WO2006089501A1 - Betätigungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug-getriebe, sowie verfahren zur verminderung oder vermeidung von massenträgheitsbedingten steuerungs fehlern bei gangwechselvorgängen - Google Patents

Betätigungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug-getriebe, sowie verfahren zur verminderung oder vermeidung von massenträgheitsbedingten steuerungs fehlern bei gangwechselvorgängen Download PDF

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WO2006089501A1
WO2006089501A1 PCT/DE2006/000133 DE2006000133W WO2006089501A1 WO 2006089501 A1 WO2006089501 A1 WO 2006089501A1 DE 2006000133 W DE2006000133 W DE 2006000133W WO 2006089501 A1 WO2006089501 A1 WO 2006089501A1
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spindle nut
spindle
motor vehicle
threaded spindle
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PCT/DE2006/000133
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Patrick Lindemann
Trevor Mcconnell
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to an actuating device for a motor vehicle transmission, a motor vehicle transmission device with such an actuator, a motor vehicle drive train with such a motor vehicle transmission device and a method for reducing or avoiding mass inertia-related control errors in the control of gear changes in a motor vehicle transmission ,
  • actuators for classic manual transmissions are usually provided with a shift linkage.
  • the drive energy, which is required for engaging and disengaging gears, is essentially completely applied by the driver, who initiates them manually in a coupled with the shift rod shift lever.
  • actuating devices are known which have an electric motor or an arrangement of electric motors, by means of which the engagement and disengagement of gears is effected. Actuators of this type are - in various configurations - known for example in automated transmissions (ASG), in uninterruptible transmissions (USG), in electric manual transmissions (ESG) or in parallel transmissions (PSG) or dual-clutch transmissions (DKG) used.
  • the actuator including the or the electric motors is referred to in the designs of the latter type as an actuator.
  • the actuator is in the motor vehicle usually coupled with a so-called.
  • Inner transmission circuit which has, for example, shift rails and / or shift forks and / or sliding sleeves, and can burden this inner transmission circuit.
  • an electronic control unit is known to be provided. This electronic control unit controls the electric motors, which usually takes place as a function of various characteristic values, in particular operating characteristic values of the motor vehicle, such as engine speed or engine torque or the like.
  • an operating element can be provided, via which the driver various modes (eg, driving forward (D), reversing (R), parking (P), upshift (+), Electric motors, which is usually in dependence of various characteristics, in particular operating characteristics of the motor vehicle, such as engine speed or engine torque or the like., Takes place.
  • an operating element can be provided, via which the driver can select various modes (eg driving forwards (D), reversing (R), parking (P), upshifting (+), downshifting (-)), depending on which the electronic control unit the Electric motors drives.
  • Such actuators have a first electric motor, which causes Wählmony, and generates a different second electric motor of the switching movements.
  • the output or drive shafts of these two electric motors are each coupled via suitable mechanical means with a switching shaft such that this switching shaft can be pivoted about its longitudinal axis by means of an electric motor, and by means of the other of the two electric motors in the direction of their Longitudinal axis can be moved translationally.
  • the switching is effected by a corresponding pivoting of this switching shaft, and the selection is effected by a corresponding translational movement of the switching shaft, or vice versa.
  • actuating devices or actuators for motor vehicle gearboxes which manage with only one electric motor, that is, in which the selection and the switching can be effected by means of exactly one electric motor.
  • Exemplary designs of this type are disclosed in DE 10 2004 038 955 of the applicant.
  • FIGS. 9a and 6b show a detail of an exemplary 1-motor gear actuator or an exemplary actuating device for a motor vehicle transmission, which or otherwise may be designed, for example, such as the design according to FIGS. 9a to 24 of DE 10 2004 038 955.
  • a threaded spindle 330 is shown in FIGS. 6a and 6b, as well as a spindle nut 332 and a first movably arranged component 376, in particular a Eccentric 376 is.
  • the first component 376 is axially fixed and rotatably arranged and will be referred to as eccentric 376 hereinafter.
  • a splined connection is provided, which is schematically indicated in the cut-open region of Fig. 6a by the arrow 491 and which acts in particular as a rotary driving device.
  • the spindle nut 332 has an internal thread, which engages in an external thread of the threaded spindle 330.
  • the corresponding threaded connection is indicated in the cut-open region of FIG. 6a by the arrow 490.
  • the threaded spindle 330 is rotatably and axially fixed and can be driven by an electric motor, not shown, either in opposite directions of rotation.
  • the spindle nut 332 is arranged substantially rotatably in the axial position, which is shown in Figs. 6a and 6b. This axial position can be approached by the threaded spindle 330 and the associated electric motor rotates or drives so that the spindle nut 332 moves in the direction of the eccentric 376.
  • the corresponding direction of rotation of the spindle nut 332 or of the electric motor corresponds to the selection direction of this spindle nut 332 or this electric motor. In the axial position of the spindle nut 332 shown in FIGS.
  • the spindle nut 332 abuts axially against a stop which blocks the axial mobility of the spindle nut 332 when the threaded spindle 330 or the electric motor moves in the selection direction.
  • movement of the threaded spindle 330 and the electric motor in the direction of selection rotate or move the threaded spindle 330, the spindle nut 332 and the eccentric 376 together. This can be used to select a gear.
  • the selection direction of the threaded spindle 330 or the rotational movement of the threaded spindle 330 in the selection direction or the selection movement of the threaded spindle 330 is indicated schematically in FIG. 6 a by the arrow 492.
  • the (rotary) movement of the eccentric 376 triggered thereby by or during the coupling of threaded spindle 330, spindle nut 332 and eccentric 376 is indicated schematically in FIG. 6 a by the arrow 494.
  • the problem addressed may - at least partially - possibly also occur when the threaded spindle 330 is driven in the direction opposite to the direction of selection, and in particular when the spindle nut 332 is not or not rotatably supported relative to the housing.
  • the invention has for its object to provide an actuating device for motor vehicle transmission, in which the problem described with reference to FIGS. 6a and 6b is not as pronounced as in the local design.
  • an actuating device according to claim 1 or according to claim 3 is proposed in particular.
  • An inventive motor vehicle transmission device is the subject of claim 16.
  • An inventive motor vehicle drive train is the subject of claim 17.
  • An inventive method for preventing or Reduction of mass inertia-related control errors in the control of long-change operations in a motor vehicle transmission is the subject of claim 18.
  • Preferred embodiments are the subject of the dependent claims.
  • an actuating device for a motor vehicle transmission has several gear ratios to form gears.
  • the actuating device has a rotatable and axially fixed threaded spindle and arranged on this threaded spindle and driven by this spindle nut.
  • the actuator on a first component which is axially fixed and rotatably arranged for the selection of gears of the motor vehicle transmission, and for example, an eccentric.
  • a rotary driving device is provided, by means of which the spindle nut and the first component can be coupled or coupled.
  • the first component may be rotationally driven to select gears.
  • This rotary driving can be done by means of the threaded spindle via the spindle nut.
  • a braking device is provided to reduce or avoid mass inertial axial position changes of the spindle nut as a result of braking operations of the threaded spindle from a first component rotationally driving movement.
  • the braking device may for example be arranged between the spindle nut and the first component or act or act during braking. According to the invention, it is also proposed, in particular, to provide a locking device between the first component and the spindle nut. This locking device has in particular at least one dissolved and at least one locked position. The locking device may, for example, be such that it serves to change or avoid mass-inertial axial position changes of the spindle nut as a result of braking processes of the threaded spindle from a movement driving the first component in a rotational manner.
  • the first component is coupled to a second component such that a rotational movement of the first component causes a linear movement of this second component.
  • a rotational movement of the first component causes a linear movement of this second component.
  • the first component is designed as an eccentric and is coupled via a corresponding mechanism with the second component.
  • the direction of movement in which the second component can be moved linearly is located substantially perpendicular to the axis of rotation of the threaded spindle.
  • a second component which may be a sleeve, for example, coupled to a shift shaft.
  • the second component may for example be arranged concentrically to such a switching shaft.
  • the longitudinal axis of such a switching shaft is located substantially perpendicular to the central longitudinal axis of the spindle. This vertical position can be such that an intersection of the two aforementioned longitudinal axes exists or so that the addressed central longitudinal axes are offset from each other.
  • a second component may be provided which is coupled with such a switching shaft.
  • the first component or the eccentric is coupled via a corresponding linkage or guide lever or the like with the second component.
  • this linkage or the guide lever has an annular or (hollow) cylindrical portion or is coupled with such, wherein the first component or the eccentric cam has an eccentric having a cylindrical outer surface. The addressed annular or (hollow) cylindrical portion can engage in the outer surface of such eccentric disc.
  • the eccentric disc is arranged eccentrically with respect to the axis of rotation of the eccentric in such a configuration, so that a rotation of the eccentric causes the second component can be moved axially via the engaging annular or (hollow) cylindrical portion and the lever or the linkage. For example, in this way it can be effected that the switching shaft is axially displaced for selecting by turning the eccentric or first component.
  • such a switching shaft for switching or engagement and disengagement of gears is arranged rotatably, in particular in opposite directions.
  • the selector shaft may be axially movable.
  • the shift shaft may be provided, for example, with a shift finger.
  • Such a shift finger can in particular for the interaction with an internal gear shift be provided for the insertion of gears.
  • such an inner transmission circuit has a plurality of shift rails or shift forks, which are each provided with a shift jaw, in which such a shift finger can engage for actuation.
  • the actuating device is such that by means of a gear in the gear can be engaged and can be selected after inserting such a gear by means of the actuator without causing the previously engaged gear is re-designed. Furthermore, it can be provided that when engaging a gear by the configuration of the actuating device and / or the interaction with an internal gearshift of the motor vehicle transmission ensures that all gears of the transmission or - if more than part transmissions are available - are designed in each case the same sub-transmission, before switching to another gear (this transmission or sub-transmission).
  • the axis of rotation of the first component is located concentrically to the axis of rotation of the spindle. It can also be provided, for example, that the threaded spindle extends into or through the first component.
  • the rotary driving device is formed by two cooperating splines, wherein one of these splines is arranged on the spindle nut, wherein the other of these two splines is provided on the first component.
  • the braking device or the locking device has a spring or is spring-loaded.
  • a spring may for example be a spiral spring.
  • the spring is in particular a preloaded spring.
  • other springs may be provided, such as a plate spring or a torsion spring or the like.
  • the braking device or the locking device has at least one element loaded by this spring.
  • This may for example be a ring and / or one or more - in particular distributed circumferentially - ball. It can be provided, for example, that such a ring - relative to its axis - is loaded by the spring substantially axially, and this ring acts on a sphere via a contact area.
  • the contact region may be oriented so that the force exerted on the ball by the ring is not located in the direction of the spring axis. In particular, it can be oriented transversely thereto or at an angle to the axis in question.
  • the spring may extend, for example, parallel to the longitudinal axis of the threaded spindle, which is especially true if this is a coil spring, or act parallel to this longitudinal axis.
  • the spindle nut has at least one recess for receiving a spring-loaded element by means of the spring.
  • This depression may be, for example, a groove, such as an annular groove, or a pocket or the like.
  • the recess may for example be an annular groove which extends in the circumferential direction of the spindle nut.
  • Such an annular groove may be closed circumferentially. But it can also be provided that such an annular groove is not circumferentially closed, but extends circumferentially only over a certain angular range.
  • the mentioned recess is intended for receiving a ball, which may be spring-loaded by the spring.
