DE19822666B4

DE19822666B4 - Vorrichtung zum Betätigen einer um eine Achse verschwenkbaren und längs der Achse verschiebbaren Schaltwelle eines Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE19822666B4
Application number: DE19822666.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Rogg; Norbert Esly
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 2015-06-18
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: ITMI981200A1; FR2764029B1; FR2764029A1; BR9801558A; GB2325714A; GB9811232D0; DE19822666A1; KR100563335B1; GB2325714B; KR19980087269A

Abstract

Vorrichtung zum Betätigen einer um eine Achse verschwenkbaren und längs der Achse verschiebbaren Welle, wie Schaltwelle (2), eines Schaltgetriebes, enthaltend einen ersten Aktor (26) mit einer sich drehenden Welle (22) zum Verschwenken der Schaltwelle (2) und einen zweiten Aktor (24) mit einer sich drehenden Welle (20) zum Verschieben der Schaltwelle (2), wobei bezüglich der herbeigeführten Verschwenkung oder Verschiebung jeweils ein Aktor (24, 26) in formschlüssigem Eingriff und der andere Aktor (26, 24) außer Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (20, 22) der Aktoren (24, 26) die Schaltwelle (2) direkt antreiben, die Wellen (20, 22) der Aktoren (24, 26) Verzahnungen (20a, 22a) aufweisen, die mit entsprechenden segmentartigen Verzahnungen (40, 44) der Schaltwelle (2) kämmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer um eine Achse verschwenkbaren und längs der Achse verschiebbaren Schaltwelle eines Schaltgetriebes, enthaltend einen Verschwenkaktor zum Verschwenken der Schaltwelle und einen Verschiebeaktor zum Verschieben der Schaltwelle.
Der Automatisierung von Schaltgetriebenen kommt in jüngerer Zeit steigende Bedeutung zu. Zum einen sind solche automatisierten Schaltgetriebe kostengünstiger als herkömmliche Automatgetriebe, die beispielsweise mit Planetensätzen arbeiten oder als Umschlingungsgetriebe mit kontinuierlichvariabler Übersetzung ausgebildet sind. Zum anderen arbeiten automatisierte Schaltgetriebe mit besserem Wirkungsgrad als herkömmliche Automatgetriebe, so daß die Komfortsteigerung nicht durch erhöhten Kraftstoffverbrauch erkauft werden muß.
Zum Betätigen konventioneller Schaltgetriebe dient normalerweise eine Schaltwelle, wie sie in 6 dargestellt ist. Die Schaltwelle 2 ist an einem nicht dargestellten Getriebegehäuse längs der Achse A verschiebbar und um die Achse verschwenkbar geführt und weist einen Schaltfinger 4 auf, der in Mäuler von Schaltgabeln 6 eingreift. Jede der Schaltgabeln 6 ist an einer im Getriebegehäuse mittels Linearführungen 8 geführten Schaltstange 10 angebracht, an deren anderen Enden jeweils eine weitere, nicht dargestellte Gabel befestigt ist, die eine Schiebemuffe der Synchronisierung des jeweiligen Ganges betätigt. Bei einer Linearverschiebung in Richtung des Doppelpfeils W führt die Schaltwelle 2 eine Wählbewegung aus, in der festgelegt wird, in welche der Schaltgabeln 6 der Schaltfinger 4 eingreift, d. h. welche der Schaltgabeln dann bei einem Verschwenken der Schaltwelle 2 in Richtung des Doppelpfeils S bewegt wird und somit welche Gänge geschaltet werden. Ebenso ist ein Wählen durch eine Drehbewegung der Welle und ein Schalten durch eine lineare Bewegung der Welle möglich.
