WO2001073317A2 - Kraftfahrzeug mit automatisiertem getriebe - Google Patents

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WO2001073317A2
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Volker Kretz-Busch
Detlef Noack
Martin Meunier
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    • Y10T74/2011—Shift element interlock with detent, recess, notch, or groove

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle with a drive motor, a torque transmission device with an actuation device, a transmission with an actuation device and a control device, in which the actuation of the torque transmission device and the transmission takes place automatically by the control device.
  • To actuate such gears is usually carried out by means of two movement components such as dialing components and switching components.
  • connection between the drives and the selector shaft is problematic here.
  • the requirements for the transmission path with regard to distance and force ratios, switching speed, switching time and switching comfort lead to complex designs that are extensive and cost-intensive and their assembly is complex.
  • the invention is therefore based on the object of providing a motor vehicle with an automated manual transmission which has a reduced range of parts, is more cost-effective and meets the requirements for the required travel and force ratios, the switching speed, the switching time and the switching comfort with simple means.
  • the system should have a simple, compact design which is adapted to the installation space and should be easy to assemble.
  • the actuating device for the transmission comprises a base plate via which it is connected to the transmission.
  • the base plate advantageously carries the first and second drives.
  • base plate in the context of the present invention does not necessarily mean a plate-shaped element, but rather an element of whatever type, which carries essential components of the actuating device and is directly or indirectly connected to the transmission.
  • the axis of the worm wheel assigned to the first and / or the second drive is preferably received in the base plate at least as a support.
  • the mount forms a bearing for the axis.
  • the base plate forms a housing for at least one gear stage of the switching and / or selection kinematics, in particular for the first gear stage of the switching kinematics formed from the spur gear and the rack.
  • the base plate advantageously allows access, for example through recesses.
  • an oil filler plug in the gearbox can be left free through a corresponding hole to allow an oil level check or topping up oil.
  • a preferred embodiment of the invention is designed as a cast part and has ribs. It is advantageous if the ribs run at such an angle to the main direction of the tool, that is to say perpendicular to the parting plane of the casting tool, that no additional element, such as a slide, core or the like, is required for producing openings through the ribs, but rather the production thereof Design of the casting tool can be done.
  • an element is used to fasten the base plate to the transmission, which element also forms the bearing for the rotatable shift lever for transmitting the shift movement.
  • This element can advantageously be designed in the form of a pin or bolt for mounting the shift lever and have a step-shaped or collar-shaped area for the purpose of transmitting clamping forces for fastening the base plate.
  • the pretensioning force for fastening the base plate to the transmission is used, inter alia, by a pretensioning element, such as a screw or rivet, which is pre-assembled so that it cannot be lost. Before the actual assembly, this element is held in the intended location in an easily detachable or attachable manner.
  • a pretensioning element such as a screw or rivet
  • a preferred embodiment of the invention shows the driver for converting the rotary movement into an axial movement in the transmission path of the selection movement as a disk or lever-shaped element with an eccentrically arranged connection to the drive axis to the subsequent transmission element.
  • the element following the driver for transmitting the axial movement is by means of ball head connections in the Kinematic path integrated, for example to enable tension-free power transmission and tolerance compensation.
  • the spur gear which forms the second gear stage in the transmission path of the switching movement with the toothed rack, is inserted into a corresponding recess of the switching elasticity for positive force transmission.
  • the toothed rack in the transmission path of the switching movement has an area made of a material with a high melting point, such as metal, which carries the teeth, and an area made of a material with a lower melting point, such as plastic, which is used for connection to the element tension-free transmission of axial movements is provided on.
  • the element for the stress-free transmission of axial movements in the transmission path of the switching movement has an area made of a material with a higher melting point, such as metal, which is provided for connection to the toothed rack and an area made of a material with a lower melting point, such as Plastic, which is intended for connection to the gear lever.
  • the element for the stress-free transmission of axial movements in the transmission path of the switching movement with the rack is axially fixed, but relatively rotatable about at least two axes.
  • This connection is advantageously designed as a ball-head connection and is produced by pouring or injecting the ball arranged on the element for the stress-free transmission of axial movements in the transmission path of the switching movement.
  • the toothed rack and / or the element for the stress-free transmission of axial movements in the transmission path of the switching movement consists entirely of plastic, wherein plastics with different melting points can be used.
  • measures are taken so that the ball joint is fully movable in the temperature range intended for operation. So it can be advantageous to surround the ball head with a release agent, such as wax, before the injection process. It can also be advantageous to ensure the mobility between the ball head and socket additionally or solely by a defined cooling process.
  • a release agent such as wax
  • a plastic with a lower shrinkage rate when cooling is preferably used as the material for the ball socket.
  • the rack if the pitch circle plane of the toothing lies in the vicinity of the rack axis or, particularly advantageously, coincides with it.
  • the rotatable shift lever is connected to an element for initiating the shifting movement on the shift shaft by means of a sliding block connection.
  • the last element in the transmission path of the selection movement before initiation to the shift shaft is simultaneously the last element in the transmission path of the shift movement before initiation to the shift shaft.
  • the selection and switching movement are coupled with one another via this element.
  • the change in the position of the selector drive caused by the mechanical coupling of the switching and selection kinematics is not interpreted as a position deviation by the control device during a switching movement.
  • This can advantageously be achieved, for example, in that the selection kinematics are coordinated in such a way that the change in the position of the selection drive during a switching movement is at least very small, particularly advantageously minimal.
  • Figure 1 A vehicle with a powertrain, transmission actuator and
  • FIG. 2 shows an exploded drawing of the transmission actuation device
  • FIG. 3 shows a transmission actuation device mounted on the transmission
  • FIG. 4 shows a kinematics of a dialing path
  • FIG. 5 shows a kinematics of a switching path
  • FIG. 6a connection and load direction in the case of a ball head connection
  • Figure 6b shows a ball head connection with increased possible power transmission in
  • FIG. 6c shows a securing bracket for ball head connections
  • FIG. 6d shows a ball head connection for axial power transmission
  • FIG. 7a top view of an injected ball head
  • FIG. 7b side view of an injected ball head
  • FIG. 7c section through an injected ball head
  • FIG. 9 shows a diagram of the kinematics of a switching path
  • FIG. 10 shows a diagram of the kinematics of a selection route
  • Figure 11 is a diagram of the effect of the switching movement on a
  • FIG. 12 shows a switching elasticity in top view, two sections
  • FIG. 13 a bellows
  • Figure 14 shows an element for attaching the base plate and storing the
  • FIG. 16a connection of a drive to a selection chain
  • FIG. 17 a base plate spatially
  • FIG. 18 a base plate side view
  • FIG. 19 shows a section through the unit formed from the toothed rack and push rod
  • FIG. 20 a connecting plate
  • FIG. 21 a carrier element with kinematics on the transmission
  • FIG. 22 shows a carrier element with kinematics
  • FIG. 23 kinematics of a dialing path
  • FIG. 1 schematically shows a motor vehicle 1 with a drive train which contains a drive motor 2 designed as an internal combustion engine, a clutch 4 and a transmission 6.
  • the wheels 12 of the vehicle 1 are driven via a cardan shaft 8 and a differential 10. Analogously, it can of course also be a vehicle with one or more other driven axles.
  • the control device 18, 44 contains a translation selector 60, such as a selector lever, with sensor 61 and a control device 18, 44 as a block diagram.
  • the control device 18, 44 can be designed as a unit or in structurally and / or functionally separate partial areas. If the control device 18, 44 is formed in structurally and / or functionally separate partial areas, these can be implemented, for example, via a CAN bus 54 or another electrical connection be connected to one another for data exchange.
  • the control device 18, 44 controls, for example, the automated actuation of the Gear 6 and / or the clutch 4 or the motor 2, such as the engine torque, the choice of gear ratio, a park position or a neutral position of the transmission or the torque that can be transmitted by the clutch.
  • the device for changing the gear ratio of the transmission comprises at least one actuator 48, 50 and a control device 44, the gear ratio being changeable by actuating the actuator 48, 50.
  • the clutch 4 can also be actuated automatically by means of the actuator 46.
  • Area 44 of the control device receives signals which at least represent the transmission state of clutch 2 and the transmission ratio set in transmission 6, as well as signals from a sensor 52 for the output speed and a sensor 61 at transmission ratio device 60. These signals are determined by sensors, such as by a gear detection sensor or a clutch displacement sensor.
  • Area 18 of the control device controls the internal combustion engine 2 by adjusting the throttle valve 30 and / or the injection. Signals from sensors 26 for intake manifold pressure, 24 for cooling water temperature, 28 for engine speed, 20 for the position of the throttle valve 22 and 16 for an accelerator pedal actuation 14 are received.
  • the device for changing the transmission ratio of the transmission comprises at least one actuator 48, 50, which for example comprises two electric motors, one electric motor being actuated to actuate the selection process and a second electric motor being actuated to actuate the switching operation.
  • an adjustment of at least one transmission-side switching element is actuated by means of the electric motors along the dialing path or the switching path.
  • Figure 2 shows an exploded view of the transmission actuator.
  • the central element is the base plate 220, on which the drives 201 for the selection movement and 205 for the switching movement are arranged.
  • the drive 201 is fastened by means of screws 223, the drive 205 is fastened by means of the screws 224.
  • the coupling rod 202 is used to transmit the selection movement to the selection arm 203 is, in order to avoid tension in the kinematics, articulated via ball head connections on the selector arm 203 and on the driver of the drive 201.
  • the transmission of the switching movement takes place via the gear 207, which is in engagement with a toothed rack 209, the connecting element 211 and the shift lever 215 on the selector arm 203.
  • Plastic bearing bushes 208 are used to mount the gear 207.
  • the drive 205 comprises an integrated switching elasticity 206 shown in FIG. 12 and described in more detail.
  • Two bearing sleeves 210 are used to slide the rack 209 in the base plate 220.
  • a bellows 212 serves to protect the teeth from contamination.
  • the hollow cylindrical element 221 acts as a bearing pin for the rotatable mounting of the shift lever 215 in the base plate 220.
  • the shift lever 215 is mounted on a sliding bearing by means of a bearing sleeve 216.
  • the hollow cylindrical element 221 serves to brace the base plate 220 by means of the screw 222 with the gear.
  • Ball heads 213 and 217 are used to link element 211 and sliding block 218 to shift lever 215.
  • a molded ring 214 made of plastic protects the ball head connection to the element 214 against contamination.
  • the sliding block 218 is used for tension-free power transmission in the selector arm 203.
  • a rubber bellows 219 is used to protect against dirt.
  • the ball head connection between the selector arm 203 and the coupling rod 202 is protected from contamination by the molded ring 204.
  • the transmission actuator is shown mounted on the transmission.
  • the transmission comprises a housing 303, an intermediate housing 302 and a cover 301.
  • the base plate 306 is fastened to the transmission by means of the three screws 308, 309 and 310.
  • the screw 310 also serves to brace the hollow cylindrical element, which forms the bearing for the shift lever 311.
  • the present view of the exemplary embodiment shows the control shaft 313 lying horizontally at the bottom front, so that a switching movement S is a right-left movement corresponds to a rotation about the horizontal axis of a selector movement W.
  • the selector lever 312 engages, via which both the selector movement S and the selector movement W are initiated, the left end of the selector shaft is - not shown here - via selector fingers and shift forks in connection with the shift sleeves.
  • the transmission actuation device including the base plate 306 and the drives 304 and 305, is fastened at the front in such a way that the longitudinal axis of the drives forms an angle 314 of approximately 45 ° with the axis of the control shaft 313 and the drives are connected via the kinematic chains on the shift lever 312 can be done.
  • the axis of the selector drive 304 and the coupling rod 307 form an angle of approximately 45 °, so the coupling rod encloses an angle of approximately 90 ° with the selector shaft 313.
  • the axes of the transmission elements - the coupling rod 307 in the transmission path of the selection movement and the rack or the element for the stress-free transmission of the axial movement 320 in the transmission path of the switching movement - are approximately parallel, so so that the rack or the element for tension-free transmission of the axial movement 320 are arranged approximately perpendicular to the control shaft 313.
  • the drives 304 and 305 comprise the drive motors 318 and 319, the pole pots of which are shown in the figure, and regions 316 and 317, each of which has a housing which is open on one side for the first gear stage, formed from a worm and a worm wheel, in the selection or Form switching path.
  • the drives 304 and 305 are connected to the transmission housing 303 with the interposition of the base plate 306 such that the open side of the regions 316 and 317 faces the transmission.
  • the shift drive 305 is closer to the shift lever 312 as a central element for transmitting motion to the shift shaft than the selector drive 304.
  • the kinematic chain is also shorter, which is particularly advantageous in view of the larger switching forces compared to the selection forces.
  • the entire arrangement enables the drive motors 318 and 319 to be fastened in a manner insulated from vibrations of the internal combustion engine, the transmission and / or the driving operation.
  • the dialing kinematics are shown in FIG. Connected to the gear 408 driven by the worm is a disk 401 which carries a driver 409 which is arranged eccentrically to the worm wheel axis and which is designed as part of a spherical head connection.
  • the driver 401 can also be a lever-shaped or differently designed element which is suitable for converting a rotational movement into an axial one.
  • the rotational movement of the disk 401 is converted into an axial movement of the coupling rod 402.
  • the movement of the coupling rod 402 is transmitted without tension via the ball head connection 410 to the selector arm 403 connected to the selector shaft 404.
  • the coupling rod 402 is shown in FIG. 15 and described in more detail.
  • the stops in the end positions of the selection direction are realized by moving the pin 406 within the switching link 407.
  • the selector shaft 404 is rotated by the drive to select the shift gate, the pin 406 within the shift gate 407 is moved accordingly, which also limits the selection movement and determines the position of the alleys.