  • the recess is formed in an advantageous design so that the addressed element, ie in particular ball, can not completely penetrate into this recess that the entire element or the entire ball is positioned or sunk in the recess. It is thus provided in particular that the depth of the depression is smaller than the direction of extension of the sphere in this direction. If such a spring-loaded element, hereinafter referred to as "ball" for simplicity, is positioned in the recess, it is advantageously provided that then the spindle nut with respect to the first component, in particular eccentric blocked. This blocking or arresting position is in particular such that the ball can be pushed out of the recess by a corresponding load of the spindle.
  • the holding force of the spring can be overcome, in particular by the electric motor with a corresponding drive energy the Threaded spindle loaded. It can be provided that the spring causes the ball is automatically pressed into the recess when the threaded spindle is stopped from a state in which it has driven the first component.
  • the holding force of the locking device or the braking device or the spring is in particular such that any inertia forces or moments or -energy of the first component are not sufficient to push out the ball or the corresponding immersed in the recess part of the recess.
  • the actuating device has a housing which accommodates these at least partially.
  • a housing may for example be formed on a transmission housing or on such - in particular releasably - held.
  • a - in particular fixed to the housing - anti-rotation is provided for the spindle nut. It is particularly provided that this rotation does not work over the entire axial position range of the spindle nut.
  • the housing is fixedly arranged a spline and with the spindle nut also a spline or a wedge or a tooth is connected, which can engage in the housing-fixed splines to secure the spindle nut against rotation.
  • Such a rotation lock is in particular such that it acts in both directions of rotation. It is further provided in particular that an axial position range of the spindle nut is provided, in which it is moved out of this rotation and in which the rotation is no longer acting on the spindle nut. This is in particular an area in which the first component can be rotated or swiveled by means of the spindle via the spindle nut for selection.
  • the threaded spindle can be rotated in opposite directions.
  • an electric motor is provided, the output shaft of which can be driven by him in opposite directions of rotation.
  • the one direction of rotation of this electric motor or the spindle is in particular a selection direction and the other direction of rotation of this electric motor or the threaded spindle is in particular a switching direction.
  • the spindle nut moves axially out of a position in which it is secured against rotation relative to the housing by driving the electric motor or the threaded spindle in its selection direction.
  • this spindle nut when the spindle nut from its rotation has migrated, this spindle nut rotatably drives the first component with continued rotation of the electric motor or the threaded spindle in the direction of selection. It can be provided that a corresponding stop for the spindle nut is provided, against which it strikes with continued movement in the direction of selection of the spindle, namely after it has migrated out of the anti-rotation. When the spindle nut abuts against such a stop, it can no longer be moved axially relative to the threaded spindle, so that it is rotationally entrained during a spindle rotation. About a corresponding rotational drive, they can then take the first component.
  • the spindle nut strikes against such a stop substantially immediately after moving out of the aforementioned anti-rotation. It can also be provided that is supported by suitable measures that the spindle nut can move axially after wandering out of the aforementioned anti-rotation during rotation of the threaded spindle. This can be effected, for example, by means of a friction device, which is, for example, fixed to the housing and, for example, acts on the spindle nut or on the first component.
  • a one-way freewheel which can act directly or indirectly on the spindle nut.
  • a one-way freewheel can be formed for example between a housing and the eccentric or between a housing and the spindle nut.
  • Such a freewheel can be designed so that it allows a movement in one direction and blocked in another direction of rotation movement.
  • a corresponding profile may be arranged on the spindle nut or on the first component, which cooperates with a latching pawl.
  • the one-way freewheel is in particular such that a direction of rotation of the first component is associated with the freewheeling direction and in the opposite direction, the reverse direction of the freewheel.
  • the freewheeling direction is the direction in which the first component is driven by the spindle via the spindle nut when the spindle nut is in a corresponding axial position and the spindle is driven in the selection direction.
  • the blocking positions of the unidirectional freewheel are in particular such that it is ensured that after selecting a gear, the corresponding dial position or the predetermined range associated dialing range of the first component is substantially maintained, or possibly avoided that unwanted an adjacent or more distant gear associated with dialing position is approached. The latter can alternatively be effected by a corresponding lock.
  • the unidirectional freewheel can for example also serve to ensure that the spindle nut axially "migrates back" when, after a selection, the spindle is driven or moved to shift in the switching direction.
  • the switching of the transmission can be effected by means of this axial movement of the spindle nut.
  • a corresponding mechanism may be provided which transmits an axial change in position of the spindle nut in a pivoting movement of the - if present - switching shaft.
  • this mechanism is designed so that it acts only in a predetermined axial position range of the mother. This can for example be an axial position range in which the spindle nut is secured against rotation relative to the housing or a portion of an axial position range in which the nut is secured against rotation relative to the housing.
  • An exemplary design of such a mechanism is explained in FIGS. 9 to 24 of DE 10 2004 038 955. The statements made there are made in full reference in particular also with regard to this mechanism mentioned and made by reference to the subject of the present disclosure.
  • an incremental encoder is provided, by means of which position changes of the actuator or the output shaft of the electric motor of such an actuator can be determined.
  • the electric motor is connected to an electronic control unit in signal connection or can be controlled by such.
  • a motor vehicle transmission device according to claim 16 is also proposed and a motor vehicle drive train according to claim 17. Further, a method according to claim 18 is proposed according to the invention in particular.
  • an actuating device or device according to DE 10 2004 038 955 or a motor vehicle transmission according to DE 10 2004 038 955 or a drive train according to DE 10 2004 038 955 according to the present invention is further developed, that is to say in particular for reducing or reducing the drive train Avoidance of mass inertial, axial position changes of the spindle nut as a result of braking operations of the threaded spindle from a first component, such as eccentric rotating driving movement provided with a braking device.
  • a first component such as eccentric rotating driving movement provided with a braking device.
  • FIG. 1 shows an exemplary actuating device according to the invention in a schematic, partial view
  • Fig. 2 is an enlarged detail of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows the design according to FIG. 1 in a locked position of the braking device or locking device
  • FIG. 4 shows the design according to FIG. 1 in a released position of the braking device or arresting device
  • Fig. 5 shows the design of FIG. 1;
  • Fig. 6a and Fig. 6b a known to the applicant design of an actuator
  • FIGS. 1 to 5 show an exemplary actuator 300 according to the invention in a schematic, partial view.
  • the actuating device 300 is in particular a gear actuator, in particular a 1-motor gear actuator.
  • the actuating device 300 has a threaded spindle 330, as well as a spindle nut 332 and a first movably arranged component 376.
  • the threaded spindle 330 is rotatably and axially fixed and can be driven by an electric motor, not shown, either in opposite directions of rotation become.
  • an electric motor not shown
  • To drive the threaded spindle 330 may be provided, for example, that the output shaft of such an electric motor rotatably coupled to the threaded spindle 330.
  • further components are connected between the electric motor and the threaded spindle 330.
  • the threaded spindle 330 has on its radially outer surface on an external thread 520.
  • the first component 376 is axially fixed and rotatably mounted. It may for example be an eccentric, and is referred to as eccentric 376 hereinafter.
  • the axis of rotation of the eccentric 376 is concentric with the axis of rotation of the threaded spindle 330, or coincides with this.
  • the eccentric 376 has an eccentric disc 392.
  • This eccentric disc 392 has radially outwardly a substantially cylindrical shell surface, which is formed here with a paragraph.
  • the eccentric 376 has a sleeve-like section 378. This sleeve-like portion 378 extends axially on both sides of the eccentric disk 392. While the eccentric disk 392 is located substantially eccentric to the axis of rotation of the eccentric 376, the sleeve 378 is located substantially concentric with this axis of rotation.
  • the eccentric 376 forms a radially inner cavity 522.
  • This cavity 522 may be formed, for example, as an axial aperture or channel.
  • the threaded spindle 330 extends.
  • This cavity 522 and the threaded spindle 330 are dimensioned so that between the threaded spindle 330 and the eccentric 376, a radial gap 524 is formed.
  • the spindle nut 332 has an internal thread 526 which engages in the external thread 520 of the threaded spindle 330.
  • the spindle nut 332 has, for example, an axial projection 512, which is formed like a sleeve here.
  • a first annular disk-shaped or cylindrical section 528 of the spindle nut 332 protrudes radially outwards via a type of shoulder.
  • a cylindrical second portion 530 of the spindle nut 332 connects to the first portion 528 of the spindle nut 332, which extends substantially axially.
  • This second portion 530 of the spindle nut 332 can, for example, radially be arranged outside on the first portion 528 of the spindle nut 332.
  • a third section 532 of the spindle nut 332 which is cylindrical or annular disk-shaped. This third section 532 extends radially outward from the second section 530 of the spindle nut 332.
  • the internal thread 526 of the spindle nut 332 is provided radially inward on the axial extension 512 of the spindle nut 332, but may be positioned at a different location in another embodiment of the spindle nut 332.
  • the spindle nut 332 or the axial extension 512 of the spindle nut 332 and the radial clearance 524 formed between the threaded spindle 330 and the eccentric 376 are designed such that the spindle nut 332 or the axial extension 512 of the spindle nut 332 is inserted into this radial gap 524 can extend. It can be provided, for example, that the spindle nut 332 or the axial extension 512 of the spindle nut 332 extends at each axial position of the spindle nut 332 in this radial gap 524.
  • an anti-rotation device is provided by means of which the spindle nut 332 can be secured against rotation with respect to a housing, such as actuator housing, which is not shown in FIGS. 1 to 5.
  • a housing such as actuator housing
  • Such an anti-twist device may in particular be as given in the designs according to FIGS. 1 to 24 of DE 10 2004 038 955, and in particular in the case of FIG. 12 there (see in particular reference numbers 336, 338, 346 of the FIG 12).
  • the disclosure of DE 10 2004 038 955 is fully incorporated by reference into the present disclosure.
  • the rotation between the housing and the spindle nut 332 does not act over the entire axial position range of the spindle nut 332.
  • the axial position range of the spindle nut 332, in which such anti-rotation acts in particular provided to the right of the axial position, which is shown in Fig. 1.
  • the spindle nut 332 is arranged substantially rotatably. This may be due in particular to the fact that the spindle nut 332 has moved out of a rotation lock relative to the housing in this position range. This area can be approached by the threaded spindle 330 or the associated electric motor is rotated or rotated so that the spindle nut 332 moves in the direction of the eccentric 376.
  • the corresponding direction of rotation of the threaded spindle 330 or of the electric motor corresponds to the selection direction of this threaded spindle 330 or this electric motor.
  • the eccentric 376 or a sleeve-like portion 378 of the eccentric 376 and the spindle nut 332 form regions which in cooperation form a - previously mentioned - rotary driving device, such as one on a radially inner surface of the eccentric 376 and the sleeve-like portion 378th located (outer) splines and located on the radially outer surface of the spindle nut 332 or an axial extension of the spindle nut 332 (outer) splines for engaging in the (inner) splines of the eccentric 376 and the sleeve-like portion 378th
  • This spline connection For example, be designed and arranged as it is schematically indicated in the cut portion of Fig.
  • a stop for the spindle nut 332 is provided. In the stop position of the spindle nut 332, which has already been mentioned briefly above, this stopper causes the spindle nut 332 to essentially not axially move or lock when the threaded spindle 330 rotates in its selection direction.
  • the stop may for example also be formed resilient or damping.
  • This stop is in particular such that it allows in the stop position of the spindle nut 332 at this stop an axial migration of the spindle nut 332 or not blocked when this spindle nut 332 is loaded by the threaded spindle 330 in the opposite direction, ie in particular the threaded spindle 330th in the (direction of) opposite direction turns.
  • the rotation of the threaded spindle 330 in this opposite direction of rotation corresponds to a switching movement of the spindle 330.
