DE19941474A1 - Electric motor drive, in particular for automatic transmissions in commercial vehicles - Google Patents
Electric motor drive, in particular for automatic transmissions in commercial vehiclesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antrieb, insbesondere für automatische Schaltgetriebe in Nutzkraft wagen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to an electric motor drive, in particular for automatic transmissions in use dare, according to the genus of the main claim.
Elektromotorische Antriebe sind allgemein bekannt, wobei sie speziell im Kraftfahrzeugbereich zur Verstellung viel fältiger Fahrzeugkomponenten eingesetzt werden. Dies be trifft beispielsweise die Verstellung von Fahrzeugsitzen, von Fenstern und Hub-Schiebedächern oder auch die Verstel lung von Spiegeln. Darüberhinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise im Bereich der automatischen Schaltgetriebe zur elektromotorischen Un terstützung oder Durchführung des Schaltvorganges in Kraft fahrzeugen. Die elektromotorischen Antriebe übernehmen dann die für das Schalten des Getriebes notwendige Kuppel- und Schaltfunktion und ersetzen das vom Fahrer durchzuführende manuelle Schalten.Electromotive drives are generally known, whereby they especially for adjustment in the motor vehicle sector complex vehicle components are used. This be affects, for example, the adjustment of vehicle seats, of windows and lifting sunroofs or the adjusters mirroring. There are also a large number other possible uses, for example in the field the automatic gearbox for electromotive Un support or implementation of the switching process in force vehicles. The electric motor drives then take over the clutch and clutch necessary for shifting the transmission Switching function and replace what the driver has to do manual switching.
Die dabei aufzubringenden Stellkräfte sind zumindest bei Personenkraftwagen mit relativ einfachen Schaltgetrieben mit den gängigen Elektrokleinmotoren zu erreichen. Bei grö ßeren und komplizierteren Getrieben, wie z. B. bei Last kraftwagen, Traktoren, Baustellenfahrzeugen oder derglei chen sind zum Betätigen der Kupplung und zum automatischen Schalten des Getriebes weitaus höhere Kräfte erforderlich. Demzufolge benötigt man hier Antriebe mit entsprechend grö ßeren und leistungsfähigeren Elektromotoren, wobei große Motoren in der Regel eine weitaus geringere Dynamik besit zen als kleine Motoren. Eine hohe Dynamik ist erforderlich, weil beispielsweise bei Lastkraftwagen bestimmte Schaltzei ten beim Gangwechsel nicht überschritten werden bzw. Zug kraftunterbrechungen so kurz wie möglich gehalten sein sollten.The actuating forces to be applied are at least at Cars with relatively simple manual transmissions to achieve with the common small electric motors. With large esser and more complicated gears, such as. B. under load motor vehicles, tractors, construction site vehicles or the like Chen are for actuating the clutch and for automatic Switching the gearbox requires far higher forces. As a result, drives with a correspondingly large size are required larger and more powerful electric motors, with large ones Motors generally have a much lower dynamic range zen as small motors. A high dynamic is required because, for example, certain switching times in trucks not be exceeded when changing gears or train power interruptions should be kept as short as possible should.
Der erfindungsgemäße elektromotorische Antrieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die hohe Dynamik, die bei Verwendung nur eines einzigen, relativ kleinen Elektromotors zur Verfügung steht, erhalten bleibt und gleichzeitig die zur Verfügung stehende Stellkraft bzw. das Drehmoment beträchtlich erhöht wird.The electromotive drive according to the invention with the Features of the main claim has the advantage that the high Dynamics when using only one, relative small electric motor is available, is retained and at the same time the available positioning force or the torque is increased considerably.
Bei Einsatz nur eines einzigen Elektromotors würde sich die Belastung auf die Zähne des Übertragungsgetriebezahnrades proportional zur Stellkraft erhöhen, bei dem erfindungsge mäßen Antrieb jedoch bleibt diese Belastung trotz der be trächtlich erhöhten Stellkraft gleich, weil sich die Kräfte auf mindestens zwei verschiedene Zahnradsegmente verteilen.If only a single electric motor were used, the Load on the teeth of the transmission gear increase proportionally to the actuating force in the fiction moderate drive, however, this load remains despite the be increased the same force because the forces spread over at least two different gear segments.
Vorteilhaft ist außerdem, daß gängige Motorbaureihen ein setzbar sind, und so eine aufwendige Entwicklung von großen Motoren mit hoher Dynamik vermieden werden kann.It is also advantageous that common engine series are settable, and so an elaborate development of large Motors with high dynamics can be avoided.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des elektromotorischen An triebs nach dem Hauptanspruch möglich. By the measures specified in the subclaims advantageous developments of the electromotive drive possible according to the main claim.
