EP2079946A1 - Getriebevorrichtung mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische komponente aufweisende aktuatorik betätigbaren schaltelement - Google Patents

Getriebevorrichtung mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische komponente aufweisende aktuatorik betätigbaren schaltelement

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EP2079946A1
EP2079946A1 EP07820839A EP07820839A EP2079946A1 EP 2079946 A1 EP2079946 A1 EP 2079946A1 EP 07820839 A EP07820839 A EP 07820839A EP 07820839 A EP07820839 A EP 07820839A EP 2079946 A1 EP2079946 A1 EP 2079946A1
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EP
European Patent Office
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transmission device
transmission
electrical component
shaft
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07820839A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Dreibholz
Mark Mohr
Matthias Reisch
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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    • Y10T74/20018—Transmission control
    • Y10T74/2003—Electrical actuator

Definitions

  • the invention relates to a transmission device with at least one switching element which can be actuated via an actuator system having at least one electrical component.
  • the actuation of the switching elements provided for switching the gear pairs takes place in relation to the shaft on which the rotatably mounted gears or idler gears of a countershaft transmission are arranged, mechanically, hydraulically, pneumatically or magnetically from the outside or from the inside.
  • DE 102 06 584 A1, DE 43 25 964 A1 and DE 103 02 502 A1 here represent general prior art with regard to the actuation of switching elements from the interior of a shaft for switching on or off of idler gears or gear pairings.
  • An actuation of the shift elements of a countershaft transmission from the outside is usually realized via shift forks or the like, wherein an actuation of the switching elements from the inside of the loose wheels bearing shaft compared to an actuation of the idler gears with respect to the shaft surface from the outside due to the internal shaft switching mimic by a smaller Required space in the radial direction.
  • countershaft transmission with internal actuation of the idler gears in comparison to countershaft gears with external actuation of the switching elements in the axial direction of a larger space requirement are examples of the switching elements from the interior of a shaft for switching on or off of idler gears or gear pairings.
  • the present invention is based on the object to provide a transmission device available, which is characterized by a smaller space requirement compared to conventional transmission devices.
  • this object is achieved with a transmission device according to the features of claim 1 and according to the features of claim 2.
  • the electrical component is connected to a transmission shaft rotates in operation at the speed of the transmission shaft and is connected via an example electrical transmission device with other components fixed to the housing the transmission device in operative connection, wherein the transmission means electrical energy and / or data on slip ring contacts between the fixed components of the housing device of the transmission device and the at least one connected to the transmission shaft electrical component is interchangeable.
  • electrical energy and / or data by means of induction or capacitive are interchangeable.
  • Both the first embodiment and the further embodiments of the transmission device according to the invention provide in a simple way the ability to connect an electrical component provided for actuating a switching element actuator with a transmission shaft of the transmission device, whereby a thus executed transmission device with a very compact or space-saving arrangement of the various components of the transmission device is executable.
  • the transmission according to the invention of electrical energy and / or data between housing-fixed components of the transmission device and an electrical component of the actuator provided for actuating at least one switching element provides a simple way the previously unused space inside a transmission device in the field of a gear shaft through the Arrangement of an electrical component to operate a switching element to use and in addition Dige constructive measures to operate the at least one switching element to avoid.
  • the sole figure of the drawing shows a highly schematic partial longitudinal sectional view of a transmission device according to the invention.
  • a part of a running gear as a countershaft transmission device 1 is shown in a longitudinal sectional view, which has a transmission main shaft 2 and a countershaft 3 arranged parallel thereto.
  • On the main shaft 2 more gear wheels designed as fixed wheels 2A to 2D are arranged, which mesh with a plurality of rotatably mounted on the countershaft 3 and designed as idler gears 3A to 3D.
  • the idler gears 3A and 3B can be connected via a first activation device 4A of an actuator 4 for actuating the gears 3A to 3D, while the idler gears 3C and 3D can be connected via a second activation device 4B of the actuator 4 switchable and thus rotatably connected to the countershaft 3.
  • the switching devices 4A and 4B of the actuator 4 basically have the same structural design, which is why in the following description is essentially addressed to the switching device 4A.
  • the switching device 4A is designed with an electrical component 5, which is presently designed as an electric machine, which is associated with a control and power electronics 6 and which is rotatably connected to the countershaft 3. Both the electrical actuator 5 representing an electric machine 5 and the control and power electronics 6 are present rotationally fixed to the countershaft 3 and thus rotate in the Operation of the transmission device 1 with the speed of the countershaft 3.
  • An unspecified motor output shaft of the electric machine 5 is rotatably connected to a spindle 8A, a spindle-nut arrangement 8 of the switching device 4A, so that in an electric machine-side drive the spindle 8A this in Rotation is offset and a standing in engagement with the spindle 8A mother 8B, which is rotatably connected to the countershaft 3, in the axial direction of the countershaft 3 away from the electric machine 5 or on these moves.