  • the mentioned stop for the spindle nut 332 can be formed for example by the eccentric 376 or its sleeve 378 or by a radial projection of the threaded spindle 330 or by a housing-fixed stop.
  • the spindle nut 332 is rotatable. In this position, in particular the aforementioned stop position of the spindle nut 332 is given. It can be provided that the addressed stop position of the spindle nut 332 is achieved substantially immediately after leaving the rotation against the housing, so after an at least very short axial displacement of the spindle nut 332nd But also designs in which axial displacement, the spindle nut 332 after leaving the rotation against the housing must cover to the aforementioned stop position, are preferred.
  • the selection direction of the threaded spindle 330 or the rotational movement of the threaded spindle 330 in the selection direction or the selection movement of the threaded spindle 330 is indicated schematically in Fig. 1 by the arrow 492, and the switching direction of the threaded spindle 330 and the switching movement of the threaded spindle 330 in the switching direction or the switching movement of the threaded spindle 330 is indicated schematically in Fig. 1 by the arrow 534.
  • the one direction of rotation of the electric motor corresponds to a movement in the switching direction and the opposite of a movement in the direction of selection.
  • a braking device or a locking device or a locking mechanism 500 is provided between the eccentric 376 and the spindle nut 332.
  • This braking device or locking device or this locking mechanism 500 is referred to below as a brake device 500 for simplicity. It should be noted, however, that in particular a locking device or a locking device can be provided or the braking device 500 can be designed accordingly.
  • the braking device 500 which in principle can also be designed differently, is in the embodiment according to FIGS. 1 to 5 so that it has a spring 502, which is designed here as a spiral spring.
  • the coil spring 502 extends substantially parallel to the central longitudinal axis of the threaded spindle 330, in particular the outside of the Keilveriereung (s), via which the eccentric 376 and the spindle nut 332 are engaged with each other.
  • the spring 502 is supported on the one hand on the eccentric 376, and here on the eccentric disc 392, and on the other hand loaded a ball 504.
  • a ring 506 is provided, which is axially loaded by the spring 502 and the Ball 504 presses in a radially inwardly extending opening 508 of the eccentric 376.
  • this aperture 508 may be such that it is substantially circular in shape.
  • it may have a diameter which essentially corresponds to the spherical blade or is slightly larger.
  • the opening 508 may, for example, as shown in FIGS. 1 to 5, be provided in a sleeve-like portion 378 of the eccentric 376.
  • the spindle nut 332 has a recess 510, which is, for example, a groove or a pocket.
  • a groove may, for example, be a groove extending at least partially or closed around the central longitudinal axis of the spindle nut 332 and / or in a plane transverse to this longitudinal axis.
  • This recess 510 is suitable for receiving or partially receiving the ball 504.
  • the recess 510 is provided in the embodiment in the radially outer surface of the spindle nut 332 and an axial extension 512 of the spindle nut 332. In a blocking position of the braking device 500, the ball 504 is pressed into this recess 510.
  • the recess 510 is formed so that the ball 504 is not completely positioned in the locking position of the braking device in the recess 510 or is sunk, but protrudes from this or blocking between the spindle nut 332 and the eccentric 376 is positioned. This is in particular such that the spindle nut 332 is supported relative to the eccentric 376, or vice versa.
  • this braking device 500 in the blocking position of the braking device 500, this braking device 500, the nut 332 relative to the eccentric 376 in cooperation with the threaded engagement between the spindle 330 and the spindle nut 332 and in cooperation with the rotational drive or spline, between the spindle nut 332 and the eccentric 376 is provided, in the direction of rotation and axial direction firmly coupled.
  • this coupling is designed so that it is detachable.
  • the ball 504 is held in the recess 510 with a holding force, wherein it can migrate out of the recess 510 when this holding force is overcome.
  • the holding force is in particular such that, in particular taking into account the maximum drive energy of the electric motor is prevented that the inertial energy or the moment of inertia, and in particular the maximum moment of inertia of the eccentric 376 or a maximum equivalent mass moment of inertia, which also influences the Inertia masses of any components coupled to eccentric 376 on the side facing away from spindle nut 332 are not sufficient to move the braking device out of its locking position or to move ball 504 out of its recess when motor or spindle 330 leaves its position Movement is stopped.
  • a load is applied between the eccentric 376 and the spindle 330 by means of the ball 504 or by means of a plurality of balls 504, which are arranged in particular as a function of a lock or a detent. It may be useful to make the force acting on the locking force as low as possible in order to prevent interaction with any desired switching operation. However, the mentioned force is in particular greater than the mass moment of inertia, which is caused by the rotating mass inertia or equivalent mass inertia (see above), which are connected to the eccentric and any coupled parts.
  • This load is generated here by means of the spring 502, which acts on the ring or locking ring 506. It can be provided that this load is adjustable by the load or load applied by the spring 502 is changed, which can be done for example by means of a suitable adjustment.
  • the electric motor loads the spindle 330, which causes its engagement with the spindle nut 332 with sufficient drive power of the electric motor that the ball 504 is pressed out of the recess, so that the threaded spindle 330 the Spindle nut 332 and the eccentric 376 can drive rotation.
  • the spindle nut 332 and the eccentric 376 are rotationally driven by the threaded spindle 330 and the electric motor, respectively, and then the lead screw 330 and the electric motor are suddenly stopped, the spring 502 pushes the ball 504 into the recess 510 and closes the brake device 500, respectively , which in particular can be effected automatically.
  • FIG. 1 An actuator or a 1-motor gear actuator of this type is shown in FIG. 1, wherein FIG. 2 shows an enlarged detail. 3 and 4, this design is also shown, wherein in Fig. 3, the locking position of the braking device is shown and in Fig. 4, the open position of the braking device is shown.
  • the ball 504 has migrated out of the recess 510 here, which was effected by corresponding drive energy of the electric motor and by a corresponding driving or loading of the threaded spindle 330 or the spindle nut 332 by means of the electric motor.
  • the ball 504 still engages in the opening 508, but is not pressed into the recess 510 via the ring 506.
  • Fig. 5 differs from Figs. 1 and 3 in particular in that the eccentric 376 and the spindle nut 332 is shown in its left not cut off.
  • This design therefore provides, in particular, an inertia mass brake for a 1-engine gearbox actuator.
  • the mechanism mentioned is particularly similar to a quick release for a holder for an air hose or brake hose, but is different in its application.
  • the design explained with reference to FIGS. 1 to 5 can in principle be used in all or various applications of a 1-motor gearbox actuator in order to achieve the fastest possible switching speeds.
  • the 1-motor gearbox actuator is in particular such that it can control a shifting of gears in substantially any order. Bezu ⁇ sz ⁇ ichenliste

Abstract

Betätigungsvorrichtung für ein mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes Kraftfahrzeug-Getriebe mit einer drehbeweglich und axialfest gelagerten Gewindespindel und einer auf dieser Gewindespindel (330) angeordneten und von dieser antreibbaren Spindelmutter (332) , und ferner mit einem axialfest und zum Wählen von Gängen des Kraftfahrzeug-Getriebes drehbar angeordneten ersten Bauteil, das über eine Drehmitnahmeeinrichtung (491) mit der Spindelmutter (332) koppelbar ist bzw. gekoppelt ist, so dass das erste Bauteil zum Wählen von Gängen von der Gewindespindel über die Spindelmutter drehend antreibbar ist, wobei zur Verringerung bzw. Vermeidung von massenträgheitsbedingten, axialen Stellungsänderungen der Spindelmutter infolge von Abbremsvorgängen der Gewindespindel aus einer das erste Bauteil drehend antreibenden Bewegung eine Bremseinrichtung (500) vorgesehen ist; sowie eine Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang und ein Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von massenträgheitsbedingten Steuerungsfehlern bei der Steuerung von Gangwechselvorgängen in einem Kraftfahrzeug-Getriebe .

Description

BETÄTIGUNGSVORRICHTUNG FÜR EIN KRAFTFAHRZEUG-GETRIEBE, SOWIE VERFAHREN ZUR VERMINDERUNG ODER VERMEIDUNG VON MASSENTRÄGHEITSBEDINGTEN STEUERUNGSFEHLERN BEI GANGWECHSELVORGÄNGEN
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug-Getriebe, eine Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung mit einer derartigen Betätigungsvorrichtung, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer derartigen Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung sowie ein Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von massenträgheitsbedingten Steuerungsfehlern bei der Steuerung von Gangwechselvorgängen in einem Kraftfahrzeug- Getriebe.
Zum Ein- und Auslegen von Gängen in Kraftfahrzeug-Getrieben sind üblicherweise Betätigungseinrichtungen vorgesehen. Bekannte Betätigungsvorrichtungen für klassische Handschaltgetriebe sind in der Regel mit einem Schaltgestänge versehen. Die Antriebsenergie, die zum Ein- und Auslegen von Gängen erforderlich ist, wird dabei im Wesentlichen vollständig vom Fahrer aufgebracht, der sie manuell in einen mit dem Schaltgestänge gekoppelten Schalthebel einleitet. Ferner sind Betätigungseinrichtungen bekannt, die einen Elektromotor bzw. eine Anordnung von Elektromotoren aufweisen, mittels welchen das Ein- und Auslegen von Gängen bewirkt wird. Betätigungseinrichtungen dieser Art werden - in diversen Ausgestaltungen - bekanntermaßen beispielsweise in Automatisierten Schaltgetrieben (ASG), in Unterbrechungsfreien Schaltgetrieben (USG), in Elektrischen Schaltgetrieben (ESG) oder in Parallelschaltgetrieben (PSG) bzw. Doppelkupplungsgetrieben (DKG) eingesetzt.
Die Betätigungseinrichtung inklusive des bzw. der Elektromotoren wird bei den Gestaltungen der zuletzt genannten Art auch als Aktor bezeichnet. Der Aktor ist dabei im Kraftfahrzeug in der Regel mit einer sog. inneren Getriebeschaltung gekoppelt, die beispielsweise Schaltschienen und / oder Schaltgabeln und / oder Schiebehülsen aufweist, und kann diese innere Getriebeschaltung belasten. Zur Ansteuerung der Elektromotoren ist bekanntermaßen ein elektronisches Steuergerät vorgesehen. Dieses elektronische Steuergerät steuert die Elektromotoren an, was i.d.R. in Abhängigkeit diverser Kennwerte, insbesondere Betriebskennwerte des Kraftfahrzeug, wie beispielsweise Motordrehzahl bzw. Motormoment oder dergl., erfolgt. Dabei kann ein Bedienelement vorgesehen sein, über welches der Fahrer diverse Modi (z.B. Vorwärtsfahren (D), Rückwärtsfahren (R), Parken (P), Hochschalten (+), Elektromotoren an, was i.d.R. in Abhängigkeit diverser Kennwerte, insbesondere Betriebskennwerte des Kraftfahrzeug, wie beispielsweise Motordrehzahl bzw. Motormoment oder dergl., erfolgt. Dabei kann ein Bedienelement vorgesehen sein, über welches der Fahrer diverse Modi (z.B. Vorwärtsfahren (D), Rückwärtsfahren (R), Parken (P), Hochschalten (+), Runterschalten (-)) auswählen kann, in Abhängigkeit welcher das elektronische Steuergerät die Elektromotoren ansteuert.
Bekannt ist weiter, dass derartige Aktoren einen ersten Elektromotor aufweisen, der Wählbewegungen bewirkt, sowie einen davon verschiedenen zweiten Elektromotor der Schaltbewegungen erzeugt. Ferner ist bekannt, dass die Ausgangs- bzw. Antriebswellen dieser beiden Elektromotoren jeweils über geeignete mechanische Einrichtungen mit einer Schaltwelle derart gekoppelt sind, dass diese Schaltwelle mittels des einen Elektromotor um seine Längsachse verschwenkt werden kann, und mittels des anderen der beiden Elektromotoren in Richtung ihrer Längsachse translatorisch bewegt werden kann. Das Schalten wird dabei durch ein entsprechendes Verschwenken dieser Schaltwelle bewirkt, und das Wählen wird dabei durch eine entsprechende translatorische Bewegung der Schaltwelle bewirkt, oder umgekehrt.
