WO2002038986A1

WO2002038986A1 - Stellvorrichtung für ein einstellbares getriebe

Info

Publication number: WO2002038986A1
Application number: PCT/DE2001/004164
Authority: WO
Inventors: Karl Smirra
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2001-11-06
Publication date: 2002-05-16
Also published as: DE10056219C2; DE10056219A1

Abstract

Stellvorrichtung für ein einstellbares Getriebe, insbesondere zur Einstellung eines Vorwahlbereichs bei einem automatischen Getriebe, mit einem Steuerelement (1) zur Einstellung des Getriebes, wobei die Stellung des Steuerelements (1) die Einstellung des Getriebes festlegt, einem ersten Stellglied (4) zur Erzeugung einer Stellbewegung und einem Zwischengetriebe (3, 6-9, 11) zur Übertragung der Stellbewegung des ersten Stellglieds (4) auf das Steuerelement (1), wobei das Zwischengetriebe (3, 6-9, 11) ein Zugmittelgetriebe aufweist.

Description

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ist die vorstehend beschriebene bekannte Stellvorrichtung relativ schwer und weist eine relativ grosse Bautiefe auf.

Weiterhin ist aus JP 07224921 A eine Stellvorrichtung für ein einstellbares Getriebe bekannt, bei dem die Stellbewegung eines elektromagnetischen Aktors über ein Zugriemengetriebe auf eine Welle übertragen wird, die einen Steuerhebel schwenkt, wobei die Stellung des Steuerhebels den Vorwahlbereich des Automatikgetriebes festlegt.

Nachteilig an dieser bekannten Stellvorrichtung ist die Tatsache, dass die Kraftüberleitung von dem Zugriemengetriebe auf den Stellhebel des Automatikgetriebes aufwendig ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene bekannte Stellvorrichtung dahingehend zu verbessern, dass Gewicht, Bautiefe und Toleranzempfindlichkeit verringert werden.

Die Erfindung wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Stellvorrichtung, für ein einstellbares Getriebe gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung umfasst die allgemeine technische Lehre, anstelle eines Planetengetriebes zur Übertragung der Stellbewegung des Elektromotors oder eines sonstigen Stellglieds auf die Steuerwelle des Automatikgetriebes ein Zugmittelgetriebe zu verwenden, wobei das Zugmittelgetriebe als Zugmittel vorzugsweise einen Rundriemen wie beispielsweise ein Stahlseil, einen Keilriemen, einen Flachriemen und/oder eine Kette aufweist. Die Verwendung eines Zugmittelgetriebes bietet den Vorteil, dass die erfindungsgemässe Stellvorrichtung flacher und leichter herstellbar ist, so dass eine bessere Integration in ein Automatikgetriebe für einen PKW in dem eng begrenzten Raum im Getriebetunnel möglich ist. Darüber hinaus benö- tigt die erfindungsgemässe Stellvorrichtung keine Führungen oder Verzahnungspaarungen wie bei dem bisher verwendeten Planetengetriebe und ist damit relativ toleranzunempfindlich.

In einer Variante der Erfindung ist das Zugmittel im wesentlichen starr, - was Schwingungsneigungen in dem Antriebsstrang zwischen dem Stellglied und dem Steuerelement des Automatikgetriebes verhindert. In einer anderen Variante der Erfindung ist das Zugmittel dagegen elastisch, um Lastspitzen abzufe- dern, die beispielsweise entstehen können, wenn das Stellglied oder das Steuerelement des Automatikgetriebes einen Anschlag erreicht.

Vorzugsweise ist das erste Stellglied zur Erzeugung der von dem Zugmittelgetriebe zu übertragenden Stellbewegung ein Elektromotor, der eine Antriebsrolle für das Zugmittel antreibt. In einer Variante der Erfindung treibt der Elektromotor eine Schneckenspindel an, die auf ein Schneckenrad der Antriebsrolle wirkt, um bei einem Ausfall des Elektromotors eine Selbsthemmung der Antriebsrolle zu erreichen. Bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromotor wird hierbei also vorteilhaft verhindert, dass sich die Antriebsrolle für das Zugmittel frei drehen kann, was zu einer unkontrollierten Verstellung des Getriebes führen könnte.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Zugmittelgetriebe zum Spannen des Zugmittels eine Spannvorrichtung auf, wobei die Spannvorrichtung beispielsweise zwei Federn aufweisen kann, die zwei Enden des Zugmittels mit ein- ander verbindet, so dass das Zugmittel stets eine Spannung aufweist, die der Spannung der Feder entspricht. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Spannvorrichtung jedoch zwei Federn auf, die hintereinander angeordnet sind und zwei Enden des Zugmittels miteinander verbinden, wobei zwischen den beiden Federn ein Anlenkpunkt zur Einleitung und/oder Ableitung einer Stellkraft vorgesehen ist. Vorzugsweise dient der Anlenkpunkt zwischen den beiden Federn ω ω M t μ^* μ* cn o cn o Cn o Cn