So ist es von Vorteil, wenn die Übertragungsgetriebeinheit eine Schneckengetriebeeinheit ist. Durchaus vorstellbar sind aber auch andere Getriebearten, beispielsweise Stirn radgetriebe oder Schrägstirnradgetriebe.So it is advantageous if the transmission gear unit is a worm gear unit. Quite imaginable but are also other types of gear, for example forehead gear or helical gear.
Sehr vorteilhaft ist außerdem, wenn die Schnecken, die mit einem Schneckenrad der Schneckengetriebeeinheit wirkverbun den sind, und die sich daran anschließenden Ankerwellen parallel zueinander angeordnet sind. Dann erhält man eine besonders kompakte Ausführung des erfindungsgemäßen An triebs und die Eingriffspunkte der Schnecken am Schnecken rad sind - beispielsweise bei zwei Elektromotoren - gleich mäßig um 180° versetzt zueinander angeordnet. Letzteres sorgt für eine optimale Verteilung der auf das Schneckenrad wirkenden Belastung.It is also very advantageous if the snails with a worm gear of the worm gear unit are, and the adjoining armature shafts are arranged parallel to each other. Then you get one particularly compact design of the invention drives and the points of engagement of the screws on the screw wheels are the same - for example with two electric motors moderately offset by 180 °. The latter ensures an optimal distribution of the worm wheel acting load.
Eine ähnlich optimale Verteilung der Belastung auf das Schneckenrad wird erzielt, wenn die Ankerwellen und die da mit verbundenen Schnecken symmetrisch, beispielsweise sternförmig, um das Schneckenrad angeordnet sind. Diese An ordnung weist darüberhinaus den Vorteil auf, daß mehr als zwei Elektromotoren problemlos an die Schneckengetriebeein heit angebunden werden können.A similarly optimal distribution of the burden on the Worm gear is achieved when the armature shafts and there with connected snails symmetrically, for example arranged in a star shape around the worm wheel. This to order also has the advantage that more than two electric motors to the worm gears without any problems unit can be connected.
Wenn die mindestens zwei Elektromotoren an ein Steuergerät angeschlossen sind, dann ergibt sich die vorteilhafte Mög lichkeit, die mindestens zwei Elektromotoren ganz gezielt und den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend anzusteuern.If the at least two electric motors connected to a control unit are connected, then the advantageous possibility arises ability to target at least two electric motors and to control them according to the respective needs.
Beispielsweise kann beim Einsatz des erfindungsgemäßen elektromotorischen Antriebes für automatische Schaltgetrie be die jeweils optimale Schaltzeit von einer zentralen Steuereinheit ermittelt und diese als entsprechendes Signal an das Steuergerät abgegeben werden. Das Steuergerät ist dann in der Lage die Elektromotoren diesen Vorgaben ent sprechend anzusteuern.For example, when using the invention electric motor drive for automatic gearbox be the optimal switching time from a central Control unit determined and this as a corresponding signal are delivered to the control unit. The control unit is then the electric motors are able to meet these requirements to control speaking.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn die mindestens zwei Elektromotoren unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Dies ermöglicht die optimale Anpassung der Leistung bzw. der am Antrieb zur Verfügung stehenden Stellkraft jedes einzelnen Motors an die aktuellen Erfordernisse.It can also be advantageous if the at least two Electric motors can be controlled independently of one another. This enables the optimal adjustment of the performance or the actuating force available on the actuator each individual motor to the current requirements.
Ähnlich vorteilhaft ist, wenn mindestens einer der minde stens zwei Elektromotoren beispielsweise über eine Kupplung je nach Bedarf von der Getriebeeinheit abkoppelbar bzw. in die Getriebeeinheit einkoppelbar ist. Auch dann kann eine den aktuellen Anforderungen entsprechende Dosierung der zu benötigten Stellkraft durchgeführt werden.It is similarly advantageous if at least one of the min At least two electric motors, for example via a clutch can be uncoupled from the gear unit or in as required the gear unit can be coupled. Even then one can Dosage of the according to the current requirements required force can be performed.
Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Ankerwellen und die Schnecken zweigeteilt und über eine Getriebeanordnung mit einander wirkverbunden sind. Dies eröffnet die Möglichkeit, die Elektromotoren beispielsweise mit unterschiedlichen Ge schwindigkeiten zu betreiben, wobei durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses die Rotationsgeschwindigkeiten der Schnecken aufeinander abstimmbar sind. Die Zweiteilung ermöglicht es beispielsweise, daß verschiedene, auf die Ge triebeeinheit wirkende Motoren mit unterschiedlicher Dyna mik oder Leistungscharakteristik einsetzbar und je nach Be darf zuschaltbar sind.It is also advantageous if the armature shafts and the Snails divided in two and with a gear arrangement are connected to each other. This opens up the possibility the electric motors, for example, with different Ge to operate at speeds, with the choice of Gear ratio the rotation speeds the snails can be coordinated. The division into two allows, for example, that different Ge drive unit-acting motors with different Dyna Mik or performance characteristics can be used and depending on the loading may be switched on.