Beim Automatisieren einer solchen Schaltgetriebebetätigungsvorrichtung wird für das Verschwenken und für das Verschieben der Schaltwelle je ein Aktor vorgesehen, der über eine zugehörige Verbindungsbaugruppe mit der Schaltwelle verbunden ist. Bei einer aus der US 4 856 360 A bekannten Betätigungsvorrichtung weisen beide Aktoren linear verschiebbare Betätigungsglieder auf. Das Betätigungsglied zum Verschieben der Schaltwelle ist mit der Schaltwelle über ein Bauteil verbunden, das mit der Schaltwelle bezüglich deren axialer Richtung starr verbunden ist, jedoch eine Relativdrehung der Schaltwelle zuläßt. Das Betätigungsglied für das Verschwenken der Schaltwelle greift in einen starr mit der Schaltwelle verbundenen Schwenkhebel derart ein, daß es bei seiner Betätigung ein Verschwenken der Schaltwelle herbeiführt, jedoch bei einer axialen Verschiebung der Schaltwelle eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem Betätigungsglied und dem Schalthebel möglich ist.
Aus der DE 198 20 577 A1 ist eine Schaltwelle bekannt, die über zwei Aktoren verschwenkt und verschoben wird, indem die Aktoren Wellen aufweisen, die jeweils in formschlüssigen Eingriff mit der Schaltwelle stehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine präzise Betätigung der Schaltwelle ermöglicht, wobei das Verschwenken und das Verschieben der Schaltwelle voneinander unabhängig erfolgen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
Es stellen dar:
1 bis 4 perspektivische Ansichten verschiedener Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Betätigen einer Schaltwelle,
5 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
6 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung des Zusammenwirkens der Schaltwelle mit Schaltgabeln bei einem konventionellen Handschaltgetriebe.
Gemäß 1 ist eine zentrale Führungsachse oder Schaltwelle 2, die einen Schaltfinger 4 aufweist, in einem verdickten Bereich einteilig mit Gabeln 12 und 14 ausgebildet. Die Schenkel 12a und 12b der Gabel 12 bilden zwischen sich eine um die Achse der Schaltwelle 2 konzentrisch umlaufende Nut 12c. Die Nut muß nicht zwangsläufig konzentzrisch ausgebildet sein. Sie kann auch gerade ausgebildet sein und senkrecht auf der Achse der Schaltwelle stehen. Ähnlich bilden Schenkel 14a und 14b der Gabel 14 eine parallel zur Achse der Schaltwelle 2 verlaufende Nut 14c.
Die zentrale Führungsachse kann entweder gehäusefest ausgeführt sein, wobei dabei die Schaltwelle längsbeweglich zu dieser Führungsachse ausgebildet oder auf der Führungsachse gelagert ist oder die Führungsachse ist im Getriebegehäuse oder in einem Anbaugehäuse längsbeweglich und drehbar gelagert, wobei die Schaltwelle fest mit der Führungsachse verbunden ist oder einteilig ausgebildet ist.
Neben den Gabeln 12 und 14 ist jeweils ein Bauteil 16 bzw. 18 um eine getriebegehäusefeste Achse schwenkbar gelagert, das mit einem Vorsprung 16a bzw. 18a in die Nut 12c bzw. 14c eingreift.
Auf der vom Vorsprung abgewandten Seite ist jedes Bauteil 16 bzw. 18 mit einer Verzahnung 16a bzw. 18a versehen, die mit einer weiteren Verzahnung 20a bzw. 20b kämmt, die an der Antriebswelle 20 bzw. 22 eines Elektromotors 24 bzw. 26 ausgebildet ist.
Jede der Nuten 12c bzw. 14c ist auf den zugehörigen Vorsprung 16a bzw. 18a derart abgestimmt, daß der Vorsprung unmittelbar an den Innenwänden der Schenkel anliegt, jedoch in Längsrichtung der Nut beweglich ist. Die Vorsprünge sind ballig ausgebildet, so daß das Verschwenken möglich ist und weitgehend eine Spielfreiheit erreicht wird.
