DE19905862A1

DE19905862A1 - Device for electromechanical switching of discrete change gearbox has electromagnetic coupling with two exclusively magnetically determined changing positions

Info

Publication number: DE19905862A1
Application number: DE1999105862
Authority: DE
Inventors: Thomas Krebs; Franz Bierbrauer
Original assignee: ADWEST HEIDEMANN EINBECK GmbH; MAGENTA GES fur ELEKTRONISCHE
Current assignee: Magenta GmbH Systemlieferant fuer Elektromagnetische Baugruppen
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-17

Abstract

The device has a switching element for connection to the gearbox and a controller. The switching element is a spindle (1) for connection to the gearbox changing shaft that is connected to a drive motor via an enclosing spindle nut (6) and a gearbox. An associated coupling contains a magnet system (23) and the controller effects all change movements and interacts with the drive motor inter alia. The electromagnetic coupling has two exclusively magnetically determined changing positions

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Vorrichtungen, die darauf abzielen, bei Gangwechselgetrieben von Kraftfahrzeu gen das bisher mechanisch zu betätigende System aus Handschalthebel und Schaltgestänge durch eine elektromechanische, einen Antriebsmotor aufweisende Vorrichtung zu ersetzen, die mit einer fahrgastraumseitig angeordneten Steue rungseinrichtung in Wirkverbindung steht, sind beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung 197 10 121.6 bekannt. Diese bilden jeweils Anbauteile für her kömmliche Kraftfahrzeuggetriebe und sind durch eine Spindel gekennzeichnet, welche zur Verbindung mit der Schaltwelle des Kraftfahrzeuggetriebes bestimmt ist. Durch definierte Rotations- oder Translationsbewegungen der Spindel werden Bewegungen des herkömmlichen Schaltgestänges nachgebildet, und zwar mittels des Antriebsmotors, dessen Drehbewegung nach Maßgabe der Schaltstellung einer elektromagnetischen Kupplung in eine Translationsbewegung oder eine Rotationsbewegung der Spindel umsetzbar ist. Zu diesem Zweck ist die Spindel außenseitig mit einem Verzahnungsprofil versehen, welches mit dem Innenprofil einer Spindelmutter im Eingriff steht, die ihrerseits über ein Untersetzungsgetriebe, nämlich ein Schneckengetriebe mit dem Antriebsmotor gekuppelt ist. Die ge nannte Kupplung besteht global aus einem Elektromagneten und einer, mit der Spindel verdrehschlüssig jedoch relativ zu dieser axial verschiebbaren Anker scheibe. In einer ersten Schaltstellung der Kupplung wird die Ankerscheibe unter Federkraft gegen eine zugekehrte Gehäuseinnenwandung der Vorrichtung gepresst, so daß sie eine reib- oder formschlüssige Verdrehsicherung für die Spindel bildet. In der zweiten Schaltstellung wird die Ankerscheibe magnetisch, somit entgegen der Rückstellkraft der genannten Feder bewegt und gelangt über eine stirnseitige Verzahnung formschlüssig in einen Eingriff mit einem entspre chend beschaffenen und angeordneten Gegenprofil der Spindelmutter. Nach Maß gabe der Schaltstellung der genannten Kupplung können mittels des Antriebs motors somit wahlweise Bewegungen der Spindel erzeugt werden, die im Rahmen des nachgeordneten Gangwechselgetriebes, insbesondere dessen eingangsseiti ger Schaltwelle als Wähl- oder Schaltbewegungen interpretierbar sind.Devices aimed at gear change transmissions of motor vehicles the previously mechanically operated system consisting of a manual shift lever and Shift linkage by an electromechanical, having a drive motor Device to replace that with a tax arranged on the passenger compartment side tion device is operatively connected, for example, from the German Patent application 197 10 121.6 known. These form attachments for each conventional motor vehicle transmissions and are characterized by a spindle, which is intended for connection to the shift shaft of the motor vehicle transmission is. By means of defined rotational or translational movements of the spindle Replicated movements of the conventional shift linkage, by means of of the drive motor, its rotary movement in accordance with the switching position an electromagnetic clutch into a translational movement or a Rotational movement of the spindle can be implemented. For this purpose the spindle is provided on the outside with a tooth profile, which with the inner profile a spindle nut is engaged, which in turn has a reduction gear, namely a worm gear is coupled to the drive motor. The ge named clutch consists globally of an electromagnet and one with which Spindle non-rotatably, however, relative to this axially displaceable anchor disc. In a first switching position of the clutch, the armature plate is under Spring force against a facing inner wall of the device pressed so that they provide a friction or positive locking for the Spindle forms. In the second switching position, the armature disk becomes magnetic, thus moves against the restoring force of said spring and passes an end toothing in a form-fitting manner in an engagement with a appropriately procured and arranged counter profile of the spindle nut. Made to measure Handing the switching position of said clutch can by means of the drive motors thus optional movements of the spindle are generated in the frame of the downstream gear change transmission, especially its input side eng shift shaft can be interpreted as dialing or switching movements.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art dahingehend auszugestalten, daß bei geringem Bauvolumen der Vorrichtung in ihrer Gesamtheit und einem wartungsarmen Betrieb insbesondere ein komfor tables leichtgängiges Betätigen der genannten Kupplung mit stabilen Schaltpo sitionen gegeben ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.It is the object of the invention to provide a device of the type described in the introduction to design in such a way that with a small volume of the device in their entirety and low-maintenance operation are particularly convenient tables smooth operation of the clutch mentioned with stable shifting speed sitions is given. This object is achieved with such a device the features of the characterizing part of claim 1.

