutch coupling can be engaged and disengaged by a controllable clutch actuator. At least one of the actuating drives (for gearbox and/or clutch) is an ultrasonic motor with an oscillation part containing a piezoelectric part and an elastic part and a movement part in frictional contact with the elastic part. AN Independent claim is also included for the following: (a) an automated motor vehicle engine coupling.

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Kfz-Schaltgetriebe, das ein automatisiertes Gangwechselgetriebe und mindestens eine automatisierte Motorkupplung umfasst, wobei das Gangwechselgetriebe mittels mehrerer steuerbarer Gangsteller schaltbar ist und die Motorkupplung als Trockenkupplung ausgebildet und mittels eines steuerbaren Kupplungsstellers aus- und einrückbar ist.The invention relates to an automated motor vehicle transmission, an automated gear change transmission and at least one Automated engine clutch includes, the gear change transmission by means of several controllable gear actuators and the engine clutch designed as a dry clutch and by means of a controllable clutch actuator can be disengaged and engaged is.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine automatisierte Motorkupplung, die als Trockenkupplung ausgebildet und mittels eines steuerbaren Kupplungsstellers aus- und einrückbar ist.The invention further relates to an automated engine clutch designed as a dry clutch and can be disengaged and engaged by means of a controllable clutch actuator.

Automatisierte Schaltgetriebe sind in Form des einfachen automatisierten Schaltgetriebes (ASG) und in Form des Doppelkupplungsgetriebes (DKG) seit längerem bekannt. Es handelt sich dabei um mechanisch schaltbare Gangwechselgetriebe, bei denen sowohl das Ein- und Auslegen der Gänge als auch das Aus- und Einrücken der Motorkupplung über zugeordnete Stellantriebe erfolgt, die direkt oder indirekt von einem Steuergerät angesteuert werden. Die Auslösung eines Schaltvorganges kann in einem Manuellmodus durch die Betätigung eines Schaltbedienungselementes, wie z.B. eines in der Mittelkonsole angeordneten Schalthebels oder von am Lenkrad angeordneten Schalttasten, weitgehend manuell von dem Fahrer oder in einem Automatikmodus in Abhängigkeit diverser Betriebsparameter, wie z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Motordrehzahl, und der Fahrpedalbetätigung, weitgehend automatisch von einem Getriebesteuergerät anhand von Kennfeldgrößen ausgelöst werden.Automated manual transmissions are in the form of the simple automated manual transmission (ASG) and in the form of the double clutch transmission (DKG) has been known for a long time. It is a mechanically switchable gear change transmission, at who both insert and disengage the gears and engage and disengage the Engine clutch over assigned actuators, which are carried out directly or indirectly by a control unit can be controlled. The trigger a switching process can be done in a manual mode by pressing a Switch control element, such as one arranged in the center console Shift lever or shift buttons arranged on the steering wheel, largely manually depending on the driver or in an automatic mode various operating parameters, e.g. the vehicle speed, the engine speed, and the accelerator pedal actuation, largely automatically from a transmission control unit are triggered based on map sizes.

Bei einem sogenannten halbautomatischen Getriebe wird dagegen nur die Motorkupplung automatisiert betätigt, d.h. mittels eines über ein Kupplungssteuergerät angesteuerten Kupplungsstellers aus- und eingerückt, wogegen die Gangwechsel über entsprechende Schaltbetätigungs- und Schaltübertragungselemente unmittelbar von dem Fahrer durchgeführt werden.In a so-called semi-automatic transmission on the other hand, only the motor clutch is actuated automatically, i.e. by means of a a clutch control unit controlled clutch actuator disengaged and engaged, while the gear changes via appropriate Schaltbetätigungs- and shift transmission elements be carried out directly by the driver.

Als Stellantriebe werden bislang vorwiegend hydraulische und pneumatische Stellzylinder verwendet. Diese haben den Vorteil, dass bei relativ kleiner Baugröße hohe Stellkräfte erzeugt werden können. Nachteilig ist jedoch der hohe apparative Aufwand zur Druckerzeugung mittels einer Hydraulik- bzw. Pneumatikpumpe und zur Steuerung der Wirkdrücke in den Stellzylindern durch zugeordnete Magnetsteuerventile. Hinzu kommt, dass die erforderliche Antriebsenergie für die Hydraulik- bzw. Pneumatikpumpe den Gesamtwirkungsgrad des Schaltgetriebes verschlechtert, und dass der relativ lange Signalweg von dem Getriebesteuergerät über die Magnetsteuerventile zu den Stellzylindern in Verbindung mit diesen eigenen Vorbefüllzeiten ein relativ schlechtes Ansprechverhalten bedingt. Es werden daher zunehmend Elektromotoren als Stellantriebe sowohl für die Schaltung automatisierter Gangwechselgetriebe (Gangsteller) als auch für die Betätigung automatisierter Motorkupplungen (Kupplungssteller) verwendet. Da die hierfür bislang verwendeten Gleichstrommotoren (DC-Motoren) relativ groß und schwer sind und aufgrund ihrer Kommutatorbürsten schwingungstechnisch problematisch sind, wurden bürstenlose Elektromotoren mit elektronischer Kommutation (EC-Motoren) entwickelt, die wesentlich kleiner, leichter und betriebsicherer sind. Nachteilig an diesen EC-Motoren ist jedoch die erforderliche Verwendung von sehr teueren Seltene-Erden-Magneten für den Rotor.So far as actuators mainly hydraulic and pneumatic actuating cylinders are used. These have the advantage that they are large with a relatively small size Actuators generated can be. However, the high expenditure on equipment for generating pressure is disadvantageous by means of a hydraulic or pneumatic pump and for controlling the differential pressures in the actuating cylinders by assigned solenoid control valves. in addition comes that the necessary drive energy for the hydraulic or pneumatic pump the overall efficiency of the gearbox deteriorates, and that the relatively long signal path from the transmission control unit via the Solenoid control valves to the actuating cylinders in connection with these own pre-filling times a relatively poor response behavior. It will therefore increasingly electric motors as actuators for both the circuit automated gear change transmission (gear actuator) as well as for the operation of automated Motor clutches (clutch actuator) used. Because so far for this used DC motors (DC motors) relatively large and heavy are vibrational and due to their commutator brushes problematic have been brushless Developed electric motors with electronic commutation (EC motors) which are much smaller, lighter and more reliable. adversely on these EC motors, however, the required use of very expensive rare earth magnets for the rotor.

