WO2015144148A1 - Verfahren zur bestimmung eines betriebsmodus eines getriebeaktors mit genau einem motor - Google Patents

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Markus Dietrich
Volker Kretz-Busch
Matthias Ehrlich
Björn Stehle
Sebastian Schwarz
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Definitions

  • the present invention relates to a method for the determination of a Betnebsmodus a gear actuator with exactly one motor.
  • a transmission actuator according to the invention is to be understood in particular as a transmission actuator, which actuatively, within a motor vehicle, acts on at least one of the following devices: actuating the vehicle transmission, clutch and / or brake and / or switching.
  • Motor vehicle gear reactor and be designed, which forms a so-called external transmission circuit.
  • a corresponding gear actuator is therefore also referred to as a 1-engine gearbox actuator.
  • the gear actuator has a connection device which couples a spindle nut with corresponding racks or gears for effecting a switching or selection movement of the shift shaft.
  • Position sensors are used for this purpose. For the detection of the switching position and Selective position of the shift shaft, this one sensor is not sufficient, since due to the structure of the gear actuator, a combination movement in the switching direction and selection direction can occur. As a result, it is not possible to distinguish whether the gear actuator is performing a shift or select movement.
  • the object of the invention is therefore to solve the problems described with reference to the prior art at least partially and in particular to provide a method for determining an operating mode of a gear actuator, with which it can be determined whether a switching movement, selection movement or a hybrid form of both exists.
  • the method according to the invention for determining an operating mode of a gear actuator with exactly one motor comprises a gear actuator which has at least the following components:
  • a shift shaft which is at least indirectly operatively connected to the spindle nut, the spindle nut being able to execute a first movement type and a second movement type from the set of rotary movement and translatory movements, the first movement type being different from the second movement type,
  • the transmission comprises the spindle nut, two gears and a shaft wheel, wherein the wave wheel is connected to the switching shaft and converts in a first axial position range of the spindle nut a translational movement of the spindle nut via exactly one of the gears in a rotary movement of the switching shaft as a switching movement, and or
  • Selecting dial having a substantially periodic trajectory, wherein the trajectory is operatively connected to the switching shaft and in a second axial position range of the spindle nut converts a rotary movement of the spindle nut in a substantially periodically recurring lifting and lowering movement of the switching shaft as a selection movement,
  • a first sensor which detects a first rotational angle of a rotor shaft of the motor and generates a first sensor signal therefrom
  • a second sensor which detects a second angle of rotation of the transmission gear arranged between the spindle nut and the dial for axial movement of the control shaft, and thus a second sensor signal for an axial position of the control shaft or a control lever of the control shaft with respect to a target lane and / or a second Sensor signal for the circumferential positioning of a toothing of the spindle nut generated with respect to the gears, which can be used for the control of the engine to selectively engage a selected gear by means of the shift lever by the lever is left in the selected lane and by means of the spindle nut in exactly one of the gears is intervened to pivot the shift lever in the desired direction to the circuit of the desired gear,
  • an evaluation device determines the operating mode of the gear actuator by at least the following steps: a) detecting the first sensor signal and the second sensor signal; b) detecting a switching movement of the shift lever of the gear actuator in a switching direction, when the first sensor signal of the first rotation angle of the rotor shaft of the motor decreases in dependence on the time (t) and the second sensor sensor signal of the second rotation angle of the transmission gear in dependence on the time (t) is constant; c) detecting a switching movement of the shift lever of the gear actuator in a neutral position, when the first sensor signal of the first rotation angle of the rotor shaft of the motor in dependence on the time (t) increases and the second sensor signal of the second rotation angle of the transmission gear as a function of the time (t) is constant; and d) detecting a selector movement of the gear lever of the gear actuator when the first sensor signal of the first rotation angle of the rotor shaft of the motor and the second sensor signal of the second rotation angle of the transmission gear increase in response to the time (t).
  • the gear actuator has exactly one motor which drives a spindle.
  • a gear can be provided between the gear actuator and the spindle.
  • the spindle itself is in operative connection with a spindle nut.
  • the spindle nut in turn is coupled to a switching shaft for actuating the transmission device of the motor vehicle.
  • the spindle nut can either be moved axially along the spindle, that is, it can perform a translational movement, or it can be pivoted about the spindle, that is, perform a rotational movement.
  • Via a transmission between the spindle nut and the selector shaft Via a transmission between the spindle nut and the selector shaft, the movement of the spindle nut, that is, the rotary or translational movement, is converted into a selection or switching movement of the switching shaft.
  • the gear actuator on a transmission which comprises the spindle nut, at least two gears and a wave wheel, which is connected to the switching shaft comprises.
  • the spindle nut In a first axial position range of the spindle nut on the spindle, the spindle nut itself is only exactly coupled to a gear.
  • the translational movement of the spindle nut is then converted into a rotational movement of this first gear and thus also in a corresponding rotational movement of the switching shaft as a switching movement.
  • the transmission of the gear actuator comprises the spindle nut, a ratio gear and at least one dial.
  • the dialing pot itself has a periodic trajectory, in particular in the form of a recess over its circumference, which is operatively connected to the switching shaft.
  • This gear is equipped so that there is a second axial position range of the spindle nut on the spindle, which is different from the first position range, and in which the spindle nut is connected to the dial so that a rotational movement of the spindle nut in a substantially periodically recurring lifting and lowering movement of the selector shaft results as a selection movement.
  • the two gears are decoupled from each other so that in the first axial position range is always exactly one gear in direct or indirect operative connection with the spindle nut.
  • a rotary switching movement of the switching shaft is effected in one or the other direction.
  • This construction of the two gears and the shift shaft can be provided in particular so that both gears engage in a shaft of the shift shaft of substantially opposite sides. With the same direction of rotation of the individual gears, a rotation of the switching shaft is then generated in different directions.
  • the two gears are then decoupled from each other in that they can rotate freely in one direction or the other. If one gear is driven via the spindle nut, then the other gear can rotate freely via the coupling with the selector shaft. A connection of the two gears on the spindle nut is given at any time. It can thus lead to no distortion of the gears with each other.
  • the decoupling is thus to be understood in particular as a decoupling with respect to the spindle nut.
  • the spindle nut is designed as a toothed rack, wherein the toothing extends circumferentially only over a partial circumference of the spindle nut such that the spindle nut is at least two different angular positions can take, in which the toothing engages in a translational movement of the spindle nut exclusively in one or the other gear. In this way, even more angular positions could result, in which engages the rack or the toothing of the spindle nut with respect to the spindle nut decoupled gears.
  • the gear of the gear actuator is designed so that a translational movement of the spindle nut is converted into a rotary movement of the switching shaft.
  • an anti-rotation is provided so that the spindle nut is secured in this first axial position range against a housing against rotation, that is supported. A rotation of the spindle then always leads in this first axial position range in an axial movement of the spindle nut.
  • this axial movement not only leads to an actuation of the shift shaft via the described gears, but also to the fact that the spindle nut is moved from the first axial position range in a second axial position range, which is located outside of the first axial position range.
  • the transmission of the gear actuator in this second axial position range is then designed so that the spindle nut rotates in this second axial position range at least in a first direction of rotation of the spindle with this, without wandering axially relative to the spindle.
  • a freewheel is advantageously provided which prevents the spindle nut in the second axial region on the spindle on a rotary movement in a second direction of rotation, which is opposite to the first. In this way, rotation of the spindle in the second direction of rotation does not cause rotation of the spindle nut, causing it to be moved axially along the spindle, and thus re-moved from the second axial position range to the first axial position range.
  • the freewheel acts here as a kind of
  • the freewheel advantageously also makes it possible to always allow a defined selection movement of the shift shaft, since only a rotary movement of the spindle nut in the first direction of rotation is available for conversion into a translational up-down movement of the shift shaft.
  • the gear actuator has a first sensor which detects a first rotational angle of a rotor shaft of the motor and generates a first sensor signal therefrom.