Erfindungswesentlich ist hiernach, daß beide Schaltpositionen der elektromagne tischen Kupplung magnetisch festgelegt sind. Dies ermöglicht einen mechanisch einfachen Aufbau der Kupplung, insbesondere deren beweglicher Teile. Dies er möglicht ferner einen besonders funktionssicheren und nahezu wartungsfreien Betrieb der Kupplung, da im Vergleich zu einer Rückstellfeder als Mittel zur Bereit stellung einer Rückstellkraft nicht mit Störungen zu rechnen ist, die beispiels weise auf Materialermüdung oder solchen werkstofflichen Veränderungen beruhen, die zu Veränderungen der elastischen Eigenschaften führen. Der mag netisch geführte Schaltvorgang ist ferner auch bei großer Schalthäufigkeit durch ein hohes Maß an Reproduzierbarkeit der ihn charakterisierenden Parameter ge kennzeichnet. Schließlich ermöglicht ein solcher grundsätzlicher Aufbau der Kupplung auch einen raumsparenden Aufbau der Vorrichtung und erleichtert deren Anbau an des Gehäuse eines Gangwechselgetriebes unter räumlich eingeschränkten Einbauverhältnissen.It is essential to the invention that both switching positions of the electromagnetic table clutch are magnetically fixed. This enables one mechanically simple construction of the coupling, especially its moving parts. This he also enables a particularly reliable and almost maintenance-free Operation of the clutch, as compared to a return spring as a means of being ready Position of a restoring force is not expected to malfunction, for example indicates material fatigue or such material changes based, which lead to changes in the elastic properties. He likes netisch guided switching process is also through with a high switching frequency a high degree of reproducibility of the parameters characterizing it indicates. Finally, such a basic structure enables Coupling also a space-saving structure of the device and facilitated their attachment to the housing of a gear change gearbox under spatial restricted installation conditions.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 besteht das Magnetsystem der Kupp lung aus wenigstens einem Elektromagneten und einem Permanentmagneten, durch deren magnetische Dimensionierung und räumliche Anordnung in Ver bindung mit den diesen zugeordneten magnetisch wirksamen festen und beweg lichen Teilen magnetische Kreise gebildet werden, durch welche die für die Schaltvorgänge erforderlichen Schaltkräfte bereitgestellt werden. Diese Konstellation eröffnet die Möglichkeit, die eine Schaltstellung der Kupplung ausschließlich durch den Permanentmagneten festzulegen, wobei der Elektromagnet funktionslos ist. Diese Schaltstellung, die somit ohne Beanspru chung des Bordnetzes des Fahrzeugs erreichbar ist, kann als Grundstellung der Kupplung benutzt werden. Die Funktion des Elektromagneten besteht dann darin, das Feld des Permanentmagneten zu kompensieren und darüberhinaus ein sol ches Gegenfeld zu entwickeln, welches im Ergebnis zu einer resultierenden Kraft wirkung auf die beweglichen Teile der Kupplung führt, die derjenigen des Perma nentmagneten entgegengerichtet ist. Die Gesetzmäßigkeiten, auf denen die Ener gie des magnetischen Feldes sowie die Ausbildung magnetischer Kräfte beruhen, sind bekannt und bedürfen keiner weitergehenderen Erläuterungen, so daß dem Fachmann die technische Realisierung des Konzepts einer solchen elektromecha nischen Kupplung möglich ist.According to the features of claim 2, the magnetic system of the clutch development of at least one electromagnet and one permanent magnet, through their magnetic dimensioning and spatial arrangement in ver bond with the associated magnetically active fixed and moving Lichen parts magnetic circles are formed, through which the for the Switching operations required switching forces are provided. This Constellation opens up the possibility of a shift position of the clutch to be determined exclusively by the permanent magnet, the Electromagnet is inoperative. This switch position, which is therefore without stress chung of the vehicle's electrical system can be reached as the basic setting Coupling can be used. The function of the electromagnet is then to compensate for the field of the permanent magnet and also a sol to develop the opposite field, which results in a resulting force effect on the moving parts of the clutch, that of the Perma is opposite magnet. The laws on which the Ener based on the magnetic field and the formation of magnetic forces, are known and need no further explanation, so that Expert in the technical implementation of the concept of such an electromecha African clutch is possible.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 besteht das Magnetsystem aus zwei axial beabstandeten Elektromagneten und einem Permanentmagneten, welcher asymmetrisch bezüglich der beiden Elektromagneten angeordnet ist. Einer der beiden Elektromagneten ist derart bemessen und bezüglich des Permanent magneten angeordnet, daß durch Aktivierung dieses Elektromagneten das Feld des Permanentmagneten kompensiert werden kann, so daß die Funktion des anderen Elektromagneten darin besteht, die für die Schaltbewegung und das Halten des beweglichen Teiles der Kupplung in der anderen Schaltstellung er forderliche Kraft aufzubringen. Ein solches Magnetsystem, bei welchem die Funktionen des Kompensierens des Permanentmagneten einerseits und der Bereitstellung der für die Schaltbewegung erforderlichen Kraft andererseits unterschiedlichen Elektromagneten zugeordnet sind, ist beispielsweise mit dem üblichen 12 Volt Bordnetz von Kraftfahrzeugen einfach realisierbar. Andere Bord netzspannungen kommen jedoch ebenfalls in Betracht.According to the features of claim 3, the magnet system consists of two axially spaced electromagnet and a permanent magnet, which is arranged asymmetrically with respect to the two electromagnets. One of Both electromagnets are dimensioned in this way and with respect to the permanent magnets arranged that by activating this electromagnet the field of the permanent magnet can be compensated, so that the function of other electromagnet is that for the switching movement and that Holding the moving part of the clutch in the other switching position to muster the necessary strength. Such a magnet system, in which the Functions of compensating the permanent magnet on the one hand and the Provision of the force required for the switching movement on the other hand are assigned to different electromagnets, for example with the usual 12 volt electrical system of motor vehicles can be easily implemented. Other board mains voltages are also possible.

