DE29923633U1 - Aktuator für ein mit elektrischer Betätigung versehenes Automatikgetriebe - Google Patents

Description

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Aktuator für ein mit elektrischer Betätigung versehenes Automatikgetriebe

Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein mit elektrischer Betätigung versehenes Automatikgetriebe, vorzugsweise für Automobile entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Die erfindungsgemäße Lösung ist geeignet für Automatikgetriebe insbesondere für Automobile, bei denen es häufig vorkommt, daß diese zum Parken in Fahrtrichtung auf schrägen Flächen abgestellt werden.

Die Wählbetätigung in einem Automobil hat die Aufgabe die vom Fahrer eingestellte Gangstufe an das Getriebe weiterzuleiten. Das ist mechanisch

&iacgr;&ogr; oder elektrisch möglich. Bei elektrischen Wählbetätigungen im Fahrzeuginnenraum stellt die Wählbetätigung nur einen elektrischen Schalter oder Sensor dar, der die Gangstufenwahl des Fahrers an den Getriebecontroller weitergibt. Die Wählbetätigung kann als üblicher Hebel ausgeführt sein. Sie kann aber auch als Drehschalter oder mit Drucktasten realisiert sein.

Der Getriebecontroller enthält einen Mikroprozessor der die Aufgabe hat, die Gangposition des Getriebes mit der der Wählbetätigung zu vergleichen und im Falle einer Differenz den Aktuator am Getriebe so anzusteuern, daß Getriebe und Wählbetätigung wieder die gleiche Gangstufe aufweisen.

Zusätzlich hat das System eine Anzeige im Innenraum des Fahrzeuges, die dem Fahrer die gewählte Gangstufe zeigt.

Ein Automatikgetriebe hat mindestens die Gangstufen „P - R - N - D". Weiterhin kann es noch Gangstufen wie „L" oder „3,2,1" geben.

Die Anwendung von elektrisch betätigten Automatikgetrieben sind seltener aber seit den siebziger Jahren bekannt.

Wird ein Fahrzeug mit automatischem Getriebe an einem Hang abgestellt verspannt sich durch die Hangabtriebskraft die mechanische Blockierung des Getriebes in der Schaltstellung „P". Damit ist ein sehr hoher Kraftaufwand nötig um das Getriebe aus der Schaltstellung „P" herauszubekommen. Für Fahrzeuge mit einem elektrisch betätigtem Automatikgetriebe bedeutet das, daß der betreffende elektrische Antrieb ausgesprochen leistungsstark ausgelegt werden muß, was aber zur Folge hat, daß der Antrieb sehr träge reagiert und ein hohes Gewicht aufweist. Darüber hinaus sind derartige Antriebe platzaufwendig und teuer. Die übrigen Schaltstellungen des

&iacgr;&ogr; Getriebes beim Durchschalten vom einem Ende zum anderen Ende der Kulisse benötigt man nur einen sehr schwachen Antrieb, der sehr schnell reagiert, da das Durchschalten nicht länger als einige Sekunden dauern sollte. Desweiteren muß das Positionieren des Hydraulikkolbens des Automatikgetriebes sehr genau erfolgen. Für diese Aufgaben ist ein kräftiger und träger Antrieb, wie er bei großen Elektromotoren vorhanden ist ungeeignet. Diese Aussage trifft prinzipiell auf alle Antriebe oder Aktuatoren zu.

Im Getriebe ist eine Rastierung angeordnet, die dazu dient, den Hydraulikzylinder, auch Wählschieber genannt, genau zu positionieren. Da bei einer mechanischen Betätigung die Toleranzkette zwischen Wählbetätigung und Getriebe zu groß ist um genau zu positionieren, wird das Spiel zwischen Antrieb und Getriebe benötigt. Andernfalls müßte über den Aktuator die exakte Positionierung gegenüber der Rastierung vorgenommen werden.

Aus PKW - Automatengetriebe, Verlag Moderne Industrie AG, Landsberg/Lech 1994 S.24,25 geht eine Parksperre für Automatikgetriebe hervor, bei der in der in der Stellung P des Wählhebels eine Klinke in das Parksperrenrad einrastet. An die Funktionsweise und die Sicherheit dieses Mechanismus werden Anforderungen gestellt, unter anderem, dass das

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Fahrzeug auch bei starkem Gefälle vorwärts und rückwärts gehalten wird und die Sperre sich unter diesen Bedingungen wieder lösen läßt.