Darüber hinaus hat die Anmelderin Betätigungsvorrichtungen bzw. Aktoren für Kraftfahrzeug- Getriebe entwickelt die mit nur einem Elektromotor auskommen, also bei denen das Wählen und das Schalten mittels genau eines Elektromotors bewirkt werden kann. Beispielhafte Gestaltungen dieser Art sind in der DE 10 2004 038 955 der Anmelderin offenbart.
Beispielsweise bei den Gestaltungen gemäß den Fig. 9a bis 24 der DE 10 2004 038 955 erläuterten Art kann - zumindest unter ungünstigen Umständen - eine Problematik auftreten, die im Folgenden anhand der Fig. 6a und 6b erläutert werden soll.
Die Fig. 6a und 6b zeigen einen Ausschnitt eines beispielhaften 1 -Motor-Getriebeaktors bzw. einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, der bzw. die im übrigen beispielsweise derart gestaltet sein kann, wie die Gestaltung gemäß den Fig. 9a bis 24 der DE 10 2004 038 955.
In den Fig. 6a und 6b ist insbesondere eine Gewindespindel 330 gezeigt, sowie eine Spindelmutter 332 und ein erstes beweglich angeordnetes Bauteil 376, das insbesondere ein Exzenter 376 ist. Das erste Bauteil 376 ist axial fest und drehbeweglich angeordnet und wird im Folgenden als Exzenter 376 bezeichnet. Zwischen dem Exzenter 376 und der Spindelmutter 332 ist eine Keilverzahnungsverbindung vorgesehen, die im aufgeschnittenen Bereich der Fig. 6a durch den Pfeil 491 schematisch angedeutet ist und die insbesondere als Drehmitnahmeeinrichtung wirkt. Die Spindelmutter 332 weist ein Innengewinde auf, das in ein Außengewinde der Gewindespindel 330 eingreift. Die entsprechende Gewindeverbindung ist im aufgeschnittenen Bereich der Fig. 6a durch den Pfeil 490 angedeutet.
Die Gewindespindel 330 ist drehbeweglich und axial fest angeordnet und kann von einem nicht dargestellten Elektromotor wahlweise in entgegen gesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Die Spindelmutter 332 ist bei der Axialstellung, die in den Fig. 6a und 6b gezeigt ist, im Wesentlichen drehbeweglich angeordnet. Diese Axialstellung kann angefahren werden, indem die Gewindespindel 330 bzw. der damit verbundene Elektromotor so dreht bzw. antreibt, dass die Spindelmutter 332 in Richtung des Exzenters 376 wandert. Die entsprechende Drehrichtung der Spindelmutter 332 bzw. des Elektromotors entspricht der Wählrichtung dieser Spindelmutter 332 bzw. dieses Elektromotors. In der in den Fig. 6a und 6b gezeigte Axialstellung der Spindelmutter 332 schlägt die Spindelmutter 332 axial an einen Anschlag an, der bei einer Bewegung der Gewindespindel 330 bzw. des Elektromotors in Wählrichtung die axiale Beweglichkeit der Spindelmutter 332 blockiert. Bei, insbesondere fortgesetzter, Bewegung der Gewindespindel 330 bzw. des Elektromotors in Wählrichtung drehen bzw. bewegen sich die Gewindespindel 330, die Spindelmutter 332 und der Exzenter 376 gemeinsam. Dies kann zum Wählen eines Ganges ausgenutzt werden.
Die Wählrichtung der Gewindespindel 330 bzw. die Drehbewegung der Gewindespindel 330 in Wählrichtung bzw. die Wählbewegung der Gewindespindel 330 ist in Fig. 6a schematisch durch den Pfeil 492 angedeutet. Die dabei durch die bzw. bei der Kopplung von Gewindespindel 330, Spindelmutter 332 und Exzenter 376 ausgelöste (Dreh)Bewegung des Exzenters 376 ist in Fig. 6a schematisch durch den Pfeil 494 angedeutet.
Wenn nun allerdings in bzw. aus diesem Zustand, in dem die Spindelmutter 332 und der Exzenter 376 mit der Gewindespindel 330 (insbesondere in Wählrichtung) drehend mitbewegt wird, die Gewindespindel 330 bzw. der Elektromotor plötzlich angehalten wird - was schematisch durch das Symbol 496 in Fig. 6b angedeutet ist - dreht der Exzenter 376 weiter bzw. bewirkt dessen Trägheitsmasse, dass der Exzenter weiterbewegt wird. Hierdurch wird (überdies) bewirkt, dass die Spindelmutter 332 entlang der Gewindespindel 330 wandert, und zwar insbesondere in der vom Anschlag bzw. der Spindelmutter 332 weggerichteten Richtung. Dies ist insbesondere auf die Trägheitsmasse bzw. -energie bzw. das Massenträgheitsmoment des Exzenters 376 bzw. den entsprechenden Einfluss etwaiger damit gekoppelter und mit mitbewegter Bauteile zurückzuführen (vgl. Pfeil 493 in Fig. 6b). Unter ungünstigen Umständen kann dies gegebenenfalls dazu führen, dass der Exzenter 376 in eine (Wähl)Stellung bewegt wird, von der in eine ungewollte Ganggasse geschaltet werden kann. Ferner kann dies dazu führen, dass aus der der Steuerung bereitgestellten Positionsinformation nicht mehr hinreichend korrekt auf die Stellung der Spindelmutter 332 bzw. des Exzenters 376 bzw. des ersten Bauteils geschlossen werden kann, so dass unter ungünstigen Umständen Fehlsteuerungen die Folge sein können. Denn bei derartigen Vorrichtungen kann vorgesehen sein, dass die Positionsinformation über einen am Elektromotor bzw. an dessen Ausgangswelle vorgesehenen Inkrementalgeber ermittelt wird und der Steuerung bereitgestellt wird.
Es wird also insbesondere aufgrund der fehlenden "festen" Verbindung zwischen dem Exzenter 376 und verbundenen Massenträgheiten und der Gewindespindel 330 bzw. des Motors zumindest erschwert oder unmöglich, den Mechanismus während eines Abbremsens - insbesondere ohne Nachteile - anzuhalten. Dies wäre allerdings insbesondere im Hinblick auf kurze Schaltzeiten wünschenswert.
Anzumerken ist, dass die angesprochene Problematik - zumindest teilweise - gegebenenfalls auch auftreten kann, wenn die Gewindespindel 330 in der der Wählrichtung entgegen gesetzten Richtung angetrieben wird, und zwar insbesondere, wenn sich die Spindelmutter 332 nicht oder noch nicht drehfest gegenüber dem Gehäuse abstützt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung für Kraftfahrzeuggetriebe zu schaffen, bei der die anhand der Fig. 6a und 6b geschilderte Problematik nicht so stark ausgeprägt ist, wie bei der dortigen Gestaltung.
Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 3 vorgeschlagen. Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 16. Eine erfindungsgemäßer Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ist Gegenstand des Anspruchs 17. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Vermeidung oder Verminderung von massenträgheitsbedingten Steuerungsfehlern bei der Steuerung von Langwechselvorgängen in einem Kraftfahrzeuggetriebe ist Gegenstand des Anspruchs 18. Bevorzugte Gestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird insbesondere eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen. Dieses Kraftfahrzeuggetriebe weist mehrere Übersetzungsstufen zur Bildung von Gängen auf. Die Betätigungsvorrichtung weist eine drehbewegliche und axial fest gelagerte Gewindespindel und eine auf dieser Gewindespindel angeordnete und von dieser antreibbare Spindelmutter auf. Weiter weist die Betätigungsvorrichtung ein erstes Bauteil auf, das axial fest und für das Wählen von Gängen des Kraftfahrzeuggetriebes drehbeweglich angeordnet ist, und beispielsweise ein Exzenter ist. Weiter ist eine Drehmitnahmeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Spindelmutter und das erste Bauteil koppelbar sind bzw. gekoppelt sind. Das erste Bauteil kann zum Wählen von Gängen drehend angetrieben werden. Dieses drehende Antreiben kann mittels der Gewindespindel über die Spindelmutter erfolgen. Zur Verringerung bzw. Vermeidung von massenträgheitsbedingten axialen Stellungsänderungen der Spindelmutter infolge von Abbremsvorgängen der Gewindespindel aus einer das erste Bauteil drehend antreibenden Bewegung ist eine Bremseinrichtung vorgesehen.
Die Bremseinrichtung kann beispielsweise zwischen der Spindelmutter und dem ersten Bauteil angeordnet sein oder wirken bzw. beim Bremsen wirken. Erfindungsgemäß wird ferner insbesondere vorgeschlagen, zwischen dem ersten Bauteil und der Spindelmutter eine Arretierungseinrichtung vorzusehen. Diese Arretierungseinrichtung weist insbesondere zumindest eine gelöste und zumindest eine arretierte Stellung auf. Die Arretierungseinrichtung kann beispielsweise so sein, dass es zur Veränderung oder Vermeidung von masseträgheitsbedingten axialen Stellungsänderungen der Spindelmutter infolge von Abbremsvorgängen der Gewindespindel aus einer das erste Bauteil drehend antreibenden Bewegung dient.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil mit einem zweiten Bauteil derart gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung des ersten Bauteils eine Linearbewegung dieses zweiten Bauteils bewirkt. Dies kann beispielsweise so sein, dass das erste Bauteil als Exzenter ausgebildet ist und über einen entsprechenden Mechanismus mit dem zweiten Bauteil gekoppelt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Bewegungsrichtung, in der das zweite Bauteil linear bewegt werden kann, im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse der Gewindespindel gelegen ist. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist ein derartiges zweites Bauteil, das beispielsweise eine Hülse sein kann, mit einer Schaltwelle gekoppelt. Das zweite Bauteil kann beispielsweise konzentrisch zu einer solchen Schaltwelle angeordnet sein.
In besonders vorteilhafter Ausbildung ist vorgesehen, dass die Längsachse einer solchen Schaltwelle im Wesentlichen senkrecht zur zentralen Längsachse der Spindel gelegen ist. Diese senkrechte Lage kann so sein, dass ein Schnittpunkt der beiden vorgenannten Längsachsen existiert oder so, dass die angesprochenen zentralen Längsachsen zueinander versetzt sind.