  • the nut 8B is operatively connected to two bolts 9A and 9B passing through the countershaft 3 in such a way that the bolts 9A and 9B are displaced by the nut 8B into oblong holes 1 OA, 1 OB of the countershaft 3 in the axial direction of the countershaft 3.
  • the bolts 9A and 9B rotate as well as the mother 8B of the spindle-nut assembly 8 in the operation of the transmission device 1 with the speed of the countershaft 3 about the axis of rotation of the countershaft third
  • the bolts 9A and 9B are facing away from the mother 8B end with a countershaft 3 surrounding sleeve member 1 first connected, which is rotatably connected via a positive connection with the countershaft 3 and in the axial direction of the countershaft 3 is slidably mounted on this.
  • the sleeve member 1 1 in the region of the countershaft 3 facing away from the peripheral surface is formed with a tooth profile 1 1 A, which in response to an axial position with a fixedly connected to the idler gear 3A tooth profile 12, one fixed to the idler gear 3B tooth profile 13 or in a neutral intermediate position between these two tooth profiles 12 and 13 with none of the tooth profiles 12 and 13 is engaged and neither the idler gear 3A nor the idler gear 3B is rotatably connected to the countershaft 3.
  • the spindle nut Arrangement 8 and a spindle-nut arrangement 14 of the switching device 4B each represent a drive converter means, by means of which a rotary drive of the electric machine 5 and also designed as an electrical machine electrical component 17 of the switching device 4B of the actuator 4 in a translational drive movement to - Or switching off the idler gears 3A to 3D is convertible.
  • the spindle-nut arrangements 8 and 14 are designed to be self-locking, so that the nut 8B of the spindle-nut arrangement 8 or the nut 14B of the spindle Nut arrangement 14 keep its position without the drive on the drive side.
  • a switching state of a switching element i. in the present case of the sleeve element 1 1, by a corresponding control of the electrical machine of the switching device by means of a detent torque generated by the electric machine side is durable.
  • an electric machine of the actuator for holding the switching state of a loose-wheel associated switching element is assigned an electrically controllable brake, which blocks a change in the switching state of the switching element or the idler gear in the de-energized state.
  • the brake is connected in the execution of an electrical component as an electrical machine with the motor output shaft of the electric machine, so that a rotational movement of an associated with the motor output shaft spindle spindle-nut arrangement is avoided in the de-energized state of the electric machine.
  • an energy store 7 for storing electrical energy is also provided inside the countershaft 3, which is embodied here as a capacitor, by means of which a voltage supplied to the electric actuator 5 is smoothed. Additionally or alternatively, the preferably designed as a capacitor energy storage 7 is also used for buffering required for the operation of the electric machine 5 electrical energy.
  • the actuator 4 for actuating the idler gears 3A to 3D in the area between the electric machine 5 and the spindle-nut assembly 8 and the electric machine 17 and the spindle-nut assembly 14 in not shown manner each formed with a transmission device in order to transform a drive power of the electric machine 5 to the extent required and the spindle 8A and a spindle 14A of the spindle-nut assembly 14 with the axial displacement of the spindle nut 8B or 14B to drive required torque.
  • An energy and control signal transmission or a data transmission between externally provided the countershaft 3 and fixed to the housing components of the transmission device 1 and the non-rotatably connected to the countershaft 3 electrical machines 5 and 17 is in this case carried out via a working on induction transmission device 15.
  • these can also be transmitted via a corresponding sliding contact or capacitively, ie via an electric field, between the electrical components of the actuator rotating with the transmission shaft and the components fixed to the housing.
  • the transmission device 15 is arranged coaxially with the countershaft or transmission shaft 3, wherein a coil assembly 15A of the transmission device 15, which is fixed to the housing, is arranged within the countershaft 3.
  • This embodiment provides in a simple way the possibility to perform a gear device with a small overall length, if a correspondingly free shaft end is available.
  • the housing-fixed coil assembly of the transmission device in a manner not shown and radially outside the transmission shaft can be arranged if no free shaft end is available, such a configuration of a transmission device in the axial direction of the transmission device has a higher space requirement.
  • the inductive transmission device 15 transmits the electrical energy required to drive the electrical machines 5 and 17 and the data required to drive the electrical machines 5 and 17 within different frequency ranges, the energy being transmitted in the range between 20 kHz and at most 200 kHz, while the Data in the range of 100 MHz or in the gigahertz range bidirectionally between the electric machines 5 and 17 and housing-fixed components of the gearbox Device 1, such as a transmission control unit to be replaced.
  • the transmission device 15 thus constitutes a type of transformer in which a further coil arrangement 15B cooperating with the housing-fixed coil arrangement 15A rotates with the countershaft, which in turn is connected to an electronics module having a rectifier.
  • an alternating voltage is rectified and smoothed in a subsequent smoothing stage, wherein the smoothing stage is followed by a component which reads out and modulates the transmitted signals to superimpose high frequencies on a signal of a secondary voltage and thus actual values of the electrical part of the Actuator 4 to be transmitted in the direction of an electric transmission control unit.
