DE19706214B4 - setting device - Google Patents
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Abstract
Stelleinrichtung zur Bewegung eines Ausgangsteils zur Betätigung eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge, wobei das Ausgangsteil (9) in einem ersten Bewegungsmodus und einem zweiten Bewegungsmodus bewegbar ist, wobei eine Bewegung des Ausgangsteils (9) in einem Bewegungsmodus von erstem Bewegungsmodus und zweitem Bewegungsmodus zur Schaltgassenwahl in dem Schaltgetriebe dient und eine Bewegung des Ausgangsteils (9) in dem anderen Bewegungsmodus von erstem Bewegungsmodus und zweitem Bewegungsmodus zur Gangwahl in dem Schaltgetriebe dient, umfassend:
– einen Stellantrieb (2) zur Erzeugung einer Stellkraft zum Bewegen des Ausgangsteils (9) sowohl im ersten Bewegungsmodus als auch im zweiten Bewegungsmodus, wobei der Stellantrieb (2) mit dem Ausgangsteil (9) über eine Schrägverzahnung (53) in Antriebsverbindung steht und ein Abtriebselement (55) der Schrägverzahnung (53) mit dem Ausgangsteil (9) fest verbunden ist,
– einen Schaltmechanismus (49), durch welchen das Ausgangsteil (9) wahlweise zur Bewegung im ersten Bewegungsmodus oder zur Bewegung im zweiten Bewegungsmodus freigebbar ist und dabei gegen Bewegung im...Actuating device for moving an output part for actuating a manual transmission for motor vehicles, the output part (9) being movable in a first movement mode and a second movement mode, movement of the output part (9) in a movement mode of the first movement mode and second movement mode for selecting the shift gate in the The gearbox is used and a movement of the output part (9) in the other motion mode of the first motion mode and the second motion mode is used for gear selection in the gearbox, comprising:
- An actuator (2) for generating an actuating force for moving the output part (9) both in the first movement mode and in the second movement mode, the actuator (2) with the output part (9) via a helical toothing (53) in drive connection and a Output element (55) of the helical toothing (53) is firmly connected to the output part (9),
- A switching mechanism (49) through which the output part (9) can be released either for movement in the first movement mode or for movement in the second movement mode and thereby against movement in ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Stelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an actuating device according to the generic term of claim 1.
Aus der
Aufgrund dieser Verschiebebewegung ist das für die Übertragung der Rotationsbewegung mit der Schaltwelle fest verbundene Zahnrad mit einer so großen Axialausdehnung ausgebildet, daß die Zahnstange und das Zahnrad immer in Eingriff stehen.Because of this shifting movement is that for the transfer the rotational movement with the gear shaft firmly connected with such a big one Axial expansion that the Rack and gear are always in engagement.
Nachteilig bei diesem Getriebemechanismus ist, daß die ständig in Eingriff stehenden Zähne von Zahnrad und Zahnstange beim Verschieben der Schaltwelle aufeinander reiben. Dadurch wird diese Verzahnung stark beansprucht. Es kommt zum Abrieb der Zähne, wodurch eine Zunahme des Spieles der in Eingriff stehenden Zähne einhergeht. Gerade bei dem Einsatz von Stelleinrichtungen für die Betätigung einer Schaltwelle eines Schaltgetriebes muß eine Betriebstüchtigkeit über viele Schaltvorgänge gewährleistet werden. Aus diesem Grund ist der dargestellte Getriebemechanismus für einen Einsatz zur Betätigung der Schaltwelle eines Schaltgetriebes ungeeignet.The disadvantage of this gear mechanism is that the constantly engaged teeth of gear and rack when moving the selector shaft on top of each other rub. This gearing is heavily stressed. It is coming for teeth abrasion, which is accompanied by an increase in the play of the meshing teeth. Especially when using actuating devices for actuating a selector shaft Manual gearbox must be one Serviceability across many Switching operations guaranteed become. For this reason, the gear mechanism shown for one Use for actuation the shift shaft of a gearbox unsuitable.