Es ist daher das Problem der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Stellantrieb für die Verwendung in einem automatisierten Kfz-Schaltgetriebe vorzuschlagen, der bei weiter verkleinertem Bauvolumen und hoher Robustheit preiswerter herstellbar ist.It is therefore the problem of the present invention an electric actuator for use in an automated To propose a motor vehicle manual gearbox with a further reduced construction volume and high robustness is cheaper to manufacture.

Des weiteren soll ein entsprechender elektrischer Stellantrieb für die Verwendung in einer separaten automatisierten Kfz-Motorkupplung angegeben werden.Furthermore, a corresponding electric actuator for use in a separate automated automotive engine clutch can be specified.

Das Problem das Schaltgetriebe betreffend wird erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass mindestens einer der Stellantriebe (Gangsteller und/oder Kupplungssteller) als Ultraschallmotor (USM) mit einem ein piezoelektrisches Bauteil und ein elastisches Bauteil umfassenden Schwingungsbauteil und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil stehenden Bewegungsbauteil ausgebildet ist.The problem regarding the manual gearbox will be according to the invention solved with the preamble of claim 1 in that at least one of Actuators (gear actuator and / or clutch actuator) as an ultrasonic motor (USM) with a piezoelectric component and an elastic component comprehensive vibration component and one in frictional contact with the elastic component standing motion component is formed.

Das Problem die Motorkupplung betreffend wird erfindungsgemäß mit dem Oberbegriff des Anspruchs 2 ebenso dadurch gelöst, dass der Kupplungssteller als Ultraschallmotor (USM) mit einem ein piezoelektrisches Bauteil und ein elastisches Bauteil umfassenden Schwingungsbauteil und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil stehenden Bewegungsbauteil ausgebildet ist.The problem regarding the engine clutch becomes according to the invention with the Preamble of claim 2 also solved in that the clutch actuator as an ultrasonic motor (USM) with a piezoelectric component and a vibration member comprising an elastic member and a movement component in frictional contact with the elastic component is trained.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes und der erfindungsgemäßen Motorkupplung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 aufgeführt.Advantageous embodiments of the manual transmission according to the invention and the motor coupling according to the invention are in the subclaims 2 to 12 listed.

Ultraschallmotoren sind seit längerem bekannt, beispielsweise aus der EP 0 261 810 B1 , der EP 0 313 352 B1 , und der EP 0 507 264 B1 . Ein Ultraschallmotor besteht im wesentlichen aus einem feststehenden Schwingungsbauteil und einem Bewegungsbauteil. Das Schwingungsbauteil umfasst ein piezoelektrisches Bauteil und ein elastisches Bauteil. Durch eine Ansteuerung des piezoelektrischen Bauteiles mit einer Wechselspannung werden die dort enthaltenen Piezokristalle derart in Schwingung versetzt, dass translatorische Materialschwingungswellen in dem elastischen Bauteil angeregt werden. Durch Reibkontakt mit dem Bewegungsbauteil führen die Materialschwingungswellen zu einer Bewegung des Bewegungsbauteils, bei einem Linearmotor zu einer linearen Bewegung des Bewegungsbauteils und bei einem Rotationsmotor zu einer Drehbewegung des dann als Rotor wirksamen Bewegungsbauteils. Bislang sind Ultraschallmotoren in Kraftfahrzeugen nur als Sekundärantriebe für Verstellfunktionen mit geringer Antriebsleistung oder geringer Betriebszeit vorgeschlagen worden. Beispielsweise sind in der DE 43 04 498 C2 Ultraschallmotoren geringer Antriebsleistung für die Verstellung eines Kfz-Außenspiegels vorgesehen. In der EP 0 800 970 B1 wird ein Ultraschallmotor dagegen als Antrieb eines Gurtstraffers mit relativ hohem Antriebsdrehmoment aber geringer Betriebszeit vorgeschlagen.Ultrasonic motors have long been known, for example from the EP 0 261 810 B1 , the EP 0 313 352 B1 , and the EP 0 507 264 B1 , An ultrasound motor essentially consists of a fixed vibration component and a movement component. The vibration component comprises a piezoelectric component and an elastic component. By actuating the piezoelectric component with an alternating voltage, the piezo crystals contained therein are set into vibration in such a way that translatory material vibration waves are excited in the elastic component. Due to frictional contact with the movement component, the material vibration waves lead to a movement of the movement component, with a linear motor to a linear movement of the movement component and with a rotary motor to a rotational movement supply of the movement component then effective as a rotor. So far, ultrasonic motors in motor vehicles have only been proposed as secondary drives for adjustment functions with low drive power or short operating times. For example, in the DE 43 04 498 C2 Ultrasonic motors with low drive power are provided for the adjustment of a motor vehicle exterior mirror. In the EP 0 800 970 B1 an ultrasonic motor, on the other hand, is proposed as the drive for a belt tensioner with a relatively high drive torque but a short operating time.