Insbesondere bei einer Gestaltung der vorgenannten Art kann vorgesehen sein, dass mittels einer Drehbewegung des ersten Bauteils, respektive Exzenter, die Schaltwelle axial bewegt werden kann, Wie bereits angesprochen, kann ein zweites Bauteil vorgesehen sein, das mit einer solchen Schaltwelle gekoppelt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil bzw. der Exzenter über ein entsprechendes Gestänge oder Führungshebel oder dergleichen mit dem zweiten Bauteil gekoppelt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass dieses Gestänge bzw. der Führungshebel einen ringförmigen oder (hohl)zylindrischen Abschnitt aufweist oder mit einem solchen gekoppelt ist, wobei das erste Bauteil bzw. der Exzenter eine Exzenterscheibe aufweist, die eine zylindrische Außenoberfläche hat. Der angesprochene ringförmige oder (hohl)zylindrische Abschnitt kann dabei in die Außenoberfläche einer solchen Exzenterscheibe eingreifen. Die Exzenterscheibe ist bezüglich der Drehachse des Exzenters bei einer solchen Gestaltung exzentrisch angeordnet, so dass eine Verdrehung des Exzenters bewirkt, dass über den eingreifenden ringförmigen oder (hohl)zylindrischen Abschnitt und den Hebel oder das Gestänge das zweite Bauteil axial bewegt werden kann. Beispielsweise auf diese Art und Weise kann bewirkt werden, dass durch ein Drehen des Exzenters bzw. ersten Bauteils die Schaltwelle zum Wählen axial verlagert wird.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass eine solche Schaltwelle zum Schalten bzw. Ein- und Auslegen von Gängen drehbeweglich angeordnet ist, und zwar insbesondere in entgegen gesetzten Richtungen. Zum Wählen kann die Schaltwelle beispielsweise axialbeweglich sein. Die Schaltwelle kann beispielsweise mit einem Schaltfinger versehen sein. Ein solcher Schaltfinger kann insbesondere für das Zusammenwirken mit einer inneren Getriebeschaltung für das Einlegen von Gängen vorgesehen sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine solche innere Getriebeschaltung mehrere Schaltschienen oder Schaltgabeln aufweist, die jeweils mit einem Schaltmaul versehen sind, in welches ein derartiger Schaltfinger zum Betätigen eingreifen kann.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung derart ist, dass mittels ihr ein im Getriebe Gang eingelegt werden kann und nach dem Einlegen eines solchen Ganges mittels der Betätigungsvorrichtung gewählt werden kann, ohne dass dabei der zuvor eingelegte Gang wieder ausgelegt wird. Weiter kann dabei vorgesehen sein, dass beim Einlegen eines Ganges durch die Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung und/oder das Zusammenwirken mit einer inneren Getriebeschaltung des Kraftfahrzeuggetriebes sichergestellt wird, dass alle Gänge des Getriebes oder - sofern mehrere Teilgetriebe vorhanden sind - des jeweils selben Teilgetriebes ausgelegt sind, bevor in einen anderen Gang (dieses Getriebes bzw. Teilgetriebes) geschaltet wird.
In einer besonders bevorzugten Gestaltung ist vorgesehen, dass die Drehachse des ersten Bauteils konzentrisch zur Drehachse der Spindel gelegen ist. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass sich die Gewindespindel in oder durch das erste Bauteil erstreckt.
In vorteilhafter Gestaltung ist die Drehmitnahmeeinrichtung von zwei zusammenwirkenden Keilverzahnungen gebildet, wobei die eine dieser Keilverzahnungen an der Spindelmutter angeordnet ist, wobei die andere dieser beiden Keilverzahnungen an dem ersten Bauteil vorgesehen ist.
Die Bremseinrichtung bzw. die Arretierungseinrichtung weist in vorteilhafter Gestaltung eine Feder auf bzw. ist federbelastet. Eine solche Feder kann beispielsweise eine Spiralfeder sein. Die Feder ist insbesondere eine vorgespannte Feder. Grundsätzlich können aber auch andere Federn vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Tellerfeder oder eine Drehfeder oder dergleichen. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Bremseinrichtung bzw. die Arretierungseinrichtung wenigstens ein von dieser Feder belastetes Element aufweist. Dies kann beispielsweise ein Ring und/oder eine bzw. mehrere - insbesondere umfangsmäßig verteilt angeordnete - Kugel sein. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein derartiger Ring - bezogen auf seine Achse - von der Feder im wesentlichen axial belastet wird, und dieser Ring über einen Kontaktbereich auf eine Kugel wirkt. Der Kontaktbereich kann dabei beispielsweise so ausgerichtet sein, dass die auf die Kugel von dem Ring ausgeübte Kraft nicht in Richtung der Federachse gelegen ist. Es kann insbesondere quer hierzu ausgerichtet sein bzw. unter einem Winkel zur angesprochenen Achse.
Die Feder kann sich beispielsweise parallel zur Längsachse der Gewindespindel erstrecken, was insbesondere dann gilt, wenn dies eine Spiralfeder ist, bzw. parallel zu dieser Längsachse wirken.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Spindelmutter zumindest eine Vertiefung für die Aufnahme eines mittels der Feder federbelasteten Elements aufweist. Diese Vertiefung kann beispielsweise eine Nut, wie beispielsweise Ringnut, oder eine Tasche oder dergleichen sein. Die Vertiefung kann beispielsweise eine Ringnut sein, die sich in Umfangsrichtung der Spindelmutter erstreckt. Eine solche Ringnut kann umfangsmäßig geschlossen sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, das eine derartige Ringnut nicht umfangsmäßig geschlossen ist, sondern sich umfangsmäßig nur über einen gewissen Winkelbereich erstreckt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die angesprochene Vertiefung für die Aufnahme einer Kugel bestimmt ist, die von der Feder federbelastet sein kann.
Die Vertiefung ist in vorteilhafter Gestaltung so ausgebildet, dass das angesprochene Element, also insbesondere Kugel, nicht derart vollständig in diese Vertiefung eindringen kann, dass das gesamte Element bzw. die gesamte Kugel in der Vertiefung positioniert bzw. versenkt ist. Es ist also insbesondere vorgesehen, dass die Tiefe der Vertiefung geringer ist als die in dieser Richtung gelegene Erstreckungsrichtung der Kugel. Wenn ein derartiges federbelastetes Element, im Folgenden wird zur Vereinfachung von "Kugel" gesprochen, in der Vertiefung positioniert ist, ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass dann die Spindelmutter gegenüber dem ersten Bauteil, insbesondere Exzenter, blockiert. Diese blockierende bzw. arretierende Stellung ist dabei insbesondere so, dass durch eine entsprechende Belastung der Spindel die Kugel aus der Vertiefung herausgedrückt werden kann. Es ist also insbesondere vorgesehen, dass dabei die Haltekraft der Feder überwunden werden kann, und zwar insbesondere, indem der Elektromotor mit einer entsprechenden Antriebsenergie die Gewindespindel belastet. Es kann vorgesehen sein, dass die Feder bewirkt, dass die Kugel automatisch in die Vertiefung gedrückt wird, wenn die Gewindespindel aus einem Zustand angehalten wird, in dem sie das erste Bauteil angetrieben hat. Die Haltekraft der Arretiereinrichtung bzw. der Bremseinrichtung bzw. der Feder ist insbesondere so, dass etwaige Masseträgheitskräfte bzw. -momente bzw. -energie des ersten Bauteils nicht ausreichen, um die Kugel bzw. das entsprechende in die Vertiefung eintauchende Teil aus der Vertiefung herauszudrücken.
Es kann vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, welches diese zumindest teilweise aufnimmt. Ein derartiges Gehäuse kann beispielsweise an einem Getriebegehäuse angeformt sein bzw. an einem solchen - insbesondere lösbar - gehalten werden. In bevorzugter Gestaltung ist vorgesehen, dass eine - insbesondere gehäusefeste - Verdrehsicherung für die Spindelmutter vorgesehen ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass diese Verdrehsicherung nicht über den gesamten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter wirkt. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass gehäusefest eine Keilverzahnung angeordnet ist und mit der Spindelmutter ebenfalls eine Keilverzahnung oder ein Keil oder ein Zahn verbunden ist, der in die gehäusefeste Keilverzahnung eingreifen kann, um die Spindelmutter gegen Verdrehung zu sichern. Eine solche Verdrehsicherung ist insbesondere so, dass sie in beiden Drehrichtungen wirkt. Weiter ist dabei insbesondere vorgesehen, dass ein axialer Stellungsbereich der Spindelmutter vorgesehen ist, in dem diese aus dieser Verdrehsicherung herausbewegt ist bzw. in dem die Verdrehsicherung nicht mehr auf die Spindelmutter wirkt. Dies ist insbesondere ein Bereich, in dem das erste Bauteil mittels der Spindel über die Spindelmutter zum Wählen gedreht bzw. geschwenkt werden kann.
Wie angesprochen kann die Gewindespindel in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Um die Spindel in diesen entgegengesetzten Drehrichtungen anzutreiben, ist insbesondere ein Elektromotor vorgesehen, dessen Ausgangswelle von ihm in entgegen gesetzten Drehrichtungen angetrieben werden kann. Die eine Drehrichtung dieses Elektromotors bzw. der Spindel ist dabei insbesondere eine Wählrichtung und die andere Drehrichtung dieses Elektromotors bzw. der Gewindespindel ist dabei insbesondere eine Schaltrichtung. In einer vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass die Spindelmutter aus einer Stellung, in der sie gegenüber dem Gehäuse verdrehgesichert ist, durch Antreiben des Elektromotors bzw. der Gewindespindel in deren Wählrichtung axial wandert. Dabei kann vorgesehen sein, dass dann, wenn die Spindelmutter aus ihrer Verdrehsicherung herausgewandert ist, diese Spindelmutter bei fortgesetzter Drehung des Elektromotors bzw. der Gewindespindel in Wählrichtung das erste Bauteil drehend antreibt. Es kann vorgesehen sein, dass ein entsprechender Anschlag für die Spindelmutter vorgesehen ist, an welchem diese bei fortgesetzter Bewegung in Wählrichtung der Spindel anschlägt, und zwar nachdem sie aus der Verdrehsicherung herausgewandert ist. Wenn die Spindelmutter an einem solchen Anschlag anschlägt, kann sie axial gegenüber der Gewindespindel nicht mehr bewegt werden, so dass sie bei einer Spindeldrehung drehend mitgenommen wird. Über eine entsprechende Drehmitnahme kann sie dann das erste Bauteil mitnehmen. Es kann vorgesehen sein, dass die Spindelmutter im wesentlichen unmittelbar nach dem Herausbewegen aus der angesprochenen Verdrehsicherung an einen solchen Anschlag schlägt. Es kann auch vorgesehen sein, dass durch geeignete Maßnahmen unterstützt wird, dass die Spindelmutter nach dem Herauswandern aus der angesprochenen Verdrehsicherung bei einer Drehung der Gewindespindel axial wandern kann. Dies kann beispielsweise mittels einer Reibeinrichtung bewirkt werden, die beispielsweise gehäusefest ist und beispielsweise auf die Spindelmutter oder auf das erste Bauteil wirkt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass ein einseitig wirkender Freilauf vorgesehen ist, der direkt oder indirekt an der Spindelmutter wirken kann. Ein solcher einseitig wirkender Freilauf kann beispielsweise zwischen einem Gehäuse und dem Exzenter oder zwischen einem Gehäuse und der Spindelmutter gebildet sein. Ein solcher Freilauf kann so gestaltet sein, dass er in der einen Drehrichtung eine Bewegung ermöglicht und in einer anderen Drehrichtung eine Bewegung blockiert. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechendes Profil an der Spindelmutter oder an dem ersten Bauteil angeordnet sein, das mit einer Rastklinke zusammenwirkt. Der einseitig wirkende Freilauf ist dabei insbesondere so, dass eine Drehrichtung des ersten Bauteils die Freilaufrichtung zugeordnet ist und in der entgegen gesetzten Richtung die Sperrrichtung des Freilaufs. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die Freilaufrichtung die Richtung ist, in der das erste Bauteil von der Spindel über die Spindelmutter angetrieben wird, wenn die Spindelmutter in einer entsprechenden Axialstellung ist und die Spindel in Wählrichtung angetrieben wird. Die Sperrpositionen des einseitig wirkenden Freilaufs sind dabei insbesondere so, dass sichergestellt wird, dass nach dem Wählen eines Ganges die entsprechende Wählstellung bzw. der einem vorbestimmten Gang zugeordnete Wählstellungsbereich des ersten Bauteils im Wesentlichen beibehalten wird, bzw. möglichst vermieden wird, dass ungewollt einen benachbarten oder weiter entfernt liegenden Gang zugeordnete Wählstellung angefahren wird. Letzteres kann alternativ auch durch eine entsprechende Arretierung bewirkt werden. Der einseitig wirkende Freilauf kann beispielsweise auch dazu dienen, dass sichergestellt wird, dass die Spindelmutter axial "zurückwandert", wenn nach einem Wählen die Spindel zum Schalten in Schaltrichtung angetrieben bzw. bewegt wird.