Durch die beschriebenen Weiterbildungen erhält man eine äu ßerst hohe Flexibilität bezüglich der Anpassung des elek tromotorischen Antriebs an ein breites Spektrum von Anfor derungen. Due to the further training described, you get an external extremely high flexibility regarding the adaptation of the elec tromotor drive to a wide range of requirements changes.
In der Zeichnung sind fünf Ausführungsbeispiele eines er findungsgemäßen elektromotorischen Antriebs dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.In the drawing, there are five exemplary embodiments of one inventive electric motor drive shown and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemä ßen elektromotorischen Antriebs in der Draufsicht, Fig. 1 is a schematic representation of an inventive SEN electromotive drive, in plan view,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel ebenfalls in Drauf sicht und die Fig. 2 shows a second embodiment also in plan view and the
Fig. 3 bis 5 jeweils Prinzipdarstellungen bezüglich ver schiedener Anordnungen der mit den Ankerwellen verbundenen Schnecken. FIGS. 3 to 5 each show schematic diagrams with respect to ver VARIOUS arrangements of the armature shafts connected with the worm.
Das in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel zeigt einen erfindungsgemäßen elektromotorischen Antrieb, insbe sondere für automatische Schaltgetriebe in Nutzkraftwagen, mit einer Antriebseinheit 10 und einer damit verbundenen Schneckengetriebeeinheit 12.The first embodiment shown in FIG. 1 shows an electric motor drive according to the invention, in particular for automatic transmissions in commercial vehicles, with a drive unit 10 and a worm gear unit 12 connected to it .
Die Antriebseinheit 10 besteht aus zwei Elektromotoren 14, deren schematisch dargestellte Ankerwellen 16 mit sich dar an anschließenden Schnecken 18 parallel zueinander angeord net sind. Die Schneckengetriebeeinheit 12 weist ein Schnec kenrad 20 auf, in welches die beiden Schnecken 18 an zwei um 180° zueinander versetzten Eingriffspunkten 22 eingrei fen. The drive unit 10 consists of two electric motors 14 , the schematically illustrated armature shafts 16 with which adjoining screws 18 are arranged parallel to one another. The worm gear unit 12 has a worm gear 20 , into which the two worms 18 engage at two engagement points 22 offset by 180 ° to one another.
Im Betrieb rotieren die Ankerwellen 16 und somit auch die Schnecken 18 um die eingezeichneten Pfeilrichtungen A und B und versetzen das Schneckenrad 20 in eine Drehung in Rich tung des Pfeiles C.In operation, the armature shafts 16 and thus also the worms 18 rotate about the arrow directions A and B shown and set the worm wheel 20 in rotation in the direction of the arrow C.
Im Vergleich zu einem elektromotorischen Antrieb mit nur einem Eingriffspunkt 22 kann hier das am Schneckenrad wir kende Drehmoment verdoppelt werden, wobei nicht nur die ho he Dynamik der beiden Elektromotoren 14 genutzt sondern auch die auf die nicht dargestellten Zähne des Schneckenra des 22 wirkende Belastung gleichmäßig verteilt wird.Compared to an electric motor drive with only one point of engagement 22 , we can double the torque on the worm wheel here, not only using the high dynamic range of the two electric motors 14 but also distributing the load acting on the teeth of the worm gear 22, not shown, evenly becomes.
Das Schneckenrad 20 ist weiterhin mit einem Abtriebsteil 24 verbunden, über das die Stellkraft an ein nicht dargestell tes Schaltgetriebe weitergeleitet wird.The worm wheel 20 is also connected to an output part 24 via which the actuating force is transmitted to a not-shown gearbox.