Vorliegend wird die Verwendung des Ultraschallmotors als Primärantrieb mit hohem Antriebsmoment und langer Betriebszeit zum Ein- und Auslegen von Gängen (Schaltsteller) und ggf. zur Verbindung einer Schaltwelle mit einer von mehreren Schaltstangen (Wählsteller) eines automatisierten Schaltgetriebes und zum Aus- und Einrücken einer automatisierten Trockenkupplung (Kupplungssteller) vorgeschlagen. Ein Ultraschallmotor kann als Rotationsmotor bei einer axialen Bauhöhe von etwa 10 mm und einem Außendurchmesser von 30 mm ein Antriebsmoment von 50 Nm und eine Standzeit (akkumulierte Betriebszeit) von 2000 Stunden erreichen. Der Ultraschallmotor ist daher im Vergleich zu einem EC-Motor und erst recht im Vergleich zu einem DC-Motor äußerst kompakt und leicht; er ist demzufolge auch preiswert herstellbar und weist bei hohem Antriebsmoment eine gute Steuerbarkeit, ein schnelles Ansprechverhalten, und geringe Betriebsgeräusche auf. Aufgrund seines Aufbaus und seiner Funktionsweise ist der Ultraschallmotor besonders für kurze schnelle Bewegungen geeignet, wie sie insbesondere beim Ein- und Auslegen von Gängen erforderlich sind.The use of the Ultrasonic motor as the primary drive with high drive torque and long operating time for insertion and removal of aisles (Switching actuator) and, if necessary, for connecting a switching shaft to a of several shift rods (selector) an automated manual transmission and for disengaging and engaging an automated one Dry clutch (clutch actuator) proposed. An ultrasonic motor can be used as a rotary motor with an axial height of about 10 mm and a outer diameter of 30 mm a drive torque of 50 Nm and a service life (accumulated Operating time) of 2000 hours. The ultrasonic motor is therefore in comparison to an EC motor and even more so in comparison extremely compact for a DC motor and light; it is therefore also inexpensive to manufacture and has with high drive torque, good controllability, fast Responsiveness, and low operating noise. Because of his The structure and its mode of operation is the ultrasonic motor special for short suitable for fast movements, especially when moving in and out Laying out gears required are.

Bei einer Verwendung als Kupplungssteller ist der Ultraschallmotor zweckmäßig als Linearmotor ausgebildet. Hierzu weist der Linearmotor vorteilhaft eine koaxiale Anordnung eines hohlzylindrischen Schwingungsbauteils mit einem innenliegenden zylindrischen Bewegungsbauteil auf, das mit einem Stößel verbunden ist, der mit einem Ausrückhebel der Motorkupplung in Wirkverbindung steht. Hierdurch ergibt sich die Führung des Bewegungsbauteils und des Stößels und die für den Reibkontakt erforderliche Anpressung des Bewegungsbauteils an das elastische Bauteil des Schwingungsbauteils allein durch die gewählte Bauweise.When used as a clutch actuator the ultrasonic motor is useful as Linear motor designed. For this purpose, the linear motor advantageously has one coaxial arrangement of a hollow cylindrical vibration component an internal cylindrical movement component that with connected to a pestle is the one with a release lever Motor coupling is in operative connection. This results in the guide the movement component and the plunger and the for the frictional contact pressure of the moving component to the elastic component of the vibration component solely by the selected design.

Unter Vermeidung eines Ausrückhebels kann der Kupplungssteller aber auch unmittelbar auf das Ausrücklager der Motorkupplung wirksam angeordnet sein. In diesem Fall ist der Ultraschallmotor zweckmäßig als Linearmotor und als koaxiale Anordnung eines hohlzylindrischen Schwingungsbauteils mit einem innenliegenden hohlzylindrischen Bewegungsbauteil ausgebildet, der beabstandet koaxial über einer Getriebeeingangswelle des zugeordneten Schaltgetriebes angeordnet ist, und dessen Bewegungsbauteil unmittelbar mit dem Ausrücklager in Wirkverbindung steht.Avoiding a release lever the clutch actuator also directly on the release bearing the motor clutch can be arranged effectively. In this case it is Ultrasonic motor useful as Linear motor and as a coaxial arrangement of a hollow cylindrical vibration component an internal hollow cylindrical movement component, the spaced coaxially across a transmission input shaft of the associated manual transmission is, and its movement component directly with the release bearing is in operative connection.

Alternativ dazu kann der Ultraschallmotor bei einer Verwendung als Kupplungssteller auch als Rotationsmotor ausgebildet sein, bei dem der das Bewegungsbauteil bildende Rotor zur Umwandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung mit einem Gewindetrieb in Verbindung steht. Hierzu weist der als Rotationsmotor ausgebildete Ultraschallmotor zweckmäßig eine koaxiale Anordnung eines getriebeseitigen ringscheibenförmigen Schwingungsbauteils mit einem kupplungs- bzw. motorseitigen ringscheibenförmigen Bewegungsbauteil (Rotor) auf und ist beabstandet koaxial über der Getriebeeingangswelle angeordnet. Der als Bewegungsbauteil wirksame Rotor steht über den Gewindetrieb mit dem Ausrücklager in Wirkverbindung, wobei der Gewindetrieb zur Erreichung einer hohen Untersetzung und eines geringen Bauvolumens vorteilhaft als Federbandgetriebe ausgebildet ist.Alternatively, the ultrasonic motor when used as a clutch actuator also as a rotary motor be formed in which the rotor forming the moving component for converting the rotary movement into a linear movement with a screw drive communicates. For this purpose, the one designed as a rotary motor Ultrasonic motor expediently one Coaxial arrangement of a gear-side ring disk-shaped vibration component with a clutch or motor-side annular disk-shaped movement component (Rotor) and is spaced coaxially above the transmission input shaft arranged. The rotor, which acts as a moving component, stands above the Screw drive with the release bearing in operative connection, the screw drive to achieve a high Reduction and a small volume advantageous as a spring band gear is trained.