Die Funktion der beschriebenen Vorrichtung ist folgende:
Wenn beispielsweise der als Aktor dienende Elektromotor 24 von einem nicht dargestellten Steuergerät aus angesteuert wird, wird das Bauteil 16 verschwenkt, wobei durch den formschlüssigen Eingriff in senkrechter Richtung zwischen dem Vorsprung 16a und der Gabel 12 die Schaltwelle 2 unmittelbar entsprechend nach oben oder unten verschoben wird. Der Vorsprung 18a kann sich dabei in Längsrichtung der Nut 14c relativ zu dieser bewegen, so daß die Verschiebebewegung der Schaltwelle 2 in Richtung der Wahl einer Schaltgasse durch das Bauteil 18 nicht gehemmt ist.
Wird andererseits der einen weiteren Aktor bildende Elektromotor 26 betätigt, wird das Bauteil 18 verschwenkt, wodurch durch den formschlüssigen Eingriff zwischen Vorsprung 18a und Gabel 14 die Schaltwelle 2 verschwenkt wird, ohne daß diese Schwenkbewegung durch das Bauteil 16 gehindert wird. Die Schaltwelle 2 führt eine Schaltbewegung aus bzw. veranlaßt einen Schaltvorgang.
Bei einfachem Aufbau der Vorrichtung wird eine sichere Betätigung der Schaltwelle 2 erzielt, wobei der Wählvorgang völlig unabhängig vom Schaltvorgang ausgeführt wird.
Es versteht sich, daß zahlreiche Abänderungen der beschriebenen Vorrichtung möglich sind; beispielsweise kann zwischen jedem der Elektromotoren 24 und 26 und der zugehörigen Antriebswelle 20 bzw. 22 ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen sein, was die Verwendung kleinerer Elektromotoren erlaubt. Es versteht sich weiter, daß die Verschiebebewegung der Schaltwelle 2 je nach Konstruktion des Getriebes mit einem Schaltvorgang und die Schwenkbewegung mit einem Wählvorgang verbunden sein kann.
Der Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von der der 1 dahingehend, daß, wie durch die gleichsinnig gedoppelten Pfeile angedeutet, die Bauteile 16 und 18 unmittelbar starr mit einer getriebegehäusefest gelagerten, von einem zugehörigen Aktor drehangetriebenen Welle befestigt sind, so daß die Verzahnungen der 1 entfallen. Ansonsten entspricht die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß 2 der der 1.
Die Ausführungsform gemäß 3 unterscheidet sich von der der 1 vor allem darin, daß die getriebegehäusefest gelagerten Bauteile 28 bzw. 30 insgesamt U- bzw. gabelförmig ausgebildet sind, wobei sich die Lagerachse jeweils in der Basis der Bauteile befindet, und die Schenkel 26a und 28b bzw. 30a und 30b, die zwischen sich die Nuten 28c bzw. 30c bilden, jeweils einen Vorsprung 30 bzw. 32 aufnehmen, der einteilig mit der Schaltwelle 2 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Welle 2 gegenüber dem Gehäuse beweglich angeordnet. Die Bewegung erfolgt entlang der Achse A-A. Die Welle 100 ist mit der Welle 2 einstückig oder drehfest verbunden, wobei die Welle 2 den Schaltfinger 4 aufweist. Ebenso kann die Welle 100 den Schaltfinger 4 aufweisen. Die Welle 2 greift mit dem Zapfen 4 in das Getriebe ein und betätigt getriebeinterne Schaltelemente. Die Welle 100 kann außerhalb des Getriebes angeordnet sein, wobei die Welle 100 innerhalb eines eigenen Gehäuses angeordnet sein kann.
Bei der Ausführungsform der 3a ist die Welle 102 gehäusefest angeordnet und die Hohlwelle 101 ist relativ zu der Welle 102 beweglich und verdrehbar. Die Hohlwelle 101 ist auf der Welle 102 gelagert und geführt. Die Welle 102 und die Welle 101 sind derart angeordnet, daß der Zapfen 4 in das Getriebe eingreift und getriebeinterne Schaltelemente schaltet.