Aus der
Aus der nachveröffentlichten
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Stelleinrichtung derart weiterzubilden, dass sie bei kompaktem Aufbau verschleißarm und mit hoher Betriebssicherheit betrieben werden kann. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Stelleinrichtung gelöst.It is the task of the present Invention, a generic actuator to further develop such that they are low-wear and compact can be operated with high operational reliability. According to the invention Object achieved by the actuating device specified in claim 1.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Stellantrieb, nachfolgend auch Antrieb genannt, einen Überlastungsschutz aufweist. Dieser Überlastungsschutz ist bei einer Fehlsteuerung am Antrieb aktivierbar, um eine Übertragung bzw. Fortsetzung der Antriebsbewegung eines Getriebeelementes bei Erreichen eines diesem Getriebeelement zugeordneten Anschlag, zu unterbinden. Dadurch wird zum einen, bei Verwendung eines Elektromotors als Antrieb, derselbe vor Überlastung, wodurch es zu einer Überhitzung des Elektromotors kommen könnte, geschützt. Zum anderen wird die mechanische Belastung der in Anschlag gehenden bzw. in Anschlag befindlichen Bauteile reduziert. Dadurch wird eine übermäßige mechanische Belastung, infolge dessen es zum Bruch derselben kommen könnte, verhindert.It has proven to be beneficial that the actuator, hereinafter also called the actuator, provides overload protection having. This overload protection can be activated in the event of incorrect control on the drive in order to ensure transmission or continuation of the drive movement of a gear element when reached a stop associated with this gear element to prevent. This means, on the one hand, when using an electric motor as a drive, the same from overload, causing it to overheat of the electric motor could come protected. On the other hand, the mechanical load of those who are about to attack or components in the stop are reduced. This will cause excessive mechanical Prevents stress that could break the same.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Überlastungsschutz eine Rutschkupplung vorzusehen. Solche Rutschkupplungen können in einen Elektromotor integriert werden. Diese Rutschkupplung wird bei Inanschlaggehen durch fortwährenden Antrieb in die vorherrschende Bewegungsrichtung aktiviert. Wird die durch den Elektromotor eingeleitete Bewegung mittels Sensoren detektiert, so hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Sensoren nach der Rutschkupplung anzuordnen, so daß die tatsächliche Stellbewegung und Position detektiert wird.It turned out to be advantageous as overload protection to provide a slip clutch. Such slip clutches can an electric motor can be integrated. This slip clutch will when starting by continuous drive activated in the predominant direction of movement. Will that through detects movement initiated by the electric motor by means of sensors, So it has proven to be advantageous to use the sensors according to the Arrange slip clutch so that the actual actuating movement and position is detected.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, einen Überlastungsschutz vorzusehen, der elastische Elemente aufweist. Diese elastischen Elemente erfahren bei Überschreiten von vorbestimmten Auslenkpositionen zur Dämpfung der Bewegung des Getriebeelementes eine elastische Verformung entgegen der vom Antrieb eingeleiteten Kraft. Dadurch ist eine maximale Auslenkung in der jeweils vorherrschenden Bewegungsrichtung nur in gedämpfter Bewegungsform erreichbar.It has also proven to be beneficial exposed an overload protection to provide the elastic elements. This elastic Experience elements when exceeded of predetermined deflection positions for damping the movement of the gear element an elastic deformation contrary to that initiated by the drive Force. This results in a maximum deflection in the prevailing one Direction of movement only in damped Movement form achievable.
Durch die Maßnahme, einem Stellantrieb, durch den die Gangwahl erzeugbar ist, einen Schaltmechanismus zuzuordnen, durch den eine von der Gangwahl abweichende zusätzlichen Bewegungsart des Ausgangsteils mittels eines Schaltvorganges des Stellantriebs zur Vorgabe der Schaltgasse realisierbar ist, kann die Stelleinrichtung mit nur einem einzigen Stellantrieb ausgebildet sein. Damit werden die Kosten und der Bauraum für einen zweiten Antrieb zur Betätigung des Ausgangsteils eingespart. Es ist jedoch ein Schaltantrieb zum Schalten des Schaltmechanismus erforderlich. Als Schaltantrieb ist jedoch ein Antrieb mit einer sehr geringen Leistung und daher extrem kompakter Ausbildung ausreichend.As a result of the measure of assigning a switching mechanism to an actuator by means of which the gear selection can be generated, by means of which an additional type of movement of the output part deviating from the gear selection can be implemented by means of a switching process of the actuator for specifying the shift gate, the actuating device can be designed with only a single actuator his. This means the costs and space for a second drive saved to actuate the output part. However, a switching drive is required to switch the switching mechanism. However, a drive with a very low power and therefore extremely compact design is sufficient as a switching drive.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß der Schaltmechanismus ein Verriegelungselement umfaßt. Durch dieses Verriegelungselement wird jeweils eine der beiden Bewegungsarten blockiert, so daß das Ausgangsteil durch den Stellantrieb jeweils nur in der nicht blockierten Bewegungsart antreibbar ist. Das Verriegelungselement weist eine erste Klaue auf, die zur Verriegelung des Ausgangsteils in eine erste Vertiefung desselben ohne Spiel in Achsrichtung eingreift. Dadurch ist das Ausgangsteil gegen Schiebebewegungen blockiert. Das Verriegelungselement weist eine zweite Klaue auf, die zur Verriegelung des Ausgangsteils gegen Bewegungen um seine Drehachse in eine zweite Vertiefung ohne Spiel in Umfangsrichtung eingreift.It turned out to be advantageous that the Switching mechanism comprises a locking element. Through this locking element one of the two types of movement is blocked, so that the output part by the actuator only in the unblocked movement type is drivable. The locking element has a first claw, those for locking the output part in a first recess it engages without play in the axial direction. That’s it Output part blocked against sliding movements. The locking element has a second claw, which is used to lock the output part against movements around its axis of rotation into a second recess without Game engages in the circumferential direction.