Bei einer Verwendung von Schaltstangen zum Ein- und Auslegen der Gänge und einer normal zu diesen angeordneten Schaltwelle zur Betätigung der Schaltstangen wird zweckmäßig ein als Linearmotor ausgebildeter Ultraschallmotor als Wählsteller und ein als Rotationsmotor ausgebildeter Ultraschallmotor als Schaltsteller vorgesehen. Mittels des Wählstellers wird in einem Wählvorgang, der vorliegend in einer Axialverschiebung der Schaltwelle besteht, eine formschlüssige Verbindung zwischen der Schaltwelle und einer der Schaltstangen hergestellt und damit die wirksame Schaltgasse bestimmt. Mittels des Schaltstellers wird in einem Schaltvorgang, der vorliegend in einer Drehung der Schaltwelle und in einer dadurch bedingten Axialverschiebung der verbundenen Schaltstange besteht, eine von zumeist zwei zugeordneten Gangschaltkupplungen geschlossen bzw. bei der Gegenbewegung geöffnet und damit der betreffende Gang ein- bzw. ausgelegt.When using shift rods for Shifting gears in and out and a switching shaft arranged normally to actuate the Shift rods are conveniently on Ultrasonic motor designed as a linear motor as a selector and an ultrasonic motor designed as a rotary motor as a switching actuator intended. Using the selector is in a dialing process, which in the present case consists in an axial displacement of the selector shaft, a positive Connection between the selector shaft and one of the selector rods manufactured and thus determines the effective shift gate. through of the switching actuator is in a switching process, which is present in a rotation of the selector shaft and an axial displacement caused thereby the connected shift rod, one of usually two assigned Gear shift clutches closed or opened during the counter movement and so that the gear concerned engaged or disengaged.

Bei einer parallelen Anordnung der Schaltwelle zu den Schaltstangen ist die Zuordnung der Dreh- und Längsbewegung der Schaltwelle genau umgekehrt. Daher sind in diesem Fall zweckmäßig ein als Rotationsmotor ausgebildeter Ultraschallmotor als Wählsteller und ein als Linearmotor ausgebildeter Ultraschallmotor als Schaltsteller vorgesehen.With a parallel arrangement of the Shift shaft to the shift rods is the assignment of the rotary and longitudinal movement the switching shaft exactly the opposite. Therefore, in this case, are expedient Ultrasonic motor designed as a rotary motor as a selector and an ultrasonic motor designed as a linear motor as a switching actuator intended.

Sollen die Schaltstangen bei Einsparung einer Schaltwelle zum Ein- und Auslegen der Gänge unmittelbar betätigt werden, so ist zur Betätigung der Schaltstangen bevorzugt jeder der Schaltstangen ein als Linearmotor ausgebildeter Ultraschallmotor als Schaltsteller zugeordnet.Shall the shift rods save a shift shaft for engaging and disengaging the gears can be actuated directly, so is for actuation of the shift rods preferably each of the shift rods as a linear motor trained ultrasound motor assigned as a switching actuator.

Wenn anstelle von Schaltstangen jeweils um eine Drehachse schwenkbare Schaltschwingen zum Ein- und Auslegen der Gänge vorgesehen sind, so ist zur Betätigung der Schaltschwingen vorteilhaft jeweils ein als Rotationsmotor ausgebildeter und koaxial zu dessen Drehachse angeordneter Ultraschallmotor als Schaltsteller vorgesehen.If instead of shift rods each Switch arms that can be swiveled around an axis of rotation for insertion and removal of the corridors are provided, is for actuation the shift rocker advantageously each designed as a rotary motor and arranged coaxially to its axis of rotation ultrasonic motor as Switch actuator provided.

Neben der Verwendung als Gang- und Kupplungssteller können Ultraschallmotoren in Kraftfahrzeugen auch für weitere Funktionen genutzt werden, wie z.B. als Bremssteller einer elektromechanischen Bremse (brake-by-wire), als Servoantrieb einer Servolenkung, als Stellantrieb eines elektrischen Fensterhebers, und als Stellantrieb einer Drosselklappe eines elektronischen Gaspedals (E-Gas).In addition to being used as a gear and clutch actuator, ultrasonic motors in motor vehicles can also be used for other functions, such as, for example, as a brake actuator of an electromechanical brake (brake-by-wire), as a servo drive for a power steering, as an actuator for an electric window regulator, and as an actuator for a throttle valve of an electronic accelerator pedal (E-gas).

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die beispielhaft zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Kfz-Schaltgetriebes und der erfindungsgemäßen Kfz-Motorkupplung dienen.Further details of the invention result from the following detailed description and the attached Drawings that serve as an example to explain the motor vehicle gearbox according to the invention and the motor vehicle clutch according to the invention serve.

Hierzu zeigen:Show:

1 Eine erste Ausführung eines Kupplungsstellers in perspektivischer Darstellung, 1 A first embodiment of a clutch actuator in a perspective view,

2 eine zweite Ausführung eines Kupplungsstellers in perspektivischer Darstellung, 2 a second embodiment of a clutch actuator in a perspective view,

3 eine Schaltwelle mit einem Wählsteller, einem Schaltsteller, und zugeordneten Schaltstangen in perspektivischer Darstellung, und 3 a shift shaft with a selector, a shift actuator, and associated shift rods in a perspective view, and

4 eine Schaltschwinge mit einem zugeordneten Schaltsteller in perspektivischer Darstellung. 4 a rocker arm with an associated switching actuator in a perspective view.

In den 1 bis 4 sind beispielhaft vier bevorzugte Anwendungsfälle von Ultraschallmotoren in automatisierten Kfz-Schaltgetrieben und automatisierten Kfz-Motorkupplungen abgebildet.In the 1 to 4 Four preferred applications of ultrasonic motors in automated automotive gearboxes and automated automotive engine clutches are shown as examples.