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5 keinen Einfluss auf die Einstellung des einstellbaren Getriebes, die allein durch das erste Stellglied festgelegt wird. Während des Notbetriebs bei entriegeltem Verriegelungselement kann das zweite Stellglied dagegen den Übertragungshebel schwenken und dadurch Einfluss auf die Einstellung des einstellbaren Getriebes nehmen. Das erste Verriegelungselement zur Verriegelung des Übertragungshebels kann beispielsweise aus einem verschiebbaren Verriegelungsbolzen bestehen, wobei die Verschiebung des Verriegelungsbolzens beispielsweise me- chanisch durch einen Bowdenzug oder elektromagnetisch erfolgen kann.

Darüber hinaus ist vorzugsweise ein zweites Verriegelungselement vorgesehen, dass die Antriebsrolle des Zugmittelgetrie- bes im Normalbetrieb und in einem sog. Aufladebetrieb entriegelt und nur während des Notbetriebs verriegelt. Die Verriegelung der Antriebsrolle des Zugmittelsgetriebes während des Notbetriebs verhindert vorteilhaft, dass sich die Antriebsrolle des Zugmittelgetriebes bei einem Ausfall des Elektromo- tors unkontrolliert verstellt, was zu einem entsprechenden unkontrollierten Verstellen des Automatikgetriebes führen könnte. Eine derartige Verriegelung der Antriebsrolle des Zugmittelgetriebes ist jedoch nicht erforderlich, wenn der zuvor beschriebene selbsthemmende Antrieb der Antriebsrolle des Zugmittelgetriebes verwendet wird. Das zweite Verriegelungselement zur Verriegelung der Antriebsrolle für das Zugmittelgetriebe weist vorzugsweise eine Zahnrastenklinke auf, die im verriegelten Zustand in ein mit der Antriebstrommel gekoppeltes Rastenrad eingreift. Das zweite Verriegelungsele- ment ist vorzugsweise elektrisch betrieben und führt bei einem Ausfall der Stromversorgung vorzugsweise automatisch zu einer Verriegelung der Antriebsrolle des Zugmittelgetriebes. Diese automatische Verriegelung wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das zweite Verriegelungselement durch eine Feder in Richtung des verriegelten Zustands vorgespannt wird. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen perspektivischen Darstellungen und Betriebszuständen,

Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung verwendeten Zugmittelgetriebes,

Fig. 5-7 ein alternatives Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Stellvorrichtung sowie

Fig. 8-10 ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung.

Die in den Figuren 1 bis 3 als bevorzugtes Ausführungsbei- spiel der Erfindung dargestellte Stellvorrichtung dient zur Auswahl eines Vorwahlbereiches eines Automatikgetriebes für einen PKW. Hierzu weist die Stellvorrichtung einen schwenkbar gelagerten Stellhebel 1 auf, der an einem Ende eine Bohrung 2 mit einer Innenverzahnung aufweist, die im montiertem Zustand das Ende der mit einer Außenverzahnung versehenen Steuerwelle des Automatikgetriebes aufnimmt, so dass die Winkelstellung des Stellhebels 1 den Vorwahlbereich des Automatikgetriebes festlegt. In der Fahrstellung des Automatikgetriebes steht der Stellhebel 1 ganz links, wohingegen der Stellhebel 1 in der Parkstellung im Uhrzeigersinn nach rechts gedreht wird, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu zeigt Figur 1 den Stellhebel 1 in der Neutralstellung, während der Stellhebel 1 in der Rückwärtsfahrstellung zwischen der in Figur 1 dargestellten Neutralstellung und der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Parkstellung steht. ω ω M IV) μ^* μ^*

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frei, so dass der Elektromotor 4 die Antriebsrolle 5 drehen kann. Im Gegensatz dazu verriegelt die Zahnrastenklinke 16 das Zahnrad 17 in dem in Figur 2 gezeigten Zustand, wodurch eine Drehung der Antriebsrolle 5 verhindert wird.