  • a second sensor which outputs a second sensor signal representing the axial position of the shift lever of the shift shaft or the shift shaft itself and / or initiate a switching movement of the shift lever in the right direction to be able to output a first sensor signal which directly or at least indirectly outputs information about the angular position, that is to say about the circumferential positioning of the toothing of the spindle nut.
  • the second sensor signal for the axial position of the shift lever can be used to interrupt the up and down movement of the shift shaft, in which the engine is stopped and / or the
  • Rotary movement of the motor in the first direction is carried out until both the shift lever is in the correct shift gate, as well as the teeth of the Spindle nut is oriented angularly so that the gear in the first axial position or in the first axial position range can be brought into engagement with the spindle nut which is coupled to the shift shaft, that the shift lever is moved in the direction of the desired gear.
  • the shift shaft may be provided between two partial transmissions, and the movement of the shift lever in one direction causes the engagement of a gear in the first partial transmission and the movement of the shift lever in the other direction, the engagement of a gear in the other partial transmission.
  • the first sensor and the second sensor are preferably two identically constructed sensors and / or two identically constructed magnets. As a result, time and capacity can be saved for a magnetic circuit design and a price advantage can be achieved by unit cost effects.
  • the shift shaft or the shift lever in combination with the shift rails for the individual partial transmissions uses a shift kinematics in the manner of an "active interlock.” That is, the insertion of a new gear automatically causes the immediate previous interpretation of all the rest
  • this Active Interlock kinematics reference is made to DE 10 2013 203 284 A1, which is hereby incorporated with respect to the construction of the geometry of the shift levers and shift rails is referred to.
  • a ratio gear is provided, which is connected to a further gear, which in turn can preferably be connected torque-locking with the spindle nut.
  • the translation gear has in this case advantageously a transmission ratio of 2: 1 to a toothing, which is preferably designed as a crown wheel is arranged in the dial.
  • the rotation of the spindle nut causes a rota- tion of the translation gear in the same direction as the spindle nut generated.
  • the dial By engaging the translation gear in the crown gear of the dial, the dial is offset in a plane 90 ° offset to the gear or offset substantially to 90 ° to the transmission gear in rotation, particularly preferably the axis of rotation of the dial is coaxial with the axis of the shift shaft or preferred coincides with this.
  • the rotary movement of the dial about the switching shaft is transformed by means of guide pins which pass through a periodic trajectory of the dial and connected to a housing fixed slide track, in an up and down movement of the switching shaft.
  • the slide track is designed so that it is substantially axially parallel to the switching shaft, that is coaxial with the switching shaft runs.
  • the guide pins are thus subject to two constraints, which is a constraint imposed by the course of the slide track and prevents substantially rotational movements of the shift shaft, while the second forced movement is predetermined by the trajectory of the dial pad, which has both circumferential, and axially extending portions.
  • a rotation of the dial is transformed into an axial movement of the guide pins and thus in an up and down movement of the switching shaft.
  • gears in a transmission of a motor vehicle can be switched particularly preferably by means of the shift shaft or of the shift lever on the shift shaft, it is additionally or alternatively provided that by means of the shift lever, a clutch or a brake can be operated.
  • This can be achieved, for example, by providing a shift rail or generally a shift element for actuating the clutch or the brake in an axial region on the shift shaft instead of a shift rail for shifting a gear in a transmission.
  • a controller for controlling the geared actuator is to be understood in particular as a control method for controlling the gear actuator.
  • a control arrangement can be provided which performs this control.
  • the transmission actuator is first controlled so that it drives the spindle in a first direction. Since the spindle nut is supported on the anti-rotation and is secured against rotation, it will then migrate axially on the spindle and move by an engagement with a gear, the translational movement of the spindle nut in a rotational movement of the shift shaft. By the rotation of the gear, the shift shaft and above the shift lever is pivoted so that the gear engaged is designed and the shift lever is moved to a neutral lane.
  • the motor is further controlled so that according to the sensor signal both the shift lever is located in the alley of the selected gear, and the toothing of the spindle nut is angularly positioned so that it with the gear in Intervention can occur, which can cause a pivoting of the shift lever in the direction of the partial transmission, in which the newly selected gear is located.
  • the direction of rotation of the motor is reversed after reaching the described position, so that the spindle nut is prevented from rotating due to the freewheel, which acts as anti-rotation here and now axially displaced back into the first axial position range is and there causes a pivoting of the shift lever in the direction of the new selected gear via the gear selected by means of the toothing.
  • the transmission actuator has an evaluation device for determining an operating mode of the transmission actuator.
  • the evaluation device is a microprocessor and / or the control of the geared actuator.
  • the evaluation device is data-conducting connected to the first sensor and the second sensor.
  • the evaluation device can detect the first sensor signal and the second sensor signal in accordance with step a).
  • the gear actuator executes a switching movement, only the first sensor will mechanically detect a movement, whereas with a switching movement both sensors will be in action. If a combined switching movement and selection movement occurs, these can be distinguished between the movements with a suitable algorithm.
  • steps b) to d) an evaluation of the first sensor signal and the second sensor signal, whereby it can be accurately determined whether just a switching movement, selection movement or a mixed form of both is present.
  • step c) is a switching movement of the shift lever of the gear actuator to a neutral position when the first sensor signal of the first rotation angle of the rotor shaft of the motor increases in response to the time (t) and the second sensor signal of the second rotation angle of the transmission gear is constant in response to the time (t).
  • step d) a selection movement of the shift lever of the gear actuator is detected when the first sensor signal of the first rotation angle of the rotor shaft of the motor and the second sensor signal of the second rotation angle of the transmission gear rise in dependence on the time (t).
  • FIGS. show a particularly preferred variant of the invention, but this is not limited thereto.
  • the same components are provided in the figures with the same reference numerals. They show schematically:
  • Figure 1 a-1 c a gear actuator in different switching positions as a system diagram
  • Figure 2a-2c a rear view of a portion of the gear actuator according to Figures 1 a-1 c;
  • Figure 3a-3c an H-circuit diagram for the abstraction of the switching movement
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a first sensor signal and a second sensor signal.
  • Figures 1 a to 1 c show a gear actuator 1 in different positions or when performing different process steps for selecting or switching a new gear.
  • a spur gear toothing 25 is driven via a corresponding rotor shaft 30.
  • a first sensor 50 detects a first rotational angle 51 of the rotor shaft 30 of the motor 2 shown in FIG. 4 and generates a first sensor signal 54 shown in FIG. 4.
  • the first sensor 50 is connected to an evaluation device 53 in terms of data.
  • Spur gear teeth 25 engages in a Hohlradinnenvertechnikung 32, which drives directly a spindle 3 here.
  • the spur gear teeth 25 and the internal gear teeth 32 form a gear with a ratio of at least 1.
  • the spindle 3 rotates in a first direction 12, or one of these opposite second direction 14th
  • FIG. 2a shows a section through the arrangement of the gear actuator 1 from the rear view.
  • the spindle nut 4 is, as shown in the figure 2a, designed as a rack with a one-sided toothing 1 1. Depending on the angular position of the spindle nut 4, this toothing 1 1 is in engagement with the gear 5a or 5b. Both gears 5a and 5b are firmly interlocked with a shaft 6 of a switching shaft 7.
  • a shift lever 8 On the shift shaft 7 itself, a shift lever 8 is arranged, which summarizes at least one shift finger and a plurality of ejector socks.
  • the Auswerfernocken the shift lever 8 are designed so that they can interact in the manner of an "Active Interlocks" with shift rails, not shown here, the sub-transmission to the effect of such an "Active Interlocks” and to build such an “Active Interlocks” here the unpublished DE 10 2013 203 284 of the applicant referenced, the contents of which reference is made.
  • the spindle nut 4 engages depending on the angular position only in exactly one gear 5a or 5b.
  • Figure 2 engages the teeth 1 1 in the right gear 5a.
  • An axial adjustment of the spindle nut 4 then causes a rotation 33 of the right gear 5a during a movement in direction 15 according to FIG. 1 a.