1 zeigt als Bestandteil einer nicht vollständig dargestellten automatisierten Kfz-Motorkupplung 1 einen Ausrückhebel 2, der an einem gehäusefesten Lagerzapfen 3 im wesentlichen um eine vertikale Drehachse 4 schwenkbar 5 gelagert ist. In einer zentralen Aussparung 6 ist ein Ausrücklager 7 angeordnet, das auf einer Führungshülse 8 axial verschiebbar 9 geführt ist. Innerhalb der Führungshülse 8 ist kontaktfrei beabstandet eine Getriebeeingangswelle 10 angeordnet, die getriebeseitig 11 aus einem nicht dargestellten Schaltgetriebe herausragt und auf der kupplungsseitig 12 bzw. motorseitig 13 eine nicht abgebildete Mitnehmerscheibe der Motorkupplung 1 drehfest gelagert ist. Bei einer Verschwenkung 5 des Ausrückhebels 2 in die kupplungsseitige 12 Richtung wird das Ausrücklager 7 entsprechend mitgenommen und bewirkt durch Druck auf eine als Membrantellerfeder ausgebildete Anpressfeder das Ausrücken der Motorkupplung 1. Mit einer nachfolgenden Verschwenkung 5 des Ausrückhebels 2 in die getriebeseitige 11 Richtung wird die Motorkupplung 1 wieder geschlossen. 1 shows as part of a not fully shown automated motor vehicle clutch 1 a release lever 2 on a bearing journal fixed to the housing 3 essentially about a vertical axis of rotation 4 swiveling 5 is stored. In a central recess 6 is a release bearing 7 arranged that on a guide sleeve 8th axially displaceable 9 is led. Inside the guide sleeve 8th a transmission input shaft is spaced apart without contact 10 arranged the transmission side 11 protrudes from a manual transmission, not shown, and on the clutch side 12 or on the motor side 13 a drive disc, not shown, of the motor clutch 1 is rotatably mounted. With a swivel 5 the release lever 2 into the clutch side 12 Direction becomes the release bearing 7 taken accordingly and causes the clutch to disengage by pressing on a pressure spring designed as a diaphragm plate spring 1 , With a subsequent pivoting 5 the release lever 2 in the gearbox side 11 Direction is the motor clutch 1 closed again.

Der zugeordnete Kupplungssteller 14 ist als Ultraschallmotor (USM) 15 mit einem ein piezoelektrisches Bauteil 17 und ein elastisches Bauteil 18 umfassenden Schwingungsbauteil 16 und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil 18 stehenden Bewegungsbauteil 19 ausgebildet. Vorliegend ist der Ultraschallmotor 15 als Linearmotor 20 mit einer koaxialen Anordnung des hohlzylindrischen Schwingungsbauteils 16 mit dem innenliegenden zylindrischen Bewegungsbauteil 19 ausgebildet. Das Bewegungsbauteil 19 ist mit einem Stößel 21 verbunden, der diametral gegenüber der Drehachse 3 mit dem Ausrückhebel 2 in Wirkverbindung steht.The assigned clutch actuator 14 is an ultrasonic motor (USM) 15 with a piezoelectric component 17 and an elastic member 18 comprehensive vibration component 16 and one in frictional contact with the elastic member 18 stationary movement component 19 educated. The ultrasonic motor is present 15 as a linear motor 20 with a coaxial arrangement of the hollow cylindrical vibration component 16 with the internal cylindrical movement component 19 educated. The movement component 19 is with a pestle 21 connected, the diametrically opposite the axis of rotation 3 with the release lever 2 is in operative connection.

Das piezoelektrische Bauteil 17 ist gehäusefest angeordnet, so dass eine Betätigung des Kupplungsstellers 14 über eine Axialbewegung 22 des Bewegungsbauteils 19 und damit des Stößels 21 zu einem Verschwenken 5 des Ausrückhebels 2 und somit zu dem schon beschriebenen Aus- und Einrücken der Motorkupplung 1 führt. Durch die Ausbildung als Ultraschallmotor 15 ist der Kupplungssteller 14 relativ kompakt und leicht, und weist ein schnelles Ansprechverhalten sowie einen geräuscharmen Betrieb auf. Durch die vorliegend gewählte koaxiale Bauweise wird das Bewegungsbauteil 19 und damit der Stößel 21 exakt geführt sowie die bauartbedingte Anpressung des Bewegungsbauteils 19 an das elastische Bauteil 18 bei entsprechender Fertigungstoleranz automatisch erzielt.The piezoelectric component 17 is fixed to the housing, so that actuation of the clutch actuator 14 about an axial movement 22 of the moving component 19 and thus the pestle 21 to pivot 5 the release lever 2 and thus the already described disengagement and engagement of the motor clutch 1 leads. By training as an ultrasonic motor 15 is the clutch actuator 14 relatively compact and lightweight, and has a quick response and quiet operation. Due to the coaxial design chosen here, the movement component 19 and thus the pestle 21 exactly guided as well as the design-related pressure of the moving component 19 to the elastic component 18 achieved automatically with appropriate manufacturing tolerance.

2 zeigt als Bestandteil einer nicht vollständig dargestellten automatisierten Kfz-Motorkupplung 1' eine ausrückhebelfreie Anordnung eines Kupplungsstellers 14'. Der Kupplungssteller 14' ist als Ultraschallmotor (USM) 15' mit einem ein piezoelektrisches Bauteil 17' und ein elastisches Bauteil 18' umfassenden Schwingungsbauteil 16' und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil 18' stehenden Bewegungsbauteil 19' ausgebildet. Vorliegend ist der Ultraschallmotor 15' als Rotationsmotor 23 mit einer koaxialen Anordnung des getriebeseitigen 11 ringscheibenförmigen Schwingungsbauteils 16' mit dem kupplungsseitigen 12 ringscheibenförmigen Bewegungsbauteil (Rotor) 19' ausgebildet. Der Rotationsmotor 23 ist kontaktfrei beabstandet koaxial über der Getriebeeingangswelle 10 angeordnet. Das Bewegungsbauteil (Rotor) 19' steht über einen als Federbandgetriebe 24 ausgebildeten Gewindetrieb 25 mit dem Ausrücklager 7' in Wirkverbindung. 2 shows as part of a not fully shown automated motor vehicle clutch 1' a release lever-free arrangement of a clutch actuator 14 ' , The clutch actuator 14 ' is an ultrasonic motor (USM) 15 ' with a piezoelectric component 17 ' and an elastic member 18 ' comprehensive vibration component 16 ' and one in frictional contact with the elastic member 18 ' stationary movement component 19 ' educated. The ultrasonic motor is present 15 ' as a rotary motor 23 with a coaxial arrangement of the gearbox side 11 ring-shaped vibration component 16 ' with the clutch side 12 ring-shaped movement component (rotor) 19 ' educated. The rotary motor 23 is spaced coaxially above the gearbox input shaft 10 arranged. The movement component (rotor) 19 ' stands over a as a spring band gear 24 trained screw drive 25 with the release bearing 7 ' in operative connection.