Die Merkmale der Ansprüche 4 bis 8 sind auf mögliche vorteilhafte konstruk ve Konkretisierungen der elektromagnetischen Kupplung gerichtet. Deren be wegliches Teil wird hiernach durch ein Kupplungselement gebildet, welches durch die Spindel der Vorrichtung axial beweglich geführt ist und mit dieser im übrigen verdrehschlüssig verbunden ist. Das Kupplungselement besteht aus zwei axial unter Zwischenanordnung eines Distanzteiles beabstandeten Ankerscheiben, die mit dem Distanzteil beispielsweise verschraubt sein können. Den Ankerscheiben axial gegenüberliegend befinden sich jeweils Kupplungsscheiben, die axial fest angeordnet sind, von denen die eine mit dem Gehäuse der Vorrichtung und die andere an einem, z. B. verdrehschlüssig mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors in Verbindung stehenden Teil fest angeordnet ist. Die Kupplungsscheiben und die Ankerscheiben können als global ringartige, im wesentlichen gleichartige Bauteile ausgebildet sein, die auf ihren einander axial zugekehrten Stirnseiten nach Maßgabe der axialen Position des genannten beweglichen Teiles, nämlich des Kupplungselements in einen Eingriff bringbare Kupplungsabschnitte aufweisen. Die einander zugekehrten Stirnseiten können jedoch gleichermaßen auch eine konische, zum Ineinandersetzen bestimmte Gestaltung aufweisen, wobei sich Kupplungsabschnitte ergeben, deren Kontaktflächen sich wenigstens teilweise unter einem Winkel zur Achse der Spindel erstrecken. Die Kupplungsabschnitte können auf einem formschlüssigen Wirkungsprinzip beruhen und demzufolge z. B. als Verzahnungsabschnitte ausgestaltet sein, die in einen Eingriff bringbar sind. Es kommt jedoch auch ein reibschlüssiges Wirkungsprinzip in Betracht, wobei der benötigte Reibschluß auf der Werkstoffpaarung im Bereich der Kontaktflächen beruht. Beispielsweise kann wenigstens eine der Kontaktflächen mit einer entsprechenden Beschichtung überzogen sein, auf deren Wechselwirkung mit der jeweiligen Gegenfläche die reibschlüssige Wirkung beruht. Die beiden Schaltstellungen der Kupplung sind in jedem Fall dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Kupplungsscheiben mit der ihr zugeordneten Ankerscheibe im Eingriff steht. Besonders vorteilhaft sind die Kupplungsscheiben als Zahnscheiben ausgestaltet.The features of claims 4 to 8 are possible on constructive advantageous ve specifics of the electromagnetic clutch directed. Their be Movable part is then formed by a coupling element, which is axially movably guided by the spindle of the device and with this in remaining connected in a rotationally locking manner. The coupling element consists of two axially spaced apart with the interposition of a spacer Armature disks that are screwed to the spacer, for example can. The armature plates are axially opposite each other Clutch disks that are axially fixed, one of which with the Housing of the device and the other on one, for. B. rotationally with the Output shaft of the drive motor connected part fixedly arranged is. The clutch plates and the armature plates can be designed as global ring-like, be substantially identical components formed on their each other axially facing end faces in accordance with the axial position of said movable part, namely the coupling element can be brought into engagement Have coupling sections. The facing end faces can but also equally conical, intended for interlocking Have design, resulting in coupling sections whose Contact surfaces are at least partially at an angle to the axis of the Extend spindle. The coupling sections can be on a positive Based on the principle of action and therefore z. B. as toothed sections be designed that can be brought into engagement. However, it also happens frictional principle of operation into consideration, the required frictional engagement the material pairing in the area of the contact surfaces. For example at least one of the contact areas with a corresponding coating be coated, on the interaction of which with the respective counter surface frictional effect based. The two switching positions of the clutch are in characterized in each case in that one of the two clutch plates is in engagement with the associated armature disk. Are particularly advantageous the clutch discs designed as toothed discs.

Das Magnetsystem der elektromechanischen Kupplung ist entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 8 ferner durch ein, aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehendes, mit dem Gehäuse der Vorrichtung in fester Verbindung stehendes, ringartiges Kupplungsteil gekennzeichnet, in welches sowohl der we nigstens eine Elektromagnet als auch der Permanentmagnet eingebunden sind. The magnet system of the electromechanical clutch is according to the Features of claim 8 further by, from a ferromagnetic Material existing, with the housing of the device in a fixed connection standing, ring-like coupling part marked, in which both the we at least one electromagnet and the permanent magnet are integrated.