  • the kinematics of the dialing route is designed as a spatial four-bar link.
  • the lowest possible distortion is advantageously generated.
  • the axes a of the worm wheel of the first gear stage in the transmission path of the selection movement, the axis ak of the coupling rod 402 and the axis as of the shift rod 404 each form an angle of approximately 90 °.
  • the axis a lies approximately parallel to the y axis, the axis ak approximately parallel to the z axis and the axis as approximately parallel to the x axis.
  • the vertical distance between the axes a and ak is given by the distance d between the axes a of the worm wheel of the first gear stage in the transmission path of the selection movement and the axis ae of the eccentric driver.
  • the vertical distance between the axes as and ak is determined by the length e of the shift lever 403.
  • the connection of one drive to the dialing kinematics is shown in Figure 16a.
  • the drive 1601 which can be designed as an electric motor, for example, drives a worm wheel 1603 via a worm 1602, which is connected to a driver 1604.
  • the driver 1604 is disc-shaped and eccentrically to the worm wheel axis carries a ball head 1605 for articulating the coupling rod 402.
  • the other part of the ball head connection could also be arranged on the driver 1604.
  • Figure 5 shows the transmission path of the switching movement.
  • the movement is transmitted to the rack 503 via the gear 502 connected to an axle 501.
  • the shift lever 506 is rotatably fixed via the hollow cylindrical element 507, which is fastened to the transmission by means of the screw 508.
  • the shift lever 506 is designed such that no or at least only slight distortions occur in the kinematics of the shift movement. When converting an axial movement into a rotary or vice versa, sinusoidal distortions always occur. Due to the double conversion via the shift lever 506, the distortions cancel each other out, so that the movement of the rack 503 can advantageously be converted here into a movement of the shift shaft 511.
  • a tension-free connection to the selector shaft 511 takes place via the selector arm 509.
  • a sliding block connected to the selector lever 506 by means of a spherical head connection sits in the selector arm 509 to transmit the movement.
  • a shift lock 512 defines the neutral position or the positions of the gears engaged; the shoulders 510 in the gearshift shaft form internal stops in the gearshift direction.
  • the pin 513 is also correspondingly moved in the switching link 514 during the switching movement.
  • the arrangement of the entire kinematic chain for transmitting the switching movement enables the movements to be transmitted largely without distortion.
  • the two legs 506a and 506b of the shift lever 506 are advantageously at least approximately the same length in order to avoid distortions during the transmission of movement. If a specific translation or force change is desired, however, it can also make sense if the legs 506a and 506b are of different lengths.
  • the drive designed as an electric motor 1610 drives a worm wheel 1612 via a worm 1611, which worm gear is in operative connection with a switching elasticity 1613.
  • the spur gear 1614 which is rotatably mounted on the axis 1616 by means of sliding bushes 1615, is connected to the switching elasticity 1613.
  • the axes aa and ba of the two drives 1601 and 1610 are approximately perpendicular to the axes and bb of the associated worm wheels. The vertical distance between the axes is essentially determined by the radius of the respective worm wheel.
  • FIG. 6a shows a known ball head connection, formed from a ball socket 601, for example made of plastic, and a ball head 602.
  • a ball socket 601 for example made of plastic
  • the collar 606 of the ball socket 601 has a slightly smaller diameter than the diameter of the ball 602.
  • the connecting direction 604 and working direction 605 are usually at right angles to one another.
  • connection in the connecting direction is not loaded; only a small holding force is required for the ball 602 in the groove 601. It is clear that a force transmission in connection direction 604 is not possible with the present ball head connection, since ball head 602 and ball socket 601 would separate from one another.
  • FIG. 6b shows a ball head connection in which a limited load is also possible in connection direction 604. This is achieved in that separation of ball socket 610 and ball head 611 is made more difficult by an additional element 612, for example made of metal, as is shown in more detail in FIG. 6c.
  • the ball socket 610 has no collar which is smaller in diameter than the ball diameter.
  • the ball head 611 is fixed in the ball socket 610 by means of the additional element 612 shown in FIG. 6c. It has an area 613 which engages under the ball and can absorb a force when loaded in the connecting direction. This force is supported via the area 614, which is designed in the shape of a bow and sits on the neck of the ball socket 616.
  • the one element is a toothed rack 621, which has a toothing 622 for power transmission.
  • the element 620 which comprises the ball socket 624, is to be movably connected to it.
  • the ball head 625 is designed as an independent element and is connected to the rack 621 via a carrier 623.
  • FIGS. 7a, 7b and 7c A power transmission between elements in which the connecting direction is also the working direction is made possible according to the invention in a particularly advantageous manner with the solution shown in FIGS. 7a, 7b and 7c, in particular this solution is suitable for the movable connection of two elongate, for example cylindrical, elements, one Experience the load in the axial direction.
  • the connection of a rack 702 with a push rod 701 is shown here by way of example.
  • the toothed rack has a toothing 710 via which a force can be introduced, the push rod 701 can have a ball socket 704 at its end facing away from the push rod for transmitting motion to other elements.
  • connection is advantageously made by a ball socket 705 consisting of a thermally formable, in particular pourable and / or sprayable material, for example a plastic, such as PA 6.6-GF 30 or POM-GF 30, and a ball socket made of a material with a higher melting point, for example Steel, manufactured ball head 703 is formed so that the ball head 703 can be poured into the ball socket 705 or the material forming the ball socket 705 can be encapsulated to produce the connection.
  • a ball socket 705 consisting of a thermally formable, in particular pourable and / or sprayable material, for example a plastic, such as PA 6.6-GF 30 or POM-GF 30, and a ball socket made of a material with a higher melting point, for example Steel, manufactured ball head 703 is formed so that the ball head 703 can be poured into the ball socket 705 or the material forming the ball socket 705 can be encapsulated to produce the connection.
  • the material of the ball socket 705 has a higher melting point than the material of the ball head 703.
  • the element 705 forming the ball socket has a collar 706 which has a diameter d which is substantially smaller than the diameter D of the ball head 703. This ensures a secure fixation of the two elements 703 and 705 even under axial load.
  • the ratio of D to d is preferably in the range 1.1 to 2, in particular it is approximately 1.43.
  • the area 707 of the element 705 is provided in a funnel shape with an angle to the axis a, so that a relative movement of the elements 705 and 709 is possible. In the end positions of the pivoting area, the shaft 708 can rest on the funnel-shaped area 707.
  • FIG. 19 shows a section through the unit formed from the toothed rack and push rod.
  • the part of the toothed rack 1904 which carries the toothing is made of metal and has a cast-on area 1903 made of plastic.
  • the metal end 1908 of the push rod 1902 which is spherical and made of metal to produce a spherical head connection, is preferably cast in at the same time in order to obtain a movable connection which can be loaded in the longitudinal direction.
  • the push rod 1902 has a molded-on area 1901 made of plastic, which can be cast on together with area 1903 of the toothed rack or, if necessary, in a separate work step and enables a flexible articulation to the shift lever.
  • the groove 1905 is formed in the area 1901 of the push rod.
  • the end regions of the toothed rack or of the tappet are expediently designed at their ends cast in plastic so that the connection is firm even under load.
  • the ends are provided with ring grooves for the formation of undercuts 1906 and 1907.
  • the hollow cylindrical element 812 is shown in connection with the base plate 801 for attachment to the transmission and as a bearing for the shift lever 807.
  • the base plate 801 is fork-shaped with two legs 813 and 814.
  • a through hole is formed in the leg 813, the diameter of which corresponds to the diameter D of the hollow cylindrical element 812 shown in detail in FIG. 14 with 1401;
  • a through hole with a diameter d is formed in the leg 814, so that the hollow cylindrical element 1401 is seated in the leg 814 with the region 1404 and in the leg 813 with the other end region.
  • the surface 1403 forms a stop which is supported on the inside of the leg 814 and via which the base plate 801 is applied via a screw 802 accommodated in the passage 1406, a tension force is applied to the surface 1402 via the head 803 thereof and the thread 804 thereof in a thread engages in the gear housing, can be braced on the gear housing.
  • the screw 802 has a small diameter and a large length, which is particularly advantageous with regard to dynamic loads, since the screw acts as an expansion screw, in particular the ratio of length to diameter is approximately 10: 1.
  • Another advantageous feature enables captive pre-assembly of the screw 802 in the hollow cylindrical element 812.
  • the screw 802 can be preassembled in the hollow cylindrical element 812, so that when the entire preassembled transmission actuation device consisting of base plate, drives, kinematic elements and possibly other elements is installed, the screw is already secured against being lost and does not have to be fed in first ,
  • an element which brings about increased friction between screw 802 and hollow cylindrical element 812 for example a plastic ring 806 foamed onto screw 802, can be provided; it can also be expedient to foam the plastic inside onto hollow cylindrical element 812.
  • An embodiment can also be advantageous in which the element causing increased friction between screw 802 and hollow cylindrical element 812 is designed as a separate element, for example as a plastic or rubber ring, it may also be advantageous to use several such elements.
  • FIG. 8 shows an arm of the shift lever 807 which establishes the connection of the shift lever 807 to the selector arm.
  • a ball pin 808 is connected to the shift lever 807.
  • the head of the ball pin 808 carries a plastic stone 809, for example made of plastic, which forms the ball socket, is clipped onto the ball head and is seated in the selector arm for tension-free power transmission.
  • a groove 810 is formed in the ball pin 808, in which a bellows 811 can sit to protect the sliding block connection.
  • the ball pin 808 is riveted to the shift lever 807, for example, by plastically widening its end 815. It can be advantageous if the ball pin 808 is made of a hard or hardened material in order to ensure a long service life of the ball head it makes sense to produce the widening at the end 815 of the ball pin 808 by tying it in.
  • the axis of the ball pin is preferably parallel to the axis of rotation of the shift lever 807.
  • the other arm (not visible here) of the shift lever 807 also advantageously receives a ball pin for articulation as described above.
  • Figure 9 shows a diagram of the kinematics of the switching path.
  • the switching path s_SW is plotted here in relation to the angle of rotation of the armature shaft of the phi_SM switching motor. With a rotation of the armature shaft of the switching motor, a linear change of the switching path is achieved, such that the switching range of the switching motor can be used to switch easily between the end positions of the 1st, 3rd and 5th or 2nd, 4th and reverse gear.
  • Figure 10 shows a diagram of the kinematics of the dialing route.
  • the angle of rotation of the selector shaft is plotted against the angle of rotation of the armature shaft of the selector motor.
  • the rotary motion of the selector motor is implemented in such a way that it is possible to switch between the shift gates 1/2, 3/4 and 5 / R with the available range of rotation angles.
  • Figure 11 shows the effect of the switching movement on the dialing kinematics. Due to the coupling of the selection and switching movement on the selection arm, a switching movement always causes a change in the selection movement.
  • Figure 11 shows how the angle of rotation on the selector lever phi_AH changes with the switching movement s_SW for the shift gates 1/2, 3/4 and 5 / R.
  • An incremental sensor system is available within the drives to determine the position. If the control device detects a deviation from the target position via the sensor system, readjustment of the drives can be triggered.
  • the threshold from which readjustment is triggered depends on the control hysteresis set in the control device and the games present in the kinematic chain.
  • the maximum deviation of the angle of rotation of the selector lever during a shift movement is advantageously less than the sum of the games in the selector chain. To this Detection of the deviation by the sensors contained in the drives and thus triggering readjustment are prevented.
  • the kinematics of both the selector and the switching section is designed so that the influence of the switching movement on the selector position is as small as possible.
  • FIG. 12 shows the arrangement of the elements forming the switching elasticity.
  • the switching elasticity is formed by two sub-elements 1204 and 1205 that can be rotated relative to one another in a specific angular range, which are connected to one another in an elastic and damped manner and one of which is connected to the worm wheel 1612 and the other to the spur gear 1614. for example by means of toothing 1207 and 1208, in a non-positive and / or positive connection.
  • Springs and dampers of the switching elasticity advantageously have characteristics such that the drive of the kinematics and the processes on the clutch are appropriately isolated, for example before the force surges caused during switching operations.
  • springs 1210a, 1210b, 1210c and 1210d are shown in the present example, which are connected in parallel and whose stiffnesses add up accordingly.
  • the springs In order to achieve the desired overall characteristic curve, it can be advantageous if the springs have the same characteristic curves. In another exemplary embodiment, however, it can be advantageous to use springs with different characteristic curves.
  • the use of springs with a linear characteristic is advantageous. If necessary, the use of progressive or degressive springs can also be advantageous.
  • the damping is linear, but in another exemplary embodiment it can also advantageously be path-dependent and / or frequency-dependent
  • a design example is shown at 1201 in plan view, 1202 and 1203 show sections AA and BB.
  • the force transmission takes place via the toothing 1207 to the drive-side element 1205, which is rotatably connected to the driven-side element 1204 by springs 1210 in a certain angular range.
  • a toothing 1208 is formed in the output-side element 1204, into which a toothed wheel 1209 can be plugged.
  • Gear 1209 can, however, also be firmly connected to element 1204.
  • the ring-like element 1206 is connected to the input-side element 1205.
  • FIG. 13 shows the bellows 1301 for sealing the first gear stage in the dialing kinematics.
  • the bellows 1301 is seated at one end 1304 in a groove on the push rod connected to the rack.
  • the other end 1303 is inserted in a groove on the base plate.
  • the fold 1302 has an enlarged diameter compared to the other folds to facilitate assembly.
  • FIG. 15 shows the element for transmitting axial movements in the transmission path of the selection movement.
  • the element is articulated, but suitable for the transmission of axial movements, integrated into the transmission path, for example ball head connections are used.