  • This rotation 33 then results in a rotation 35 of the shaft wheel 6, whereby the shift lever 8 is pivoted in the first direction 13 and is thus designed from its engaged gear.
  • FIG 3a is a H-circuit diagram is shown, which shows that in Figures 1 a and 2a, the shift lever 8 is inserted in a gear 4.
  • a rotation 35 of the shaft wheel 6 thus causes a disengagement of the shift lever 8 in the direction 13 from the course 4.
  • the spindle nut 4 is in a first axial position range 40 of the spindle 3.
  • the spindle nut 4 is secured to a rotation in the form of a support member 9 against rotation.
  • the support element 9 is firmly connected to a housing 10 for this purpose.
  • a rotation of the motor 2 always causes an axial movement of the spindle nut 4 in this position.
  • a rotation in the first direction 12 corresponds to an axial movement 15 towards the motor. This causes then by the engagement between the teeth 1 1 and the right gear 5a, the described movement of the shift lever 8.
  • the shift lever 8 is in the neutral lane. It can then be freely moved axially along the switching shaft 7 in the direction of the selection movement 24, as shown in FIG. 1 a.
  • the translation gear 17 is mounted on the side facing the engine with a toothing 27 in a freewheel 28 so that the left-hand rotation 42 of the transmission gear 17 is allowed.
  • a gear 44 is arranged, which transmits the rotational movement 42, that is, the movement of the spindle nut in the direction 38 via a torque-locking connection, via a crown wheel 18 to the dialing pot 19.
  • the clockwise rotation of the spindle nut 4 in the direction 38 is thereby converted into a clockwise rotation of the dialing pot 19.
  • the right turn dial 19 thus rotates in the direction 45 and transformed by means of arranged on its circumference trajectory 22 and a
  • the slide track 21 extends parallel to the switching shaft 7.
  • the trajectory 22 extends circumferentially around the dial 19 around in the manner of a zigzag curve. Here also a sine curve would be conceivable.
  • two guide pins 20 are provided, which engage in respectively oppositely arranged slide tracks 21.
  • the trajectory 22 is therefore designed so that it recurs periodically periodically and between the two slide tracks 21 at least one integer period of the trajectory 22 is located. This ensures that
  • the entire shift finger unit that is, the shift lever 8 raised or lowered in the neutral lane so long, that is, a selection movement 24 is exercised as long as the engine 2 in the clockwise 26th located.
  • a second sensor 29 which is provided in the region of the toothing 27 on the freewheel 28, the number of Um- rotations of the gear 44 in the direction of rotation 42 and a shown in Figure 4 second rotation angle 52 of the transmission gear 17 detected and output as a second sensor signal 55.
  • the second sensor 29 is also connected in terms of data to the evaluation device 53.
  • the motor rotation direction is switched from a right turn 26 in a left turn 31. This also causes the spindle 3 now in the second direction 14, that is to the left.
  • the spindle nut 4 could now either rotate with the spindle 3, or be moved to the right.
  • the gear 16 the spindle nut 4 via the transmission gear 17 and the teeth 27 is connected to the freewheel 28, which prevents the rotation of the transmission gear 17 in a direction of rotation 46 opposite to the direction of rotation 42, that is to the right, that is, the transmission gear 17 and so that the spindle nut 4 locks against a corresponding rotation.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the first sensor signal 54 and second sensor signal 55 detected by the evaluation device 53, wherein the rotation angle ⁇ is plotted on the ordinate and the time t on the abscissa.
  • the first sensor signal 54 represents a first rotation angle 51 of the rotor shaft 30 of the motor 2 shown in FIGS. 1a to 1c
  • the second sensor signal 54 represents a second rotation angle 52 of the transmission gear 17 shown in FIGS. 1a to 1c.
  • the first sensor signal 54 and the second sensor signal 55 have a positive slope, so that a selection movement is detected by the evaluation device 53 shown in FIGS. 1 a to 1 c.
  • the spindle 3 rotates in the first direction 12.
  • a second phase 57 the evaluation device 53 detects a switching movement of the shift lever 8 in a switching direction, because the first sensor signal 54, a negative slope and the second sensor signal 55, a slope of zero having. This means that the ratio gear 17 is stationary in the second phase 57 and thus no selection movement is performed.
  • the spindle 3 is rotated in the second phase 57 by the motor 2 in the second direction.
  • the evaluation device 53 detects a switching movement of the shift lever 8 into a neutral position, because the first te sensor signal 54 has a positive slope and the second sensor signal 55 further has a slope of 0.
  • a difference 56 between the second sensor signal 55 and the first sensor signal 54 is positive.
  • the present invention is characterized by an accurate determinability of a switching movement, selection movement or a hybrid form of both.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsmodus eines Getriebeaktors mit genau einem Motor, wobei der Getriebeaktor (1) zumindest folgende Komponenten aufweist, wobei eine Auswerteeinrichtung den Betriebsmodus des Getriebeaktors durch zumindest die folgenden Schritte bestimmt: a) Erfassen einesersten Sensorsignals und eines zweiten Sensorsignals; b) Detektieren einer Schaltbewegung eines Schalthebels des Getriebeaktors in eine Schaltrichtung, wenn das erste Sensorsignal einesersten Drehwinkels einer Rotorwelle eines Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) sinkt und das zweite Sensorsignal eines zweiten Drehwinkels eines Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; c) Detektieren einer Schaltbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors in eine Neutralstellung, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigt und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; und d) Detektieren einer Wählbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigen.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsmodus eines Getriebeaktors mit genau einem Motor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestinnnnung eines Betnebsmodus eines Getriebeaktors mit genau einem Motor. Unter einem erfindungsgemäßen Getriebeaktor ist insbesondere ein Getriebeaktor zu verstehen, welcher betätigend innerhalb eines Kraftfahrzeugs auf wenigstens eine der folgenden Einrichtungen: Fahrzeuggetriebe, Kupplung und/oder Bremse betätigend wählend und/oder schaltend einwirkt.
Bekanntermaßen können die Gänge von Kraftfahrzeuggetrieben, wie beispielsweise automatisierten Schaltgetrieben (ASG), Parallelschaltgetrieben (PSG) bzw. Doppelkupplungsgetrieben (DKG) oder anderen ähnlichen Getrieben mittels eines
Kraftfahrzeuggetriebeaktors ein- und ausgelegt werden, der dabei eine sogenannte äußere Getriebeschaltung bildet.
Beispielsweise ist es aus der DE 10 2004 038 955 A1 bekannt, genau einen Elektromotor in einem Kraftfahrzeuggetriebeaktor zu verwenden, um sowohl die Wählbewegungen, als auch die Schaltbewegungen im Getriebe durchzuführen. Ein entsprechender Getriebeaktor wird daher auch als 1 -Motor-Getriebeaktor bezeichnet.
Ferner ist es aus der DE 10 2006 054 901 A1 der Anmelderin bekannt, diesen 1 - Motor-Getriebeaktor so aufzubauen, dass eine Drehung eines Elektromotors als Antriebskraft für den Getriebeaktor in eine erste Richtung eine Schaltbewegung und eine entsprechende Bewegung des Elektromotors in die andere Richtung eine Wählbewegung der Schaltwelle des Getriebes bewirkt. Zum Schalten von einer Schaltbewegung in eine Wählbewegung weist der Getriebeaktor eine Verbindungseinrichtung auf, welche eine Spindelmutter mit entsprechenden Zahnstangen bzw. Zahnrädern zum Bewirken einer Schalt- bzw. Wählbewegung der Schaltwelle koppelt.
In einem positionsgeregelten Aktorsystem müssen die translatorischen und
rotatorischen Bewegungen einer Schallwelle des Getriebeaktors erfasst werden. Hierzu werden Positionssensoren verwendet. Für die Detektion der Schaltposition und Wählposition der Schaltwelle reicht dieser eine Sensor nicht aus, da bedingt durch den Aufbau des Getriebeaktors eine Kombinationsbewegung in Schaltrichtung und Wählrichtung auftreten kann. Dadurch ist es nicht möglich zu unterscheiden, ob der Getriebeaktor eine Schaltbewegung oder Wählbewegung ausführt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die mit Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsmodus eines Getriebeaktors anzugeben, mit dem bestimmbar ist, ob eine Schaltbewegung, Wählbewegung oder eine Mischform aus beiden vorliegt.
Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsmodus eines Getriebeaktors mit genau einem Motor umfasst einen Getriebeaktor, der zumindest folgende Komponenten aufweist:
- eine von dem Motor über ein Getriebe angetriebene Spindel ,
- eine mit der Spindel in Wirkverbindung stehende Spindelmutter,
- eine mit der Spindelmutter wenigstens indirekt wirkverbundene Schaltwelle, wobei die Spindelmutter eine erste Bewegungsart und eine zweite Bewegungsart aus der Menge rotative Bewegung und translatorische Bewegungen ausführen kann, wobei die erste Bewegungsart von der zweiten Bewegungsart verschieden ist,
- wenigstens ein Getriebe, mittels dessen die erste Bewegungsart der Spindelmutter in eine Wählbewegung und/oder die zweite Bewegungsart der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle umgewandelt wird, - wobei das Getriebe die Spindelmutter, zwei Zahnräder und ein Wellenrad aufweist, wobei das Wellenrad mit der Schaltwelle verbunden ist und in einem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter eine translatorische Bewegung der Spindelmutter über genau eines der Zahnräder in eine rotative Bewegung der Schaltwelle als Schaltbewegung umwandelt, und/oder
- wobei das Getriebe die Spindelmutter, ein Übersetzungszahnrad und einen
Wähltopf mit einer im Wesentlichen periodischen Bahnkurve aufweist, wobei die Bahnkurve mit der Schaltwelle wirkverbunden ist und in einem zweiten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Hebbewegung und Senkbewegung der Schaltwelle als Wählbewegung umwandelt,
- einen ersten Sensor, der einen ersten Drehwinkel einer Rotorwelle des Motors er- fasst und hieraus ein erstes Sensorsignal erzeugt,
- einen zweiten Sensor, der einen zweiten Drehwinkel des zwischen der Spindelmutter und dem Wähltopf zur axialen Bewegung der Schaltwelle angeordneten Übersetzungszahnrads erfasst und so ein zweites Sensorsignal für eine axiale Position der Schaltwelle oder eines Schalthebels der Schaltwelle in Bezug auf eine Zielgasse und/oder ein zweites Sensorsignal für die umfangsmäßige Positionierung einer Verzahnung der Spindelmutter in Bezug auf die Zahnräder erzeugt, welches für die Steuerung des Motors verwendet werden kann, um gezielt einen ausgewählten Gang mittels des Schalthebels einzulegen, indem der Schalthebel in der ausgewählten Gasse gelassen wird und mittels der Spindelmutter in genau eines der Zahnräder zur Verschwenkung des Schalthebels in die gewünschte Richtung zur Schaltung des gewünschten Ganges eingegriffen wird,
- wobei eine Auswerteeinrichtung den Betriebsmodus des Getriebeaktors durch zumindest die folgenden Schritte bestimmt: a) Erfassen des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals; b) Detektieren einer Schaltbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors in eine Schaltrichtung, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) sinkt und das zweite Sen- sorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; c) Detektieren einer Schaltbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors in eine Neutralstellung, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigt und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; und d) Detektieren einer Wählbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigen.
Der Getriebeaktor weist genau einen Motor auf, welcher eine Spindel antreibt. Hierfür kann zwischen dem Getriebeaktor und der Spindel ein Getriebe vorgesehen sein Die Spindel selber ist in Wirkverbindung mit einer Spindelmutter. Die Spindelmutter ihrerseits ist mit einer Schaltwelle zur Betätigung der Getriebeeinrichtung des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die Spindelmutter kann dabei entweder axial entlang der Spindel verfahren werden, das heißt, sie kann eine translatorische Bewegung ausführen, oder sie kann um die Spindel herum verschwenkt werden, das heißt, eine rotative Bewegung ausführen. Über ein Getriebe zwischen der Spindelmutter und der Schaltwelle wird die Bewegung der Spindelmutter, das heißt die rotatorische oder translatorische Bewegung, in eine Wähl- oder Schaltbewegung der Schaltwelle umgewandelt. Hierbei wird beispielsweise eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine
Verschwenkbewegung oder eine translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine translatorische Bewegung der Schaltwelle längs ihrer eigenen Achse umgewandelt.
Zur Umwandlung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle weist der Getriebeaktor ein Getriebe auf, welches die Spindelmutter, wenigstens zwei Zahnräder und ein Wellenrad, welches mit der Schaltwelle verbunden ist, umfasst. In einem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel ist die Spindelmutter selber nur genau mit einem Zahnrad gekoppelt. Über dieses eine Zahnrad wird dann die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung zunächst dieses Zahnrades und damit auch in eine entsprechende rotative Bewegung der Schaltwelle als Schaltbewegung umgewandelt. Alternativ oder zusätzlich zu diesem Getriebe zur Umwandlung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle ist es vorgesehen, dass das Getriebe des Getriebeaktors die Spindelmutter, ein Übersetzungszahnrad und zumindest einen Wähltopf umfasst. Der Wähltopf selber weist dabei eine periodische Bahnkurve, insbesondere in Form einer Aussparung über seinen Umfang, auf, welche mit der Schaltwelle wirkverbunden ist. Dieses Getriebe ist dabei so ausgestattet, dass es einen zweiten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel gibt, welcher von dem ersten Stellungsbereich verschieden ist, und in welchem die Spindelmutter so mit dem Wähltopf verbunden ist, dass eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Heb- und Senkbewegung der Schaltwelle als Wählbewegung resultiert.
Ebenfalls voreilhaft ist es, wenn ein Übersetzungsverhältnis von dem Übersetzungszahnrad zu dem Wähltopf ganzzahligen ist.
Zur Umsetzung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle ist es vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die beiden Zahnräder so voneinander entkoppelt sind, dass in dem ersten axialen Stellungsbereich immer nur genau ein Zahnrad in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit der Spindelmutter ist. Je nach Zahnrad, welches mit der Spindelmutter in Wirkverbindung ist, wird dann eine rotative Schaltbewegung der Schaltwelle in die eine oder in die andere Richtung bewirkt. Dieser Aufbau von den beiden Zahnrädern und der Schaltwelle kann insbesondere so vorgesehen sein, dass beide Zahnräder in ein Wellenrad der Schaltwelle von im Wesentlichen entgegengesetzten Seiten eingreifen. Bei gleichem Drehsinn der einzelnen Zahnräder wird dann eine Rotation der Schaltwelle in unterschiedlichen Richtungen erzeugt. Entkoppelt sind die beiden Zahnräder dann insofern voneinander, dass sie jeweils frei in die eine oder andere Richtung rotieren können. Wird das eine Zahnrad über die Spindelmutter angetrieben, so kann das andere Zahnrad frei über die Kopplung mit der Schaltwelle mitrotieren. Eine Verbindung der beiden Zahnräder über die Spindelmutter ist dabei zu keinem Zeitpunkt gegeben. Es kann somit zu keiner Verspannung der Zahnräder untereinander führen. Die Entkopplung ist somit insbesondere als eine Entkopplung in Bezug auf die Spindelmutter zu verstehen. Um jeweils zu gewährleisten, dass die Spindelmutter immer nur mit einem Zahnrad in Wirkverbindung steht, ist es vorgesehen, dass die Spindelmutter als Zahnstange mit einer Verzahnung ausgebildet ist, wobei sich die Verzahnung nur über einen Teilumfang der Spindelmutter umfangsmäßig so erstreckt, dass die Spindelmutter wenigstens zwei unterschiedliche Winkelpositionen einnehmen kann, in denen die Verzahnung bei einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter ausschließlich in das eine oder das andere Zahnrad eingreift. Auf diese Weise könnten sich auch noch mehr Winkelpositionen ergeben, in denen die Zahnstange beziehungsweise die Verzahnung der Spindelmutter in Bezug auf die Spindelmutter entkoppelte Zahnräder eingreift.