Sowohl der Elektromagnet als auch der Permanentmagnet sind gleichermaßen als Ringkörper ausgebildet und es sind diese beiden Magneten und das ringartige Kupplungsteil derart räumlich ausgestaltet, daß sich in Verbindung mit den Anker- und Kupplungs- bzw. Zahnscheiben beiderseits des beweglichen Kupplungselements jeweils magnetische Kreise ergeben, deren magnetischer Fluß sich aus der überlagerten Wirkung der beiden Magnete ergibt, so daß auf das Kupplungsteil in Abhängigkeit von dem Schaltzustand des Elektromagneten eine Kraft in Richtung auf die eine oder die andere Kupplungs- bzw Zahnscheibe hin entwickelt wird.Both the electromagnet and the permanent magnet are the same formed as an annular body and there are these two magnets and the ring-like Coupling part designed spatially so that in connection with the Anchor and clutch or toothed lock washers on both sides of the movable Coupling element each result in magnetic circles, their magnetic Flow results from the superimposed effect of the two magnets, so that on the coupling part depending on the switching state of the electromagnet a force in the direction of one or the other clutch or toothed disk is being developed.

Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 ist das Kupplungsteil innenseitig mit einer Lagerbuchse aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff versehen, welche als Führung für das werkstoffgleich ausgebildete Distanzteil des Kupp lungselements dient. Diese beiden Teile sollen magnetisch praktisch wirkungs los sein und können aus Bronze, z. B. Kupferbronze bestehen. Als magnetisch wirksame Teile außerhalb des Kupplungsteils können somit lediglich die Kupp lungs- bzw. Zahnscheiben angesehen werden und es sind diese Teile in Ver bindung mit den Luftspalten zwischen den Anker- und Kupplungs- bzw. Zahn scheiben derart bemessen und angeordnet, daß die für die Schaltvorgänge der elektromagnetischen Kupplung erforderlichen Kräfte möglichst verlustarm zur Verfügung stehen.According to the features of claim 10, the coupling part is on the inside with a bearing bush made of a non-ferromagnetic material, which acts as a guide for the spacer part of the coupling, which is of the same material serving element. These two parts are said to be practically magnetically effective be loose and can be made of bronze, e.g. B. copper bronze exist. As magnetic effective parts outside the coupling part can only be the coupling tion or tooth lock washers and these parts are in Ver binding with the air gaps between the armature and coupling or tooth discs dimensioned and arranged so that for the switching operations of the electromagnetic coupling required forces with as little loss as possible To be available.

Der oben dargelegte Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung be steht darin, das bisher bei einem Kraftfahrzeuggetriebe zur Durchführung von Wähl- und Schaltvorgängen eingesetzte System aus Schalthebel und Schaltge stänge durch ein elektromechanisches System zu ersetzen, bei welchem die für die unmittelbaren mechanischen Schaltvorgänge innerhalb des Getriebes aufzu bringenden Kräfte auf elektrischem Wege bereitgestellt werden, somit unter Aufwendung von dem Bordnetz des Fahrzeugs zu entnehmender Energie. Für den Nutzer des Fahrzeugs wird ein Gangwechsel auf diesem Wege auf einen ausschließlich elektrischen Schaltvorgang reduziert.The use of the device according to the invention set out above is to do so far in a motor vehicle transmission Selector and shift processes used system from shift lever and Schaltge replace rods with an electromechanical system in which the for the immediate mechanical switching operations within the transmission bringing forces are provided by electrical means, thus under Expenditure of energy to be taken from the vehicle electrical system. For The user of the vehicle will be able to change gear in this way only electrical switching process reduced.

Betrachtet man die erfindungsgemäße Vorrichtung allgemein als elektromechani sches System, dessen elektrische Eingangsgrößen durch Steuersignale und dessen mechanische Ausgangsgrößen durch eine Rotationsbewegung um die Achse der genannten Spindel und/oder eine Translationsbewegung in Richtung der Achse dieser Spindel gebildet werden, und zwar in Abhängigkeit von den Ein gangsgrößen, ist erkennbar, daß die Vorrichtung als Bauelement in zahlreichen technischen Funktionszusammenhängen auch außerhalb des Fahrzeuggetriebe baus eingesetzt werden kann, wo immer es um die Generierung der beiden ge nannten mechanischen Bewegungskomponenten einer Spindel geht, und zwar in Abhängigkeit von elektrischen Steuersignalen.If the device according to the invention is generally considered to be electromechanical cal system, the electrical input variables of which by control signals and whose mechanical output variables by a rotational movement around the Axis of said spindle and / or a translational movement in the direction the axis of this spindle are formed, depending on the one course sizes, it can be seen that the device as a component in numerous technical functional relationships also outside the vehicle transmission baus can be used wherever it concerns the generation of the two ge called mechanical motion components of a spindle goes in Dependence on electrical control signals.

Vergleichbares gilt für die im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung einge setzte Kupplung, deren beide Schaltstellungen ausschließlich magnetisch festgelegt sind. Auch diese kann als Maschinenelement in zahlreichen techni schen Funktionszusammenhängen außerhalb des Fahrzeugbaus Verwendung finden.The same applies to those used in the device according to the invention put clutch, whose two switching positions are only magnetic are set. This can also be used as a machine element in numerous techni functional relationships outside of vehicle construction Find.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung schematisch wiedergegebene Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will now be described with reference to that in the drawing schematically reproduced embodiment will be explained in more detail.