  • various operating states of the electrical machines 5 and 17, such as a standstill or a rotational position of the electric machines 5 and 17 can be transmitted to housing-mounted components of the transmission device to determine in the area of the electric transmission control unit, whether a loose wheel 3A to 3D is switched on or Not.
  • the data via the transmission device are also optically and / or wirelessly transferable while the energy is inductive, capacitive or transferable via corresponding Schleifringitch réelle.
  • the connected to the countershaft 3 coil assembly 15B of the transmission device 15 forms connected to the countershaft electric machines 5 and 17 of the actuator 4 from a common module, whereby an assembly of a transmission device 1 according to the invention compared to conventionally designed transmission device is simplified.
  • a further simplification of the assembly of a transmission device according to the invention is achieved if a housing-fixed part of the transmission device, d. H. in this case, the coil assembly 15A, in a manner not shown with a transmission control unit of the transmission device and / or with gearbox connectors forms a common module.
  • both the switching device 4A and the switching device 4B are part of a module which can be inserted during assembly of the transmission device 1 as a whole in the interior of the countershaft 3, during the assembly of the module, a rotation of the module in its axial end position, preferably provided by 90 ° to provide a connection between the spindle nuts 8B and 14B and the bolts 9A, 9B and bolts 16A and 16B of the switching device 4B. Subsequently, the module by appropriate measures, such as a clip connection, a screw connection, a pin connection, an adhesive connection or caulking rotatably connected to the countershaft 3.
  • the transmission device 15 is also designed as a rotary oil supply, via which hydraulic fluid of a hydraulic system of the transmission device 1 in the interior of the countershaft 3 can be introduced and forwarded for lubricating, cooling and / or actuation of various components of the transmission device 1.
  • this is carried out only with an electric actuator or an electric machine for applying the actuating force for switching on or off of a component or a gear, which is associated with a so-called selection actuator.
  • a selection actuator By means of the selection actuator, a selection can be made between the various components to be actuated or loose wheels of the transmission device, so that the gear or component selected via the selection actuator or the switching element associated therewith is acted on by the actuating energy generated by the electrical machine.
  • the selection actuator is preferably designed as a switching magnet which produces a connection between the electrical actuator of the device and the component or gearwheel to be actuated via the device, respectively, for the actuation of the component or of the gearwheel or associated switching element.

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Abstract

Es wird eine Getriebevorrichtung (1) mit wenigstens einem über wenigstens eine elektrische Komponente (5, 17) aufweisende Aktuatorik (4) betätigbaren Schaltelement beschrieben. Die elektrische Komponente (5, 17) ist mit einer Getriebewelle (3) verbunden, die im Betrieb mit der Drehzahl der Getriebewelle (3) rotiert und über eine elektrische Übertragungseinrichtung (15) mit weiteren gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung (1) in Wirkverbindung steht. Über die Übertragungseinrichtung (15) sind elektrische Energie und/oder Daten über Schleifringkontakte, mittels Induktion oder kapazitiv zwischen den gehäusefest ausgeführten Komponenten einer Getriebevorrichtung (1) und der wenigstens einen mit der Getriebewelle (3) verbundenen elektrischen Komponente (5, 17) austauschbar.

Description

Getriebevorrichtunq mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische Komponente aufweisende Aktuatorik betätiαbaren Schaltelement
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem ü- ber eine wenigstens eine elektrische Komponente aufweisende Aktuatorik betägbaren Schaltelement.
Aus der Praxis bekannte Vorgelegegetriebe, wie Doppelkupplungsgetriebe, automatisierte Schaltgetriebe, Handschaltgetriebe oder dergleichen, sind üblicherweise mit auf einer Welle drehbar gelagerten Zahnrädern ausgeführt, welche mit einer weiteren Welle drehfest verbunden Zahnrädern in Eingriff stehen und so genannte Zahnradpaarungen ausbilden. Durch wechselweises drehfestes Verbinden der drehbar auf der Welle gelagerten Zahnräder sind die Zahnradpaarungen zur Darstellung unterschiedlicher Gangstufen eines Vorgelegegetriebes in den Kraftfluss eines Vorgelegegetriebes über entsprechende Schaltelemente, wie Synchronisierungen, Klauen oder Reibelemente, zuschaltbar.
Die Betätigung der zum Zuschalten der Zahnradpaarungen vorgesehenen Schaltelemente erfolgt dabei in Bezug auf die Welle, auf welcher die drehbar gelagerten Zahnräder bzw. Losräder eines Vorgelegegetriebes angeordnet sind, mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder magnetisch von außen oder von innen.