In einer vorteilhaften Gestaltung ist vorgesehen, dass in einem Bereich, in dem die Spindel axial bewegt wird, mittels dieser axialen Bewegung der Spindelmutter das Schalten des Getriebes bewirkt werden kann. Hierzu kann beispielsweise ein entsprechender Mechanismus vorgesehen sein, der eine axiale Positionsänderung der Spindelmutter in eine Schwenkbewegung der - sofern vorhanden - Schaltwelle überträgt. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass dieser Mechanismus so ausgebildet ist, dass er nur in einem vorbestimmten axialen Stellungsbereich der Mutter wirkt. Dies kann beispielsweise ein axialer Stellungsbereich sein, in dem die Spindelmutter gegenüber dem Gehäuse verdrehgesichert ist oder ein Teilbereich eines axialen Stellungsbereichs, in dem die Mutter gegenüber dem Gehäuse verdrehgesichert ist. Eine beispielhafte Gestaltung eines derartigen Mechanismus ist in den Fig. 9 bis 24 der DE 10 2004 038 955 erläutert. Auf die dortigen Ausführungen wird insbesondere auch hinsichtlich dieses angesprochenen Mechanismus vollumfänglich Bezug genommen und durch Bezugnahme zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht.
In vorteilhafter Gestaltung ist ein Inkrementalgeber vorgesehen, mittels welchem Stellungsänderungen des Aktors bzw. der Ausgangswelle des Elektromotors eines solchen Aktors ermittelbar sind. Vorteilhafter Weise steht der Elektromotor mit einem elektronischen Steuergerät in Signalverbindung bzw. kann von einer solchen angesteuert werden.
Erfindungsgemäß wird ferner eine Kraftfahrzeuggetriebeeinrichtung gemäß Anspruch 16 vorgeschlagen sowie ein Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 17. Weiter wird erfindungsgemäß insbesondere ein Verfahren gemäß Anspruch 18 vorgeschlagen.
In einer besonders vorteilhaften Gestaltung ist eine Betätigungseinrichtung bzw. - Vorrichtung gemäß der DE 10 2004 038 955 oder ein Kraftfahrzeuggetriebe gemäß der DE 10 2004 038 955 oder ein Antriebstrang gemäß der DE 10 2004 038 955 gemäß der vorliegenden Erfindung weitergebildet, also insbesondere zur Verringerung bzw. Vermeidung von massenträgheitsbedingten, axialen Stellungsänderungen der Spindelmutter infolge von Abbremsvorgängen der Gewindespindel aus einer das erste Bauteil, wie Exzenter, drehend antreibenden Bewegung mit einer Bremseinrichtung versehen. Im Hinblick auf derartige Weiterbildungen der Erfindung wird der Offenbarungsgehalt der DE 10 2004 038 955, und insbesondere der Offenbarungsgehalt der dortigen Fig. 9a bis 24 nebst zugehöriger Beschreibung, durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung einbezogen.
Im Folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben werden. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine beispielhafte erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung in schematischer, teilweiser Ansicht;
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 ;
Fig. 3 die Gestaltung gemäß Fig. 1 in einer arretierten Stellung der Bremseinrichtung bzw. Arretiereinrichtung;
Fig. 4 die Gestaltung gemäß Fig. 1 in einer gelösten Stellung der Bremseinrichtung bzw. Arretiereinrichtung;
Fig. 5 die Gestaltung gemäß Fig. 1 ; und
Fig. 6a und Fig. 6b eine der Anmelderin vorbekannte Gestaltung einer Betätigungsvorrichtung;
Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine beispielhafte erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung 300 in schematischer, teilweiser Ansicht. Die Betätigungsvorrichtung 300 ist insbesondere ein Getriebeaktor, und zwar insbesondere ein 1 -Motor-Getriebeaktor.
Die Betätigungsvorrichtung 300 weist eine Gewindespindel 330 auf, sowie eine Spindelmutter 332 und ein erstes beweglich angeordnetes Bauteil 376.
Die Gewindespindel 330 ist drehbeweglich und axial fest angeordnet und kann von einem nicht dargestellten Elektromotor wahlweise in entgegen gesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Zum Antreiben der Gewindespindel 330 kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Ausgangswelle eines solchen Elektromotors drehfest mit der Gewindespindel 330 gekoppelt ist. Es kann aber beispielsweise auch vorgesehen sein, dass zwischen den Elektromotor und die Gewindespindel 330 weitere Bauteile geschaltet sind. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zwischen dem Elektromotor eine oder mehrere Zahnradstufen vorgesehen sind, die eine Übersetzung bewirken, die betragsmäßig größer als eins, kleiner als eins oder gleich ein ist. Die Gewindespindel 330 weist auf ihrer radial außen gelegenen Oberfläche ein Außengewinde 520 auf.
Das erste Bauteil 376 ist axial fest und drehbeweglich angeordnet. Es kann beispielsweise ein Exzenter sein, und wird im folgenden als Exzenter 376 bezeichnet. Die Drehachse des Exzenters 376 ist konzentrisch zur Drehachse der Gewindespindel 330, bzw. fällt mit dieser zusammen. Der Exzenter 376 weist eine Exzenterscheibe 392 auf. Diese Exzenterscheibe 392 weist radial außen eine im Wesentlichen zylindrisch ausgebildete Mantelfläche auf, die hier mit einem Absatz ausgebildet ist. Weiter weist der Exzenter 376 einen hülsenartigen Abschnitt 378 auf. Dieser hülsenartige Abschnitt 378 erstreckt sich axial auf beiden Seiten der Exzenterscheibe 392. Während die Exzenterscheibe 392 im wesentlichen exzentrisch zur Drehachse des Exzenters 376 gelegen ist, ist die Hülse 378 im Wesentlichen konzentrisch zu dieser Drehachse gelegen.
Der Exzenter 376 bildet einen radial innen gelegenen Hohlraum 522 aus. Dieser Hohlraum 522 kann beispielsweise als axialer Durchbruch oder Kanal ausgebildet sein. In bzw. durch diesen Hohlraum 522 erstreckt sich die Gewindespindel 330. Dieser Hohlraum 522 und die Gewindespindel 330 sind so dimensioniert, dass zwischen der Gewindespindel 330 und dem Exzenter 376 ein radialer Zwischenraum 524 ausgebildet wird.
Die Spindelmutter 332 weist ein Innengewinde 526 auf, das in das Außengewinde 520 der Gewindespindel 330 eingreift. Die Spindelmutter 332 weist beispielsweise einen axialen Fortsatzes 512 auf, der hier hülsenartig ausbildet ist. Vor diesem axialen Fortsatzes 512 springt radial nach außen ein erster ringscheibenförmiger oder zylindrischer Abschnitt 528 der Spindelmutter 332 über eine Art Absatz vor. In der axial dem axialen Fortsatz 512 abgewandten Richtung schließt sich ein zylindrischer zweiter Abschnitt 530 der Spindelmutter 332 an den ersten Abschnitt 528 der Spindelmutter 332 an, der sich im Wesentlichen axial erstreckt. Dieser zweite Abschnitt 530 der Spindelmutter 332 kann beispielsweise radial außen an dem ersten Abschnitt 528 der Spindelmutter 332 angeordnet sein. In axial dem axialen Fortsatz 512 abgewandeter Richtung schließt sich an den zweiten Abschnitt 530 der Spindelmutter 332 ein dritter Abschnitt 532 der Spindelmutter 332 an, der zylindrisch oder ringscheibenförmig ausgebildet ist. Dieser dritte Abschnitt 532 erstreckt sich vom zweiten Abschnitt 530 der Spindelmutter 332 nach radial außen.
Das Innengewinde 526 der Spindelmutter 332 ist radial innen am axialen Fortsatzes 512 der Spindelmutter 332 vorgesehen, kann bei anderer Ausbildung der Spindelmutter 332 aber auch an einer anderen Stelle positioniert sein.
Die Spindelmutter 332 bzw. der axiale Fortsatz 512 der Spindelmutter 332 bzw. der zwischen der Gewindespindel 330 und dem Exzenter 376 ausgebildete radiale Zwischenraum 524 sind so gestaltet, dass sich die Spindelmutter 332 bzw. der axiale Fortsatz 512 der Spindelmutter 332 in diesen radialen Zwischenraum 524 erstrecken kann. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Spindelmutter 332 bzw. der axiale Fortsatz 512 der Spindelmutter 332 bei jeder Axialstellung der Spindelmutter 332 in diesen radialen Zwischenraum 524 erstreckt.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Verdrehsicherung vorgesehen ist, mittels welcher die Spindelmutter 332 gegenüber einem Gehäuse, wie Aktorgehäuse, das in den Fg. 1 bis 5 nicht dargestellt ist, gegen Verdrehung gesichert werden kann. Ein solche Verdrehsicherung kann insbesondere so sein, wie sie bei den Gestaltungen gemäß der Fig. 1 bis 24 der DE 10 2004 038 955 gegeben ist, und insbesondere bei der dortigen Fig. 12 (vgl. insbesondere Bezugszeichen 336, 338, 346 der dortigen Fig. 12). Insbesondere diesbezüglich wird der Offenbarungsgehalt der DE 10 2004 038 955 vollumfänglich in die hiesige Offenbarung durch Bezugnahme eingebunden. Es kann also insbesondere an der Spindelmutter 332 oder einem damit - insbesondere drehfest - verbundenen Teil ein Keil oder Zahn vorgesehen sein, der in eine gehäusefeste Keilverzahnung eingreifen kann, um eine Verdrehsicherung zwischen der Spindelmutter 332 und dem Gehäuse zu bewirken. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass für jeden Gang des Getriebes bzw. für die Drehstellungen der Spindelmutter 332, die diesen Gängen gegebenenfalls zugeordnet sind, die Verdrehsicherung eingreifen kann. Eine derartige Verdrehsicherung kann insbesondere vorgesehen sein, um das axiale Wandern der Spindelmutter 332 bei drehender Gewindespindel 330 zu bewirken bzw. zu unterstützen.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Verdrehsicherung zwischen dem Gehäuse und der Spindelmutter 332 nicht über den gesamten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter 332 wirkt. Bezogen auf Fig. 1 dieser Offenbarung ist der axiale Stellungsbereich der Spindelmutter 332, in dem eine solche Verdrehsicherung wirkt, insbesondere rechts der axialen Stellung vorgesehen, die in Fig. 1 gezeigt ist.
In einem von diesem axialen Stellungsbereich, in dem die Verdrehsicherung wirkt, verschiedenen axialen Stellungsbereich bzw. axialen Stellung, der bzw. die sich vorzugsweise nahezu unmittelbar an den vorgenannten anschließt, ist die Spindelmutter 332 im Wesentlichen drehbeweglich angeordnet. Dies kann insbesondere dadurch bedingt sein, dass sich die Spindelmutter 332 in diesem Stellungsbereich aus einer Verdrehsicherung gegenüber dem Gehäuse herausbewegt hat. Dieser Bereich kann angefahren werden, indem die Gewindespindel 330 bzw. der damit verbundene Elektromotor so gedreht wird bzw. dreht, dass die Spindelmutter 332 in Richtung des Exzenters 376 wandert. Die entsprechende Drehrichtung der Gewindespindel 330 bzw. des Elektromotors entspricht der Wählrichtung dieser Gewindespindel 330 bzw. dieses Elektromotors. Durch ein derartiges Antreiben der Spindelmutter 332 kann diese in eine in den Fig. 1 bis 5 gezeigte Stellung bzw. in eine Anschlagstellung, auf die im folgenden noch eingegangen wird, bewegt werden.