Das Schwingungsbauteil 16' ist gehäusefest angeordnet, so dass eine Betätigung des Kupplungsstellers 14' über eine Drehbewegung 26 des Rotors 19' und damit verbunden einer Axialbewegung 27 des kupplungsseitigen Teils 28 des Federbandgetriebes 24 zu einer Axialbewegung 27 des Ausrücklagers 7' und somit zu dem schon zuvor beschriebenen Aus- und Einrücken der Motorkupplung 1' führt. Durch die vorliegend gewählte koaxiale Anordnung und die Bauweise als Rotationsmotor 23 ergibt sich ein besonders kompakter Kupplungssteller 14', der in Verbindung mit dem Federbandgetriebe 24 aufgrund der hohen Untersetzung eine hohe Stellkraft und eine besonders feinfühlige Kupplungssteuerung ermöglicht.The vibration component 16 ' is fixed to the housing, so that actuation of the clutch actuator 14 ' about a rotary motion 26 of the rotor 19 ' and associated with an axial movement 27 of the part on the clutch side 28 of the spring band gear 24 to an axial movement 27 of the release bearing 7 ' and thus to the disengagement and engagement of the engine clutch described above 1' leads. Due to the coaxial arrangement chosen here and the design as a rotary motor 23 the result is a particularly compact clutch actuator 14 ' that in conjunction with the spring band gear 24 Due to the high gear ratio, a high actuating force and a particularly sensitive clutch control are possible.

3 zeigt als Teilansicht eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes 29 eine Parallelanordnung von drei Schaltstangen 30a, 30b, 30c mit jeweils einer Schaltgabel 31a, 31b, 31c und einem Mitnehmer 32a, 32b, 32c. Die Schaltstangen 30a, 30b, 30c sind jeweils begrenzt axialbeweglich 33a, 33b, 33c in einem nicht abgebildeten Getriebegehäuse gelagert, wobei bei einer Axialbewegung 33a einer der Schaltstangen 30a über die mit einer Schaltmuffe einer Getriebewelle in Eingriff befindliche Schaltgabel 31a einer von zumeist zwei zugeordneten Gängen ein- und auslegbar ist. Zur Betätigung der Schaltstangen 30a, 30b, 30c ist eine Schaltwelle 34 vorgesehen, die vorliegend normal, d.h. senkrecht zu den Schaltstangen 30a, 30b, 30c angeordnet ist. Hierzu ist vorgesehen, dass die Schaltwelle 34 in einem Wählvorgang durch eine Axialverschiebung 35 mit ihrem Schaltfinger 36 in Eingriff mit einem Mitnehmer 32a, 32b, 32c einer der Schaltstangen 30a, 30b, 30c gebracht wird, und dass die Schaltwelle 34 in einem nachfolgenden Schaltvorgang durch eine Drehung 37 eine Axialverschiebung 33a, 33b, 33c der betreffenden Schaltstange 30a, 30b, 30c bewirkt und damit der betreffende Gang durch ein Schließen der zugeordneten Gangschaltkupplung eingelegt bzw. bei der Gegenbewegung ausgelegt wird. 3 shows as a partial view of an automated motor vehicle transmission 29 a parallel arrangement of three shift rods 30a . 30b . 30c with one shift fork each 31a . 31b . 31c and a driver 32a . 32b . 32c , The shift rods 30a . 30b . 30c are each limited axially movable 33a . 33b . 33c stored in a gear housing, not shown, with an axial movement 33a one of the shift rods 30a over that with a shift sleeve a gearshift engaged gear fork 31a one of usually two assigned gears can be engaged and disengaged. For actuating the shift rods 30a . 30b . 30c is a control shaft 34 provided, which in the present case is normal, ie perpendicular to the shift rods 30a . 30b . 30c is arranged. For this purpose it is provided that the selector shaft 34 in one selection process by means of an axial displacement 35 with her shift finger 36 engaged with a driver 32a . 32b . 32c one of the shift rods 30a . 30b . 30c is brought, and that the shift shaft 34 in a subsequent switching operation by a rotation 37 an axial displacement 33a . 33b . 33c the relevant shift rod 30a . 30b . 30c causes and thus the gear in question is engaged by engaging the associated gear shift clutch or is disengaged in the opposite movement.

Vorliegend ist sowohl der Wählsteller 38 als auch der Schaltsteller 39 als Ultraschallmotor 40, 40' mit jeweils einem ein piezoelektrisches Bauteil 42, 42' und ein elastisches Bauteil 43, 43' umfassenden Schwingungsbauteil 41, 41' und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil 43, 43' stehenden Bewegungsbauteil 44, 44' ausgebildet, der Wählsteller 38 als Linearmotor 45 und der Schaltsteller 39 als Rotationsmotor 46. Hierdurch werden die schon zuvor beschriebenen Vorteile einer kompakten und leichten Bauweise verbunden mit gutem Ansprechverhalten und geringen Betriebsgeräuschen erreicht.Both the selector is present 38 as well as the switch actuator 39 as an ultrasonic motor 40 . 40 ' each with a piezoelectric component 42 . 42 ' and an elastic member 43 . 43 ' comprehensive vibration component 41 . 41 ' and one in frictional contact with the elastic member 43 . 43 ' stationary movement component 44 . 44 ' trained the selector 38 as a linear motor 45 and the switch actuator 39 as a rotary motor 46 , As a result, the advantages of a compact and lightweight construction described above, combined with good response behavior and low operating noise, are achieved.