Die DE 102 06 584 A1 , die DE 43 25 964 A1 sowie die DE 103 02 502 A1 stellen hierbei allgemeinen Stand der Technik hinsichtlich der Betätigung von Schaltelementen aus dem Inneren einer Welle heraus zum Zu- bzw. Abschalten von Losrädern bzw. Zahnradpaarungen dar. Eine Betätigung der Schaltelemente eines Vorgelegegetriebes von außen wird üblicherweise über Schaltgabeln oder ähnliches realisiert, wobei eine Betätigung der Schaltelemente aus dem Inneren der die Losräder tragenden Welle im Vergleich zu einer Betätigung der Losräder in Bezug auf die Wellenoberfläche von außen aufgrund der welleninternen Schaltmimik durch einen geringeren Bauraumbedarf in radialer Richtung gekennzeichnet ist. Im Gegensatz dazu weisen Vorgelegegetriebe mit innerer Betätigung der Losräder im Vergleich zu Vorgelegegetrieben mit äußerer Betätigung der Schaltelemente in axialer Richtung einen größeren Bauraumbedarf auf.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass die Beaufschlagung der Schaltelemente mit der zum Betätigen der Losräder erforderlichen Betätigungskraft aus dem Inneren der die Losräder tragenden Welle heraus zu den ebenfalls auf der die Losräder tragenden Welle angeordneten Schaltelementen, die zwischen den Losrädern vorgesehen sind, zu führen ist. Da weder die Lagerbreiten der auf der Welle angeordneten Losräder noch der axiale Bauraumbedarf der Schaltelemente veränderbar ist und die Führung der Betätigungskraft durch die Welle in diesen Bereichen nur bedingt möglich ist, ist die Betätigung der Schaltelemente von innen in Bereichen der Welle vorzusehen, die nicht von den Losrädern oder den Schaltelementen funktionell beansprucht sind. Das bedeutet, dass freie Bereiche der Welle benötigt werden, die jedoch nur durch eine Verlängerung der Welle zur Verfügung gestellt werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebevorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche im Vergleich zu herkömmlichen Getriebevorrichtungen durch einen geringeren Bauraumbedarf gekennzeichnet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 2 gelöst. Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische Komponente aufweisende Aktuatorik betätigbaren Schaltelement, ist die elektrische Komponente mit einer Getriebewelle verbunden, rotiert im Betrieb mit der Drehzahl der Getriebewelle und steht über eine beispielsweise elektrische Übertragungseinrichtung mit weiteren gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung in Wirkverbindung, wobei die Übertragungseinrichtung elektrische Energie und/oder Daten über Schleifringkontakte zwischen den gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung und der wenigstens einen mit der Getriebewelle verbundenen elektrischen Komponente austauschbar ist.
Bei zu der ersten Ausführungsform alternativen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung sind elektrische Energie und/oder Daten mittels Induktion oder kapazitiv austauschbar.
Sowohl die erste Ausführungsform als auch die weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung bieten auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, eine elektrische Komponente einer zum Betätigen eines Schaltelementes vorgesehenen Aktuatorik mit einer Getriebewelle der Getriebevorrichtung zu verbinden, womit eine derart ausgeführte Getriebevorrichtung mit einer sehr kompakten bzw. bauraumgünstigen Anordnung der verschiedenen Bauteile der Getriebevorrichtung ausführbar ist.
Die erfindungsgemäße Übertragung von elektrischer Energie und/oder Daten zwischen gehäusefesten Bauteilen der Getriebevorrichtung und einer elektrischen Komponente der zum Betätigen von mindestens einem Schaltelement vorgesehenen Aktuatorik bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, bislang ungenutzte Bauräume im Inneren einer Getriebevorrichtung im Bereich einer Getriebewelle durch die Anordnung einer elektrischen Komponente zum Betätigen eines Schaltelementes zu nutzen und zusätzlich aufwen- dige konstruktive Maßnahmen zum Betätigen des mindestens einen Schaltelementes zu vermeiden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Teillängsschnittansicht einer Getriebevorrichtung nach der Erfindung.
In der Figur ist ein Teil einer als Vorgelegegetriebe ausgeführten Getriebevorrichtung 1 in einer Längsschnittansicht gezeigt, welches eine Getriebehauptwelle 2 und eine parallel dazu angeordnete Vorgelegewelle 3 aufweist. Auf der Getriebehauptwelle 2 sind mehrere als Festräder ausgeführte Zahnräder 2A bis 2D angeordnet, welche mit mehreren drehbar auf der Vorgelegewelle 3 gelagerten und als Losräder ausgeführten Zahnrädern 3A bis 3D kämmen. Die Losräder 3A und 3B sind über eine erste Zuschalteinrichtung 4A einer Aktuatorik 4 zum Betätigen der Zahnräder 3A bis 3D zuschaltbar, während die Losräder 3C und 3D über eine zweite Zuschalteinrichtung 4B der Aktuatorik 4 zuschaltbar und damit drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbindbar sind.
Die Zuschalteinrichtungen 4A und 4B der Aktuatorik 4 weisen grundsätzlich den gleichen konstruktiven Aufbau auf, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung im Wesentlichen auf die Zuschalteinrichtung 4A eingegangen wird.