  • the element consists of a rod 1501 with molded parts 1502 and 1503 of a ball head connection. In the present case, it is the channels, but it could also be advantageous to cast on the balls or to manufacture the element in one piece from only one material.
  • section 1504 Details are shown in section 1504, in which the formation of the undercut forming the rod end which is cast in the ball socket can also be seen.
  • the connection can also be made in another convenient manner.
  • FIG. 17 shows the base plate 1701 for fastening the two drives and fixing them to the transmission.
  • the first drive is fastened by means of screws which are screwed into the housing of the drive through the holes 1702, the axis of the worm wheel of the drive in the hole 1703 seated. This ensures an exact positioning of the drive on the base plate 1701 and at the same time relieves the bearing on the axis.
  • the second drive is fastened by means of screws which are screwed into the thread 1704, the axis of the worm wheel of the drive being seated in the bore 1705.
  • screws which are screwed into the thread 1704, the axis of the worm wheel of the drive being seated in the bore 1705.
  • the spur gear arranged on the axis of the second drive engages with a toothed rack which is guided longitudinally in the bores 1706 and 1707.
  • a toothed rack which is guided longitudinally in the bores 1706 and 1707.
  • surface 1712 forms the sealing seat for the housing of the drive.
  • This gear stage is protected from dirt, for example by means of a bellows, for the fastening of which the groove 1708 is provided.
  • the base plate 1701 is fixed to the transmission via three fastening points, of which only two, 1709 and 1711, can be seen in the present view.
  • the attachment point 1711 is of particular importance, since here the selector lever is rotatably mounted by means of the element held in the passages 1710 and 1711 and thus the accuracy of the arrangement has a particular influence on the kinematics of the overall system.
  • the present arrangement ensures a low-tolerance positioning of the drives, in particular due to the axial position of the worm wheels defined with the bores 1703 and 1705 to the axis of the fastening element going through the holes 1710 and 1711 and by the exact positioning of the entire base plate 1701 to the articulation point on the selector shaft.
  • the plane formed with the attachment points 1702 and the plane formed with the attachment points 1704 are advantageously parallel and have a certain distance. In another exemplary embodiment, however, it can also make sense if the planes are not spaced apart, that is to say the fastening points 1702 and 1704 lie in one plane.
  • a side view of the base plate 1801 can be seen in FIG. 18.
  • 1802, 1803, 1804 and 1805 are threads for fastening the shift actuator
  • 1806 and 1807 are fastening points for fastening the base plate 1801 to the gearbox.
  • the use of a slide is only required for the guide 1811, all other openings, ribs, etc. can be - despite the non-parallelism of the level 1812 for fastening one drive and the levels 1813 and 1814 for fastening on the gearbox - by designing the casting tool using draft angles.
  • the ribs which contain the openings 1808 and 1809, lie at such an angle to the main direction of the tool that they can be produced without a slide, core or the like.
  • the web 1810 fulfills the function of an assembly aid during assembly by holding the element inserted through the openings 1808 and 1809 in position for the axial transmission of the selection movement.
  • a is the axis of the shift lever, not shown, and a fastening screw, which is advantageously approximately perpendicular to the levels 1813 and 1814 for attachment to the transmission.
  • actuating device of the clutch and the control device in a structural unit, but separately from the actuating unit of the transmission.
  • connecting plate 2001 as shown in FIG. 20, for connecting this structural unit to the transmission.
  • the plate 2001 Due to vibrational considerations, the plate 2001 has a high degree of rigidity with a low mass of its own, in order to dampen the structural unit connected to it as best as possible against the vibrations excited, for example, by the gearbox and / or drive motor and / or by the driving operation; this includes, among other things, a plurality of Stiffening ribs, such as 2006 and / or a suitable material, such as cast aluminum, are provided.
  • the plate 2001 For attachment to the gearbox, the plate 2001 has attachment points 2005, the structural unit is attached to the attachment points 2004. Furthermore, attachment points for further components, such as a recess 2002 for attaching a storage container for an operating fluid or a bore 2003 for attaching a receptacle for a supply and / or signal lines, can be provided on the plate 2001.
  • a recess 2002 for attaching a storage container for an operating fluid
  • a bore 2003 for attaching a receptacle for a supply and / or signal lines
  • FIGS. 21 and 22 A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIGS. 21 and 22.
  • a carrier element 2112, 2201 is used for tolerance-insensitive but in particular with respect to the selector shaft 2113 and the selector shaft 2211, the drives for the selector or selector actuation are attached to the transmission 2111 in a precise position; the carrier element 2112 also carries the elements of the selection and switching kinematics.
  • the carrier element 2112 has a plurality of fastening points 2109, which advantageously have threads for receiving fastening screws, although it may also be advantageous if they are designed as through holes.
  • the drives for switching and selector actuation each have, as in the exemplary embodiment described above, a first gear stage integrated into the drive by a worm and a worm gear, a second gear stage is in each case provided by a spur gear connected directly or indirectly to the worm gear and one Rack formed.
  • housing-like regions 2209 and 2210 are formed in the carrier element 2112, in which they are accommodated.
  • the drives for selection or for switching actuation are fastened on the carrier element 2112, 2201 in approximately parallel planes, the drives being open at their connection points and sealingly sealed with the housing-like areas 2209 and 2210.
  • the gear rack for selection actuation is accommodated in the bore 2108 such that it can move axially, approximately at right angles to it, a bore 2103 runs in a parallel plane to accommodate the gear rack for gear actuation.
  • the plane for fastening the switching drive has a greater distance from the gear housing 2111 than the plane for fastening the, in the present exemplary embodiment, due to the approximately right-angled arrangement of the switching shaft 2211 and the selection shaft 2113 to one another and the position of the carrier element 2112, 2201 thereto Wählantriebes.
  • the plane for fastening the selector drive is at a smaller or the same distance from the transmission housing 2111.
  • the fastening point 2115 serves to receive a rocker 2101, 2204, which can be pivoted in the fastening plane of the switching drive or a parallel plane, the levers 2101a and 2101b of which are approximately the same length in the present case, the lever 2101a being longer in another embodiment example or shorter than the lever 2101 b, so that a certain translation of the movement is effected.
  • FIG. 23 shows the dialing kinematics of the exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 21 and 22.
  • the gearwheel 2301 driven by the selector drive rack 2302 is movable in bore 2108.
  • the movement is carried out by means of an element for tension-free transmission of an axial movement 2104, 2208, 2303, which is connected to the toothed rack 2302, for example by means of a cast-in ball head connection 2306 shown and described as shown in FIGS.
  • a lever element 2105 , 2207, 2304 transmitted to the selector shaft 2113, 2305, a ball head connection 2114, 2307 being provided for the movable articulation of the element 2104, 2208, 2303 on the lever element 2105, 2207, 2304.
  • the direction of movement of the individual elements when actuated is indicated in the figure by ropes.
  • the axes a, b and c are each approximately at right angles to one another, in a Cartesian coordinate system 2308 the axis a approximately parallel to the x-axis, the axis b approximately parallel to the y-axis and the axis c approximately parallel to the z - Axis is arranged.
  • An offset of the articulation point between the element 2303 and the lever element 2304 to the axis b is compensated in the present case by the element 2303 which is articulated on both sides by means of ball head connections 2306 and 2307.
  • FIG. 24 shows the switching kinematics of the exemplary embodiment of the invention shown in FIGS. 21 and 22.
  • the toothed rack 2402 can be moved in the bore 2103, 2202 by means of the gearwheel 2401 driven by the switching drive.
  • the element 2403 for the tension-free transmission of axial movements is designed in the same way as that shown and described with FIGS. 7a, 7b, 7c and 19 and, via the ball head connection 2408, enables tension-free movement transmission to the rocker 2404 from which the movement by means of an element 2405, 2205 starts , 2102 a movement takes place on the lever element 2406, 2206 connected to the selector shaft 2407, 2211.
  • the rocker 2404 has two levers 2404a and 2404b, in the present case of approximately the same length, a leg 2404c enables a rotatable fastening, in that the rocker 2404 is fastened to the carrier element 2112, 2201, for example by means of a pin.
  • a Cartesian coordinate system 2408 the axes a of the gearwheel 2401 and d of the selector shaft 2407 are approximately parallel to the x-axis, the axes b of the toothed rack 2402 and c of the element 2405 are approximately parallel to the y-axis;
  • the rack 2402 with the element 2403, the rocker 2404 and the element 2405 lie at least approximately in one plane and move in this.
  • a selection movement has an influence on the switching drive due to the coupling of the selection and switching kinematics.
  • the kinematics is therefore designed in such a way that the influence on the selection kinematics during a switching movement is so small that the rotation of the selection drive during a complete switching movement - taking into account the games in the transmission path of the dialing kinematics - is below an increment of the dialing level and this rotation is therefore not detected, thereby preventing readjustment of the dialing drive
  • the present invention relates to the older applications DE 19734050, DE 19804214, DE 19804217, DE 19814126, DE 19928263, DE 19930869 and DE 19937544 or their subsequent applications, the contents of which expressly belong to the disclosure content of the present application.

Abstract

Kraftfahrzeug mit automatisiertem Schaltgetriebe das über zwei Antriebe in die Wähl und Schaltrichtung betätigt wird. Die kinematische Übertragunsgsstrecke zur Umsetzung der Bewegung des einen Antriebs in eine Wählbewegung beinhaltet eine Getriebestufe, einen Mitnehmer zum Umsetzen der rotatorischen Bewegung in eine axiale Bewegung und ein Element zum Übertragen der axialen Bewegung auf das Getriebe. Die Umsetzung der Bewegung des Antriebs in eine Schaltbewegung erfolgt über 2 Getriebestufen. Beide Antriebe werden von einer Grundplatte getragen.

Description

Kraftfahrzeug mit Getriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit einer Betätigungseinrichtung, einem Getriebe mit einer Betätigungseinrichtuπg und einer Steuereinrichtung, bei dem die Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung automatisiert erfolgt. Zur Betätigung derartiger Getriebe erfolgt in der Regel mittels zweier Beweguπgkomponenten wie Wählkompoπente und Schaltkomponente.
Es ist bekannt, jeder dieser Wählkomponenten einen eigenen Antrieb zuzuordnen. Die Bewegungen dieser beiden Antriebe werden in eine rotatorische und eine translatorische Bewegung an der Schaltwelle des Getriebes unter Wandlung der Weg- und Kraftverhältnisse umgesetzt.
Problematisch ist hier die Verbindung zwischen den Antrieben und der Schaltwelle. Die Anforderungen an den Übertragungsweg bezüglich Weg- und Kraftverhältnissen, Schaltgeschwindigkeit, Schaltzeit und Schaltkomfort führen zu aufwendigen Konstruktionen, die umfangreich und kostenintensiv sind und deren Montage aufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Schaltgetriebe zu schaffen, das einen reduzierten Teileumfang aufweist, kostengünstiger ist und mit einfachen Mitteln die Anforderungen an die geforderten Weg- und Kraftverhältnisse, die Schaltgeschwindigkeit, die Schaltzeit und den Schaltkomfort erfüllt. Das System soll eine einfache, kompakte, dem Bauraum angepaßte Bauform aufweisen und einfach zu montieren sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung des einen Antriebes in eine Wählbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, einen dieser nachgeordneten Mitnehmer zum Umsetzen der rotatorischen Bewegung in eine axiale Bewegung, ein Element zum Übertragen der axialen Bewegung auf ein Hebelelement zur Wandlung der axialen Bewegung in eine rotatorische Wählbewegung und die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung des anderen Antriebes in eine Schaltbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte erste Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, eine vorzugsweise in den Antrieb integrierte Schaltelastizität, eine nachfolgende, beispielsweise durch ein Stirnrad und eine Zahnstange gebildete, die rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelnde zweite Getriebestufe, ein Element zum verspaπnungsfreien Übertragen der axialen Bewegung, sowie einen, damit verbundenen, um eine Lagereinrichtung drehbaren Schalthebel mit verspannungsfreiem Anschluß zum Umsetzen in eine axiale Schaltbewegung umfaßt.
Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Betätigungseinrichtung für das Getriebe umfaßt im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Grundplatte, über die sie mit dem Getriebe verbunden ist. Vorteilhaft trägt die Grundplatte den ersten und zweiten Antrieb.
Unter dem Begriff Grundplatte im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nicht notwendigerweise ein plattenförmiges Element, sondern vielmehr ein wie auch immer ausgebildetes Element, welches wesentliche Bauteile der Betätigungseinrichtung trägt und mit dem Getriebe direkt oder indirekt verbunden ist, zu verstehen.
Bevorzugterweise wird die Achse des dem ersten und/oder des dem zweiten Antrieb zugeordneten Schneckenrades zumindest unterstützend in der Grundplatte aufgenommen. Die Aufnahme bildet eine Lagerung für die Achse.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bildet die Grundplatte ein Gehäuse für zumindest eine Getriebestufe der Schalt- und/oder Wählkinematik, insbesondere für die aus Stirnrad und Zahnstange gebildete erste Getriebestufe der Schaltkinematik.