Der Verriegelungsbolzen des magnetischen Stellglieds 15 ist doppelt wirkend. Zum einen kann der Verriegelungsbolzen des magnetischen Stellglieds 15 über die Zahnrastenklinke 16 die Antriebsrolle 5 sperren, wenn der Verriegelungsbolzen in Fi- gur 1 ganz nach rechts gefahren wird, wie in Figur 2 dargestellt ist. Zum anderen ermöglicht der Verriegelungsbolzen des magnetischen Stellglieds 15 eine Blockierung des Verriegelungsbolzens 14, wie in Figur 1 dargestellt ist.

Die Kraftübertragung von dem Rundriemen 3 auf den Stellhebel 1 erfolgt durch eine in Figur 4 detailliert dargestellte Spannvorrichtung, die zwei hintereinander angeordnete Federn 18, 19 aufweist, die zwei Enden des Rundriemens 3 miteinander verbinden und den Rundriemen dadurch vorspannen. Zwischen den beiden Federn 18, 19 ist hierbei ein Anlenkpunkt 20 angeordnet, der mit dem freien Ende des Übertragungshebels 1 verbunden ist, so dass die Spannvorrichtung zusätzlich zu der Vorspannung des Rundriemens 3 auch eine Lastschlagdämpfung der Verbindung zwischen dem Rundriemen 3 und dem Stellhebel 1 be- wirkt. Darüber hinaus kompensiert die Spanvorrichtung auch Stellfehler, die von unterschiedlichen Umschlingungswinkeln an den Umlenkrollen herrühren. Zusätzlich weist die Spannvorrichtung einen U-förmigen Bügel auf, wobei die beiden Schenkel des Bügels als Anschlag für die Federn 18, 19 dienen, so dass eine Mitnahme des Stellhebels 1 durch den Anlenkpunkt 20 spätestens dann erfolgt, wenn die Federn 18, 19 an dem Bügel anschlagen.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der erfindungsgemä- ßen Stellvorrichtung beschrieben, wobei Figur 1 den Normalbetrieb der Stellvorrichtung zeigt, in dem die Winkelstellung des Stellhebels 1 und damit der Vorwahlbereich des Automatik- getriebes durch den Elektromotor 4 vorgegeben wird. Im Normalbetrieb verriegelt der Verriegelungsbolzen 14 den Übertragungshebel 11, der somit in der in Figur 1 gezeigten Stellung festgehalten wird. Die Stellung des Stellhebels 1 und damit die Auswahl des Vorwahlbereichs des Automatikgetriebes wird also alleine durch den Elektromotor 4 vorgegeben, indem dieser die Antriebsrolle 5 in die gewünschte Stellung dreht.

Bei einem Ausfall der Stromversorgung für den Elektromotor 4 muss jedoch sichergestellt sein, dass das Automatikgetriebe trotzdem in die Parkstellung gebracht werden kann, damit ein unbeabsichtigtes Wegrollen des PKWs verhindert wird. Hierzu wird der Verriegelungsbolzen 14 senkrecht nach oben gezogen, bis der Übertragungshebel 11 freigegeben wird, woraufhin die Spiralfeder 12 den Übertragungshebel 11 im Uhrzeigersinn in die in Figur 2 gezeigte Stellung dreht.

Gleichzeitig drückt das magnetische Stellglied 15 den zweiten Verriegelungsbolzen soweit nach rechts, dass die Zahnrasten- klinke 16 in das Zahnrad 17 eingreift und die Antriebsrolle 5 dadurch verriegelt, so dass eine unkontrollierte Drehung der Antriebsrolle 5 bei einem Ausfall der Stromversorgung verhindert wird.

Das Schwenken des Übertragungshebels 11 in die in Figur 2 gezeigte Stellung führt dazu, dass der Stellhebel 1 im Uhrzeigersinn nach rechts in die in Figur 2 gezeigte Parkstellung gedreht wird.

Figur 3 zeigt dagegen den sog. Aufladebetrieb der erfindungsgemäßen Stellvorrichtung, der erforderlich ist, wenn die Stromversorgung des Elektromotors 4 nach einem vorübergehenden Ausfall wieder hergestellt ist, so dass die Stellvorrichtung wieder in den in Figur 1 dargestellten Normalzustand ge- bracht werden kann. In diesem Aufladebetrieb zieht das magnetische Stellglied 15 den Verriegelungsbolzen soweit nach links, dass die Zahnrastenklinke 16 das Zahnrad 17 freigibt, co o IV⁾ IV) μ> μ^*

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dass im folgenden dieselben Bezugszeichen verwendet werden und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.

Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht zunächst darin, dass die Antriebsrolle 5 dieselbe Drehachse aufweist wie der Übertragungshebel 11. Zum Antrieb der Antriebsrolle 5 ist ein topfförmiges Zahnrad vorgesehen, in dessen Innenraum die Spiralfeder 12 angeordnet ist, die den Übertragungshebel vorspannt.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Aus- führungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem Erfindungsge- danken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.

Claims

Patentansprüche

1. Stellvorrichtung zur Einstellung eines Vorwahlbereichs bei einem automatischen Getriebe, mit

einem Steuerelement (1) zur Einstellung des Getriebes, wobei die Stellung des Steuerelements (1) die Einstellung des Getriebes festlegt,

einem ersten Stellglied (4) zur Erzeugung einer Stellbewegung und

einem Zwischengetriebe (3, 6-9, 11) zur Übertragung der Stellbewegung des ersten Stellglieds (4) auf das Steuerele- ent (1) ,

wobei das Zwischengetriebe (3, 6-9, 11) ein Zugmittelgetriebe aufweist,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,

dass das Steuerelement (1) zur Einstellung des Getriebes ein schwenkbar gelagerter Stellhebel ist, wobei das Zugmittel (3) einen Anlenkpunkt (20) aufweist, der mit dem Stellhebel (1) verbunden ist.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zugmittelgetriebe als Zugmittel einen Rundriemen (3) , ein Stahseil, einen Keilriemen, einen Flachriemen und/oder eine Kette aufweist.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zugmittel eleastisch ist.

4. Stellvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste Stellglied (4) ein Elektromotor ist, der eine Antriebsrolle (5) für das Zugmittel (3) antreibt.

5. Stellvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Elektromotor (4) eine Schneckenspindel antreibt, die auf ein Schneckenrad der Antriebsrolle wirkt, um bei einem Ausfall des Elektromotors eine Selbsthemmung der Antriebs- rolle zu erreichen.

6. Stellvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zugmittelgetriebe zum Spannen des Zugmittels (3) eine Spannvorrichtung (18, 19, 20) aufweist.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannvorrichtung (18, 19, 20) mindestens eine Feder (18, 19) aufweist, die zwei Enden des Zugmittels (3) miteinander verbindet.

8. Stellvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spannvorrichtung zwei Federn (18, 19) aufweist, die hintereinander angeordnet sind und zwei Enden des Zugmittels (3) miteinander verbinden, wobei zwischen den beiden Federn (18, 19) ein Anlenkpunkt (20) zur Einleitung und/oder Ablei- tung einer Stellkraft vorgesehen ist.

9. Stellvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Zugmittelgetriebe mindestens eine Umlenkrolle (7) aufweist, die auf einem schwenkbar gelagerten Übertragungshebel (11) angebracht ist, wobei zum Schwenken des Übertra- gungshebels (11) zusätzlich ein zweites Stellglied (12) vorgesehen ist.

10. Stellvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Stellglied (12) rein mechanisch ist, um bei einem Ausfall des ersten Stellglieds (4) noch einen Notbetrieb zu ermöglichen.

11. Stellvorrichtung nach dem vorhergehenen Anspruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Stellglied eine Spiralfeder (12) ist.

12. Stellvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 10 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein erstes Verriegelungselement (14) vorgesehen ist, das den Übertragungshebel (11) im Normalbetrieb verriegelt und während eines Notbetriebs entriegelt.

13. Stellvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das erste Verriegelungselement (14) einen verschiebbaren Verriegelungsbolzen aufweist.

14. Stellvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein zweites Verriegelungselement (15, 16) vorgesehen ist, das die Antriebsrolle (5) des Zugmittelgetriebes im Normalbetrieb und in einem Aufladebetrieb zum Aufladen des zweiten Stellglieds (12) entriegelt und im Notbetrieb verriegelt.

15. Stellvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Verriegelungselement (15, 16) eine Zahnrastenklinke (16) aufweist, die im verriegelten Zustand in ein mit der Antriebstrommel (5) gekoppeltes Rastenrad (17) eingreift.

16. Stellvorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das zweite Verriegelungselement (15, 16) elektrisch betrieben ist und die Antriebsrolle (5) des Zugmittelgetriebes bei ausgefallener Stromversorgung verriegelt.

17. Stellvorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Übertragungshebel (11) zusätzlich durch ein Notseil (25) mit dem Stellhebel (1) verbunden ist.