Die Zuschalteinrichtung 4A ist mit einer elektrischen Komponente 5 ausgeführt, welche vorliegend als elektrische Maschine ausgebildet ist, der eine Steuer- und Leistungselektronik 6 zugeordnet ist und die drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbunden ist. Sowohl die einen elektrischen Aktor darstellende elektrische Maschine 5 als auch die Steuer- und Leistungselektronik 6 sind vorliegend drehfest mit der Vorgelelegewelle 3 verbunden und rotieren somit im Betrieb der Getriebevorrichtung 1 mit der Drehzahl der Vorgelegewelle 3. Eine nicht näher dargestellte Motorausgangswelle der elektrischen Maschine 5 ist mir einer Spindel 8A, einer Spindel-Mutter-Anordnung 8 der Zuschalteinrichtung 4A drehfest verbunden, so dass bei einem elektromaschinenseitigen Antrieb der Spindel 8A diese in Rotation versetzt wird und eine in Eingriff mit der Spindel 8A stehende Mutter 8B, welche mit der Vorgelegewelle 3 drehfest verbunden ist, in axialer Richtung der Vorgelegewelle 3 von der elektrischen Maschine 5 weg oder auf diese zu bewegt wird.
Die Mutter 8B ist vorliegend mit zwei die Vorgelegewelle 3 durchgreifenden Bolzen 9A und 9B derart wirkverbunden, dass die Bolzen 9A und 9B von der Mutter 8B in Langlöchern 1 OA, 1 OB der Vorgelegewelle 3 in axialer Richtung der Vorgelegewelle 3 verschoben werden. Die Bolzen 9A und 9B rotieren ebenso wie die Mutter 8B der Spindel-Mutter-Anordnung 8 im Betrieb der Getriebevorrichtung 1 mit der Drehzahl der Vorgelegewelle 3 um die Rotationsachse der Vorgelegewelle 3.
Um das Losrad 3A oder das Losrad 3B mit der Vorgelegewelle 3 drehfest verbinden zu können und somit aus einem abgeschalteten in einen zugeschalteten Zustand zu überführen, sind die Bolzen 9A und 9B an ihrem der Mutter 8B abgewandten Ende mit einem die Vorgelegewelle 3 umgebenden Hülsenelement 1 1 verbunden, das über eine formschlüssige Verbindung mit der Vorgelegewelle 3 drehfest verbunden ist und in axialer Richtung der Vorgelegewelle 3 auf dieser verschiebbar angeordnet ist. Zudem ist das Hülsenelement 1 1 im Bereich seiner der Vorgelegewelle 3 abgewandten Umfangsfläche mit einem Zahnprofil 1 1 A ausgebildet, welches in Abhängigkeit einer axialen Position mit einem mit dem Losrad 3A fest verbundenen Zahnprofil 12, einem mit dem Losrad 3B fest verbunden Zahnprofil 13 oder in einer neutralen Zwischenstellung zwischen diesen beiden Zahnprofilen 12 und 13 mit keinem der Zahnprofile 12 und 13 in Eingriff steht und weder das Losrad 3A noch das Losrad 3B drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbunden ist. Die Spindel-Mutter- Anordnung 8 und eine Spindel-Mutter-Anordnung 14 der Zuschalteinrichtung 4B stellen jeweils eine Antriebswandlereinrichtung dar, mittels welcher ein rotatorischer Antrieb der elektrischen Maschine 5 sowie einer ebenfalls als elektrische Maschine ausgeführten elektrischen Komponente 17 der Zuschalteinrichtung 4B der Aktuatorik 4 in eine translatorische Antriebsbewegung zum Zu- oder Abschalten der Losräder 3A bis 3D umwandelbar ist.
Um ein selbsttätiges Zu- oder Abschalten eines der Losräder 3A bis 3D zu vermeiden, sind die Spindel-Mutter-Anordnungen 8 und 14 vorliegend selbsthemmend ausgeführt, so dass die Mutter 8B der Spindel-Mutter- Anordnung 8 bzw. die Mutter 14B der Spindel-Mutter-Anordnung 14 ohne elekt- romaschinenseitigen Antrieb ihre Position halten.
Alternativ hierzu ist es bei weiteren in der Zeichnung nicht näher dargestellten Ausführungsformen der Getriebevorrichtung vorgesehen, dass ein Schaltzustand eines Schaltelementes, d.h. vorliegend des Hülsenelementes 1 1 , durch eine entsprechende Ansteuerung der elektrischen Maschine der Zuschalteinrichtung mittels eines elektromaschinenseitig erzeugten Rastmomentes haltbar ist.