Falls durch die Grundplatte am Getriebe ein Bereich verdeckt werden würde, der zugänglich sein muß, ermöglicht die Grundplatte vorteilhaft einen Zugang, beispielsweise durch Ausnehmungen. Zum Beispiel kann eine Öleinfüllschraube im Getriebe durch ein entsprechendes Loch soweit frei gelassen sein, daß eine Ölstandkontrolle oder ein Nachfüllen von Öl ermöglicht wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist als Gußteil ausgebildet und weist Rippen auf. Es ist vorteilhaft, wenn die Rippen in solch einem Winkel zur Werkzeughauptrichtung, also senkrecht zur Trennebene des Gußwerkzeuges, verlaufen, daß zur Herstellung von Durchbrüchen durch die Rippen kein Zusatzelement, wie etwa Schieber, Kern oder dergleichen, benötigt wird, sondern deren Herstellung lediglich durch Gestaltung des Gußwerkzeuges erfolgen kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur Befestigung der Grundplatte am Getriebe unter anderem ein Element verwendet, welches zugleich die Lagerung für den drehbaren Schalthebel zur Übertragung der Schaltbewegung bildet. Vorteilhaft kann dieses Element zur Lagerung des Schalthebels stift- oder bolzenförmig ausgebildet sein und zur Befestigung der Grundplatte über einen stufen- oder kragenförmigen Bereich zwecks Übertragung von Spannkräften verfügen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Vorspannkraft zur Befestigung der Grundplatte am Getriebe unter anderem ein eine Vorspannung erzeugendes Element, wie Schraube oder Niete, verwendet, welches verliersicher vormontiert ist. Vor der eigentlichen Montage wird dieses Element leicht lösbar bzw. befestigbar an der vorgesehenen Stelle gehalten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeigt den Mitnehmer zum Umsetzen der rotatorischen Bewegung in eine axiale Bewegung im Übertragungsweg der Wählbewegung als Scheiben- oder hebeiförmiges Element mit einer exzentrisch zur Antriebsachse angeordneten Verbindung zum nachfolgenden Übertragungselement.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das dem Mitnehmer nachfolgende Element zum Übertragen der axialen Bewegung mittels Kugelkopfverbindungen in die kinematische Strecke eingebunden, beispielsweise um eine verspannungsfreie Kraftübertragung und Toleranzausgleich zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise wird das Stirnrad, welches mit der Zahnstange die zweite Getriebestufe im Ubertragungsweg der Schaltbewegung bildet, zur formschlüssigen Kraftübertragung in eine entsprechende Ausnehmung der Schaltelastizität gesteckt.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Zahnstange im Ubertragungsweg der Schaltbewegung einen Bereich aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt, wie Metall, der die Verzahnung trägt und einen Bereich aus einem Werkstoff mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie Kunststoff, der zur Verbindung mit dem Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen vorgesehen ist, auf.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung einen Bereich aus einem Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt, wie Metall, der zur Verbindung mit der Zahnstange vorgesehen ist und einen Bereich aus einem Werkstoff mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie Kunststoff, der zur Verbindung mit dem Schalthebel vorgesehen ist, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung mit der Zahnstange axial fest, aber rotatorisch um zumindest zwei Achsen relativ beweglich angeordnet. Vorteilhaft ist diese Verbindung als Kugelkopfverbindung ausgebildet und wird durch Eingießen bzw. -spritzen der am Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung angeordneten Kugel hergestellt.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Kugel gleichzeitig mit dem die Verzahnung tragenden Teil der Zahnstange und/oder dem zur Verbindung mit dem Schalthebel vorgesehenen Teil des Elementes zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung einzugießen. In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiei besteht die Zahnstange und/oder das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung vollständig aus Kunststoff, wobei Kunststoffe mit unterschiedlichen Schmelzpunkten verwendet werden können.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiei werden Maßnahmen ergriffen, damit das Kugelgelenk in dem für den Betrieb vorgesehenen Temperaturbereich voll beweglich ist. So kann es vorteilhaft sein, vor dem Einspritzvorgang der Kugelkopf mit einem Trennmittel, wie Wachs, zu umgeben. Vorteilhaft kann es auch sein, die Beweglichkeit zwischen Kugelkopf und -pfanne zusätzlich oder alleine durch einen definierten Abkühlvorgaπg sicherzustellen.
Im Ausführungsbeispiei wird bevorzugterweise für die Kugelpfanne als Material ein Kunststoff mit geringerem Schwindmaß beim Abkühlen verwendet.
Für die Zahnstange ist es vorteilhaft, wenn die Teilkreisebene der Verzahnung in der Nähe der Zahnstangenachse liegt oder, besonders vorteilhaft, mit ihr zusammen fällt.
Bei einer zu bevorzugenden Ausgestaltung der Erfindung erfolgt der Anschluß des drehbaren Schalthebels auf ein Element zur Einleitung der Schaltbewegung auf die Schaltwelle mittels einer Gleitsteinverbindung.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiei kann es vorteilhaft sein, wenn das letzte Element im Ubertragungsweg der Wählbewegung vor Einleitung auf die Schaltwelle gleichzeitig das letzte Element im Ubertragungsweg der Schaltbewegung vor Einleitung auf die Schaltwelle ist. So sind über dieses Element Wähl- und Schaltbewegung miteinander gekoppelt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird die durch die mechanische Koppelung der Schalt- und Wählkinematik bedingte Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbewegung von der Steuereinrichtung nicht als Positionsabweichung interpretiert. Dies kann vorteilhaft beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Wählkinematik so abgestimmt ist, daß die Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbewegung zumindest sehr gering, besonders vorteilhaft minimal ist.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbeweguπg kleiner ist, als die Summe der in der Wählkinematik vorhandenen Spiele.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiei mit vorteilhaften Weiterbildungen anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Ein Fahrzeug mit Antriebsstrang, Getriebebetätigungseinrichtung und
Steuereinrichtung in einer schematischen Darstellung,
Figur 2 eine Explosionszeichnung der Getriebebetätigungseinrichtung,
Figur 3 eine Getriebebetätigungseinrichtung montiert am Getriebe,
Figur 4 eine Kinematik einer Wählstrecke, Figur 5 eine Kinematik einer Schaltstrecke,
Figur 6a Verbindungs- und Lastrichtung bei einer Kugelkopfverbindung,
Figur 6b eine Kugelkopfverbindung mit erhöhter möglicher Kraftübertragung in
Verbindungsrichtung,
Figur 6c einen Sicherungsbügel für Kugelkopfverbindungen, Figur 6d eine Kugelkopfverbindung für axiale Kraftübertragung,
Figur 7a Draufsicht eines eingespritzten Kugelkopfes,
Figur 7b Seitenansicht eines eingespritzten Kugelkopfes,
Figur 7c Schnitt durch einen eingespritzten Kugelkopf,
Figur 8 Schnitt durch eine Befestigungsstelle der Grundplatte am Getriebe und Lagerung eines Schalthebels zur Übertragung der Schaltbewegung,
Figur 9 ein Diagramm zur Kinematik einer Schaltstrecke,
Figur 10 ein Diagramm zur Kinematik einer Wählstrecke,
Figur 11 ein Diagramm zur Auswirkung der Schaltbewegung auf eine
Wählkinematik, Figur 12 eine Schaltelastizität in Draufsicht, zwei Schnitte,
Figur 13 einen Faltenbalg,
Figur 14 ein Element zur Befestigung der Grundplatte und Lagerung des
Schalthebels, Figur 15 ein Element zum Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Wählbewegung,
Figur 16a Anschluß eines Antriebes an eine Wählkette,
Figur 16b Anschluß eins Antriebes an eine Schaltkette,
Figur 17 eine Grundplatte räumlich, Figur 18 eine Grundplatte Seitenansicht,
Figur 19 ein Schnitt durch die aus Zahnstange und Stößelstange gebildete Einheit,
Figur 20 eine Verbindungsplatte,
Figur 21 ein Trägerelement mit Kinematik am Getriebe,
Figur 22 ein Trägerelement mit Kinematik, Figur 23 Kinematik einer Wählstrecke und
Figur 24 Kinematik einer Schaltstrecke.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsstrang, der einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotor 2, eine Kupplung 4 und ein Getriebe 6 enthält. Über eine Kardanwelle 8 und ein Differential 10 werden die Räder 12 des Fahrzeuges 1 angetrieben. Sinngemäß kann es sich selbstverständlich auch um ein Fahrzeug mit einer oder mehreren anderen angetriebenen Achsen handeln.
Es ist eine Übersetzungswahleinπchtung 60, wie Wählhebel, mit Sensor 61 und eine Steuereinrichtung 18, 44 als Blockschaltbild enthalten. Die Steuereinrichtung 18, 44 kann als Einheit oder in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet sein Falls die Steuereinrichtung 18, 44 in baulich und/oder funktionell getrennten Teilbereichen ausgebildet ist, können diese beispielsweise über einen CAN-Bus 54 oder eine andere elektrische Verbindung zum Datenaustausch miteinander verbunden sein Die Steuereinrichtung 18, 44 steuert beispielsweise die automatisierte Betätigung des Getriebes 6 und/oder der Kupplung 4 oder des Motors 2, wie das Motormoment, die Wahl der Getriebeübersetzung, einer Parkstellung oder einer Neutralstellung des Getriebes oder das von der Kupplung übertragbare Drehmoment.
Die Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes umfaßt zumindest einen Aktuator 48, 50 und eine Steuereinrichtung 44, wobei die Übersetzung durch eine Ansteuerung des Aktuators 48, 50 veränderbar ist. Auch kann die Kupplung 4 mittels des Aktuators 46 automatisiert betätigt werden.
Bereich 44 der Steuereinrichtung empfängt Signale, die den Übertragungszustand der Kupplung 2 und das im Getriebe 6 eingestellte Übersetzungsverhältnis wenigstens repräsentieren, sowie Signale von einem Sensor 52 für die Abtriebsdrehzahl und einem Sensor 61 an der Übersetzungswahleinrichtung 60. Diese Signale werden von Sensoren ermittelt, wie von einem Gangerkennungssensor oder von einem Kupplungswegsensor.
Bereich 18 der Steuereinrichtung steuert den Verbrennungsmotor 2 über eine Verstellung der Drosselklappe 30 und/oder der Einspritzung. Es werden Signale von Sensoren 26 für Saugrohrdruck, 24 für Kühlwassertemperatur, 28 für Motordrehzahl, 20 für die Stellung der Drosselklappe 22 und 16 für eine Gaspedalbetätigung 14 empfangen.
Die Einrichtung zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes umfaßt zumindest einen Aktuator 48, 50, der beispielsweise zwei Elektromotoren umfaßt, wobei ein Elektromotor zur Betätigung des Wählvorganges angesteuert wird und ein zweiter Elektromotor zur Betätigung des Schaltvorganges angesteuert wird. Dazu wird mittels der Elektromotoren entlang der Wählstrecke oder der Schaltstrecke eine Verstellung zumindest eines getriebeseitigen Schaltelementes betätigt.
Figur 2 zeigt eine Explosionszeichnung der Getriebebetätigungseinrichtung. Zentrales Element ist die Grundplatte 220, auf der die Antriebe 201 für die Wählbewegung und 205 für die Schaltbewegung angeordnet sind. Die Befestigung des Antriebes 201 erfolgt mittels Schrauben 223, die Befestigung des Antriebes 205 erfolgt mit den Schrauben 224. Zur Übertragung der Wählbewegung auf den Wählarm 203 dient die Koppelstange 202. Sie ist, um Verspaπnungen in der Kinematik zu vermeiden, über Kugelkopfverbindungen am Wählarm 203 und am Mitnehmer des Antriebes 201 angelenkt.
Die Übertragung der Schaltbewegung erfolgt über das Zahnrad 207, das mit einer Zahnstange 209 in Eingriff steht, das Verbindungselement 211 und den Schalthebel 215 auf den Wählarm 203. Zur Lagerung des Zahnrades 207 werden Kunststoff lagerbuchsen 208 verwendet.
Der Antrieb 205 umfaßt eine in Figur 12 dargestellte und näher beschriebene integrierte Schaltelastizität 206.
Zur Gleitlagerung der Zahnstange 209 in der Grundplatte 220 finden zwei Lagerhülsen 210 Verwendung. Ein Faltenbalg 212 dient zum Schutz der Verzahnung vor Verschmutzung.
Als Lagerbolzen zur drehbaren Lagerung des Schalthebels 215 in der Grundplatte 220 fungiert das hohlzylindrische Element 221. Der Schalthebel 215 ist mittels einer Lagerhülse 216 gleitgelagert. Gleichzeitig dient das hohlzylindrische Element 221 zur Verspannung der Grundplatte 220 mittels der Schraube 222 mit dem Getriebe.
Zur Anlenkung des Elementes 211 und des Gleitsteines 218 am Schalthebel 215 werden Kugelköpfe 213 und 217 verwendet. Ein Formring 214 aus Kunststoff schützt die Kugelkopfverbindung zum Element 214 vor Verschmutzung. Der Gleitstein 218 setzt zur verspannungsfreien Kraftübertragung im Wählarm 203 ein. Hier dient ein Faltenbalg 219 aus Gummi zum Schutz vor Verschmutzung. Die Kugelkopfverbindung zwischen dem Wählarm 203 und der Koppelstange 202 wird durch den Formring 204 vor Verschmutzung geschützt.
In Figur 3 ist die Getriebebetätigungseinrichtung montiert am Getriebe gezeigt. Das Getriebe umfaßt ein Gehäuse 303, ein Zwischengehäuse 302 sowie einen Deckel 301. Die Grundplatte 306 ist mittels den drei Schrauben 308, 309 und 310 am Getriebe befestigt. Die Schraube 310 dient gleichzeitig zur Verspannung des hohlzylindrischen Elementes, welches die Lagerung für den Schalthebel 311 bildet.
Weiterhin sind in der Figur der Schalthebel 312, die Koppelstange 307 sowie die Schaitwelle 313 dargestellt.
Die vorliegende Ansicht des Ausführungsbeispieles zeigt die Schaltwelle 313 vorne unten liegend waagerecht, so daß eine Schaltbewegung S einer Rechts-Links-Bewegung entspricht, eine Drehung um die waagerechte Achse einer Wählbewegung W. Am rechten Ende der Schaltwelle greift der Schalthebel 312 an, über den sowohl die Schaltbewegung S als auch die Wählbewegung W eingeleitet wird, das linke Ende der Schaltwelle steht - hier nicht dargestellt - über Schaltfinger und Schaltgabeln mit den Schaltmuffen in Verbindung.