Als vorteilhafte Ausführungsform hat sich herausgestellt, der ersten Klaue eine Mehrzahl von Vertiefungen zuzuordnen, wobei durch jede Vertiefung ein Gasse des dem Ausgangsteil nachgeschalteten Getriebes definiert wird.As an advantageous embodiment it has been found the first claw has a plurality of depressions assign, with each alley a lane of the output part downstream transmission is defined.
Durch ein großes wirkendes Drehmoment wird ein schnelles Einlegen eines Ganges bewirkt. Es hat sich herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die zweite Klaue immer in der zweiten Vertiefung verbleibt. Zum Lösen der Verriegelung ist die zweite Klaue in eine Position bewegbar, in welcher die zweite Vertiefung zur Gewährleistung der Rotationsbewegung des Ausgangsteils in Umfangsrichtung größer als die zweite Klaue ausgebildet ist.By a large acting torque a quick engagement of a gear causes. It turned out that it it is advantageous if the second claw is always in the second recess remains. To solve the lock allows the second claw to be moved into a position, in which the second recess to ensure the rotational movement of the output part is formed larger than the second claw in the circumferential direction is.
Als besonders günstige Ausführungsform hat sich herausgestellt, die zweite Vertiefung spaltförmig auszubilden, wobei zur Freigabe der Rotationsbewegung die zweite Klaue auf die Position der Drehachse des Ausgangsteils positioniert wird. Sobald bei dieser Ausführungsform die zweite Klaue auf einer von der Drehachse des Ausgangsteil abweichenden Position positioniert ist, ist das Ausgangsteil gegen Rotationsbewegungen blockiert. Dadurch ist ein Schalten zwischen den Bewegungsarten ohne Überlappung zwischen denselben besonders einfach realisierbar. Das Ausgangsteil ist immer nur ausschließlich in Richtung einer Bewegungsart, d. h. rotierend oder linear, antreibbar.It has turned out to be a particularly favorable embodiment the second depression is slit-shaped form, the second to release the rotational movement Claw positioned on the position of the axis of rotation of the output part becomes. Once in this embodiment the second claw in a position deviating from the axis of rotation of the output part is positioned, the output part is against rotational movements blocked. This means switching between the types of movement without overlap particularly easy to implement between them. The exit part is always exclusive towards a type of movement, d. H. rotating or linear, drivable.
Der Stellantrieb ist über eine
Schrägverzahnung
mit dem Ausgangsteil der Stelleinrichtung verbunden. Mittels dieser
Schrägverzahnung
ist auf einfach Art sowohl eine Rotations-, als auch eine Linearbewegung
auf das Ausgangsteil des Stelleinrichtung übertragbar. Als besonders geeignetes
Getriebe hat sich das aus der
Als besonders günstig hat sich der Einsatz von Elektromotoren als Antriebe herausgestellt, die als preiswerte Standardbauteile erhältlich sind. Diese Elektromotoren sind rotierend arbeitende Antriebe. Die für deren Betrieb erforderliche Leistung kann einem durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetriebenen Generator entnommen werden. Hydraulisch angetriebene Stelleinrichtungen haben im Vergleich dazu den Nachteil, daß ein separates Hydrauliksystem, das eine Pumpe, einen Druckspeicher und eine Vielzahl von Ventilen umfaßt, zum Betreiben der Stelleinrichtung vorgesehen werden müßte. Damit ist der Kostenaufwand für die Bereitstellung der erforderlichen hydraulischen Leistung erheblich. Auch ist aufgrund einer immer bei einem hydraulischen System vorhandenen Leckage der Energiebedarf wesentlich größer als bei einem elektrischen System.The use of Electric motors exposed as drives, which are inexpensive standard components available are. These electric motors are rotating drives. The for their Operation required power can be achieved by the internal combustion engine the generator driven by the vehicle. hydraulic In comparison, driven actuators have the disadvantage that the existence separate hydraulic system that includes a pump, an accumulator and includes a plurality of valves should be provided to operate the actuator. In order to is the cost of the provision of the required hydraulic power significantly. Also is always present with a hydraulic system Leakage of energy requirements is much greater than with an electrical system.