4 zeigt als Ausschnitt eines automatisierten Kfz-Schaltgetriebes 29' eine Schaltschwinge 47, die um eine Drehachse 48 schwenkbar 49 gelagert ist. Durch eine Verschwenkung 49 der Schaltschwinge 47 wird eine mit dieser in Eingriff befindliche Schaltmuffe axial verschoben und damit einer von zumeist zwei zugeordneten Gängen ein- oder ausgelegt. Bei einer derartigen unmittelbaren Schaltbetätigung wird sowohl eine Schaltwelle als auch mehrere Schaltstangen eingespart. Zur Betätigung der Schaltschwinge 47 ist als Schaltsteller 50 ein Ultraschallmotor 51 mit einem ein piezoelektrisches Bauteil 53 und ein elastisches Bauteil 54 umfassenden Schwingungsbauteil 52 und einem in Reibkontakt mit dem elastischen Bauteil 54 stehenden Bewegungsbauteil 55 vorgesehen. Der Ultraschallmotor 51 ist vorliegend als Rotationsmotor 56 mit einer koaxialen Anordnung des äußeren 57 ringscheibenförmigen Schwingungsbauteils 52 und des inneren 58 ringscheibenförmigen Bewegungsbauteils (Rotor) 55 ausgebildet. Der Rotationsmotor 56 ist kontaktfrei beabstandet koaxial über der Drehachse 48 angeordnet. Das Schwingungsbauteil 52 ist gehäusefest angeordnet, und das Bewegungsbauteil (Rotor) 55 steht über ein Anschlussstück 59 mit der Schaltschwinge 47 in Verbindung, so dass durch eine Betätigung des Schaltstellers 50 das Bewegungsbauteil (Rotor) 55 rotiert 60 und damit die Schaltschwinge 47 verschwenkt 49 wird. In der vorliegenden Anwendung, bei der zum Ein- und Auslegen der Gänge kurze schnelle Axialverschiebungen der zugeordneten Schaltmuffe erforderlich sind, kommen die spezifischen Vorteile des Ultraschallmotors 51, wie kompakte Bauweise und schnelles Ansprechverhalten, besonders vorteilhaft zur Wirkung. 4 shows as a section of an automated motor vehicle gearbox 29 ' a shift arm 47 that about an axis of rotation 48 swiveling 49 is stored. By pivoting 49 the shift arm 47 a shift sleeve engaged with it is axially displaced and thus one of usually two assigned gears engaged or disengaged. With such direct shift actuation, both a shift shaft and a plurality of shift rods are saved. For actuating the shift arm 47 is as a switch actuator 50 an ultrasonic motor 51 with a piezoelectric component 53 and an elastic member 54 comprehensive vibration component 52 and one in frictional contact with the elastic member 54 stationary movement component 55 intended. The ultrasonic motor 51 is available as a rotary motor 56 with a coaxial arrangement of the outer 57 ring-shaped vibration component 52 and the inner 58 ring-shaped movement component (rotor) 55 educated. The rotary motor 56 is spaced without contact coaxially above the axis of rotation 48 arranged. The vibration component 52 is fixed to the housing, and the movement component (rotor) 55 stands over a connector 59 with the shift arm 47 in connection, so that by actuating the switch actuator 50 the moving component (rotor) 55 rotates 60 and thus the shift arm 47 pivoted 49 becomes. In the present application, in which short, rapid axial displacements of the associated shift sleeve are required for engaging and disengaging the gears, the specific advantages of the ultrasonic motor come 51 , such as compact design and quick response, particularly advantageous to the effect.