Die Getriebebetätigungseinrichtung, umfassend unter anderem die Grundplatte 306 und die Antriebe 304 und 305, ist in dieser Ansicht vorne befestigt, derart, daß die Längsachse der Antriebe einen Winkel 314 von etwa 45° mit der Achse der Schaltwelle 313 bildet und der Anschluß der Antriebe über die kinematischen Ketten an den Schalthebel 312 erfolgen kann. Ebenso bilden die Achse des Wählantriebes 304 und die Koppelstange 307 einen Winkel von ca. 45°, die Koppelstange schließt also mit der Schaltwelle 313 in etwa einen Winkel von 90° ein.
Ebenso, wie die Achsen der Antriebe 304 und 305 parallel verlaufen, sind die Achsen der Übertragungselemente - der Koppelstange 307 im Ubertragungsweg der Wählbewegung und der Zahnstange bzw. dem Element zum verspannungsfreien Übertragen der axialen Bewegung 320 im Ubertragungsweg der Schaltbewegung - in etwa parallel, so daß also auch die Zahnstange bzw. das Element zum verspannungsfreien Übertragen der axialen Bewegung 320 in etwa senkrecht zur Schaltwelle 313 angeordnet sind.
Die Lagerung des Schalthebels 311 , deren Achse durch die Schraube 310 gebildet wird, liegt zur Schaltwellenachse senkrecht in einer Ebene, axial bezüglich der Schaltwelle etwa auf Höhe des Schalthebels 312, so daß durch eine Drehung des Schalthebels 311 um die mit der Schraube 310 gebildete Achse eine Wählbewegung W der Schaltwelle 313 erreicht wird und eine axiale Bewegung der Koppelstange 307, die mittels einer Kugelgelenkverbindung 315 mit dem Schalthebel 312 beweglich verbunden ist, zu einer Verdrehung der Schaltwelle, entsprechend einer Schaltbewegung S, führt.
Die Antriebe 304 und 305 umfassen die Antriebsmotoren 318 und 319, deren Poltöpfe in der Figur dargestellt sind, sowie Bereiche 316 und 317, die je ein nach einer Seite offenes Gehäuse für die aus einer Schnecke und einem Schneckenrad gebildete erste Getriebestufe in der Wähl- bzw. Schaltstrecke bilden. Die Antriebe 304 und 305 sind unter Zwischenschaltung der Grundplatte 306 derart mit dem Getriebegehäuse 303 verbunden, daß die offenen Seite der Bereiche 316 und 317 dem Getriebe zugewandt ist.
Der Schaltantrieb 305 ist dem Schalthebel 312 als zentrales Element zur Bewegungsübertragung auf die Schaltwelle näher, als der Wählantrieb 304. Entsprechend kürzer ist auch die kinematische Kette, was besonders in Hinblick auf die im Vergleich zu den Wählkräften größeren Schaltkräfte vorteilhaft ist.
Die gesamte Anordnung ermöglicht eine gegenüber Schwingungen des Verbrennungsmotors, des Getriebes und/oder des Fahrbetriebes isolierte Befestigung der Antriebsmotoreπ 318 und 319.
In Figur 4 ist die Wählkinematik dargestellt. Mit dem von der Schnecke angetriebenen Zahnrad 408 ist eine Scheibe 401 , die einen exzentrisch zur Schneckenradachse angeordneten, als Teil einer Kugelkopfverbindung ausgebildeten Mitnehmer 409 trägt, verbunden. Bei dem Mitnehmer 401 kann es sich auch um ein hebeiförmiges oder anders gestaltetes Element handeln, welches geeignet ist, eine rotatorische Bewegung in eine axiale zu wandeln.
Die rotatorische Bewegung der Scheibe 401 wird in eine axiale Bewegung der Koppelstange 402 gewandelt. Die Bewegung der Koppelstange 402 wird verspannungsfrei über die Kugelkopfverbindung 410 auf den mit der Schaltwelle 404 verbundenen Wählarm 403 übertragen. Die Koppelstange 402 ist in Figur 15 dargestellt und näher beschrieben.
Die Anschläge in den Endlagen der Wählrichtung werden durch Verfahren des Stiftes 406 innerhalb der Schaltkulisse 407 realisiert. Bei einer durch den Antrieb bewirkten Drehung der Schaltwelle 404 zur Auswahl der Schaltgasse wird entsprechend der Stift 406 innerhalb der Schaltkulisse 407 verfahren, durch die auch die Wählbewegung limitiert und die Lage der Gassen festgelegt wird.
Die Kinematik der Wählstrecke ist als räumliches Viergelenk ausgebildet. Vorteilhaft werden möglichst geringe Verzerrungen erzeugt. Bei der dargestellten Anordnung schließen die Achsen a des Schneckenrades der ersten Getriebestufe im Ubertragungsweg der Wählbewegung, die Achse ak der Koppelstange 402 und die Achse as der Schaltstange 404 jeweils einen Winkel von ca. 90° ein. Im kartesischen Koordinatensystem 411 liegt die Achse a etwa parallel zu y-Achse, die Achse ak etwa parallel zur z-Achse und die Achse as etwa parallel zur x-Achse. Der senkrechte Abstand der Achsen a und ak ist durch den Abstand d zwischen der Achsen a des Schneckenrades der ersten Getriebestufe im Ubertragungsweg der Wählbewegung und der Achse ae des exzentrischen Mitnehmers gegeben. Der senkrechte Abstand zwischen den Achsen as und ak wird durch die Länge e des Schalthebels 403 bestimmt.
Der Anschluß des einen Antriebes an die Wählkinematik ist in Figur 16a dargestellt. Der Antrieb 1601 , der beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein kann, treibt über eine Schnecke 1602 ein Schneckenrad 1603 an, das mit einem Mitnehmer 1604 in Verbindung steht. Der Mitnehmer 1604 ist scheibenförmig ausgebildet und trägt exzentrisch zur Schneckenradachse einen Kugelkopf 1605 zur Anlenkung der Koppelstange 402. Sinngemäß könnte auch der andere Teil der Kugelkopfverbindung am Mitnehmer 1604 angeordnet sein.
Figur 5 zeigt den Ubertragungsweg der Schaltbewegung. Über das mit einer Achse 501 verbundene Zahnrad 502 wird die Bewegung auf die Zahnstange 503 übertragen. Zur Verbindung mit dem Schalthebel 506 ist das Element 504, welches über eine Kugelkopfverbindung 505 mit dem Schalthebel 506 verbunden ist, vorgesehen. Der Schalthebel 506 ist drehbar über das hohlzylindrische Element 507, welches mittels der Schraube 508 am Getriebe befestigt ist, festgelegt.
Der Schalthebel 506 ist derart ausgebildet, daß in der Kinematik der Schaltbewegung keine oder zumindest nur geringe Verzerrungen auftreten. Bei der Umsetzung einer axialen Bewegung in eine rotatorische bzw. umgekehrt treten immer sinusförmige Verzerrungen auf. Durch die zweimalige Wandlung über den Schalthebel 506 heben sich die Verzerrungen gegenseitig auf, so daß die Bewegung der Zahnstange 503 hier vorteilhaft in eine Bewegung der Schaltwelle 511 umgesetzt werden kann.
Eine verspannungsfreie Verbindung zur Schaltwelle 511 erfolgt über den Wählarm 509. Ein mit dem Schalthebel 506 mittels Kugelkopfverbindung verbundener Gleitstein sitzt zur Übertragung der Bewegung im Wähiarm 509 ein.
Eine Schaltrastierung 512 definiert die Neutralposition beziehungsweise die Positionen der eingelegten Gänge; die Schultern 510 in der Schaltwelle bilden getriebeinterne Anschläge in Schaltrichtung. Auch bei der Schaltbewegung wird der Stift 513 entsprechend in der Schaltkulisse 514 verfahren.
Die Anordnung der gesamten kinematischen Kette zur Übertragung der Schaltbewegung ermöglicht ein weitgehend verzerrungsfreies Übertragen der Bewegungen. Die Umsetzung einer axialen Bewegung der Zahnstange 503 entlang der Achse c in eine axiale Bewegung der Schaltstange 511 entlang der auf der Achse c etwa senkrecht stehenden Achse a erfolgt über den Schalthebels 506, welcher um die auf den Achsen a und c etwa senkrecht stehende Achse b verschwenkbar ist. Vorteilhaft sind die beiden Schenkel 506a und 506b des Schalthebels 506 zumindest annähernd gleich lang, um Verzerrungen bei der Bewegungsübertragung zu vermeiden. Falls eine gezielte Übersetzungs- bzw. Kraftänderung gewünscht ist, kann es jedoch auch sinnvoll sein, wenn die Schenkel 506a und 506b unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Wenn mit dem Schalthebel 506, wie im vorliegenden Beispiel, keine wesentliche Übersetzungsänderung erfolgt, ist es weiterhin vorteilhaft, bereits mit der durch das Stirnrad 502 und die Zahnstange 503 gebildete Getriebestufe eine axiale Bewegung zu erzeugen, deren Weg dem der Schaltwelle in Schaltrichtung zwischen den Endlagen, beispielsweise zwischen 1. und 2. Gang, entspricht.
Der Anschluß des anderen Antriebes 1610 an die Schaltkinematik ist in Figur 16b dargestellt. Im vorliegenden Beispiel treibt der als Elektromotor 1610 ausgebildete Antrieb über eine Schnecke 1611 ein Schneckenrad 1612 an, welches mit einer Schaltelastizität 1613 in Wirkverbindung steht, an. Mit der Schaltelastizität 1613 ist steckverbunden das Stirnrad 1614, welches mittels Gleitbuchsen 1615 auf der Achse 1616 drehbar gelagert ist. Die Achsen aa und ba der beiden Antriebe 1601 und 1610 stehen in etwa senkrecht auf den Achsen ab und bb der zugeordneten Schneckenräder. Der senkrechte Abstand der Achsen voneinander wird im Wesentlichen durch den Radius des jeweiligen Schneckenrades bestimmt.
Figur 6a zeigt eine bekannte Kugelkopfverbindung, gebildet aus einer beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Kugelpfanne 601 und einem Kugelkopf 602. Zur Verbindung von Kugelkopf 602 und Kugelpfanne 601 werden beide Teile in Verbindungsrichtung 604 ineinandergefügt. Der Kragen 606 der Kugelpfanne 601 weist dabei einen geringfügig kleineren Durchmesser auf, als der Durchmesser der Kugel 602. Unter Aufbringung einer gewissen Kraft in Verbindungsrichtung 604 weitet sich der Kragen 606 elastisch soweit auf, daß der Kugelkopf 602 vollständig in die Kugelpfanne 601 einrücken kann und bietet dann durch seinen geringeren Durchmesser eine gewisse Haltekraft für die Verbindung. Üblicherweise liegen Verbindungsrichtung 604 und Arbeitsrichtung 605 rechtwinklig zueinander. Bei einer Kraftübertragung, die in Arbeitsrichtung 605 erfolgt, wird die Verbindung in Verbindungsrichtung nicht belastet, es ist nur eine geringe Haltekraft für die Kugel 602 in der Ranne 601 notwendig. Klar ist, daß eine Kraftübertragung in Verbindungsrichtung 604 mit der vorliegenden Kugelkopfverbindung nicht möglich ist, da sich Kugelkopf 602 und Kugelpfanne 601 voneinander lösen würden.
Figur 6b zeigt eine Kugelkopfverbindung, bei der eine begrenzte Belastung auch in Verbindungsrichtung 604 möglich ist. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Trennung von Kugelpfanne 610 und Kugelkopf 611 durch ein zusätzliches, beispielsweise aus Metall gebildetes Element 612, wie es in Figur 6c näher dargestellt ist, erschwert wird.
Die Kugelpfanne 610 weist vorliegend keinen gegenüber dem Kugeldurchmesser im Durchmesser verringerten Kragen auf. Die Fixierung des Kugelkopfes 611 in der Kugelpfanne 610 erfolgt mittels des zusätzlichen, in Figur 6c dargestellten, Elementes 612. Es weist einen Bereich 613 auf, der unter der Kugel eingreift und bei Belastung in Verbindungsrichtung eine Kraft aufnehmen kann. Über den Bereich 614, der bügeiförmig ausgebildet ist und am Hals der Kugelpfanne 616 einsitzt, wird diese Kraft abgestützt.
Wenn mittels der Kugelkopfverbindung zwei längliche, beispielsweise zylinderförmige Elemente beweglich miteinander verbunden werden sollen, kann eine solche Verbindung wie in Figur 6d dargestellt, realisiert werden. Aus den oben geschilderten Gründen ist eine Trennung von Arbeits- und Verbindungsrichtung notwendig, was hier zu einer aufwendigen Konstruktion mit einer Vielzahl von Bauelementen und einer schwierigen Montage führt. Das eine Element ist vorliegend eine Zahnstange 621 , die zur Kraftübertragung eine Verzahnung 622 aufweist. Mit ihr beweglich verbunden werden soll das Element 620, das die Kugelpfanne 624 umfaßt. Der Kugelkopf 625 ist als eigenständiges Element ausgebildet und über einen Träger 623 mit der Zahnstange 621 verbunden.