Zur Ansteuerung der elektromotorischen Antriebseinheit ist ein Steuergerät 26 vorgesehen, das mit den beiden Elektro motoren in Verbindung steht. Mit diesem Steuergerät 26 kön nen die beiden Elektromotoren 14 angesteuert werden. Über die einfachen Ein- und Ausschaltvorgänge hinaus kann es auch kompliziertere Steuervorgänge übernehmen. Es kann bei spielsweise Daten von einem zentralen Steuergerät 28 emp fangen und anhand dieser Daten die beiden Elektromotoren gezielt und den jeweiligen Anforderungen entsprechend an steuern. Erkennt das Steuergerät 26 beispielsweise, daß ein erhöhter Kraft- bzw. Drehmomentbedarf vorhanden ist, so kann es die beiden Elektromotoren veranlassen ihrem jewei ligen Leistungsmaximum entsprechend zu arbeiten. Erkennt das Steuergerät 26 andererseits, daß nur eine geringe Lei stung erforderlich ist, dann kann die Ansteuerung einen energiesparenderen Betrieb veranlassen.To control the electromotive drive unit, a control unit 26 is provided, which is connected to the two electric motors. With this control unit 26, the two electric motors 14 can be controlled. In addition to simple switching on and off, it can also take on more complicated control processes. For example, it can receive data from a central control unit 28 and can use this data to control the two electric motors in a targeted manner and in accordance with the respective requirements. If the control unit 26 recognizes, for example, that there is an increased power or torque requirement, then the two electric motors can cause their respective maximum power to work accordingly. If the control unit 26 recognizes, on the other hand, that only a small amount of power is required, then the control can cause a more energy-efficient operation.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei genau wie in den folgenden Figuren gleiche Merkmale mit gleichen Bezugs zeichen versehen sind.In Fig. 2, a second embodiment of a device according to the inven tion is shown, with exactly the same features with the same reference characters as in the following figures.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterschei det sich von dem aus Fig. 1 im wesentlichen darin, daß zwischen den Ankerwellen 16 und den zugehörigen Schnecken 18 jeweils eine Kupplung 30 angeordnet ist. Diese Kupplung 30 ist nur schematisch dargestellt, da nicht die konkrete Ausführung sondern lediglich das mit ihr realisierte Prin zip entscheidend ist: Sie ermöglicht es, wahlweise den ei nen oder den anderen Elektromotor 14 von der Schneckenge triebeeinheit 12 abzukoppeln. Im Falle eines nicht selbsthemmenden Schneckengetriebes wird dann die Schnecken getriebeeinheit 12 jeweils nur von einem Elektromotor 14 angetrieben, während die Schnecke 18 des anderen Elektromo tors 14 einfach nur mitbewegt wird.The embodiment shown in FIG. 2 differs from that of FIG. 1 essentially in that a coupling 30 is arranged between the armature shafts 16 and the associated screws 18 . This clutch 30 is only shown schematically, since it is not the specific design but only the principle realized with it that is decisive: it makes it possible to decouple either the egg or the other electric motor 14 from the worm gear unit 12 . In the case of a non-self-locking worm gear, the worm gear unit 12 is then only driven by one electric motor 14 , while the worm 18 of the other electromo tor 14 is simply moved.
In Fig. 3 ist schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem eine sternförmige Anordnung der Anker wellen 16 bzw. der damit verbundenen Schnecken 18 von drei Elektromotoren 14 gezeigt ist. Hier sind die Eingriffspunk te 22 um 120° zueinander versetzt.In Fig. 3, a third embodiment is shown schematically, in which a star-shaped arrangement of the armature shafts 16 and the associated screws 18 of three electric motors 14 is shown. Here the engagement point te 22 are offset by 120 ° to each other.
Eine andere Möglichkeit der Anordnung ist in Fig. 4 darge stellt, bei der genau wie in den Fig. 1 und 2 zwei Schnecken 18 mit dem Schneckenrad 20 wirkverbunden und die Eingriffspunkte 22 um 180° versetzt sind. Die Elektromoto ren 14 liegen jedoch nicht auf einer Seite, sondern werden von beiden Seiten links und rechts an die Getriebeeinheit 12 herangeführt.Another possibility of the arrangement is shown in Fig. 4 Darge, in which exactly as in Figs. 1 and 2, two screws 18 operatively connected to the worm wheel 20 and the engagement points 22 are offset by 180 °. However, the Elektromoto ren 14 are not on one side, but are brought from both sides left and right to the gear unit 12 .
In Fig. 5 ist schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Schnecken 18 und die Ankerwellen 16 über je eine Getriebeeinheit 32 wirkverbunden sind. In Fig. 5, a fifth embodiment is shown schematically, in which the screw 18 and the armature shafts 16 are operatively connected via a transmission unit 32.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist natürlich nicht auf die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbei spiele beschränkt, entscheidend ist vielmehr, daß die ein gangs beschriebenen Vorteile gemäß dem Hauptanspruch zur Geltung gelangen.The device of the invention is of course not limited to the game Ausführungsbei shown in FIGS. 1 to 5, what is crucial is that the benefits described above come into play according to the main claim.
Claims (12)
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