Ein weiterer Vorteil beim Einsatz von Elektromotoren ist, daß die Stromanschlußleitungen einfach zu verlegen sind und wenig Platz beanspruchen.Another advantage in use of electric motors is that the Power supply lines are easy to install and take up little space.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ist, den Stellantrieb mit einem Flansch zur Anbindung an das Getriebe zu verbinden, der zur Aufnahme von weiteren Funktionen ermöglichenden Zusatzelementen dient. Zum einen ist der Flansch so ausgebildet, daß er die Öffnung, die für die Durchführung des Schaltgestänges bei einem handgeschalteten Fahrzeug vorgesehen ist, verschließt. Dadurch ist das Stellglied ohne daß eine Modifizierung an dem Getriebegehäuse erforderlich ist, einsetzbar. Außerdem können in den Flansch eine verschließbare Durchführung für das Ein- und Auslassen von Getriebeöl, sowie Durchführungen für Sensoren vorgenommen werden. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Temperatur des Getriebes bzw. in der Umgebung des Getriebes zu sensieren, um die Erhöhung der erforderlichen Kraft zum Einlegen eines Ganges mit abnehmender Temperatur bei der Steuerung eines automatisierten Schaltvorganges berücksichtigen zu können. Auch ist ein Sensor zur Detektion der Getriebeeingangswellendrehzahl integrierbar, die bei vielen Fahrzeugen zu Steuerungszwecken (z. B. EKS) herangezogen wird. Somit sind die Zusatzeinrichtungen räumlich zentral am Flansch angeordnet, so daß die erforderlichen Zu- und Ableitungen gebündelt zu diesem Flansch verlegt werden können, was sich vorteilhaft auf die Fertigung auswirkt.A particularly advantageous further training is the actuator with a flange for connection to the gearbox to connect, which enables the inclusion of further functions Additional elements serves. On the one hand, the flange is designed so that it has the opening, the for the implementation of the shift linkage is provided in a hand-shifted vehicle, closes. Thereby is the actuator without one Modification on the gearbox is necessary, can be used. In addition, a closable feedthrough for the entry into the flange and draining gear oil, as well bushings for sensors be made. It turned out to be advantageous the temperature of the gearbox or in the vicinity of the gearbox to sense the increase the force required to engage a gear with decreasing Temperature when controlling an automated switching process consider to be able to. There is also a sensor for the detection of the transmission input shaft speed integrable, which in many vehicles for control purposes (z. B. EKS) is used. This means that the additional devices are spatially central arranged on the flange so that the required Inlets and outlets bundled can be laid to this flange, which is advantageous affects manufacturing.
Im folgenden werden Ausführungsbeipiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:In the following, examples of execution of the Invention explained with reference to drawings. It shows:
Der konstruktive Aufbau bzw. die
Wirkprinzipien einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung wird nachfolgend
mit Bezug auf die
In den
Der Schaltwelle
Durch Ansteuern des Schaltantriebes
In
In den
Der in
Kommt es nun zu einer Fehlansteuerung
des Antriebes
Die in
In
In den
Im folgenden wird die Funktionsweise
dieses Überlastungsschutzes
näher beschrieben.
Infolge einer Fehlsteuerung des Antriebes
Der zweite Antrieb
Im folgenden wird auf die Funktion
dieser Einrichtung näher
eingegangen. Ist das Fahrzeug mit eingelegtem Gang und eingerückter Kupplung
liegen geblieben, so ist dadurch ein Abschleppen mittels eines dieses
Fahrzeug ziehenden Fahrzeugs nicht möglich. Bei einer ausgefallenen
Elektronik hat der Fahrer nicht die Möglichkeit die Getriebeposition
vorzugeben. Ist das Fahrzeug weiterhin mit einem EKS ausgerüstet und
ist die Kupplung eingerückt,
so hat der Fahrer nicht die Möglichkeit
das Getriebe lastlos zu schalten. Für diesen Fall ist die Einrichtung
zur manuellen Betätigung
vorgesehen. Der Fahrer hat nun die Möglichkeit durch Öffnen der
Motorhaube und Abnehmen des Abdeckelementes durch manuelle Betätigung der
Motorwelle
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