Eine Kraftübertragung zwischen Elementen, bei der die Verbindungsrichtung gleichzeitig die Arbeitsrichtung ist, wird erfindungsgemäß besonders vorteilhaft mit der in den Figuren 7a, 7b und 7c gezeigten Lösung ermöglicht, insbesondere eignet sich diese Lösung zur beweglichen Verbindung von zwei länglichen, beispielsweise zylinderförmigen Elementen, die eine Belastung in axialer Richtung erfahren. Beispielhaft ist hier die Verbindung einer Zahnstange 702 mit einer Stößelstange 701 gezeigt. Die Zahnstange weist eine Verzahnung 710, über die eine Kraft eingeleitet werden kann, auf, die Stößelstange 701 kann zur Bewegungsübertragung auf weitere Elemente an ihrem dem Stößel abgewandten Ende eine Kugelpfanne 704 aufweisen. Die Verbindung wird vorteilhaft durch eine aus einem thermisch formbaren, insbesondere gieß- und/oder spritzbaren Material, beispielsweise einem Kunststoff, wie PA 6.6-GF 30 oder POM-GF 30 bestehende Kugelpfanne 705 und einen aus einem Material mit einem höheren Schmelzpunkt, wie beispielsweise Stahl, gefertigten Kugelkopf 703 gebildet, so daß zur Herstellung der Verbindung der Kugelkopf 703 in die Kugelpfanne 705 eingegossen werden oder mit dem die Kugelpfanne 705 bildenden Material umspritzt werden kann.
Es kann auch Ausführungsbeispieie geben, bei denen es von Vorteil ist, wenn das Material der Kugelpfanne 705 gegenüber dem Material das Kugelkopfes 703 einen höheren Schmelzpunkt aufweist. In jedem Fall ist es vorteilhaft, das Bauteil, das aus dem Material mit dem höheren Schmelzpunkt besteht, zuerst herzustellen und dann das andere bei dessen Herstellung damit zu verbinden.
Denkbar ist auch ein Ausführungsbeispiei, bei dem es von Vorteil ist, wenn beide Elemente 705 und 703 einen annähernd gleichen Schmelzpunkt aufweisen.
Es ist vorteilhaft, besondere Maßnahmen vorzusehen, die die volle Beweglichkeit zwischen den Elementen in dem für den Betrieb vorgesehenen Temperaturbereich sicherstellen. Dies kann die Aufbringung eines Trennmittels, wie beispielsweise Wachs sein und/oder ein geeigneter definierter Abkühlvorgang und/oder ein anderes geeignetes Verfahren und/oder Mittel sein. Auch bei Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten kann die Anwendung dieser Maßnahmen vorteilhaft oder sogar unerläßlich sein.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiei weist das die Kugelpfanne bildende Element 705 einen Kragen 706 auf, der einen wesentlich geringeren Durchmesser d, als der Durchmesser D des Kugelkopfes 703 aufweist. So wird eine sichere Fixierung der beiden Elemente 703 und 705 auch bei axialer Belastung gewährleistet. Das Verhältnis von D zu d liegt vorzugsweise im Bereich 1 ,1 bis 2, insbesondere ist es ca. 1 ,43. Je größer die axiale Belastung ist, desto größer sollte das Verhältnis D/d sein, wodurch klar wird, daß es auch Ausführungsbeispiele geben kann, bei denen ein Verhältnis D/d größer 2 vorteilhaft ist. Der Bereich 707 des Elementes 705 ist trichterförmig mit einem Winkel zur Achse a versehen, so daß eine Relativbewegung der Elemente 705 und 709 möglich ist. In den Endlagen des Verschwenkbereiches kann der Schaft 708 am trichterförmigen Bereich 707 anliegen.
Mit Figur 19 ist ein Schnitt durch die aus Zahnstange und Stößelstange gebildete Einheit gezeigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiei besteht der die Verzahnung tragende Teil der Zahnstange 1904 aus Metall und weist einen angegossenen Bereich 1903 aus Kunststoff auf. Vorzugsweise gleichzeitig wird das zur Herstellung einer Kugelkopfverbindung kugelig ausgebildete, aus Metall bestehende Ende 1908 der Stößelstange 1902 mit eingegossen, um so einen in Längsrichtung belastbare, bewegliche Verbindung zu erhalten. Die Stößelstange 1902 weist einen aus Kunststoff hergestellten angegossenen Bereich 1901 auf, der zusammen mit Bereich 1903 der Zahnstange oder gegebenenfalls auch in einem eigenen Arbeitsgang angegossen werden kann und eine bewegliche Anlenkung zum Schalthebel ermöglicht. Zur Aufnahme eines Faltenbalges ist die Nut 1905 im Bereich 1901 der Stößelstange ausgebildet. Die Endbereiche der Zahnstange bzw. des Stößels sind an ihren im Kunststoff eingegossenen Enden zweckmäßig so ausgebildet, daß die Verbindung auch unter Belastung fest ist. Beispielsweise sind die Enden hierzu mit Ringnuten zur Bildung von Hinterschneidungen 1906 und 1907 versehen.
In Figur 8 ist das hohlzylindrische Element 812 in Verbindung mit der Grundplatte 801 zur Befestigung am Getriebe und als Lagerung für den Schalthebel 807 gezeigt. Die Grundplatte 801 ist dort, wo das Hohlzylindrische Element einsitzt, gabelförmig mit zwei Schenkeln 813 und 814 ausgebildet. Im Schenkel 813 ist ein Durchgangsloch ausgebildet, dessen Durchmesser dem Durchmesser D des in Figur 14 mit 1401 detailliert gezeigten Hohlzylindrischen Elementes 812 entspricht; im Schenkel 814 ist ein Durchgangsloch mit Durchmesser d ausgebildet, so daß das hohlzylindrische Element 1401 mit dem Bereich 1404 im Schenkel 814 und mit anderen Endbereich im Schenkel 813 einsitzt. Die Fläche 1403 bildet einen Anschlag, der sich an der Innenseite des Schenkels 814 abstützt und über den die Grundplatte 801 über eine im Durchgang 1406 aufgenommene Schraube 802, über deren Kopf 803 auf die Fläche 1402 eine Spannkraft aufgebracht wird und deren Gewinde 804 in ein Gewinde im Getriebegehäuse eingreift, am Getriebegehäuse verspannt werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Schraube 802 einen geringen Durchmesser bei großer Länge aufweist, was besonders in Hinblick auf dynamische Belastungen von Vorteil ist, da die Schraube als Dehnschraube wirkt, insbesondere beträgt das Verhältnis von Länge zu Durchmesser etwa 10:1. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal ermöglicht eine verliersichere Vormontage der Schraube 802 im hohizylindrischen Element 812. Zwischen Schraube 802 und hohlzylindrischem Element 812 sind Mittel vorhanden, durch die die beiden Elemente leicht in die gewünschte Relativlage bringbar sind, diese Lage gegebenenfalls korrigierbar ist und/oder die Elemente wieder voneinander gelöst werden können, gleichzeitig aber diese Relativlage sicher beibehalten wird. Die Schraube 802 kann im hohizylindrischen Element 812 vormontiert werden, so daß bei der Montage der gesamten, aus Grundplatte, Antrieben, kinematischen Elementen und gegebenenfalls weiteren Elementen bestehenden, vormontierten Getriebebetätigungseinrichtung sich die Schraube bereits veriiersicher an der vorgesehenen Stell befindet und nicht erst zugeführt werden muß. Zu diesem Zweck kann ein Element, das eine erhöhte Reibung zwischen Schraube 802 und hohlzylindrischem Element 812 bewirkt, beispielsweise ein auf die Schraube 802 aufgeschäumter Kunststoffring 806 vorgesehen sein, es kann auch zweckmäßig sein, den Kunststoff innen auf das hohlzylindrische Element 812 aufzuschäumen. Von Vorteil kann auch ein Ausführungsbeispiei sein, bei dem das eine erhöhte Reibung zwischen Schraube 802 und hohlzylindrischem Element 812 bewirkende Element als eigenes Element, beispielsweise als Kunststoff- oder Gummiring ausgebildet ist, es kann auch vorteilhaft sein, mehrerer solcher Elemente zu verwenden.
Die Fläche 1405 dient, vorteilhaft unter Verwendung einer Gleitlagerbuchse 805, zur Lagerung des drehbaren Schalthebels 807. Weiterhin ist in Figur 8 ein Arm des Schalthebels 807 dargestellt, der die Verbindung des Schalthebels 807 zum Wählarm herstellt. Mit dem Schalthebel 807 verbunden ist ein Kugelzapfen 808. Der Kopf des Kugelzapfens 808 trägt einen beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Gieitstein 809, der die Kugelpfanne bildet, auf den Kugelkopf aufgeklipst ist und der im Wählarm zur verspannungsfreien Kraftübertragung einsitzt. Im Kugelzapfen 808 ist eine Nut 810 ausgebildet, in der ein Faltenbalg 811 zum Schutz der Gleitsteinverbindung einsitzen kann. Der Kugelzapfen 808 ist beispielsweise mit dem Schalthebel 807 vernietet, indem sein Ende 815 plastisch aufgeweitet wird. Vorteilhaft kann es sein, wenn der Kugelzapfen 808 aus einem harten oder gehärteten Material hergestellt ist, um eine lange Lebensdauer des Kugelkopfes zu gewährleisten, dann kann es sinnvoll sein, die Aufweitung am Ende 815 des Kugelzapfens 808 durch vertaumein herzustellen.
Die Achse des Kugelzapfens ist vorzugsweise zur Drehachse des Schalthebels 807 parallel. Auch der andere - hier nicht sichtbare - Arm des Schalthebels 807 nimmt vorteilhaft eine wie oben beschriebenen Kugelzapfen zur Anlenkung auf.
Figur 9 zeigt ein Diagramm zur Kinematik der Schaltstrecke. Der Schaltweg s_SW ist hier gegenüber dem Drehwinkel der Ankerwelle des Schaltmotors phi_SM aufgetragen. Mit einer Drehung der Ankerwelle des Schaltmotors wird eine lineare Änderung des Schaltweges erreicht, derart, daß mit dem Drehbereich des Schaltmotors problemlos zwischen den Endlagen des 1., 3. und 5. beziehungsweise 2., 4. und Rückwärtsganges geschaltet werden kann.
Figur 10 zeigt ein Diagramm zur Kinematik der Wählstrecke. Der Drehwinkel der Schaltwelle ist hier gegenüber dem Drehwinkel der Ankerwelle des Wählmotors aufgetragen. Die Umsetzung der Drehbewegung des Wählmotors erfolgt derart, daß mit dem zur Verfügung stehenden Drehwinkelbereich problemlos zwischen den Schaltgassen 1/2, 3/4 und 5/R geschaltet werden kann.
Figur 11 zeigt die Auswirkung der Schaltbewegung auf die Wählkinematik. Bedingt durch die Koppelung von Wähl- und Schaltbewegung am Wählarm, bewirkt eine Schaltbewegung auch immer eine Änderung der Wählbewegung. Wie sich der Drehwinkel am Wählhebel phi_AH mit der Schaltbewegung s_SW ändert, zeigt Figur 11 für die Schaltgassen 1/2, 3/4 und 5/R.
Zur Positionsbestimmung ist innerhalb der Antriebe eine inkrementale Sensorik vorhanden. Stellt die Steuereinrichtung über die Sensorik eine Abweichung von der Sollage fest, kann ein Nachregeln der Antriebe ausgelöst werden. Die Schwelle, ab der ein Nachregeln ausgelöst wird ist abhängig von der in der Steuereinrichtung eingestellten Regel hysterese und den in der kinematischen Kette vorhandenen Spielen.
Die maximale Abweichung des Drehwinkels des Wählhebels bei einer Schaltbewegung ist vorteilhaft geringer, als die Summe der in der Wählkette vorhandenen Spiele. Auf diese Weise wird eine Erkennung der Abweichung durch die in den Antrieben enthaltene Sensorik und somit das Auslösen einer Nachregelung verhindert.
Die Kinematik sowohl der Wähl- als auch der Schaltstrecke ist so ausgelegt, daß der Einfluß der Schaltbewegung auf die Wählstellung möglichst gering ist.
Figur 12 zeigt die Anordnung der die Schaltelastizität bildenden Elemente Die Schaltelastizität wird durch zwei in einem bestimmten Winkelbereich gegeneinander verdrehbare Teilelemente 1204 und 1205 gebildet, die elastisch und gedämpft miteinander verbunden sind und von denen eines mit dem Schneckenrad 1612 und das andere mit dem Stirnrad 1614, beispielsweise mittels Verzahnungen 1207 und 1208, in kraft- und/oder formschlüssiger Verbindung steht. Federn und Dämpfer der Schaltelastizität weisen vorteilhaft solche Kennlinien auf, daß der Antrieb der Kinematik und den Vorgängen an der Schaltkupplung entsprechend wirksam, beispielsweise vor den bei Schaltvorgängen verursachten Kraftstößen, isoliert wird. Insbesondere sind im vorliegenden Beispiel vier Federn 1210a, 1210b, 1210c und 1210d gezeigt, die parallel geschaltet sind und deren Steifigkeiten sich demnach addieren. Um die gewünschte Gesamtkennlinie zu erreichen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Federn gleiche Kennlinien aufweisen. In einem anderen Ausführungsbeispiei kann es jedoch vorteilhaft sein, Federn mit unterschiedlichen Kennlinien zu verwenden. Vorteilhaft ist die Verwendung von Federn mit einer linearen Kennlinie. Falls erforderlich, kann aber auch die Verwendung progressiver oder degressiver Federn von Vorteil sein. Die Dämpfung erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiei linear, sie kann in einem anderen Ausführungsbeispiei jedoch auch vorteilhaft weg- und/oder frequenzabhängig erfolgen
Mit 1201 ist ein Ausführungsbeispiei in Draufsicht gezeigt, 1202 und 1203 zeigen Schnitte A-A und B-B. Antriebsseitig erfolgt die Kraftübertragung über die Verzahnung 1207 auf das antriebsseitige Element 1205, welches über Federn 1210 in einem bestimmten Winkelbereich verdrehbar mit dem abtriebsseitigen Element 1204 in Verbindung steht. Im abtriebsseitigen Element 1204 ist eine Verzahnung 1208 ausgebildet, in die ein Zahnrad 1209 aufgesteckt werden kann. Das Zahnrad 1209 kann jedoch auch mit dem Element 1204 fest verbunden sein. Das ringartige Element 1206 ist mit dem eingangsseitigen Element 1205 verbunden. Figur 13 zeigt den Faltenbalg 1301 zur Abdichtung der ersten Getriebestufe in der Wählkinematik. Der Faltenbalg 1301 sitzt mit dem einen Ende 1304 in einer Nut an der mit der Zahnstange verbundenen Stößelstange. Das andere Ende 1303 setzt in einer Nut an der Grundplatte ein. Die Falte 1302 weist einen im Vergleich zu den anderen Falten vergrößerten Durchmesser auf, um eine Montage zu erleichtern.