Der Exzenter 376 bzw. ein hülsenartiger Abschnitt 378 des Exzenters 376 und die Spindelmutter 332 bilden Bereiche aus, die im Zusammenwirken eine - zuvor bereits angesprochene - Drehmitnahmeeinrichtung bilden, wie beispielsweise eine auf einer radial innen gelegenen Oberfläche des Exzenters 376 bzw. des hülsenartigen Abschnittes 378 gelegene (Außen)Keilverzahnung und eine auf der radial außen gelegenen Oberfläche der Spindelmutter 332 oder eines axialen Fortsatzes der Spindelmutter 332 gelegene (Außen)Keilverzahnung für den Eingriff in die (lnnen)Keilverzahnung des Exzenters 376 bzw. des hülsenartigen Abschnittes 378. Diese Keilverzahnungsverbindung kann beispielsweise derart gestaltet und angeordnet sein, wie es ist im aufgeschnittenen Bereich der Fig. 6a durch den Pfeil 491 schematisch angedeutet ist, was auch durch den Pfeil 491 in Fig. 1 schematisch angedeutet ist. Es ist insbesondere ein Anschlag für die Spindelmutter 332 vorgesehen. In der - bereits kurz oben angesprochenen - Anschlagstellung der Spindelmutter 332 an diesem Anschlag wird bewirkt, dass Spindelmutter 332 axial im Wesentlichen nicht wandert bzw. blockiert, wenn die Gewindespindel 330 in ihrer Wählrichtung dreht. Der Anschlag kann aber beispielsweise auch federnd oder dämpfend ausgebildet sein. Dieser Anschlag ist insbesondere so, dass er in der Anschlagstellung der Spindelmutter 332 an diesem Anschlag ein axiales Wandern der Spindelmutter 332 ermöglicht bzw. nicht blockiert, wenn diese Spindelmutter 332 von der Gewindespindel 330 in der entgegen gesetzten Richtung belastet wird, also insbesondere die Gewindespindel 330 in der (der Wählrichtung) entgegen gesetzten Richtung dreht. Das Drehen der Gewindespindel 330 in dieser entgegengesetzten Drehrichtung entspricht einer Schaltbewegung der Spindel 330.
Der angesprochene Anschlag für die Spindelmutter 332 kann beispielsweise von dem Exzenter 376 bzw. dessen Hülse 378 oder von einem radialen Vorsprung der Gewindespindel 330 oder von einem gehäusefesten Anschlag gebildet werden.
In der den Fig. 1 bis 5 gezeigten Stellung ist die Spindelmutter 332 drehbeweglich. In dieser Stellung ist insbesondere die angesprochene Anschlagstellung der Spindelmutter 332 gegeben. Es kann vorgesehen sein, dass der angesprochene Anschlagstellung der Spindelmutter 332 im Wesentlichen unmittelbar nach dem Verlassen der Verdrehsicherung gegenüber dem Gehäuse erreicht wird, also nach einem zumindest sehr kurzen axialen Verstellweg der Spindelmutter 332. Aber auch Gestaltungen, bei denen axiale Verstellweg, den die Spindelmutter 332 nach dem Verlassen der Verdrehsicherung gegenüber dem Gehäuse bis zur angesprochenen Anschlagstellung zurücklegen muss, sind bevorzugt.
Es kann - insbesondere um das axiale Wandern der Spindelmutter in Richtung der angesprochenen Anschlagstellung bei entsprechender Drehrichtung der Gewindespindel 330 (auch nach dem Verlassen der angesprochenen Verdrehsicherung gegen über dem Gehäuse) zu bewirken bzw. zu unterstützen, vorgesehen sein, dass auf die Spindelmutter 332 oder den Exzenter 376 eine Reibeinrichtung wirkt. Bei letztgenannter Variation kann das angesprochene Wandern insbesondere im Zusammenwirken mit einer Drehmitnahmeeinrichtung bewirkt bzw. unterstützt werden, auf die im folgendenden noch eingegangen wird. Bei einer Belastung der Gewindespindel 330 (durch den Elektromotor) in Wählrichtung bzw. bei, insbesondere in der Anschlagstellung der Spindelmutter 332 fortgesetzter, Bewegung bzw. Drehbewegung drehen bzw. bewegen sich die Gewindespindel 330, die Spindelmutter 332 und der Exzenter 376 gemeinsam, was insbesondere dann gilt, wenn die Verdrehsicherung zwischen der Spindelmutter 332 und dem Gehäuse außer Eingriff ist. Dies kann zum Wählen eines Ganges ausgenutzt werden.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass - beispielsweise entsprechend der anhand der Fig. 9a bis 24 der DE 10 2004 038 955 erläuterten Gestaltungen - die Drehbewegung zum Wählen mittels eines in den Exzenter 376 eingreifenden Mechanismus in einen Linearbewegung eines zweiten Bauteils, wie insbesondere Hülse (vgl. z.B. Bezugszeichen 400 der DE 10 2004 038 955), gewandelt wird.
Die Wählrichtung der Gewindespindel 330 bzw. die Drehbewegung der Gewindespindel 330 in Wählrichtung bzw. die Wählbewegung der Gewindespindel 330 ist in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 492 angedeutet, und die Schaltrichtung der Gewindespindel 330 bzw. die Schaltbewegung der Gewindespindel 330 in Schaltrichtung bzw. die Schaltbewegung der Gewindespindel 330 ist in Fig. 1 schematisch durch den Pfeil 534 angedeutet.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die eine Drehrichtung des Elektromotors einer Bewegung in Schaltrichtung entspricht und die entgegen gesetzte einer Bewegung in Wählrichtung.
Zwischen dem Exzenter 376 und der Spindelmutter 332 ist eine Bremseinrichtung bzw. eine Arretierungseinrichtung bzw. ein Sperrmechanismus 500 vorgesehen. Diese Bremseinrichtung bzw. Arretierungseinrichtung bzw. dieser Sperrmechanismus 500 wird im folgenden zur Vereinfachung als Bremseinrichtung 500 bezeichnet. Es sei allerdings angemerkt, dass insbesondere eine Arretierungseinrichtung bzw. eine Sperreinrichtung vorgesehen sein kann bzw. die Bremseinrichtung 500 entsprechend ausgebildet sein kann.
Die Bremseinrichtung 500, die grundsätzlich auch anders gestaltet sein kann, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 5 so, dass sie eine Feder 502 aufweist, die hier als Spiralfeder gestaltet ist. Die Spiralfeder 502 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur zentralen Längsachse der Gewindespindel 330, und zwar insbesondere der außerhalb der Keilverzahnung(en), über welche der Exzenter 376 und die Spindelmutter 332 miteinander im Eingriff stehen. Die Feder 502 stützt sich einerseits am Exzenter 376, und zwar hier an der Exzenterscheibe 392, ab und belastet andererseits eine Kugel 504. Zwischen der Kugel 504 und der Feder 502 ist ein Ring 506 vorgesehen, der von der Feder 502 axial belastet wird und die Kugel 504 in einen sich nach radial innen erstreckenden Durchbruch 508 des Exzenters 376 drückt. Dieser Durchbruch 508 kann beispielsweise so sein, dass er im wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist. Er kann beispielsweise dabei einen Durchmesser haben, der im wesentlichen dem Kugelmesser entspricht bzw. geringfügig größer ist. Der Durchbruch 508 kann beispielsweise, wie es die Fig. 1 bis 5 zeigen, in einem hülsenartigen Abschnitt 378 des Exzenters 376 vorgesehen sein.
Die Spindelmutter 332 weist eine Vertiefung 510 auf, die beispielsweise eine Nut ist oder eine Tasche. Eine derartige Nut kann beispielsweise eine sich zumindest teilweise oder geschlossen um die zentrale Längsachse der Spindelmutter 332 erstreckende und / oder in einer Ebene quer zu dieser Längsachse gelegene Nut sein. Diese Vertiefung 510 ist zur Aufnahme bzw. zur teilweisen Aufnahme der Kugel 504 geeignet. Die Vertiefung 510 ist im Ausführungsbeispiel in der radial außen gelegenen Oberfläche der Spindelmutter 332 bzw. eines axialen Fortsatzes 512 der Spindelmutter 332 vorgesehen. In einer Sperrstellung der Bremseinrichtung 500 wird die Kugel 504 in diese Vertiefung 510 gedrückt. Die Vertiefung 510 ist so ausgebildet, dass die Kugel 504 in der Sperrstellung der Bremseinrichtung nicht vollständig in der Vertiefung 510 positioniert wird bzw. versenkt wird, sondern aus dieser herausragt bzw. sperrend zwischen die Spindelmutter 332 und den Exzenter 376 positioniert ist. Dies ist insbesondere so, dass sich die Spindelmutter 332 dabei gegenüber dem Exzenter 376 abstützt, bzw. umgekehrt.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass in der Sperrstellung der Bremseinrichtung 500 diese Bremseinrichtung 500 die Mutter 332 gegenüber dem Exzenter 376 im Zusammenwirken mit dem Gewindeeingriff zwischen der Spindel 330 und der Spindelmutter 332 sowie im Zusammenwirken mit der Drehmitnahme bzw. Keilverzahnung, die zwischen der Spindelmutter 332 und dem Exzenter 376 vorgesehen ist, in Drehrichtung und axialer Richtung fest koppelt. Diese Kopplung ist allerdings so ausgebildet, dass sie lösbar ist. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Kugel 504 in der Vertiefung 510 mit einer Haltekraft gehalten wird, wobei sie aus der Vertiefung 510 herauswandern kann, wenn diese Haltekraft überwunden wird. Es ist insbesondere vorgesehen, dass durch das Hinzufügen der Bremseinrichtung 500 zwischen den Exzenter 375 und die Spindelmutter 332 die Massenträgheitsenergie bzw. Massenträgheitskraft bzw. Massenträgheitsmoment des Exzenters bzw. damit verbundener Bauteile die Schließkraft bzw. Haltekraft, die in Fig. 2 mit Fl bezeichnet ist, überwinden muss bzw. müsste, um die Kugel aus der Vertiefung bzw. der Tasche 510 zu bewegen und zu ermöglichen, dass die Mutter 332 entlang der Spindel 330 wandert.
Die Haltekraft ist insbesondere so bemessen, dass, insbesondere unter Berücksichtigung der maximalen Antriebsenergie des Elektromotors, verhindert wird, dass die Trägheitsenergie bzw. das Massenträgheitsmoment, und insbesondere das maximale Massenträgheitsmoment des Exzenters 376 bzw. ein maximales Ersatz-Massenträgheitsmoment, das auch den Einfluss der Trägheitsmassen etwaiger mit dem Exzenter 376 auf der der Spindelmutter 332 abgewandten Seite gekoppelten Bauteile berücksichtigt, nicht ausreicht, um die Bremseinrichtung aus ihrer Sperrstellung zu bewegen bzw. die Kugel 504 aus ihrer Vertiefung heraus zu bewegen, wenn der Motor bzw. die Spindel 330 aus ihrer Bewegung angehalten wird.