Mit 1 ist eine Spindel bezeichnet, die aus der einen Stirnseite 2 eines Gehäuses 3 herausragt und zur Übertragung von Schaltbewegungen, und zwar sowohl trans latorisch in Richtung ihrer Achse 4 als auch rotatorisch um diese Achse 4 einge richtet ist. Diese Schaltbewegungen werden elektromechanisch in einer im folgen den noch darzulegenden Weise erzeugt. 1 with a spindle is referred to, which protrudes from one end face 2 of a housing 3 and for transmission of switching movements, both trans latorially in the direction of its axis 4 and rotatably about this axis 4 is directed. These switching movements are generated electromechanically in a manner to be explained below.

Die Spindel 1 steht an ihrem aus dem Gehäuse 3 herausragenden Ende in zeich nerisch nicht dargestellter Weise mit der Schaltwelle eines Kraftfahrzeuggetriebes in Verbindung, und zwar unter Zwischenanordnung einer geeigneten Wellenaus gleichskupplung, durch welche die Schaltbewegungen als Schalt- und Wählbewe gungen in das Kraftfahrzeuggetriebe eingeleitet werden. Das Gehäuse 3 ist in an sich bekannter Weise dazu bestimmt, mit dem Getriebegehäuse des Kraftfahr zeuggetriebes verbunden zu werden, wobei die genannten Schaltbewegungen an diejenige des ansonsten eingesetzten, mit einem Handschalthebel in Wirkver bindung stehenden Schaltgestänges angepaßt sind. Die vorliegende Vorrichtung in Verbindung mit einer, sich im Fahrgastraum des Fahrzeugs befindlichen elektrischen Steuerungseinrichtung ersetzt somit das an sich bekannte System aus Handschalthebel und Schaltgestänge. Allerdings kann eine solche Steuerungseinrichtung auch unmittelbar mit der Vorrichtung in Verbindung stehen.The spindle 1 is at its protruding from the housing 3 end in a drawing not shown in connection with the selector shaft of a motor vehicle transmission in connection, with the interposition of a suitable Wellenaus equalizing clutch, through which the switching movements as switching and selector movements are introduced into the motor vehicle transmission . The housing 3 is intended in a manner known per se to be connected to the gear housing of the motor vehicle transmission, the said switching movements being adapted to that of the otherwise used switching linkage with a manual shift lever in a connection. The present device in connection with an electrical control device located in the passenger compartment of the vehicle thus replaces the known system of manual shift lever and shift linkage. However, such a control device can also be directly connected to the device.

Das der Stirnseite 2 abgekehrte Ende der Spindel 1 weist ein Gewindeprofil 5 auf und bildet in Verbindung mit dem entsprechenden Gegenprofil einer Spindel mutter 6 ein Spindelgetriebe nach Art eines Kugelgewindegetriebes, wobei die Lagerung der Spindelmutter 6 in dem Gehäuse 3 über zwei axial beabstandete Wälzlager 7 erfolgt. Mit 8 ist ein, die Spindelmutter 6 umgebendes und mit dieser verdrehschlüssig verbundenes Schneckenrad bezeichnet, das seinerseits mit ei ner Schnecke 9 im Eingriff steht, deren Achse sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt. Die Schnecke 9 steht seinerseits mit einem zeichnerisch nicht darge stellten Elektromotor, z. B. einem Gleichstrommotor, einem Schrittmotor oder einem sonstigen vorzugsweise drehwinkelgetreu steuerbaren Motor in Verbin dung.The face 2 facing away from the end of the spindle 1 has a thread profile 5 and forms in connection with the corresponding counter profile of a spindle nut 6 a spindle gear in the manner of a ball screw gear, the bearing of the spindle nut 6 in the housing 3 via two axially spaced roller bearings 7 . With 8 is a, the spindle nut 6 surrounding and connected with this twist-connected worm wheel, which in turn is in engagement with egg ner worm 9 , the axis of which extends perpendicular to the plane of the drawing. The screw 9 is in turn with a drawing not shown Darge electric motor, for. B. a DC motor, a stepper motor or other preferably controllable rotation angle controllable motor in connec tion.

Das Gehäuse 3 besteht aus einem Aufnahmeteil 10, welches das Spindelge triebe sowie die Elemente des mit diesem in Verbindung stehenden Schneckenge triebes aufnimmt, wobei sich an dieses Teil 10 - in Richtung zu der genannten Stirnseite 2 hin gesehen - ein Kupplungsteil 11 und ein Abschlußteil 12 anschlie ßen. Mittels Schrauben 13, die sich parallel zu der Achse 4 erstrecken, sind die Teile 10 bis 12 aneinander befestigt. Ein weiteres Abschlußteil 14 verschließt das Gehäuse 3 auf der, der Stirnseite 2 gegenüberliegenden Stirnseite 15, wobei das genannte Abschlußteil 14 mit dem Aufnahmeteil 10 wiederum in ähnlicher Weise wie die Teile 11, 12 verschraubt ist.The housing 3 consists of a receiving part 10 , which drives the Spindelge as well as the elements of the associated worm gear drives, this part 10 - viewed in the direction of said end face 2 - a coupling part 11 and a closing part 12th connect. The parts 10 to 12 are fastened to one another by means of screws 13 which extend parallel to the axis 4 . Another end part 14 closes the housing 3 on the end face 15 opposite the end face 2 , the end part 14 mentioned being in turn screwed to the receiving part 10 in a similar manner to the parts 11 , 12 .