Wie geschildert, ist in dem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter das Getriebe des Getriebeaktors so ausgebildet, dass eine translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle umgewandelt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Getriebeaktors ist es vorgesehen, dass hierfür eine Verdrehsicherung so bereit gestellt ist, dass die Spindelmutter in diesem ersten axialen Stellungsbereich gegenüber einem Gehäuse gegen Verdrehungen gesichert ist, das heißt abgestützt wird. Eine Rotation der Spindel führt dann in diesem ersten axialen Stellungsbereich immer in eine Axialbewegung der Spindelmutter. Weiterhin bevorzugt führt diese Axialbewegung nicht nur zu einer Betätigung der Schaltwelle über die geschilderten Zahnräder, sondern auch dazu, dass die Spindelmutter von dem ersten axialen Stellungsbereich in einen zweiten axialen Stellungsbereich bewegt wird, der außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs gelegen ist. Besonders bevorzugt ist das Getriebe des Getriebeaktors in diesem zweiten axialen Stellungsbereich dann so ausgebildet, dass die Spindelmutter in diesem zweiten axialen Stellungsbereich zumindest in einer ersten Drehrichtung der Spindel mit dieser mitdreht, ohne dabei gegenüber der Spindel axial zu wandern. Auf diese Weise kann vorteilhaft besonders einfach ein Schalten von einer Schaltbewegung der Schaltwelle im ersten axialen Stellungsbereich in eine Wählbewegung im zweiten axialen Stellungsbereich umgeschaltet werden. Dies geschieht automatisch durch die axiale Verlagerung der Spindelmutter, wobei die Schaltung dann abgeschlossen ist, wenn die Spindelmutter aus dem Wirkbereich der Verdrehsicherung des ersten axialen Stellungsbereichs herausbewegt wurde. Um auch wieder ein Schalten des Getriebes des Getriebeaktors von der Wählbewegung in die Schaltbewegung der Schaltwelle hinein zu
ermöglichen, ist vorteilhafter Weise ein Freilauf vorgesehen, der die Spindelmutter in dem zweiten axialen Bereich auf der Spindel an einer rotativen Bewegung in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten entgegengesetzt ist, hindert. Auf diese Weise kommt es durch eine Rotation der Spindel in die zweite Drehrichtung nicht zu einer Drehung der Spindelmutter, was bewirkt, dass sie axial entlang der Spindel bewegt wird, und so von dem zweiten axialen Stellungsbereich in den ersten axialen Stellungsbereich wieder hineinbewegt wird. Der Freilauf wirkt hier quasi als
Verdrehsicherung.
Weiterhin ermöglicht der Freilauf in vorteilhafter Weise auch, dass immer eine definierte Wählbewegung der Schaltwelle ermöglicht wird, da ausschließlich eine rotative Bewegung der Spindelmutter in der ersten Drehrichtung für eine Umwandlung in eine translatorische Auf-Ab-Bewegung der Schaltwelle zur Verfügung steht.
Der Getriebeaktors weist einen ersten Sensor auf, die einen ersten Drehwinkel einer Rotorwelle des Motors erfasst und hieraus ein erstes Sensorsignal erzeugt.
Um die Steuerung des Motors des Getriebeaktors korrekt durchführen zu können, ist ein zweiter Sensor vorgesehen, welcher ein zweites Sensorsignal ausgibt, welches die axiale Position des Schalthebels der Schaltwelle beziehungsweise der Schaltwelle selber repräsentiert und/oder um eine Schaltbewegung des Schalthebels in die richtige Richtung einleiten zu können, ein erstes Sensorsignal ausgibt, welches direkt oder zumindest indirekt Auskunft über die Winkelstellung, das heißt über die umfangsmä- ßige Positionierung der Verzahnung der Spindelmutter, ausgibt. Dieser zweite
Sensor ist dafür im Bereich des Übersetzungszahnrads der Spindelmutter, oder eines zwischen diesen Elementen und mit diesem gekoppelten Organs bereitgestellt und kann aus ihrer Stellung beziehungsweise aus ihrer jeweiligen Bewegung ein entsprechendes zweites Sensorsignal generieren. So kann das zweite Sensorsignal für die axiale Stellung des Schalthebels verwendet werden, um die Auf- und Abbewegung der Schaltwelle zu unterbrechen, in dem der Motor gestoppt wird und/oder die
Drehbewegung des Motors in die erste Richtung so lange durchgeführt wird, bis sowohl der Schalthebel in der richtigen Schaltgasse steht, als auch die Verzahnung der Spindelmutter so winkelmäßig orientiert ist, dass das Zahnrad in der ersten axialen Stellung beziehungsweise in dem ersten axialen Stellungsbereich in Eingriff mit der Spindelmutter gebracht werden kann, welches so mit der Schaltwelle gekoppelt ist, dass der Schalthebel in Richtung des gewünschten Ganges bewegt wird. Insbesondere ist hierbei zu beachten, dass die Schaltwelle zwischen zwei Teilgetrieben bereitgestellt sein kann, und die Bewegung des Schalthebels in die eine Richtung das Einlegen eines Ganges im ersten Teilgetriebe und die Bewegung des Schalthebels in die andere Richtung das Einlegen eines Ganges im anderen Teilgetriebe bewirkt.
Bei dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor handelt es sich bevorzugt um zwei baugleiche Sensoren und/oder zwei baugleiche Magnete. Hierdurch kann Zeit und Kapazität für eine Magnetkreisauslegung gespart und ein Preisvorteil durch Stückzahleffekte erzielt werden.
Es ist erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, dass die Schaltwelle bzw. der Schalthebel in Kombination mit den Schaltschienen für die einzelnen Teilgetriebe eine Schaltkinematik in der Art eines„Active Interlocks" nutzt. Das heißt, das Einlegen eines neuen Ganges bewirkt automatisch das unmittelbar vorherige Auslegen aller übrigen Gänge des gleichen Teilgetriebes. Hierdurch kann es zu keinen blockierenden Gangkombinationen in einem Teilgetriebe kommen. Zur Konstruktion dieser Active In- terlock-Kinematik wird auf die DE 10 2013 203 284 A1 verwiesen, die hiermit in Bezug auf den Aufbau der Geometrie der Schalthebel und Schaltschienen in Bezug genommen wird.
Zur Umwandlung der rotativen Bewegung der Spindelmutter im zweiten axialen Stellungsbereich in eine translatorische bzw. axiale Bewegung der Schaltwelle ist ein Übersetzungszahnrad vorgesehen, welches mit einem weiteren Zahnrad verbunden ist, welches wiederum bevorzugt momentenschlüssig mit der Spindelmutter verbunden werden kann. Das Übersetzungszahnrad weist dabei in vorteilhafter Weise ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 zu einer Verzahnung auf, die vorzugsweise als Kronenrad ausgebildet in dem Wähltopf angeordnet ist. Hierdurch kann eine genauere Positionierung der Schaltwelle in axialer Richtung erreicht werden, da die axiale Änderung des Schalthebels mittels des Wähltopfs langsamer durchgeführt wird als bei einer 1 :1 -Übersetzung. Insgesamt wird durch die Rotation der Spindelmutter eine Rota- tion des Übersetzungszahnrads in gleicher Drehrichtung wie die Spindelmutter erzeugt. Durch das Eingreifen des Übersetzungszahnrad in das Kronenrad des Wähltopfs wird der Wähltopf in einer Ebene 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad bzw. im Wesentlichen 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad in Rotation versetzt, wobei besonders bevorzugt die Drehachse des Wähltopfs koaxial zur Achse der Schaltwelle verläuft bzw. bevorzugt mit dieser zusammenfällt. Die rotative Bewegung des Wähltopfs um die Schaltwelle herum wird mittels Führungsstiften, die durch eine periodische Bahnkurve des Wähltopfs hindurchgreifen und mit einer gehäusefesten Kulissenbahn verbunden ist, in eine Auf- und Abbewegung der Schaltwelle transformiert. Vorteilhafter Weise ist die Kulissenbahn dabei so ausgeführt, dass sie im Wesentlichen axial parallel zur Schaltwelle, das heißt koaxial zur Schaltwelle, verläuft. Die Führungsstifte unterliegen damit zwei Zwangsbedingungen, die eine Zwangsbedingung ist durch den Verlauf der Kulissenbahn vorgegeben und verhindert im Wesentlichen rotative Bewegungen der Schaltwelle, während die zweite Zwangsbewegung durch die Bahnkurve des Wähltopfs vorgegeben ist, welche sowohl umfangsmäßige, als auch axial verlaufende Anteile aufweist. Hierdurch wird eine Drehung des Wähltopfs in eine Axialbewegung der Führungsstifte und somit in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle transformiert.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass erfindungsgemäß es auch vorgesehen sein kann, dass sich durch eine spezielle Orientierung der Kulissenbahn auch rotative und translatorische Bewegungsanteile der Schaltwelle für eine Schaltbewegung des Schalthebels überlagern können.