Gerade bei starken Gefällen wie beispielsweise Garageneinfahrten, mit bis zu 30 Prozent Gefälle, ist das problematisch.

Um diesen Forderungen gerecht zu werden, beschreibt die US 5 827 149 A eine elektrisch angesteuerte Betätigungseinrichtung, bei der zwei E - Motoren vorhanden sind, wobei der eine die Betätigungswelle des Getriebes verstellt und mit einem Gestänge versehen ist und der andere zum Lösen der Klinke dient. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass über den E - Motor, der ein

&iacgr;&ogr; Schrittmotor ist, keine höheren Kräfte übertragen werden können. Weiterhin sind zwei E - Motoren erforderlich, um die Klinke und das Parksperrenrad zu lösen. Ein ungleich übersetztes Getriebe zwischen dem Antrieb und dem Automatikgetriebe ist dem Dokument nicht zu entnehmen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Aktuator für ein Automatikgetriebe zu entwickeln mit dem zum einen sehr hohe Kräfte auf das Automatikgetriebe übertragen werden können und zum anderen die Möglichkeit besteht das Positionieren sehr genau und schnell vorzunehmen, wobei ein Antrieb mit geringem Gewicht und Abmaß zum Einsatz kommen soll.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Schutzanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Der erfindungsgemäße Aktuator für eine elektrische Betätigung für ein Automatikgetriebe, zeichnet sich dadurch aus, daß zwischen seinem Antrieb und dem Automatikgetriebe ein Viergelenkgetriebe angeordnet ist. Dieses Viergelenkgetriebe hat ein nicht konstantes Übersetzungsverhältnis, welches dazu genutzt wird, daß in der Stellung „P" mit viel Kraft, aber geringer Geschwindigkeit und in den anderen Stellungen (R, N, D ...) mit geringer Kraft

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und bei höherer Geschwindigkeit das Drehmoment des Antriebes des Aktuators auf das Automatikgetriebe übertragen wird.

Als Aktuatorantrieb ist ein Elektromotor mit Übersetzungsgetriebe vorteilhaft. Ebenso denkbar ist aber auch ein Hydraulik - oder Pneumatikzylinder.

Weiterhin ist es vorteilhaft den Elektromotor mit einem selbsthemmenden Schneckengetriebe so zu koppeln, daß dieses auf das Viergelenkgetriebe wirkt. Das ist erforderlich, um die Drehzahl des E - Motors entsprechend abzusenken.

Statt des Viergelenkgetriebes sind aber auch andere Getriebe mit nicht konstanten Übersetzungen denkbar, mit denen die Erfindung realisiert wird, beispielsweise Planeten, Zahnstangen oder Kegelradgetriebe. Damit besteht die Möglichkeit mit dem Antrieb geringer Leistung zugunsten eines langen Weges auch hohe Kräfte auf das Automatikgetriebe zu übertragen.

Das Viergelenkgetriebe besteht in seiner einfachsten Weise aus zwei Kurbeln, wobei eine am Automatikgetriebe und die anderen am Aktuatorantrieb angeordnet ist. Die Kurbeln sind fest mit den Achsen der Getriebe verbunden. Die am Automatikgetriebe angeordnete Kurbel ist größer als die Kurbel am Aktuatorantrieb. Beide Kurbeln sind miteinander mit einer Koppelstange verbunden, wobei die Koppelstange spielbehaftet ausgeführt ist.

Das Spiel der Koppelstange kann in einfachster Ausführung dadurch erreicht werden, daß an ihr ein Langloch angeordnet ist, in das ein Bolzen einer Kurbel eingreift. Denkbar sind aber auch ineinandergreifende Klauen, die zueinander ein Spiel aufweisen, so daß es zu einer Verzögerung beziehungsweise einem Spiel kommt. Eine andere Maßnahme um ein Spiel zu erreichen wäre ein Spielelement an einem beliebigem Teil zwischen Aktuatorantrieb und Getriebe.

Im Folgenden wird die Erfindung an zwei Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figuren zeigen :

Figur 1 : Aktuator eines Automatikgetriebes in schematischer Darstellung in einer Position in dem die Koppelstangen und die Kurbel am

Schneckengetriebe sich nahe eines Totpunktes befinden

Figur 2 : Aktuator eines Automatikgetriebes in einer Stellung in der der Totpunkt überwunden wurde.