Mit 16 ist ein axial bezüglich der Spindel 1 beweglich angeordnetes Kupplungs element bezeichnet, welches global aus einer ersten Ankerscheibe 17, einem zylindrischen mittleren Distanzteil 18 und einer zweiten Ankerscheibe 19 besteht. Beide Ankerscheiben 17, 19 weisen eine gleiche radiale Erstreckung auf und sind auf ihren jeweiligen, einander axial abgekehrten äußeren Stirnseiten mit einem Verzahnungsprofil versehen, dessen Bedeutung im folgenden noch näher erläutert werden wird. Die beiden aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Ankerscheiben 17, 19 stehen über das elektromagnetisch nicht wirksame Distanzteil 18 in einer Schraubverbindung miteinander.With 16 an axially movable with respect to the spindle 1 coupling element is referred to, which consists globally of a first armature disk 17 , a cylindrical middle spacer 18 and a second armature disk 19 . Both armature disks 17 , 19 have the same radial extension and are provided on their respective axially facing outer end faces with a tooth profile, the meaning of which will be explained in more detail below. The two armature disks 17 , 19, which are made of a ferromagnetic material, are in a screw connection with one another via the electromagnetically ineffective spacer 18 .

Zur Lagerung des Kupplungselements 16 ist eine aus einem nicht ferromagne tischen Werkstoff, z. B. Bronze bestehende zylindrische Lagerbuchse 20 vorge sehen, die in einer entsprechenden Ausnehmung des Kupplungsteils 11 fest angeordnet ist. Das Kupplungsteil 11 weist im übrigen eine global kreisring zylindrische Gestalt auf und ist durch zwei ringartige elektromagnetische Spulen 21, 22 gekennzeichnet, die sich koaxial zu der Achse 4 erstrecken und axial beabstandet voneinander angeordnet sind. Mit 23 ist ein, in den Grundkörper des Kupplungsteils 11 eingebundener, auf der Innenseite der Spule 22 bzw. dieser benachbart angeordneter ebenfalls ringartiger Permanentmagnet bezeichnet, dessen Zusammenwirken mit den Spulen 21, 22 im folgenden noch näher erläu tert werden wird.To mount the coupling element 16 is made of a non-ferromagnetic table material, for. B. bronze existing cylindrical bearing bush 20 see pre-arranged in a corresponding recess of the coupling part 11 . The coupling part 11 also has a globally circular cylindrical shape and is characterized by two ring-like electromagnetic coils 21 , 22 which extend coaxially to the axis 4 and are arranged axially spaced apart from one another. 23 with a, in the main body of the coupling part 11 , on the inside of the coil 22 or this arranged adjacent ring-like permanent magnet is referred to, whose interaction with the coils 21 , 22 will be explained in more detail below.

Beide Ankerscheiben 17, 19 sind kreisringartig mit im wesentlichen gleichen radialen Abmessungen ausgebildet, wobei die der Stirnseite 2 zugekehrte Ankerscheibe eine Innenverzahnung aufweist, die mit einer entsprechenden Außenverzahnung der Spindel 1 mit der Maßgabe in Eingriff steht, daß die Ankerscheibe 17 mit der Spindel 1 zwar verdrehschlüssig in Verbindung steht, daß hingegen einer axiale Bewegung der Spindel 1 gegenüber der Ankerscheibe 17 möglich ist.Both armature disks 17 , 19 are formed like a ring with essentially the same radial dimensions, the armature disk facing the end face 2 having an internal toothing which is in engagement with a corresponding external toothing of the spindle 1 with the proviso that the armature disk 17 with the spindle 1 is rotationally connected that, however, an axial movement of the spindle 1 relative to the armature disk 17 is possible.

Mit 24 ist eine erste kreisringartige, aus einem nicht ferromagnetischen Werkstoff bestehende, zu der Achse 4 koaxial angeordnete Zahnscheibe bezeichnet, die stirnseitig auf ihrem radial äußeren Bereich, und zwar auf ihrer der Ankerscheibe 19 zugekehrten Seite mit einem Verzahnungsprofil versehen ist, welches zum Eingriff mit dem Verzahnungsprofil der Ankerscheibe 19 geeignet ist. Die Zahn scheibe 24 steht ihrerseits in fester Verbindung mit einem global zylindrischen Bauteil 25, welches einen integralen Bestandteil der eingangs genannten Spindel mutter 6 bildet. At 24 , a first annular, made of a non-ferromagnetic material, coaxial to the axis 4 arranged toothed pulley is designated, which is provided on the end face on its radially outer region, namely on its side facing the armature disk 19 with a toothed profile which is used for engagement with the tooth profile of the armature disk 19 is suitable. The toothed disc 24 is in turn in fixed connection with a globally cylindrical component 25 , which forms an integral part of the spindle nut 6 mentioned above.

Mit 26 ist eine weitere kreisringartige, zu der Achse 4 koaxial angeordnete Zahn scheibe bezeichnet, die an dem eingangs genannten Abschlußteil 12 befestigt, insbesondere mit diesem verschraubt ist. Diese Zahnscheibe 26 weist gleicher maßen auf ihrer, der Ankerscheibe 17 zugekehrten Seite ein Verzahnungsprofil auf, welches zum Eingriff mit dem Verzahnungsprofil der Ankerscheibe 17 bestimmt ist.With 26 a further annular, to the axis 4 coaxially arranged toothed disk is referred to, which is attached to the end part 12 mentioned , in particular screwed to it. This toothed disk 26 has the same dimensions on its side facing the armature disk 17 , a toothing profile which is intended for engagement with the toothing profile of the armature disk 17 .