Während besonders bevorzugt mittels der Schaltwelle bzw. des Schalthebels auf der Schaltwelle Gänge in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs geschaltet werden können, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass mittels des Schalthebels auch eine Kupplung oder eine Bremse betätigt werden kann. Dieses kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass in einem axialen Bereich auf der Schaltwelle statt einer Schaltschiene zum Schalten eines Ganges in einem Getriebe eine Schaltschiene oder allgemein ein Schaltelement zum Betätigen der Kupplung oder der Bremse bereitgestellt ist. Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Schalt- und/oder Wählvorgangs bzw. zur Betätigung des Getriebeaktors kann des Weiteren eine Steuerung zur Ansteuerung des Getriebeaktors vorgesehen sein. Diese Steuerung ist hierbei insbesondere als Steuerungsverfahren zur Ansteuerung des Getriebeaktors zu verstehen. Des weiteren kann auch eine Steuerungsanordnung bereitgestellt sein, welche diese Steuerung durchführt. Hierbei soll insbesondere das Auslegen des bisherigen Ganges so erfolgen, indem der Getriebeaktor zunächst so angesteuert wird, dass er die Spindel in eine erste Richtung antreibt. Da die Spindelmutter an der Verdrehsicherung abgestützt ist und gegen Verdrehungen gesichert ist, wird sie dann axial auf der Spindel wandern und durch einen Eingriff mit einem Zahnrad die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle umführen. Durch die Drehung des Zahnrads wird die Schaltwelle und darüber der Schalthebel so verschwenkt, dass der eingelegte Gang ausgelegt wird und der Schalthebel in eine Neutralgasse verlagert wird.
Befindet sich nun der Schalthebel in der Neutralgasse, so wird gemäß der Steuerung der Schalthebel eine Gasse mit dem gewählten neuen Gang verfahren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Motor so angesteuert wird, dass er die Spindel weiterhin in die erste Drehrichtung antreibt. Die Spindelmutter wird dabei aus dem zweiten axialen Stellungsbereich verlagert, so dass sie nicht mehr von der Verdrehsicherung abgestützt wird und beginnt sich in die erste Drehrichtung zu drehen. An dieser Stelle ist die Spindelmutter momentenschlüssig mit dem weiteren Zahnrad verbunden, welches in ein Übersetzungszahnrad eingreift, welches wiederum das Kronenrad des Wähltopfs antreibt und somit über eine Bewegung der Führungsstifte in der Bahnkurve des Wähltopfs und einer Kulissenbahn eine axiale Verlagerung des Schalthebels bewirkt. Zur Ansteuerung des Motors ist weiterhin ein Sensor vorgesehen, der ein Sensorsignal ausgibt. Dieses Sensorsignal wird durch die Steuerung so verarbeitet, dass die Stellung des Schalthebels in der Gasse des gewählten Ganges erkannt wird und entsprechend die Steuerung so verfährt, dass nun ein neuer gewählter Gang eingelegt wird.
Hierfür wird der Motor weiterhin so angesteuert, dass gemäß des Sensorsignals sowohl der Schalthebel in der Gasse des gewählten Ganges liegt, als auch die Verzahnung der Spindelmutter winkelmäßig so positioniert ist, dass sie mit dem Zahnrad in Eingriff gelangen kann, welches für ein Verschwenken des Schalthebels in die Richtung des Teilgetriebes bewirken kann, in welchem der neu gewählte Gang liegt. In Abhängigkeit von diesem Sensorsignal und der Ansteuerung des Motors wird die Drehrichtung des Motors nach Erreichen der beschriebenen Position umgedreht, sodass die Spindelmutter aufgrund des Freilaufs, welcher hier als Verdrehsicherung wirkt, an der Rotation gehindert wird und axial nun wieder in den ersten axialen Stellungsbereich hineinverlagert wird und dort über das mittels der Verzahnung ausgewählte Zahnrad ein Verschwenken des Schalthebels in Richtung des neuen gewählten Ganges bewirkt.
Auf diese Weise wird erreicht, dass alleine mittels des beschriebenen Sensors der Punkt ermittelt wird, an welchem die Drehrichtung des Motors umgedreht wird und eine Wählbewegung in eine Schaltbewegung umgestellt wird.
Weiterhin weist der Getriebeaktor eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung eines Betriebsmodus des Getriebeaktors auf. Bei der Auswerteeinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Mikroprozessor und/oder die Steuerung des Getriebeaktors. Die Auswerteeinrichtung ist datenleitend mit dem ersten Sensor und dem zweiten Sensor verbunden. Hierdurch kann die Auswerteeinrichtung gemäß Schritt a) das erste Sensorsignal und das zweite Sensorsignals erfassen. Mithilfe des ersten Sensors und des zweiten Sensors ist es möglich, die Schaltbewegung beziehungsweise Wählbewegung zu unterscheiden. Führt der Getriebeaktor eine Schaltbewegung aus, wird mechanisch bedingt nur der erste Sensor eine Bewegung erfassen, wohingegen bei einer Schaltbewegung beide Sensoren in Aktion sind. Falls eine kombinierte Schaltbewegung und Wählbewegung auftritt, können diese mit einem geeigneten Algorithmus zwischen den Bewegungen unterschieden werden. In den Schritten b) bis d) erfolgt eine Auswertung des ersten Sensorsignals und des zweiten Sensorsignals, wodurch genau bestimmt werden kann ob gerade eine Schaltbewegung, Wählbewegung oder eine Mischform von beidem vorliegt. Insbesondere liegt eine Schaltbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors in eine Schaltrichtung vor, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) sinkt und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist (Schritt b)). Demgegenüber liegt gemäß Schritt c) eine Schaltbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors in eine Neutralstellung vor, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigt und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist. Zudem wird gemäß Schritt d) eine Wählbewegung des Schalthebels des Getriebeaktors detektiert, wenn das erste Sensorsignal des ersten Drehwinkels der Rotorwelle des Motors und das zweite Sensorsignal des zweiten Drehwinkels des Übersetzungszahnrads in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Dabei sind gleiche Bauteile in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:
Figur 1 a-1 c: einen Getriebeaktor in unterschiedlichen Schaltpositionen als Systemschaltbild;
Figur 2a-2c: eine hintere Aufsicht auf einen Teil des Getriebeaktors gemäß den Figuren 1 a-1 c;
Figur 3a-3c: ein H-Schaltbild zur Abstraktion der Schaltbewegung; und
Figur 4: eine schematische Darstellung eines ersten Sensorsignals und eines zweiten Sensorsignals.