Zusätzlich oder alternativ hierzu kann es auch vorgesehen sein, dass einer elektrischen Maschine der Aktuatorik zum Halten des Schaltzustandes eines einem Losrad zugeordneten Schaltelementes eine elektrisch ansteuerbare Bremse zugeordnet ist, welche im stromlosen Zustand eine Veränderung des Schaltzustandes des Schaltelementes bzw. des Losrades sperrt. Dabei ist die Bremse bei der Ausführung einer elektrischen Komponente als elektrische Maschine mit der Motorausgangswelle der elektrischen Maschine verbunden, so dass eine Drehbewegung einer mit der Motorausgangswelle verbundenen Spindel einer Spindel-Mutter-Anordnung in unbestromtem Zustand der elektrischen Maschine vermieden wird. Im Inneren der Vorgelegewelle 3 ist neben der elektrischen Maschine 5 und der zugeordneten Steuer- und Leistungselektronik 6 zudem auch ein Energiespeicher 7 zum Speichern von elektrischer Energie vorgesehen, der vorliegend als Kondensator ausgeführt ist, mittels welchem eine dem elektrischen Aktor 5 zugeführte Spannung geglättet wird. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist der vorzugsweise als Kondensator ausgeführte Energiespeicher 7 auch zum Zwischenspeichern von für den Betrieb der elektrischen Maschine 5 erforderlicher elektrischer Energie verwendbar.
Darüber hinaus ist die ein Modul darstellende und den Energiespeicher 7, die Steuer- und Leistungselektronik 6 sowie die elektrische Maschine 5 umfassende Baueinheit mit Ölkanälen ausgeführt, durch welche im Inneren der Vorgelegewelle 3 Hydraulikfluid zum Schmieren, Kühlen oder Betätigen verschiedener Bauteile der Getriebevorrichtung 1 zu den jeweils betreffenden Bauteilen führbar ist.
Bei einer Weiterbildung der in der Figur dargestellten Getriebevorrichtung 1 ist die Aktuatorik 4 zum Betätigen der Losräder 3A bis 3D im Bereich zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Spindel-Mutter-Anordnung 8 sowie der elektrischen Maschine 17 und der Spindel-Mutter-Anordnung 14 in nicht näher dargestellter Art und Weise jeweils mit einer Getriebeeinrichtung ausgebildet, um eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 5 in erforderlichem Umfang transformieren zu können und die Spindel 8A bzw. eine Spindel 14A der Spindel-Mutter-Anordnung 14 mit der zum axialen Verschieben der Spindelmutter 8B bzw. 14B erforderlichen Drehmoment antreiben zu können.
Eine Energie- und Steuersignalübertragung bzw. eine Datenübertragung zwischen extern der Vorgelegewelle 3 vorgesehenen und gehäusefest ausgeführten Bauteilen der Getriebevorrichtung 1 und dem drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbundenen elektrischen Maschinen 5 und 17 wird vorliegend über eine auf Induktionsbasis arbeitende Übertragungseinrichtung 15 durchgeführt. Das bedeutet, dass über die induktive Ubertragungseinrichtung 15 sowohl die zum Antreiben der elektrischen Maschinen 5 und 17 erforderliche Antriebsenergie als auch bidirektional die erforderlichen Steuersignale, d. h. Soll- und Istwerte, berührungslos mit gehäusefesten Bauteilen der Getriebevorrichtung 1 ausgetauscht werden. Alternativ zu der induktiven Übertragung der Energie und der Steuersignale sind diese auch über eine entsprechende Schleifkontaktie- rung oder kapazitiv, d. h. über ein elektrisches Feld, zwischen den mit der Getriebewelle rotierenden elektrischen Komponenten der Aktuatorik und den gehäusefesten Bauteilen übertragbar.
Die Übertragungseinrichtung 15 ist koaxial zur Vorgelegewelle bzw. Getriebewelle 3 angeordnet, wobei eine gehäusefest ausgeführte Spulenanordnung 15A der Übertragungseinrichtung 15 innerhalb der Vorgelegewelle 3 angeordnet ist. Diese Ausgestaltung bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, eine Getriebevorrichtung mit einer geringen Baulänge auszuführen, wenn ein entsprechend freies Wellenende zur Verfügung steht.
Alternativ hierzu ist die gehäusefeste Spulenanordnung der Übertragungseinrichtung in nicht näher dargestellter Art und Weise auch radial außerhalb der Getriebewelle anordenbar, wenn kein freies Wellenende zur Verfügung steht, wobei eine derartige Ausgestaltung einer Getriebevorrichtung in axialer Richtung der Getriebevorrichtung einen höheren Bauraumbedarf aufweist.
Die induktive Übertragungseinrichtung 15 überträgt die zum Antreiben der elektrischen Maschinen 5 und 17 erforderliche elektrische Energie und die zum Ansteuern der elektrischen Maschinen 5 und 17 erforderlichen Daten innerhalb verschiedener Frequenzbereiche, wobei die Energie im Bereich zwischen 20 kHz bis maximal 200 kHz übertragen wird, während die Daten im Bereich von 100 MHz oder im Gigahertzbereich bidirektional zwischen den elektrischen Maschinen 5 und 17 und gehäusefesten Bauteilen der Getriebe- Vorrichtung 1 , wie beispielsweise einem Getriebesteuergerät ausgetauscht werden.