11: Kfz-MotorkupplungAutomotive engine clutch
1'1': Kfz-MotorkupplungAutomotive engine clutch
22: Ausrückhebelrelease lever
33: Lagerzapfenpivot
44: Drehachseaxis of rotation
55: Schwenkbewegungpivotal movement
66: Aussparungrecess
77: Ausrücklagerrelease bearing
7'7 ': Ausrücklagerrelease bearing
88th: Führungshülseguide sleeve
99: Axialverschiebungaxial displacement
1010: GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
1111: Getriebeseitetransmission side
1212: Kupplungsseitecoupling side
1313: Motorseiteengine
1414: Kupplungsstellerclutch actuator
14'14 ': Kupplungsstellerclutch actuator
1515: Ultraschallmotorultrasonic motor
15'15 ': Ultraschallmotorultrasonic motor
1616: Schwingungsbauteilvibration member
16'16 ': Schwingungsbauteilvibration member
1717: piezoelektrisches Bauteilpiezoelectric component
17'17 ': piezoelektrisches Bauteilpiezoelectric component
1818: elastisches Bauteilelastic component
18'18 ': elastisches Bauteilelastic component
1919: Bewegungsbauteilmoving member
19'19 ': Bewegungsbauteil, RotorMoving member rotor
2020: Linearmotorlinear motor
2121: Stößeltappet
2222: Axialbewegungaxial movement
2323: Rotationsmotorrotary engine
2424: FederbandgetriebeSpring band gear
2525: Gewindetriebscrew
2626: Drehbewegungrotary motion
2727: Axialbewegungaxial movement
2828: kupplungsseitiger Teilcoupling side part
2929: Kfz-SchaltgetriebeVehicle gear boxes
29'29 ': Kfz-SchaltgetriebeVehicle gear boxes
30a30a: Schaltstangeshift rod
30b30b: Schaltstangeshift rod
30c30c: Schaltstangeshift rod
31a31a: Schaltgabelshift fork
31b31b: Schaltgabelshift fork
31c31c: Schaltgabelshift fork
32a32a: Mitnehmertakeaway
32b32b: Mitnehmertakeaway
32c32c: Mitnehmertakeaway
33a33a: Axialbewegungaxial movement
33b33b: Axialbewegungaxial movement
33c33c: Axialbewegungaxial movement
3434: Schaltwelleshift shaft
3535: Axialbewegungaxial movement
3636: Schaltfingershift finger
3737: Drehungrotation
3838: Wählstellershift gate selector
3939: SchaltstellerIndexing table
4040: Ultraschallmotorultrasonic motor
40'40 ': Ultraschallmotorultrasonic motor
4141: Schwingungsbauteilvibration member
41'41 ': Schwingungsbauteilvibration member
4242: piezoelektrisches Bauteilpiezoelectric component
42'42 ': piezoelektrisches Bauteilpiezoelectric component
4343: elastisches Bauteilelastic component
43'43 ': elastisches Bauteilelastic component
4444: Bewegungsbauteilmoving member
44'44 ': Bewegungsbauteil, RotorMoving member rotor
4545: Linearmotorlinear motor
4646: Rotationsmotorrotary engine
4747: Schaltschwingeshift rocker
4848: Drehachseaxis of rotation
4949: Schwenkbewegungpivotal movement
5050: SchaltstellerIndexing table
5151: Ultraschallmotorultrasonic motor
5252: Schwingungsbauteilvibration member
5353: piezoelektrisches Bauteilpiezoelectric component
5454: elastisches Bauteilelastic component
5555: Bewegungsbauteil, RotorMoving member rotor
5656: Rotationsmotorrotary engine
5757: außenOutside
5858: innenInside
5959: Anschlussstückconnector
6060: Rotationrotation

Claims

Automated motor vehicle manual transmission, which comprises an automated gear change transmission and at least one automated motor clutch, the gear change transmission being switchable by means of a plurality of controllable gear actuators and the motor clutch being a dry clutch and being able to be disengaged and engaged by means of a controllable clutch actuator, characterized in that at least one of the actuators (Gear actuator and / or clutch actuator) is designed as an ultrasonic motor (USM) with a vibration component comprising a piezoelectric component and an elastic component and a movement component in frictional contact with the elastic component.

Automated automotive engine clutch that works as a dry clutch trained and by means of a controllable clutch actuator and indentable is characterized in that the clutch actuator as an ultrasonic motor (USM) with a piezoelectric component and an elastic one Component comprising vibration component and one in frictional contact with the elastic component standing motion component is formed.

Motor coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic motor ( 15 ) when used as a clutch actuator ( 14 ) as a linear motor ( 20 ) is trained.

Motor coupling according to claim 3, characterized in that the linear motor ( 20 ) as a coaxial arrangement of a hollow cylindrical vibration component ( 16 ) with an internal cylindrical movement component ( 19 ) and that the movement component ( 19 ) with a pestle ( 21 ) which is connected to a release lever ( 2 ) is in operative connection.

Motor coupling according to claim 3, characterized in that the linear motor as a coaxial arrangement of a hollow cylindrical Vibration component with an internal hollow cylindrical movement component is formed, and that the linear motor is spaced coaxially over a Gearbox input shaft is arranged and the movement component immediately with a release bearing is in operative connection.

Motor coupling according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic motor ( 15 ' ) when used as a clutch actuator ( 14 ' ) as a rotary motor ( 23 ) is formed and the movement component (rotor) ( 19 ' ) to convert a rotary movement into a linear movement with a screw drive ( 25 ) is connected.

Motor coupling according to claim 6, characterized in that the rotary motor ( 23 ) as a coaxial arrangement of a gearbox ( 11 ) ring-shaped vibration component ( 16 ' ) with a coupling-side annular disk-shaped movement component (rotor) ( 19 ' ) and that the rotary motor ( 23 ) spaced coaxially above the transmission input shaft ( 10 ) is arranged, and the movement component (rotor) ( 19 ' ) via the screw drive ( 25 ) with the release bearing ( 7 ' ) is in operative connection.

Motor coupling according to claim 6 or 7, characterized in that the screw drive ( 25 ) as a spring belt gear ( 24 ) is trained.

Manual transmission according to one of claims 1 or 3 to 8, characterized in that when using shift rods ( 30a . 30b . 30c ) for engaging and disengaging the gears and a shift shaft arranged normal to them 34 ) for actuating the shift rods ( 30a . 30b . 30c ) as a linear motor ( 45 ) trained ultrasonic motor ( 40 ) as a selector ( 38 ) and one as a rotary motor ( 46 ) trained ultrasonic motor ( 40 ' ) as switch actuator ( 39 ) are provided.

Manual transmission according to one of claims 1 or 3 to 8, characterized in that when using shift rods for engaging and disengaging the gears and one arranged parallel to them Neten switching shaft for actuating the shift rods, an ultrasound motor designed as a rotary motor and a selector actuator and a ultrasound motor designed as a linear motor are provided as a switching actuator.

Manual transmission according to one of claims 1 or 3 to 8, characterized in that when using a switching shaft-free Arrangement of shift rods for engaging and disengaging the gears to actuate the Shift rods of each of the shift rods each as a linear motor trained ultrasound motor is assigned as a switching actuator.

Manual transmission according to one of claims 1 or 3 to 8, characterized in that when using in each case about an axis of rotation ( 48 ) swiveling ( 49 ) Swing arms ( 47 ) to engage and disengage the gears to operate the shift rocker ( 47 ) each as a rotary motor ( 46 ) trained and coaxial to its axis of rotation ( 48 ) arranged ultrasonic motor ( 51 ) as switch actuator ( 50 ) is provided.