Die Figuren 1 a bis 1 c zeigen einen Getriebeaktor 1 in unterschiedlichen Stellungen bzw. beim Durchführen unterschiedlicher Verfahrensschritte zum Wählen bzw. Schalten eines neuen Ganges. Mittels eines Motors 2 wird eine Stirnradverzahnung 25 über eine entsprechende Rotorwelle 30 angetrieben. Ein erster Sensor 50 erfasst einen in der Figur 4 dargestellten ersten Drehwinkel 51 der Rotorwelle 30 des Motors 2 und erzeugt hieraus ein in der Figur 4 dargestelltes erstes Sensorsignal 54. Der erste Sensor 50 ist datenleitend mit einer Auswerteeinrichtung 53 verbunden. Je nach Drehrichtung des Motors 2 rotiert die Rotorwelle 30 in Drehrichtung 26, oder in die entgegen der Drehrichtung 31 und mit ihr entsprechend die Stirnradverzahnung 25. Die Stirnradverzahnung 25 greift dabei in eine Hohlradinnenverzahnung 32 ein, welche hier direkt eine Spindel 3 antreibt. Die Stirnradverzahnung 25 und die Hohlradinnenverzahnung 32 bilden dabei ein Getriebe mit einer Übersetzung von mindestens 1 . Je nach Drehrichtung 26, 31 des Motors 2 dreht sich auch die Spindel 3 in eine erste Richtung 12, oder einer dieser entgegengesetzten zweiten Richtung 14.
Auf der Spindel 3 ist eine Spindelmutter 4 angeordnet. In Abhängigkeit von der Stemmung der Spindelmutter 4 auf der Spindel 3 ist die Spindelmutter 4 in Eingriff mit einem der Zahnräder 5a, 5b. Die Figur 2a zeigt hierfür einen Schnitt durch die Anordnung des Getriebeaktors 1 aus der Rückenansicht. Die Spindelmutter 4 ist, wie in der Figur 2a dargestellt, als Zahnstange mit einer einseitigen Verzahnung 1 1 ausgebildet. Je nach Winkelposition der Spindelmutter 4 ist diese Verzahnung 1 1 in Eingriff mit dem Zahnrad 5a oder 5b. Beide Zahnräder 5a und 5b sind dabei fest mit einem Wellenrad 6 einer Schaltwelle 7 verzahnt. An der Schaltwelle 7 selber ist ein Schalthebel 8 angeordnet, der wenigstens einen Schaltfinger und mehrere Auswerfernocken um- fasst. Die Auswerfernocken des Schalthebels 8 sind dabei so ausgebildet, dass sie in der Art eines„Active Interlocks" mit hier nicht dargestellten Schaltschienen der Teilgetriebe interagieren können. Zur Wirkung solch eines„Active Interlocks" und zum Aufbau solch eines„Active Interlocks" wird hier auf die nicht veröffentlichte DE 10 2013 203 284 der Anmelderin verwiesen, auf deren Inhalt hierzu Bezug genommen wird.
Über die Verzahnung 1 1 greift die Spindelmutter 4 je nach Winkelstellung immer nur in genau ein Zahnrad 5a oder 5b ein. In dem dargestellten Fall der Figur 2 greift die Verzahnung 1 1 in das rechte Zahnrad 5a ein. Eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 bewirkt dann bei einer Bewegung in Richtung 15 gemäß Figur 1 a eine Drehung 33 des rechten Zahnrads 5a. Diese Drehung 33 resultiert dann in eine Drehung 35 des Wellenrads 6, wodurch der Schalthebel 8 in die erste Richtung 13 verschwenkt wird und so aus seinem eingelegten Gang ausgelegt wird. In der Figur 3a ist ein H- Schaltbild dargestellt, welches zeigt, dass in den Figuren 1 a und 2a der Schalthebel 8 in einem Gang 4 eingelegt ist. Eine Drehung 35 des Wellenrads 6 bewirkt damit ein Auslegen des Schalthebels 8 in Richtung 13 aus dem Gang 4. In den Figuren 1 a und 2a ist die Situation gezeigt, in der sich die Spindelmutter 4 in einem ersten axialen Stellungsbereich 40 der Spindel 3 befindet. Hier ist die Spindelmutter 4 an einer Verdrehsicherung in Form eines Abstützelements 9 gegen Verdrehungen gesichert. Das Abstützelement 9 ist dafür mit einem Gehäuse 10 fest verbunden. Eine Drehung des Motors 2 verursacht bei dieser Stellung immer eine axiale Bewegung der Spindelmutter 4. Eine Drehung in die erste Richtung 12 entspricht dabei einer axialen Bewegung 15 auf den Motor zu. Dieses verursacht dann durch den Eingriff zwischen der Verzahnung 1 1 und dem rechten Zahnrad 5a die geschilderte Bewegung des Schalthebels 8. Gleichzeitig bewegt sich dabei die Spindelmutter 4 axial in Richtung 15 aus dem Wirkungsbereich des Abstützelements 9 heraus und gelangt in den Wirkungsbereich des Zahnrads 16. Da aber die Spindelmutter 4 in dem Bereich wo sie über das Abstützelement 9 gegen Verdrehungen gesichert ist noch nicht rotativ bewegt wird, bleibt das Zahnrad 16 stillstehend. Dieser Stillstand des Zahnrads 16 ist zumindest so lange
gegeben, bis der Auslegevorgang des Schalthebels 8 bezüglich des Ganges 4, wie in der Figur 3a gezeigt ist, abgeschlossen ist. Nach Abschluss des Auslegevorgangs befindet sich der Schalthebel 8 in der neutralen Gasse. Er kann dann frei axial entlang der Schaltwelle 7 in Richtung der Wählbewegung 24, wie in der Figur 1 a gezeigt, bewegt werden.
Erst wenn die Spindelmutter 4 vollständig aus dem ersten axialen Stellungsbereich 40 hinausgetreten ist und den Wirkkontakt mit dem Abstützelement 9 verloren hat, ist eine Wählbewegung 24 möglich, welche in den Figuren 1 b, 2b und 3b dargestellt ist. Wie zu den Figuren 1 a bis 3a beschrieben wurde, wird die Auslegebewegung des Ganges, das heißt die Verschwenkung des Schalthebels 8, mittels einer Rechtsdrehung des Motors 2 bewirkt. Hieraus resultiert auch eine Rechtsdrehung der Spindel 3 und damit eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 nach links in der Zeichnung. Mit dem Verlassen des ersten axialen Stellungsbereichs 40 wird die Spindelmutter 4 nicht mehr von dem Abstützelement 9 abgestützt und ist nicht mehr gegen Verdrehen gesichert. Spätestens wenn die Spindelmutter 4 an das Spindelmutterzahnrad 37 anstößt, verdreht es im gleichen Sinne und mit gleicher Geschwindigkeit wie die Spindel 3. Der Schalthebel 8 befindet sich dann in der Neutralgasse. Ohne Änderung der Motordrehrichtung 26 startet dann der Wählvorgang des Getriebeaktors 1 . Der Motor 2 dreht weiter in Richtung 26, was, wie beschrieben, in einer Rechtsdrehung 38 der Spindelmutter 4 resultiert, was sich über das Zahnrad 16 entsprechend auf das Spindelmutterzahnrad 37 überträgt, welches sich dann auch in Drehrichtung 39 dreht. Über die Verzahnung mit dem Übersetzungszahnrad 17 wird dieses in eine entgegengesetzte Richtung 42 gedreht.