Die Übertragungseinrichtung 15 stellt somit eine Art Transformator dar, bei dem eine weitere mit der gehäusefesten Spulenanordnung 15A zusammenwirkende Spulenanordnung 15B mit der Vorgelegewelle rotiert, die wiederum mit einem einen Gleichrichter aufweisenden Elektronikmodul verbunden ist. Mittels des Gleichrichters wird eine Wechselspannung gleichgerichtet und in einer anschließenden Glättungsstufe geglättet, wobei sich an die Glättungsstu- fe ein Bauteil anschließt, welches die übertragenen Signale ausliest und aufmoduliert, um hohe Frequenzen auf ein Signal einer Sekundärspannung zu überlagern und damit Istwerte des elektrischen Teils der Aktuatorik 4 in Richtung eines elektrischen Getriebesteuergerätes übertragen zu können. Somit sind verschiedene Betriebszustände der elektrischen Maschinen 5 und 17, wie beispielsweise ein Stillstand oder eine Drehstellung der elektrischen Maschinen 5 und 17 an gehäusefeste Bauteile der Getriebevorrichtung übermittelbar, um im Bereich des elektrischen Getriebesteuergerätes feststellen zu können, ob ein Losrad 3A bis 3D zugeschaltet ist oder nicht.
Damit stellen die von den gehäusefesten Komponenten der Getriebevorrichtung 1 zu der mit der Vorgelegewelle 3 verbundenen elektrischen Komponente bzw. elektrischen Maschine 5 bzw. 17 zu übermittelnden Daten Sollwertvorgaben für eine Betätigung der Losräder 3A bis 3D bzw. den Losrädern 3A bis 3D zugeordneten Schaltelementen dar.
Die von der mit der Getriebewelle 3 verbundenen elektrischen Komponenten der Aktuatorik 4, d. h. den elektrischen Maschinen 5 und 17, zu den gehäusefesten Komponenten der Getriebevorrichtung 1 zu übermittelnden Daten stellen somit eine Rückmeldung hinsichtlich eines aktuellen Betriebszustandes der Aktuatorik 4 und damit Istwerte der Aktuatorik dar. Abweichend von den vorbeschriebenen alternativen Übertragungsarten der Daten zwischen der vorgelegewellenfesten Komponenten der Aktuatorik 4 und den gethebegehäusefesten Komponenten der Getriebevorrichtung 1 sind die Daten über die Übermittlungseinrichtung auch optisch und/oder per Funk übertragbar, während die Energie induktiv, kapazitiv oder über entsprechende Schleifringkontaktierung übertragbar ist.
Die mit der Vorgelegewelle 3 verbundene Spulenanordnung 15B der Übertragungseinrichtung 15 bildet mit der Vorgelegewelle verbundenen elektrischen Maschinen 5 und 17 der Aktuatorik 4 ein gemeinsames Modul aus, womit eine Montage einer erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung 1 im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Getriebevorrichtung vereinfacht ist.
Eine weitere Vereinfachung der Montage eine Getriebevorrichtung nach der Erfindung wird dadurch erzielt, wenn ein gehäusefester Teil der Übertragungseinrichtung, d. h. vorliegend die Spulenanordnung 15A, in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem Getriebesteuergerät der Getriebevorrichtung und/oder mit Getriebesteckern ein gemeinsames Modul ausbildet.
Da sowohl die Zuschalteinrichtung 4A als auch die Zuschalteinrichtung 4B Teil eines Moduls sind, welches sich während der Montage der Getriebevorrichtung 1 als Ganzes in das Innere der Vorgelegewelle 3 einschieben lässt, ist während der Montage des Moduls eine Verdrehung des Moduls in seiner axialen Endposition, vorzugsweise um 90° vorgesehen, um eine Verbindung zwischen den Spindelmuttern 8B und 14B und den Bolzen 9A, 9B sowie Bolzen 16A und 16B der Zuschalteinrichtung 4B zu schaffen. Anschließend wird das Modul durch entsprechende Maßnahmen, wie einer Klipsverbindung, einer Schraubenverbindung, einer Stiftverbindung, einer Klebeverbindung oder einem Verstemmen drehfest mit der Vorgelegewelle 3 verbunden. Zusätzlich ist die Übertragungseinrichtung 15 auch als Drehölzuführung ausgeführt, über welche Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems der Getriebevorrichtung 1 in das Innere der Vorgelegewelle 3 einleitbar und zum Schmieren, Kühlen und/oder Betätigen verschiedener Bauteile der Getriebevorrichtung 1 weiterleitbar ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ist diese lediglich mit einem elektrischen Aktor bzw. einer elektrischen Maschine zum Aufbringen der Betätigungskraft zum Zu- bzw. Abschalten eines Bauteiles bzw. eines Zahnrades ausgeführt, dem ein so genannter Auswählaktor zugeordnet ist. Mittels des Auswählaktors ist zwischen den verschiedenen zu betätigenden Bauteilen bzw. Losrädern der Getriebevorrichtung eine Auswahl durchführbar, so dass das über den Auswählaktor ausgewählte Zahnrad oder Bauteil bzw. das diesem zugeordnete Schaltelement mit der von der elektrischen Maschine erzeugten Betätigungsenergie beaufschlagt wird.