Die Außenseiten der Basen der Bauteile 28 bzw. 30 sind jeweils mit einer Verzahnung 28a bzw. 30a versehen, das mit einer entsprechenden Verzahnung 20a bzw. 22a der Antriebswelle 20 bzw. 22 kämmt. Jeder der Vorsprünge 30 bzw. 32 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß 1 auf die Nut 28c bzw. 30c derart abgestimmt, daß ein unmittelbarer Formschluß in Betätigungsrichtung vorhanden ist, senkrecht dazu jedoch eine Relativbewegbarkeit gegeben ist. Es versteht sich, daß die Lagerachse des Bauteils 30 parallel zur Achse der Schaltwelle 2 ist, wohingegen die Lagerachse des Bauteils 28 senkrecht zur Achse der Schaltwelle 2 ist. Die Funktion der Anordnung gemäß 3 entspricht im übrigen der der 1.
Die Ausführungsform gemäß 4 unterscheidet sich von der der 3 ähnlich wie die Ausführungsform gemäß 2 sich von der der 1 unterscheidet. Die Bauteile 28 bzw. 30 sind nicht mit Verzahnungen versehen sondern unmittelbar starr mit von jeweils einem der Aktoren angetriebenen Wellen verbunden und dadurch gleichzeitig getriebegehäusefest gelagert. Die Funktion der Vorrichtung gemäß 4 entspricht im übrigen der der 3.
Bei der Anordnung gemäß 5 weist die Schaltwelle 2 einen Ansatz 36 auf, der eine Verzahnung 40 aufweist, deren Zähne sich konzentrisch zur Achse der Schaltwelle 2 in Umfangsrichtung erstrecken. Die Verzahnung 40 kämmt mit einer Verzahnung einer getriebegehäusefest gelagerten, drehangetriebenen Antriebswelle 20, die ein Ritzel bildet. An der Schaltwelle 2 ist ein weiterer Ansatz 42 ausgebildet, der mit einer Verzahnung 44 versehen ist, die insgesamt koaxial zur Achse der Schaltwelle 2 ist, deren Zähne jedoch achsparallel verlaufen. Die Verzahnung 44 kämmt mit einer entsprechenden Verzahnung einer drehangetriebenen Antriebswelle 22.
Die Funktion der Vorrichtung gemäß 5 ist folgende:
Ein Verdrehen der Antriebswelle 22 führt zu einem entsprechenden Verschwenken der Schaltwelle 2, wobei dieses Verschwenken durch den Eingriff zwischen der Verzahnung 40 und der Verzahnung der Antriebswelle 20 nicht gehindert ist, da beide Verzahnungen sich in Richtung ihrer Zähne relativ zueinander verschieben können.
Wird die Antriebswelle 20 gedreht, so wird die Schaltwelle 2 axial verschoben, wobei diese Verschiebung durch den Eingriff zwischen der Verzahnung 44 und der Verzahnung der Antriebswelle 22 nicht gehindert wird, da sich beide relativ zueinander verschieben können, ohne daß der Zahneingriff gelöst wird. Die Ausführungsform der Vorrichtung gemäß 5 ist besonders einfach, da sie mit einem Minimum an Bauteilen auskommt.

Claims

Vorrichtung zum Betätigen einer um eine Achse verschwenkbaren und längs der Achse verschiebbaren Welle, wie Schaltwelle (2), eines Schaltgetriebes, enthaltend einen ersten Aktor (26) mit einer sich drehenden Welle (22) zum Verschwenken der Schaltwelle (2) und einen zweiten Aktor (24) mit einer sich drehenden Welle (20) zum Verschieben der Schaltwelle (2), wobei bezüglich der herbeigeführten Verschwenkung oder Verschiebung jeweils ein Aktor (24, 26) in formschlüssigem Eingriff und der andere Aktor (26, 24) außer Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (20, 22) der Aktoren (24, 26) die Schaltwelle (2) direkt antreiben, die Wellen (20, 22) der Aktoren (24, 26) Verzahnungen (20a, 22a) aufweisen, die mit entsprechenden segmentartigen Verzahnungen (40, 44) der Schaltwelle (2) kämmen.