Der, die eingangs genannten Elemente des Kugelgewindegetriebes sowie des Schneckengetriebes aufnehmende Raum 27 des Teils 10 ist axial beidseitig über schematisch angedeutete, untereinander gleich beschaffende Dichtungselemente 28 abgedichtet.The space 27 of the part 10 which receives the elements of the ball screw mechanism and the worm gear mentioned at the outset is sealed axially on both sides by means of schematically indicated sealing elements 28 which are identical to one another.

Mit 29 sind jeweils verschließbare Öffnungen des Teils 10 bzw. des Abschlußteils 14 bezeichnet, welche als Inspektionsöffnungen, Öleinfüllöffnungen oder der gleichen nutzbar sind. Hierauf soll jedoch im folgenden nicht näher eingegangen werden.With 29 closable openings of the part 10 and the end part 14 are designated, which can be used as inspection openings, oil fill openings or the like. However, this will not be discussed in more detail below.

Das eingangs genannte System der Zahnscheiben 24, 26, des Kupplungsele ments 16, der Spulen 21, 22 sowie des Permanentmagneten 23 bildet eine elek tromagnetisch zwischen zwei Schaltstellen betätigbare Kupplung, wobei sich die Schaltstellungen der Kupplung aus dem Schaltzustand der beiden Spulen 21, 22 ergeben.The aforementioned system of toothed disks 24 , 26 , the clutch element 16 , the coils 21 , 22 and the permanent magnet 23 forms an electromagnetically actuatable clutch between two switching points, the switching positions of the clutch resulting from the switching state of the two coils 21 , 22 .

Die Zeichnung zeigt eine solche Schaltstellung, bei welcher die beiden Spulen 21, 22 inaktiv sind, so daß sich der den Permanentmagneten 23 beinhaltende magne tische Kreis über den Grundkörper des Kupplungsteils 11 und die Ankerscheibe 19 schließt, so daß die Ankerscheibe 17 in Eingriff mit der Zahnscheibe 26 gelangt. Dies bedeutet, daß die Spindel 1 über ihre Außenverzahnung an ihrem der Stirnseite 2 zugekehrten Ende und der mit dieser zusammenwirkenden Innenverzahnung der Ankerscheibe 17 verdrehschlüssig mit dem Gehäuse 2, insbesondere dem Abschlußteil 12 verbunden ist. Eine, über das Schneckenrad 9 eingeleitete Drehbewegung hat in dieser Schaltstellung der Kupplung lediglich eine Translationsbewegung der Spindel 1 in Richtung ihrer Achse 4 zur Folge. The drawing shows such a switching position, in which the two coils 21 , 22 are inactive, so that the magnetic circuit containing the permanent magnet 23 closes via the base body of the coupling part 11 and the armature disk 19 , so that the armature disk 17 engages with the Toothed washer 26 arrives. This means that the spindle 1 is connected in a rotationally locking manner to the housing 2 , in particular the end part 12 , via its external toothing at its end facing the end face 2 and the internal toothing of the armature disk 17 cooperating with this. A rotary movement introduced via the worm wheel 9 only results in a translational movement of the spindle 1 in the direction of its axis 4 in this switching position of the clutch.

Der Permanentmagnet 23 ist unsymmetrisch bezüglich der beiden Spulen 21, 22 angeordnet und es sind die beiden Spulen 21, 22 in Verbindung mit dem Werkstoff des Kupplungsteils 11 sowie der Anordnung des Permanentmagneten 23 und dessen magnetischer Daten dahingehend ausgelegt, daß das Feld des Perma nentmagneten 23 durch die Spule 22 kompensiert wird und daß durch das wei tere, durch die Spule 21 generierte Feld eine Magnetkraft in Gegenrichtung zu derjenigen des Permanentmagneten 23 bereitgestellt wird, als deren Folge das Kupplungselement 16 axial verschoben wird, sich aus dem Verzahnungseingriff mit der Zahnscheibe 26 löst, um in der Folge einen Verzahnungseingriff zwischen der Ankerscheibe 19 und der Zahnscheibe 24 herzustellen. Der sich ausbildende magnetische Kreis wird in diesem Fall über die Ankerscheibe 17 geschlossen. Infolge des Verzahnungseingriffs zwischen der Zahnscheibe 24 und der Ankerscheibe 19 besteht nunmehr eine verdrehschlüssige Verbindung zwischen der Spindelmutter 6 und der Spindel 1, so daß in dieser Schaltphase die Einleitung einer Drehbewegung über das Schneckenrad 9 eine Rotationsbewegung der Spindel 1 zur Folge hat.The permanent magnet 23 is arranged asymmetrically with respect to the two coils 21 , 22 and there are the two coils 21 , 22 in connection with the material of the coupling part 11 and the arrangement of the permanent magnet 23 and its magnetic data such that the field of the permanent magnet 23rd is compensated by the coil 22 and that a magnetic force in the opposite direction to that of the permanent magnet 23 is provided by the white tere, generated by the coil 21 , as a result of which the coupling element 16 is axially displaced, detaches from the toothing engagement with the toothed disc 26 in order to subsequently produce a toothed engagement between the armature disk 19 and the toothed disk 24 . In this case, the magnetic circuit that forms is closed via the armature disk 17 . As a result of the meshing engagement between the toothed disc 24 and the armature disc 19 there is now a verdrehschlüssige connection between the spindle nut 6 and the spindle 1 so that in this switching phase, the initiation of a rotational movement through the worm wheel 9 has a rotation movement of the spindle 1 for sequence.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung als Mittel zum Schalten eines Kraftfahrzeugge triebes ist somit durch zwei Eingangsgrößen steuerbar, nämlich die Drehbewe gung über die Schnecke 9 einerseits und die beiden Schaltstellungen der elektromagnetischen Kupplung andererseits. So führt die Drehbewegung über die Schnecke 9 in Abhängigkeit von diesen Schaltstellungen wahlweise zur einer Rotationsbewegung oder zu einer Translationsbewegung der Spindel 1, welche in Abhängigkeit von dem jeweiligen Gangwechselgetriebe als Wähl- oder Schaltbe wegung interpretierbar ist.The device according to the invention as a means for switching a motor vehicle gearbox can thus be controlled by two input variables, namely the rotary movement via the worm 9 on the one hand and the two switching positions of the electromagnetic clutch on the other hand. Thus, the rotary movement via the worm 9 , depending on these switching positions, leads either to a rotational movement or to a translational movement of the spindle 1 , which can be interpreted as a selection or switching movement depending on the respective gear change transmission.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich darüberhinaus nach Maßgabe der über eine Steuerungseinrichtung beispielsweise drehzahl- und/oder belastungsab hängig ausgelösten Schaltvorgänge auch zum Aufbau eines automatisierten Ge triebes.The device according to the invention is also suitable according to the via a control device, for example depending on the speed and / or load often triggered switching operations to build an automated Ge driven.