In Figur 15 ist das Element zum Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Wählbewegung dargestellt. Das Element ist gelenkig, aber zur Übertragung axialer Bewegungen geeignet, in den Ubertragungsweg eingebunden, verwendet werden beispielsweise Kugelkopfverbindungen. Das Element besteht aus einer Stange 1501 mit angegossenen Teilen 1502 und 1503 einer Kugelkopfverbindung. Vorliegend sind es die Rannen, jedoch könnte es auch vorteilhaft sein, die Kugeln anzugießen oder das Element einstückig aus nur einem Material herzustellen.
Details zeigt der Schnitt 1504, in dem auch die Hinterschneidungen bildende Ausbildung des Stangenendes, welches in der Kugelpfanne eingegossen ist, zu sehen ist. Die Verbindung kann auch auf andere zweckmäßige Art hergestellt werden. In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, die Verbindungsteile 1502 und 1503 gegeneinander um die Stangenachse verdrehbar oder fest in einem bestimmten Winkel zueinander verdreht auszubilden.
Figur 17 stellt die Grundplatte 1701 zur Befestigung der beiden Antriebe und Festlegung am Getriebe dar. Der erste Antrieb wird mittels Schrauben, die durch die Bohrungen 1702 in das Gehäuse des Antriebes eingeschraubt werden, befestigt, wobei die Achse des Schneckenrades des Antriebes in der Bohrung 1703 einsitzt. So wird eine exakte Positionierung des Antriebes auf der Grundplatte 1701 sichergestellt und zugleich die Lagerung der Achse entlastet.
Der zweite Antrieb wird mittels Schrauben, die in die Gewinde 1704 eingeschraubt werden, befestigt, wobei die Achse des Schneckenrades des Antriebes in der Bohrung 1705 einsitzt. Auch hier wird so eine exakte, toleranzarme Positionierung des Antriebes auf der Grundplatte 1701 gewährleistet.
Das auf der Achse des zweiten Antriebes angeordnete Stirnrad steht mit einer Zahnstange in Eingriff, welche in den Bohrungen 1706 und 1707 längsgeführt ist. Für diese durch das Stirnrad und die Zahnstange gebildete Getriebestufe ist mit dem topfförmigen Raum 1713 in der Grundplatte ein Gehäuse ausgebildet; die Fläche 1712 bildet den Dichtsitz für das Gehäuse des Antriebes. Nach außen wird diese Getriebestufe mittels eines Faltenbalges beispielsweise vor Schmutz geschützt, für dessen Befestigung die Nut 1708 vorgesehen ist. Die Festlegung der Grundplatte 1701 am Getriebe erfolgt über drei Befestigungspunkte, von denen in der vorliegenden Ansicht nur zwei, 1709 und 1711 , zu sehen sind. Besondere Bedeutung kommt dem Befestigungspunkt 1711 zu, da hier gleichzeitig der Wählhebel mittels des in den Durchgängen 1710 und 1711 gehaltenen Elementes drehbar lagernd festgelegt ist und somit die Genauigkeit der Anordnung in besonderem Maße Einfluß auf die Kinematik des Gesamtsystems hat.
Insbesondere gewährleistet die vorliegende Anordnung eine toleranzarme Positionierung der Antriebe, besonders durch die mit den Bohrungen 1703 und 1705 festgelegte Achslage der Schneckenräder zur Achse des durch die Löcher 1710 und 1711 gehenden Befestigungselementes und durch die genaue Positionierung der gesamten Grundplatte 1701 zum Anlenkpunkt an der Schaltwelle.
Die mit den Befestigungspunkten 1702 gebildete Ebene und die mit den Befestigungspunkten 1704 gebildete Ebene sind vorteilhaft parallel und weisen einen gewissen Abstand auf. In einem anderen Ausführungsbeispiei kann es aber auch sinnvoll sein, wenn die Ebenen keinen Abstand aufweisen, die Befestigungspunkte 1702 und 1704 also in einer Ebene liegen.
Eine Seitenansicht der Grundplatte 1801 ist in Figur 18 zu sehen. 1802, 1803, 1804 und 1805 sind Gewinde zur Befestigung des Schaltantriebes, 1806 und 1807 sind Befestigungsstellen zur Befestigung der Grundplatte 1801 am Getriebe. Bei der Herstellung der Grundplatte 1802 als Gußteil ist lediglich für die Führung 1811 die Verwendung eines Schiebers erforderlich, alle anderen Durchbrüche, Rippen etc. lassen sich - trotz der nichtparallelität der Ebene 1812 zur Befestigung des einen Antriebes und den Ebenen 1813 bzw. 1814 zur Befestigung am Getriebe - durch die Ausgestaltung des Gußwerkzeuges unter Ausnutzung von Formschrägen herstellen. Insbesondere die Rippen, die die Durchbrüche 1808 und 1809 enthalten, liegen in solch einem Winkel zur Werkzeughauptrichtung, daß ihre Herstellung ohne Schieber, Kern oder Ähnlichem möglich wird. Unter anderem erfüllt der Steg 1810 bei der Montage die Funktion einer Montagehilfe, indem er das durch die Durchbrüche 1808 und 1809 gesteckte Element zur axialen Übertragung der Wählbewegung in seiner Lage hält.
Mit a ist die Achse des nicht dargestellten Schalthebels und einer Befestigungsschraube gekennzeichnet, die vorteilhaft etwa senkrecht auf den Ebenen 1813 und 1814 zur Befestigung am Getriebe steht.
In einem Ausführungsbeispiei kann es vorteilhaft sein, die Betätigungseinrichtung der Kupplung und die Steuereinrichtung in baulicher Einheit, jedoch getrennt von der Betätigungseinheit des Getriebes anzuordnen.
In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, zur Verbindung dieser Baueinheit mit dem Getriebe eine Verbindungsplatte 2001 vorzusehen, wie sie in Figur 20 dargestellt ist.
Die Platte 2001 weist aufgrund schwingungstechnischer Gesichtspunkte eine hohe Steifigkeit bei geringer eigener Masse auf, um die mit ihr verbundene Baueinheit bestmöglich gegenüber den beispielsweise vom Getriebe und/oder Antriebsmotor und/oder durch den Fahrbetrieb angeregten Schwingungen zu dämpfen, hierzu sind unter anderem eine Mehrzahl von Versteifungsrippen, wie 2006 und/oder ein geeigneter Werkstoff, wie Gußaluminium, vorgesehen.
Zur Befestigung am Getriebe weist die Platte 2001 Befestigungsstellen 2005 auf, die Baueinheit wird an den Befestigungsstellen 2004 befestigt. Weiterhin können an der Platte 2001 Befestigungsstellen für weitere Komponeneten, wie eine Ausnehmung 2002 zur Befestigung eines Vorratsbehälters für ein Betriebsfluid oder eine Bohrung 2003 zur Befestigung einer Aufnahme für eine Versorgungs- und/oder Signalleitungen, vorgesehen sein. Je nach Anordnung der Baueinheit am Getriebe kann es auch sinnvoll sein, die durch die Befestigungspunkte 2004 und 2005 gebildeten Ebenen zur Befestigung der Platte 2001 am Getriebe bzw. der Baueinheit an der Platte 2001 nicht parallel vorzusehen um eine besseren Zugang zu Bereichen, wie Anschlußstellen für Versorgungs- und/oder Signalleitungen, an der Baueinheit und/oder am Getriebe zu ermöglichen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiei der Erfindung zeigen die Figuren 21 und 22. Ein Trägerelement 2112, 2201 dient zur toleranzunempfindlichen aber insbesondere bezüglich der Wählwelle 2113 und der Schaltwelle 2211 lagegenauen Befestigung der Antriebe zur Wähl- bzw. zur Schaltbetätigung am Getriebe 2111 ; das Trägereiement 2112 trägt zugleich die Elemente der Wähl- und Schaltkinematik. Zur Befestigung der Antriebe weist das Trägerelement 2112 eine Mehrzahl von Befestigungsstellen 2109 auf, die vorteilhaft Gewinde zur Aufnahme von Befestigungsschrauben aufweisen, wobei es jedoch auch vorteilhaft sein kann, wenn diese als Durchgangslöcher ausgebildet sind. Die Antriebe zur Schalt- und Wählbetätigung weisen jeweils, wie im oben beschriebenen Ausführungsbeispiei, eine erste durch eine Schnecke und ein Schneckenrad gebildete in den Antrieb integrierte erste Getriebestufe auf, jeweils eine zweite Getriebestufe wird durch ein mit dem Schneckenrad direkt oder indirekt verbundenes Stirnrad und eine Zahnstange gebildet. Für diese zweiten Getriebestufen sind im Trägerelement 2112 gehäuseartige Bereiche 2209 und 2210 ausgebildet, in denen diese aufgenommen sind. Die Antriebe zur Wähl- bzw. zur Schaltbetätigung sind auf dem Trägerelement 2112, 2201 in etwa parallelen Ebenen befestigt, wobei die Antriebe an ihren Anschlußstellen geöffnet sind und mit den gehäuseartige Bereiche 2209 und 2210 dicht abschließen. Die Zahnstange zur Wählbetätigung ist in der Bohrung 2108 axialbeweglich aufgenommen, etwa rechtwinklig zu ihr verläuft in einer parallelen Ebene eine Bohrung 2103 zur Aufnahme der Zahnstange zur Schaltbetätigung. Die Ebene zur Befestigung des Schaltantriebes weist im vorliegenden Ausführungsbeispiei, bedingt durch die in etwa rechtwinklige Anordnung der Schaltwelle 2211 und der Wählwelle 2113 zueinander und der Lage des Trägerelement 2112, 2201 hierzu, einen größeren Abstand zum Getriebegehäuse 2111 auf, als die Ebene zur Befestigung des Wählantriebes. Bei einer anderen Anordnung Schaltwelle und Wählwelle zueinander in einem anderen Ausführungsbeispiei kann es jedoch auch zweckmäßig sein, wenn die Ebene zur Befestigung des Schaltantriebes einen kleineren oder gleichen Abstand zum Getriebegehäuse 2111 aufweist. Die Befestigungsstelle 2115 dient zur Aufnahme einer in der Befestigungsebene des Schaltantriebes oder einer parallelen Ebene verschwenkbaren Wippe 2101, 2204 deren Hebel 2101a und 2101 b vorliegend in etwa gleich lang sind, wobei es in einem anderen Ausführungsbeispiei die Kinematik erforderlich machen kann, den Hebel 2101a länger oder kürzer als den Hebel 2101 b auszubilden, so daß eine bestimmte Übersetzung der Bewegung bewirkt wird.
Figur 23 zeigt die Wählkinematik der in den Figuren 21 und 22 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Mittels des vom Wählantrieb angetriebenen Zahnrades 2301 ist die Zahnstange 2302 in der Bohrung 2108 bewegbar. Die Bewegung wird mittels eines Elementes zum verspannungsfreien Übertragen einer axialen Bewegung 2104, 2208, 2303, welches mit der Zahnstange 2302 beispielsweise mittels einer wie mit den Figuren 7a, 7b, 7c und 19 gezeigten und beschriebenen eingegossenen Kugelkopfverbindung 2306 verbunden ist, über ein Hebelelement 2105, 2207, 2304 auf die Wählwelle 2113, 2305 übertragen, wobei zur beweglichen Anlenkung des Elementes 2104, 2208, 2303 am Hebelelement 2105, 2207, 2304 eine Kugelkopfverbindung 2114, 2307 vorgesehen ist. Die Bewegungrichtung der einzelnen Elemente bei einer Betätigung ist in der Figur durch Reile angedeutet. Die Achsen a, b und c liegen jeweils in etwa rechtwinklig zueinander, wobei in einem kartesischen Koordinatensystem 2308 die Achse a in etwa parallel zur x- Achse , die Achse b in etwa parallel zur y-Achse und die Achse c in etwa parallel zur z- Achse angeordnet ist. Ein Versatz des Anlenkpunktes zwischen dem Element 2303 und dem Hebelelement 2304 zur Achse b wird vorliegend durch das beidseitig mittels Kugelkopfverbindungen 2306 und 2307 beweglich angelenkte Element 2303 ausgeglichen.