&iacgr;&ogr; Die Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Aktuator einer elektrischen Betätigung eines Automatikgetriebes deren elektrischer Antrieb 1 aus einem verhältnismäßig kleinen und nicht sehr leistungsstarken Motor 1 besteht. Dieser Motor 1 ist mit dem selbsthemmenden Schneckengetriebe 2 gekoppelt. Das Fahrzeug, welches sich in Parkposition befindet und an einem Hang abgestellt wurde, hat durch die Hangabtriebskraft eine Kraft auf das Getriebe, in dem Fall auf das Automatikgetriebe 3 ausgeübt. Durch die Hangstellung ist nach dem Parken eine hohe Kraft erforderlich, um die Klinke wieder aus dem Parksperrenrad zu entfernen. Das Viergelenkgetriebe ist so ausgelegt, daß in Parkposition die Kurbeln 8,9 am Automatikgetriebe 3 und am Schneckengetriebe 2 über die Koppelstange 4 so verdreht, daß die Koppelstange 4 mit der Kurbel 9 am Schneckengetriebe 2 einen sehr spitzen Winkel einnimmt. Die Hebelverhältnisse zwischen A1 und A2 werden damit sehr groß, so daß eine ausgesprochen kleine Kraft erforderlich ist um mit dem Motor 1 das Automatikgetriebe 3 zu bewegen, um aus der Position „P" des Schalthebels in eine andere Stellung zu schalten. Am Automatikgetriebe 3 befinden sich Rastiernocken 6 mit einer Rasterung 5. Das Viergelenkgetriebe bestehend aus den beiden Kurbeln 8,9 und der Koppelstange 4, weißt systembedingt eine veränderliche Übersetzung auf, wobei die Koppelstange 4 aus zwei Teilen besteht, die mit einer Klaue 7 verbunden sind, welche ein

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Spiel aufweist das erlaubt das die Rastierung 5 in die Rastiernocken 6 auch bei Zwischenstellungen einrasten kann.

Bei Betätigung eines nicht gezeigten Wählhebels aus der Stellung „P" in eine andere Schaltstellung setzt sich der Motor 1 zur Betätigung des Automatikgetriebes 3 in Funktion und fährt mit Hilfe des Schneckengetriebes 2 die Kurbel 9 und somit die Kurbel 8 am Getriebe 3 über die Koppelstange 4 in eine andere, nämlich die gewählte Position (Figur 2). Die Betätigungskräfte des Automatikgetriebes sind in den Positionen R, N und D wesentlich kleiner. Damit wird die Übersetzung B1 zu B2 immer kleiner, womit die

&iacgr;&ogr; Betätigungsgeschwindigkeit größer wird. Für die exakte Positionierung wird die Rastierung 5 des Getriebes 3 genutzt. Dadurch, daß die Koppelstange 4 des Viergelenks spielbehaftet ist, kann das Getriebe 3 in Positionen einrasten, ohne das sich der Antrieb 3 bewegt.

Der erfindungsgemäße Aktuator für die elektrische Betätigung für ein Automatikgetriebe erlaubt es Fahrzeuge im Fahrbetrieb als auch beim Abstellen bis zu einer Steigung von 30 Prozent einwandfrei zu Schalten.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1	E - Motor, Antrieb
2	Schneckengetriebe
3	Getriebe insbesondere Automatikgetriebe
4	Koppelstange
5	Rastierung
6	Rastiernocken
7	Spielelement
8	Kurbel an 3
9	Kurbel an 2

Claims (7)

1. Aktuator für ein mit elektrischer Betätigung versehenes Automatikgetriebe vorzugsweise für Automobile, wobei der Aktuator die Betätigungsweile des Automatikgetriebes verstellt und aus einem Antriebsmotor und einem Getriebe besteht, gekennzeichnet durch ein ungleich übersetzendes Getriebe zwischen Antrieb (1) und dem Automatikgetriebe (2).

2. Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das ungleich übersetzte Getriebe (4, 8, 9) ein Viergelenkgetriebe darstellt.

3. Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das ungleich übersetzte Getriebe (4, 8, 9) ein Planeten-, Zahnstangen- oder Kegelradgetriebe darstellt.

4. Aktuator nach den Ansprüchen 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (1) ein Elektromotor angeordnet ist.

5. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb (1) ein pneumatisch- oder hydraulischer Zylinder angeordnet ist.

6. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Elektromotor und Viergelenk (4, 8, 9) ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (2) angeordnet ist.

7. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (4, 8, 9) spielbehaftet ist.