Claims

1. Device for the electromechanical shifting of a gear change transmission with a shifting element intended for connection to the transmission and a control device, the shifting element being rotatable about its axis ( 4 ) according to the generation of shifting or selection movements by means of a drive motor with the help of an electromagnetic clutch or in the direction of its axis ( 4 ) displaceable, for connection to the gearshift shaft of the gear change gear set and arranged spindle ( 1 ), which has a spindle nut surrounding it ( 6 ) and a gearbox with the drive motor in connection, the clutch being on Includes magnet system and wherein the control device is set up to effect all switching movements and is inter alia in operative connection with the drive motor, characterized in that

- That the electromagnetic clutch has two exclusively magnetically fixed switching positions.

2. Device according to claim 1, characterized in that

- That the magnet system consists of at least one electromagnet and a permanent magnet ( 23 ),
- That one of the two switching positions of the electromagnetic clutch is fixed by the permanent magnet ( 23 ) and
- That the electromagnet in connection with the permanent magnet ( 23 ) is finally arranged and set up the elements of the magnetic circuits assigned to them with the proviso that the magnetic force generated by the permanent magnet ( 23 ) can be compensated for and results in a direction reversed in its direction Strength results.

3. Device according to claim 2, characterized in

that the magnet system consists of two axially spaced electromagnets,
- That the permanent magnet ( 23 ) is arranged asymmetrically with respect to the two electromagnets and
- That one of the two electromagnets for compensating the permanent magnet ( 23 ) is determined and set up.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in

- That the electromagnetic clutch from a two axially spaced armature disks ( 17 , 19 ) having, with the spindle ( 1 ) rotatably connected, axially movable to this movable element ( 16 ) element and on the same side, the spindle ( 1 ) surrounding clutch discs ,
- That the clutch discs of the coupling element ( 16 ) can be brought into engagement by moving the coupling element with the armature discs ( 17 , 19 ),
- That the one clutch disc is connected to the housing ( 3 ) of the device and
- That the other clutch disc is rotationally connected to rotating elements of the transmission.

5. The device according to claim 4, characterized in

- That the clutch discs are designed as toothed discs ( 24 , 26 ),
- That the toothed disc ( 26 ) with the housing ( 3 ) of the device is in communication, and that the toothed disc ( 24 ) is rotatably connected to rotating elements of the gearbox in connection.

6. The device according to claim 5, characterized in

- That in each of the two switching positions of the electromagnetic clutch, a toothed disk ( 24 , 26 ) with the armature disk ( 17 , 19 ) opposite it is in engagement.

7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that

- That the mutually facing sides of the toothed discs ( 24 , 26 ) and the armature discs ( 17 , 19 ) are provided with coupling sections intended for positive engagement.

8. The device according to claim 5 or 6, characterized in that

- That the mutually facing sides of the toothed disks ( 24 , 26 ) and the armature disks ( 17 , 19 ) are provided with coupling sections intended for frictional engagement.

9. Device according to one of the preceding claims 1 to 8, characterized in that

- That the magnet system also consists of an annular coupling part ( 11 ), which surrounds the spindle ( 1 ) coaxially and is made of a ferromagnetic material,
- That the electromagnets or the at least one electromagnet are / is formed by a coil ( 21 , 23 ) which / are / in the front-side recesses / an end-side recess of the coupling part ( 11 ) are / is and
- That the permanent magnet ( 23 ) is formed by a ring magnet which is received in a recess in the end face of the coupling part ( 11 ).

10. Device according to one of the preceding claims 4 to 9, characterized in

- That the armature disks ( 17 , 19 ) with the interposition of a non-ferro magnetic spacer ( 18 ) are connected to each other and
- That in the coupling part ( 11 ) a radially outer guide for the spacer ( 18 ) forming, equally made of a non-ferromagnetic material bearing bush ( 20 ) is used.