Figur 24 zeigt die Schaltkinematik der in den Figuren 21 und 22 gezeigten beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Mittels des vom Schaltantrieb angetriebenen Zahnrades 2401 ist die Zahnstange 2402 in der Bohrung 2103, 2202 bewegbar. Das Element 2403 zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen ist ebenso wie das mit den Figuren 7a, 7b, 7c und 19 gezeigte und beschriebene ausgeführt und ermöglicht über die Kugelkopfverbindung 2408 eine verspannungsfreie Bewegungsübertragung auf die Wippe 2404 von der ausgehend die Bewegung mittels eines Elementes 2405, 2205, 2102 eine Bewegung auf das mit der Schaltwelle 2407, 2211 verbundene Hebelelement 2406, 2206 erfolgt. Die Wippe 2404 weist zwei, vorliegend etwa gleich lange Hebel 2404a und 2404b auf, ein Schenkel 2404c ermöglicht eine drehbare Befestigung, indem die Wippe 2404 beispielsweise mittel eines Stiftes an dem Trägerelement 2112, 2201 befestigt wird. Bezüglich eines kartesischen Koordinatensystems 2408 liegen die Achsen a des Zahnrades 2401 und d der Schaltwelle 2407 etwa parallel zur x-Achse, die Achsen b der Zahnstange 2402 und c des Elementes 2405 liegen etwa parallel zur y-Achse; die Zahnstange 2402 mit dem Element 2403, die Wippe 2404 und das Element 2405 liegen zumindest annähernd in einer Ebene und bewegen sich in dieser. Eine Wahlbewegung hat bedingt durch die Koppelung von Wahl- und Schaltkinematik Einfluß auf den Schaltantrieb Die Kinematik ist deshalb so ausgelegt, daß der Einfluß auf die Wählkinematik bei einer Schaltbewegung auch in diesem Ausführungsbeispiei so gering ist, daß die Verdrehung des Wahlantriebes bei einer vollständigen Schaltbewegung - unter Berücksichtigung der Spiele im Ubertragungsweg der Wählkinematik - unterhalb eines Inkrements der Wahlaπtπebsensoπk liegt und diese Verdrehung somit nicht detektiert wird, wodurch ein Nachregeln des Wählantriebes verhindert wird
Auch mit dem in den Figuren 21 und 22 dargestellten Ausführungsbeispiei werden bei etwas anderer Ausgestaltung mit dem Trägerelement 2112, 2201 dieselben Vorteile erzielt, wie mit der Grundplatte 1701, 1801 , gezeigt und beschrieben in den Figuren 17 und 18.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die älteren Anmeldungen DE 19734050, DE 19804214, DE 19804217, DE 19814126, DE 19928263, DE 19930869 und DE 19937544 oder deren Nachanmeldungen, deren Inhalte ausdrücklich zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gehören.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmeldeπn behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmaiskombination zu beanspruchen.
In Unteranspruchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin, sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmaiskombinationen der rückbezogenen Unteranspruche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteranspruche im Hinblick auf den Stand der Technik am Pπoπtatstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behalt die Anmeldeπn sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserkiarungen zu machen Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteranspruche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung, mit einer Betätigungseiπrichtung, einem Getriebe mit einer Betätigungseinrichtung und einer Steuereinrichtung, wobei
- die Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung oder durch eine Eingabe an die Steuereinrichtung automatisiert steuerbar erfolgt,
- sich die Betätigung des Getriebes im Wesentlichen aus einer ersten Bewegungskomponente, wie Wählkomponente und einer zweiten
Bewegungskomponente, wie Schaltkomponente, zusammensetzt,
- die Getriebebetätigungseinrichtung einen dieser ersten und zweiten Bewegung zugeordneten ersten und zweiten Antrieb aufweist,
- am Getriebe die eine Bewegung eine rotatorische und die andere Bewegung eine translatorische ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung eines der beiden Antriebe in eine Wählbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, einen dieser nachgeordneten Mitnehmer zum Umsetzen der rotatorischen Bewegung in eine axiale Bewegung, sowie ein Element zum Übertragen der axialen Bewegung auf ein Hebelelement zur Wandlung der axialen Bewegung in eine rotatorische Wählbewegung umfaßt.
2. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung, mit einer Betätigungseinrichtung, einem Getriebe mit einer
Betätigungseinrichtung und einer Steuereinrichtung, wobei
- die Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung oder durch eine Eingabe an die Steuereinrichtung automatisiert steuerbar erfolgt, - sich die Betätigung des Getriebes im Wesentlichen aus einer ersten
Bewegungskomponente, wie Wählkomponente und einer zweiten Bewegungskomponente, wie Schaltkomponente, zusammensetzt, - die Getriebebetätigungseinrichtung einen dieser ersten und zweiten Bewegung zugeordneten ersten und zweiten Antrieb aufweist,
- am Getriebe die eine Bewegung eine rotatorische und die andere Bewegung eine translatorische ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung eines der beiden Antriebe in eine Schaltbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte erste Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, eine vorzugsweise in den Antrieb integrierte Schaltelastizität, eine nachfolgende, beispielsweise durch ein Stirnrad und eine Zahnstange gebildete, die rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelnde zweite Getriebestufe, ein Element zum verspannungsfreien Übertragen der axialen Bewegung, sowie einen, damit verbundenen, um eine Lagereinrichtung drehbaren Schalthebel mit verspannungsfreiem Anschluß zum Umsetzen in eine axiale Schaltbewegung umfaßt.
3. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseiπrichtung für das Getriebe eine Grundplatte umfaßt und über diese mit dem Getriebe verbunden ist.
4. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte den ersten und zweiten Antrieb trägt.
5. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des dem ersten und/oder des dem zweiten Antrieb zugeordneten Schneckenrades zumindest unterstützend in der Grundplatte aufnehmbar ist.
Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte ein Gehäuse für zumindest eine Getriebestufe der Schalt- und/oder Wählkinematik bildet.
7. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte Ausnehmungen aufweist, durch welche gegebenenfalls ein Zugang zu Bereichen des Getriebes ermöglicht wird.
8. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte mit Rippen zur Verstärkung versehen ist.
9. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte als Gußteil ausgebildet ist, welches Rippen aufweist und die Rippen in solch einem Winkel zur Werkzeughauptrichtung verlaufen, daß die Herstellung von Durchbrüchen durch die Rippen ohne Zusatzelement, wie Schieber oder Kern, möglich ist.
10. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Grundplatte am Getriebe unter anderem ein Element verwendet wird, das zugleich die Lagerung für den drehbaren Schalthebel zur Übertragung der Schaltbewegung bildet.
11. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befestigung der Grundplatte unter anderem ein eine Vorspannung erzeugendes Element, wie Schraube oder Niete verwendet wird, welches verliersicher vormontiert ist.
12. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer zum Umsetzen der rotatorischen Bewegung in eine axiale Bewegung im Ubertragungsweg der Wählbewegung durch ein Scheiben- oder hebeiförmiges Element mit einer exzentrisch zur Antriebsachse angeordneten Verbindung zum nachfolgenden Übertragungselement gebildet wird.
13. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das dem Mitnehmer nachfolgende Element zum Übertragen der axialen Bewegung mittels Kugelkopfverbindungen in die kinematische Strecke eingebunden ist. " U"
14. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Stirnrad, welches mit der Zahnstange die zweite Getriebestufe im Ubertragungsweg der Schaltbewegung bildet, zur formschlüssigen Kraftübertragung in die Schaltelastizität einsteckbar ist.
15. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange im Ubertragungsweg der Schaltbewegung einen Bereich aus einem Werkstoff mit hohem Schmelzpunkt, wie Metall, der die Verzahnung trägt und einen Bereich aus einem Werkstoff mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie Kunststoff, der zur Verbindung mit dem Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer
Bewegungen vorgesehen ist, aufweist.
16. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung einen Bereich aus einem Werkstoff mit höherem Schmelzpunkt, wie Metall, der zur Verbindung mit der Zahnstange vorgesehen ist und einen Bereich aus einem Werkstoff mit niedrigerem Schmelzpunkt, wie Kunststoff, der zur Verbindung mit dem Schalthebel vorgesehen ist, aufweist.
17. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung mit der Zahnstange axial fest aber rotatorisch um zumindest zwei Achsen relativbeweglich verbunden ist.
18. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung und die Zahnstange mittels einer Kugelkopfverbindung miteinander verbunden sind.
19. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 15 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkopfverbindung durch Eingießen bzw. -spritzen der am Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung angeordneten Kugel hergestellt wird.
20. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 14, 15 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingießen der Kugel gleichzeitig mit dem Eingießen des die Verzahnung tragenden Teiles der Zahnstange und/oder des zur Verbindung mit dem Schalthebel vorgesehenen Teiles des Elementes zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung erfolgt.
21. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange und/oder das Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen im Ubertragungsweg der Schaltbewegung vollständig aus Kunststoff besteht.
22. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Maßnahmen ergriffen werden, damit die Verbindung zwischen Zahnstange und dem Element zum verspannungsfreien Übertragen axialer Bewegungen in dem für den Betrieb vorgesehenen Temperaturbereich voll beweglich ist.
23. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 18 und 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Kugelkopf vor dem Einspritzvorgang mit einem Trennmittel, wie beispielsweise Wachs, beschichtet wird.
24. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 18 und 21 , dadurch gekennzeichnet, daß die Beweglichkeit zwischen eingespritztem Kugel köpf und -pfanne durch einen definierten Abkühlvorgang erreicht wird.
25. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 18 und 21 in Verbindung mit 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Kugelpfanne ein Kunststoff mit geringem Schwindmaß beim Abkühlen ist.
26. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Zahnstange in der Teilkreisebene der Verzahnung der Zahnstange oder zumindest in deren Nähe liegt.
27. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die verspannungsfreie Übertragung der Schaltbewegung vom drehbaren Schalthebel auf ein Element zur Einleitung auf die Schaltwelle mittels einer Gleitsteinverbindung erfolgt.
28. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das letzte Element im Ubertragungsweg der Wählbewegung vor Einleitung auf die Schaltwelle gleichzeitig das letzte Element im Ubertragungsweg der Schaltbewegung vor Einleitung auf die Schaltwelle ist.
29. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 26, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die mechanische Koppelung der Schalt- und Wählkinematik bedingte Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbewegung von der Steuereinrichtung nicht als Positionsabweichung interpretiert wird.
30. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 und 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Wählkinematik so abgestimmt ist, daß die Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbewegung zumindest sehr gering ist.
31. Kraftfahrzeug insbesondere nach Anspruch 1 , 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Stellung des Wählantriebes bei einer Schaltbewegung kleiner ist, als die Summe der in der Wählkinematik vorhandenen Spiele.
32. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung, mit einer Betätigungseinrichtung, einem Getriebe mit einer Betätigungseinrichtung und einer Steuereinrichtung, wobei - die Betätigung der Drehmomentubertragungseinπchtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung oder durch eine Eingabe an die Steuereiπnchtung automatisiert steuerbar erfolgt,
- sich die Betätigung des Getriebes im Wesentlichen aus einer ersten Bewegungskomponente, wie Wählkomponente und einer zweiten
Bewegungskomponente, wie Schaltkomponente, zusammensetzt,
- die Getriebebetätigungseinrichtung einen dieser ersten und zweiten Bewegung zugeordneten ersten und zweiten Antrieb aufweist,
- am Getπebe sowohl die Wählbewegung als auch die Schaltbewegung eine rotatorische Bewegung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung eines der beiden Antnebe in eine Wählbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte erste Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, eine nachfolgende, beispielsweise durch ein Stirnrad und eine Zahnstange gebildete, eine rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelnde zweite Getπebestufe, ein Element zum verspannungsfreien Übertragen der axialen Bewegung sowie einen mit einer Wählwelle verbundenen Wählhebel umfaßt.
33. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung, mit einer Betätigungseinπchtung, einem Getriebe mit einer
Betätigungseinrichtung und einer Steuereinrichtung, wobei
- die Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung oder durch eine Eingabe an die Steuereinrichtung automatisiert steuerbar erfolgt, - sich die Betätigung des Getriebes im Wesentlichen aus einer ersten
Bewegungskomponente, wie Wählkomponente und einer zweiten Bewegungskomponente, wie Schaltkomponente, zusammensetzt,
- die Getriebebetätigungseinrichtung einen dieser ersten und zweiten Bewegung zugeordneten ersten und zweiten Antrieb aufweist, - am Getriebe sowohl die Wählbewegung als auch die Schaltbewegung eine rotatorische Bewegung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Übertragungsstrecke zur Umsetzung der Bewegung eines der beiden Antriebe in eine Schaltbewegung eine, vom Antrieb angetriebene, vorzugsweise in den Antrieb integrierte erste Getriebestufe, wie Schnecke mit Schneckenrad, eine vorzugsweise in den Antrieb integrierte Schaltelastizität, eine nachfolgende, beispielsweise durch ein Stirnrad und eine
Zahnstange gebildete, die rotatorische in eine translatorische Bewegung wandelnde zweite Getriebestufe, ein Element zum verspannungsfreien Übertragen der axialen Bewegung, eine wippenartiges Übertragungselement, ein weiteres Element zum Übertragen einer axialen Bewegung sowie einen mit einer Schaltwelle verbundenen Schalthebel umfaßt.
34. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsmotor, einer Drehmomentübertragungseinrichtung, wie Kupplung, mit einer Betätigungseinrichtung, einem Getriebe mit einer Betätigungseinrichtung und einer Steuereinrichtung, wobei - die Betätigung der Drehmomentübertragungseinrichtung und des Getriebes durch die Steuereinrichtung automatisiert erfolgt,
- sich die Betätigung des Getriebes im wesentlichen aus einer ersten Bewegungskomponente, wie Wählkomponente und einer zweiten Bewegungskomponente, wie Schaltkomponente, zusammensetzt, - die Getriebebetätigungseinrichtung einen dieser ersten und zweiten Bewegung zugeordneten ersten und zweiten Antrieb aufweist, gekennzeichnet durch zumindest ein Merkmal der vorliegenden Anmelduπgsunterlagen.
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