Dabei ist der Auswählaktor vorzugsweise als Schaltmagnet ausgeführt, der zwischen dem elektrischen Aktor der Vorrichtung und dem über die Vorrichtung zu betätigenden Bauteil bzw. Zahnrad jeweils eine für die Betätigung des Bauteiles oder des Zahnrades bzw. diesem zugeordneten Schaltelement erforderliche Verbindung herstellt.
Bezuqszeichen
1 Getriebeeinrichtung
2 Getriebehauptwelle
2A bis 2D Zahnräder
3 Vorgelegewelle
3A bis 3D Zahnräder
4 Vorrichtung
4A,B Zuschalteinrichtung
5 elektrischer Aktor
6 Steuer- und Leistungselektronik
7 Gehäusebauteil
7A Energiespeicher
8 Spindel-Mutter-Anordnung
8A Spindel
8B Mutter
9A,B Bolzen
1 OA1B Langloch
1 1 Hülsenelement
1 1 A Zahnprofil
12 Zahnprofil
13 Zahnprofil
14 Spindel-Mutter-Anordnung
14A Spindel
14B Mutter
15 Drehübertrager
15A, 15B Spulenanordnung
1 6A.B Bolzen
17 Aktor

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Getriebevorrichtung mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische Komponente aufweisende Aktuatorik betätigbaren Schaltelement, wobei die elektrische Komponente mit einer Getriebewelle verbunden ist, im Betrieb mit der Drehzahl der Getriebewelle rotiert und über eine elektrische Übertragungseinrichtung mit weiteren gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung in Wirkverbindung steht, und wobei über die Übertragungseinrichtung elektrische Energie und/oder Daten über Schleifringkontakte zwischen den gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung und der wenigstens einen mit der Getriebewelle verbundenen elektrischen Komponente austauschbar sind.
2. Getriebevorrichtung (1 ) mit mindestens einem über eine wenigstens eine elektrische Komponente (5, 17) aufweisende Aktuatorik (4) betätigbaren Schaltelement (11 ), wobei die elektrische Komponente (5, 17) mit einer Getriebewelle (3) verbunden ist, im Betrieb mit der Drehzahl der Getriebewelle (3) rotiert und über eine Übertragungseinrichtung (15) mit weiteren gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung (1 ) in Wirkverbindung steht, und wobei über die Übertragungseinrichtung (15) elektrische Energie und/oder Daten mittels Induktion oder kapazitiv zwischen den gehäusefest ausgeführten Komponenten der Getriebevorrichtung (1 ) und der wenigstens einen mit der Getriebewelle (3) verbundenen elektrischen Komponente (5, 17) austauschbar sind.
3. Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass eine gehäusefest ausgeführte Spulenanordnung (15A) der induktiven Übertragungseinrichtung (15) innerhalb der Getriebewelle (3) angeordnet ist.
4. Getriebevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine gehäusefest ausgeführte Spulenanordnung der induktiven Übertragungseinrichtung außerhalb der Getriebewelle angeordnet ist.
5. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die induktive Übertragungseinrichtung (15) die elektrische Energie und die Daten innerhalb verschiedener Frequenzbereiche überträgt.
6. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung koaxial zur Getriebewelle angeordnet ist.
7. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrischen Komponente (5, 17) eine ebenfalls mit der Getriebewelle (3) verbundene Elektronik zugeordnet ist, mittels welcher die der elektrischen Komponente (5, 17) zuzuführenden Energie von den ebenfalls der elektrischen Komponenten (5, 17) zu übermittelnden Daten separierbar sind.
8. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die von den gehäusefesten Komponenten zu der mit der Getriebewelle (3) verbundenen elektrischen Komponente (5, 17) zu übermittelnden Daten Sollwertvorgaben für eine Betätigung der Aktuatorik (4) darstellen.
9. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von der mit der Getriebewelle (3) verbundenen elektrischen Komponenten (5, 17) zu den gehäusefesten Komponenten zu übermittelnden Daten eine Rückmeldung hinsichtlich Betriebszustand der Aktuatorik (4) darstellen.
10. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten über die Übermittlungseinrichtung optisch und/oder per Funk übertragbar sind.
11. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Getriebewelle (3) verbundener Teil (15A) der Übertragungseinrichtung (15) mit mit der Getriebewelle (3) verbundenen elektrischen Komponente (5, 17) der Aktuatorik (4) ein gemeinsames Modul ausbildet.
12. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein gehäusefester Teil der Übertragungseinrichtung mit einem Getriebesteuergerät und/oder Getriebesteckern ein gemeinsames Modul ausbildet.
13. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinrichtung (15) auch als Drehölzuführung ausgeführt ist.
14. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Komponente (5, 17) als elektrische Maschine ausgeführt ist, welche mit einer zwischen einer Motorausgangswelle und dem Schaltelement (11) angeordneten Antriebswandlereinrichtung (8, 14) zum Wandeln einer rotatorischen Antriebsbewegung der elektrischen Maschine (5, 17) in eine translatorische Betätigungsbewegung für das Schaltelement (11) wirkverbunden ist.
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