Es wird also insbesondere eine Last zwischen dem Exzenter 376 und der Spindel 330 mittels der Kugel 504 bzw. mittels mehrerer Kugeln 504 aufgebracht, die insbesondere in Funktion einer Sperre bzw. einer Arretierung angeordnet sind. Es kann sinnvoll sein, die auf die Arretierung wirkende Kraft möglichst gering auszubilden, um eine Wechselwirkung mit einem etwaigen angestrebten Schaltvorgang zu verhindern. Die angesprochene Kraft ist allerdings insbesondere größer als das Massenträgheitsmoment, dass durch die rotierenden Massenträgheiten bzw. Ersatz-Massenträgheiten bewirkt wird (vgl. oben), die mit dem Exzenter und etwaigen angekoppelten Teilen verbunden sind. Diese Last wird hier mittels der Feder 502 erzeugt, die auf den Ring bzw. Schließring 506 wirkt. Es kann vorgesehen sein, dass diese Last einstellbar ist, indem die von der Feder 502 aufgebrachte Belastung bzw. Last verändert wird, was beispielsweise auch mittels einer geeigneten Einstelleinrichtung erfolgen kann.
Insbesondere wenn der Motor aus seiner ruhenden Stellung anläuft und die Bremseinrichtung in der Sperrstellung ist, belastet der Elektromotor die Spindel 330, die über ihrem Eingriff mit der Spindelmutter 332 bei ausreichender Antriebsenergie des Elektromotors bewirkt, dass die Kugel 504 aus der Vertiefung gedrückt wird, so dass die Gewindespindel 330 die Spindelmutter 332 und den Exzenter 376 drehend antreiben kann. Wenn die Spindelmutter 332 und der Exzenter 376 von der Gewindespindel 330 bzw. dem Elektromotor drehend angetrieben werden, und die Gewindespindel 330 bzw. der Elektromotor dann plötzlich angehalten werden, drückt die Feder 502 die Kugel 504 in die Vertiefung 510 bzw. schließt die Bremseinrichtung 500, was insbesondere automatisch bewirkt werden kann.
Eine Betätigungsvorrichtung bzw. ein 1 -Motor-Getriebeaktor dieser Art ist Fig. 1 dargestellt, wobei Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt zeigt. In den Fig. 3 und 4 ist dieses Gestaltung ebenfalls gezeigt, wobei in Fig. 3 die Sperrstellung der Bremseinrichtung gezeigt ist und in Fig. 4 die geöffnete Stellung der Bremseinrichtung gezeigt ist. Wie Fig. 4 entnommen werden kann, ist die Kugel 504 hier aus der Vertiefung 510 herausgewandert, was durch entsprechende Antriebsenergie des Elektromotors und durch ein entsprechendes Antreiben bzw. Belasten der Gewindespindel 330 bzw. der Spindelmutter 332 mittels des Elektromotors bewirkt wurde. Die Kugel 504 greift hier nach wie vor in den Durchbruch 508 ein, wird allerdings über den Ring 506 nicht in die Vertiefung 510 gedrückt. Wenn die Gewindespindel 330 bzw. der Elektromotor aus seiner Bewegung angehalten wird, wird die Kugel 504 wieder in die Vertiefung 510 gedrückt, so dass die Bremseinrichtung in der Sperrstellung ist und ein Weiterdrehen des Exzenters 376 somit ein fortgesetztes Wandern der Spindelmutter 332 auf der Gewindespindel 330 fortan verhindert wird. Fig. 5 unterscheidet sich von den Fig. 1 und 3 insbesondere dadurch, dass der Exzenter 376 bzw. die Spindelmutter 332 in ihrem linken nicht abgeschnitten dargestellt ist.
Durch diese Gestaltung wird also insbesondere eine Trägheitsmassenbremse für ein 1 -Motor- Getriebeaktor bereit gestellt. Der angesprochene Mechanismus ähnelt insbesondere einen Schnellverschluss für eine Halterung für einen Luftschlauch bzw. Bremsschlauch, ist aber in seiner Anwendung verschieden. Die anhand der Fig. 1 bis 5 erläuterte Gestaltung kann prinzipiell in allen bzw. verschiedensten Anwendungen eines 1 -Motor-Getriebeaktors eingesetzt werden, um möglichst schnelle Schaltgeschwindigkeiten zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist allerdings der Einsatz bei einer Gestaltung derart, wie sie anhand der Fig. 9a bis 24 der DE 10 2004 038 955 erläutert wurde. Der 1 -Motor-Getriebeaktors ist dabei insbesondere so, dass er ein Schalten von Gängen in im Wesentlichen beliebiger Reihenfolge ansteuern kann. Bezuαszθichenliste
300 Betätigungsvorrichtung
330 Gewindespindel
332 Spindelmutter bzw. Mutter
376 Exzenter
378 hülsenartiger Abschnitt von 376
392 Exzenterscheibe von 376
490 Pfeil (Gewindeverbindung)
491 Pfeil (Keilverzahnungsverbindung)
492 Pfeil (Wählrichtung von 330)
493 Pfeil (Massenträgheitsmoment bzw. Massenträgheitsenergie)
494 Pfeil (Wählrichtung von 376) 496 Symbol
500 Bremseinrichtung bzw. Arretierungseinrichtung bzw. Sperrmechanismus
502 Feder
504 Kugel
506 Ring
508 Durchbruch in 376
510 Vertiefung in 332
512 axialer Fortsatz von 332
520 Außengewinde von 330
522 radial innen gelegener Hohlraum von 376
524 radialer Zwischenraum zwischen 330 und 376
526 Innengewinde von 332
528 erster ringscheibenförmiger oder zylindrischer Abschnitt von 332
530 zylindrischer zweiter Abschnitt von 332
532 dritter zylindrischer oder ringscheibenförmiger Abschnitt von 332
534 Schaltrichtung von 330 (Pfeil)

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungsvorrichtung für ein mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes Kraftfahrzeug-Getriebe mit einer drehbeweglich und axialfest gelagerten Gewindespindel (330) und einer auf dieser Gewindespindel (330) angeordneten und von dieser antreibbaren Spindelmutter (332), und ferner mit einem axialfest und zum Wählen von Gängen des Kraftfahrzeug-Getriebes drehbar angeordneten ersten Bauteil (376), das über eine Drehmitnahmeeinrichtung (491 ) mit der Spindelmutter koppelbar ist bzw. gekoppelt ist, so dass das erste Bauteil (376) zum Wählen von Gängen von der Gewindespindel (330) über die Spindelmutter (332) drehend antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung bzw. Vermeidung von massenträgheitsbedingten, axialen Stellungsänderungen der Spindelmutter (332) infolge von Abbremsvorgängen der Gewindespindel (330) aus einer das erste Bauteil (376) drehend antreibenden Bewegung eine Bremseinrichtung (500) vorgesehen ist.
2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (500) zwischen der Spindelmutter (332) und dem ersten Bauteil (376) angeordnet ist.
3. Betätigungsvorrichtung für ein mehrere Übersetzungsstufen aufweisendes Kraftfahrzeug-Getriebe mit einer drehbeweglich und axialfest gelagerten Gewindespindel (330) und einer auf dieser Gewindespindel (330) angeordneten und von dieser antreibbaren Spindelmutter (332), und ferner mit einem axialfest und zum Wählen von Gängen des Kraftfahrzeug-Getriebes drehbar angeordneten ersten Bauteil (376), dass über eine Drehmitnahmeeinrichtung (491 ) mit der Spindelmutter (332) gekoppelt oder koppelbar ist, so dass das erste Bauteil (376) zum Wählen von Gängen von der Gewindespindel (330) über die Spindelmutter (332) drehend antreibbar ist, insbesondere nach Anspruch einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bauteil (376) und der Spindelmutter (332) eine Arretierungseinrichtung (500) vorgesehen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Arretierungseinrichtung (500) zumindest eine gelöste Stellung und zumindest eine arretierte Stellung aufweist.
4. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3 und nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (500) die Arretierungseinrichtung (500) ist.
5. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (376) mit einem zweiten Bauteil derart gekoppelt ist, dass eine Drehbewegung des ersten Bauteils (376) eine Linearbewegung dieses zweiten Bauteils bewirkt.
6. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (376) ein Exzenter ist.
7. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehachse des ersten Bauteils (376) konzentrisch zur Drehachse der Gewindespindel (330) erstreckt.
8. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (330) sich in das erste Bauteil (376) bzw. durch das erste Bauteil (376) erstreckt.
9. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gewindespindel (330) und dem ersten Bauteil (376) ein radialer Zwischenraum (524) ausgebildet wird.
10. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spindelmutter (332) bzw. ein axialer Fortsatz (512) der Spindelmutter (332) in diesen radialen Zwischenraum (524) erstreckt.
11. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Spindelmutter (332) mit einer ersten Verzahnung, insbesondere Keilverzahnung, versehen ist, und das erste Bauteil (376) mit einer zweiten Verzahnung, insbesondere Keilverzahnung, für den Eingriff in die erste Verzahnung versehen ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass diese erste Verzahnung und diese zweite Verzahnung im Zusammenwirken die Drehmitnahmeeinrichtung (491) bilden.
12. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, die erste Verzahnung der Spindelmutter (332) eine Außenverzahnung ist und die zweite Verzahnung des ersten Bauteils (376) eine Innenverzahnung ist, wobei die zweite Verzahnung im zwischen der Gewindespindel (330) und dem ersten Bauteil (376) vorgesehenen radialen Zwischenraum (524) in die erste Verzahnung eingreift.
13. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (500) bzw. die Arretierungseinrichtung (500) eine Feder (502), insbesondere Spiralfeder, sowie wenigstens ein mittels dieser Feder (502) federbelastetes Element, insbesondere Ring (506) und / oder Kugel (504), aufweist.
14. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Feder (502) im Wesentlichen parallel zur Längsachse Gewindespindel (330) erstreckt.
15. Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (332) wenigstens eine Vertiefung, insbesondere Nut, wie Ringnut, oder Tasche, für die Aufnahme eines mittels der Feder (502) federbelasteten Elements, insbesondere Kugel (504), aufweist wobei die Vertiefung (510) insbesondere auf der radial außen gelegenen Oberfläche der Spindelmutter (332) bzw. eines axialen Fortsatzes (512) dieser Spindelmutter, vorgesehen ist.
16. Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung, die mehrere Gänge bildende Übersetzungsstufen aufweist, die mittels einer Betätigungsvorrichtung (300) ein- und auslegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Betätigungsvorrichtung (300) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist.
17. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einer Kraftfahrzeug-Getriebeeinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
18. Verfahren zur Verminderung oder Vermeidung von massenträgheitsbedingten Steuerungsfehlern bei der Steuerung von Gangwechselvorgängen in einem Kraftfahrzeug-Getriebe, dessen Gangwechselvorgänge mittels einer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildeten und als Ein-Motor-Getriebeaktor gestalteten Betätigungsvorrichtung (300) ausgeführt werden, wobei der Motor dieses Ein-Motor-Getriebeaktors ein Elektromotor ist und wobei das erste Bauteil (376) mittels dieses Elektromotors drehend angetrieben werden kann, wobei dann, wenn bei diesem drehenden Antreiben des ersten Bauteils (376) der Elektromotor angehalten wird, eine Bremseinrichtung (500) oder Arretierungseinrichtung (500) derart eingreift, dass dem Massenträgheitsmoment des ersten Bauteils (376) und / oder damit gekoppelter Bauteile eine erhöhte Kraft bzw. ein erhöhtes Moment entgegengesetzt wird, um einer massenträgheitsbedingten Fortbewegung des ersten Bauteils (376) und / oder der Spindelmutter (332) entgegenzuwirken, wobei die Betätigungsvorrichtung (300) insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgebildet ist.
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