Das Übersetzungszahnrad 17 ist auf der motorzugewandten Seite mit einer Verzahnung 27 in einem Freilauf 28 so gelagert, dass die Linksdrehrichtung 42 des Übersetzungszahnrads 17 erlaubt ist. Auf der Drehachse 43 des Übersetzungszahnrads 17 ist ein Zahnrad 44 angeordnet, welches die Drehbewegung 42, das heißt die Bewegung der Spindelmutter in Richtung 38 über eine momentenschlüssige Verbindung, über ein Kronenrad 18 an den Wähltopf 19 weitergibt. Die Rechtsdrehung der Spindelmutter 4 in Richtung 38 wird dadurch in eine Rechtsdrehung des Wähltopfs 19 umgewandelt. Der rechtsumdrehende Wähltopf 19 dreht sich somit in Richtung 45 und transformiert mit Hilfe der auf seinem Umfang angeordneten Bahnkurve 22 und einer
gehäusefesten Kulissenbahn 21 die Drehbewegung in Richtung 45 in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Führungsstifte 20, die durch die Bahnkurve 22 in die Kulissenbahn 21 eingreifen und mit der Schaltwelle 7 verbunden sind. Die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 ist hier über Verbindungsstellen 23 der Schaltwelle 7 realisiert. Diese Auf- und Abbewegung der Führungsstifte 20 entspricht damit einer Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 in seiner neutralen Stellung. In dem hier dargestellten Fall verläuft die Kulissenbahn 21 parallel zur Schaltwelle 7. Die Bahnkurve 22 verläuft umfangsmäßig um den Wähltopf 19 herum in Art einer Zick- Zack-Kurve. Hier wäre auch eine Sinuskurve denkbar. In dem hier dargestellten Fall sind zwei Führungsstifte 20 vorgesehen, die in jeweils entgegengesetzt angeordneten Kulissenbahnen 21 eingreifen. Die Bahnkurve 22 ist daher so gestaltet, dass sie umfangsmäßig periodisch wiederkehrt und zwischen den beiden Kulissenbahnen 21 wenigstens eine ganzzahlige Periode der Bahnkurve 22 liegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass
die Bewegungsrichtung der beiden Führungsstifte 20 immer jeweils in die gleiche Richtung 24 zeigt.
Durch die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 wird die gesamte Schaltfingereinheit, das heißt der Schalthebel 8, in der neutralen Gasse so lange gehoben oder gesenkt, das heißt es wird eine Wählbewegung 24 so lange ausgeübt, wie sich der Motor 2 im Rechtslauf 26 befindet. Über einen zweiten Sensor 29, welcher im Bereich der Verzahnung 27 am Freilauf 28 bereitgestellt ist, kann die Anzahl der Um- drehungen des Zahnrads 44 in Drehrichtung 42 und ein in der Figur 4 dargestellter zweiter Drehwinkel 52 des Übersetzungszahnrads 17 erfasst und als zweites Sensorsignal 55 ausgegeben werden. Der zweite Sensor 29 ist ebenfalls mit der Auswerteeinrichtung 53 datenleitend verbunden. Da das Verhältnis zwischen Kronenrad 18 und Zahnrad 44 bezüglich der Übersetzung bekannt ist, kann aus der Anzahl der Umdrehungen des Übersetzungszahnrads 17 in Drehrichtung 42 direkt auf die Stellung der Führungsstifte 20 und damit auf die Position des Schalthebels 8 geschlossen werden. Bei Erreichen der Zielgasse, in diesem Fall in Figur 3b durch den Punkt zwischen dem dritten und dem siebten Gang, wird die Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle gestoppt. Jeder Zielpunkt in der Neutralgasse für den Schalthebel 8 kann dabei während der Wählbewegung 24 von oben oder unten angefahren werden. Durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Spindelmutter 4 und Wähltopf 19 bzw. Kronenrad 18 entscheidet diese Anfahrtsrichtung über die winkelmäßige Stellung der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4. Wie bereits angesprochen, entscheidet diese Winkelposition der Verzahnung 1 1 darüber, welches Zahnrad 5a oder 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7, das heißt zum Schalten des Schalthebels 8, betätigt wird. Hieraus resultiert dann das Einlegen des einen oder anderen Gangs, in diesem Fall zum Beispiel des dritten oder siebten Gangs, gemäß Figur 3b. Der Sensor 29 ermittelt daher die Position des Führungstopfs 19 und damit der Führungsstifte 20 exakt so, dass sowohl die Zielposition des Schalthebels 8, als auch die Winkelposition der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 in Abhängigkeit vom gewünschten nächsten Gang angefahren wird. Genau dann wird die Rotation 26 des Motors 2 angehalten.
Vor der Zielgasse wird die Motordrehrichtung von einer Rechtsdrehung 26 in eine Linksdrehung 31 umgeschaltet. Damit dreht auch die Spindel 3 nun auch in die zweite Richtung 14, das heißt nach links. Die Spindelmutter 4 könnte nun entweder mit der Spindel 3 mitdrehen, oder nach rechts verschoben werden. Über das Zahnrad 16 ist die Spindelmutter 4 über das Übersetzungszahnrad 17 und die Verzahnung 27 mit dem Freilauf 28 verbunden, welcher die Drehung des Übersetzungszahnrads 17 in eine Drehrichtung 46 entgegengesetzt zur Drehrichtung 42, das heißt nach rechts, verhindert, das heißt das Übersetzungszahnrad 17 und damit auch die Spindelmutter 4 gegen eine entsprechende Verdrehung sperrt. Eine Drehung der Spindelmutter 4 in Linksrichtung 47 ist somit nicht möglich und dieser rotatorische Freiheitsgrad der Spindelmutter 4 ist in diesem zweiten axialen Stellungsbereich 41 , in dem die Spin- delmutter 4 mit dem Zahnrad 16 gekoppelt ist, gesperrt. Sie kann daher bei einer Drehung 31 des Motors 2 nach links dieser Linksdrehung in die zweite Richtung 14 der Spindel 3 nicht folgen und kann nur rotatorisch in Richtung 48 nach rechts bewegt werden. Durch diese Sperrung des Übersetzungszahnrads 17 durch den Freilauf 28 wird entsprechend eine Drehmomentübertragung vom Motor 2 auf die Wählkinematik verhindert. Der Wähltopf 19 wird nicht verdreht, wodurch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 verhindert wird. Je nach gewünschtem Zielgang befindet sich die Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 dann auf der von hinten gesehenen linken oder rechten Seite, wobei links ein Eingriff mit dem Zahnrad 5b und rechts ein Eingriff mit dem Zahnrad 5a möglich ist. Dieses ist so in Figur 2c dargestellt. Für den hier dargestellten Fall, dass als Zielgang der Gang drei durch die Elektronik bestimmt ist, ist der Motor 2 entsprechend so angehalten worden, dass sich der Schalthebel 8 in seiner Endposition in der Neutralgasse zwischen den Gängen drei und sieben befindet, während sich gleichzeitig die Winkelposition der Verzahnung 1 1 so ergibt, dass sie in das Zahnrad 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7 eingreifen kann. In den Figuren 1 c, 2c und 3c ist nun dargestellt, wie die Umsetzung der Drehung des Motors 2 nach links 31 in ein Einlegen des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13 zum Einlegen des dritten Gangs resultiert. Die translatorische Bewegung der Spindelmutter 4 in Richtung 48 resultiert in einer Verdrehung des linken Zahnrads 5b gemäß Figur 2c in die Papierebene hinein, das heißt in eine Drehrichtung 49 nach rechts in Bezug auf seine Drehachse. Durch die Verbindung zwischen Zahnrad 5b und Wellenrad 6 der Schaltwelle 7 resultiert diese Rechtsdrehung 49 nun wieder in eine Linksdrehung 35 des Wellenrads 6 und damit der Schaltwelle 7. Das rechte Zahnrad 5a ist dabei nicht mit der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 verbunden und dreht sich frei mit dem Wellenrad 6 mit. Die Verdrehung der Schaltwelle 7 in Drehrichtung 35 resultiert dann in einem
Verschwenken des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13, was bedeutet, dass der Schaltfinger des Schalthebels 8 eine hier nicht dargestellte Schaltschiene entsprechend bewegt und den neuen Gang 3 gemäß Figur 3c einlegt.
In den vorangegangenen Figuren wurde das Auslegen des ersten und Einlegen des dritten Gangs exemplarisch dargestellt. Hierbei wurde darauf verzichtet, die Funktion eines im Schalthebel 8 und in den nicht dargestellten Schaltschienen bereitgestellten „Active Interlocks" explizit darzustellen. Hierdurch wird vor dem Einlegen eines neuen Gangs immer gewährleistet, dass alle übrigen Gänge ausgelegt sind. Des Weiteren ist die Anordnung der einzelnen Zahnräder hier nur exemplarisch anzusehen. Insbesondere kann die Kopplung der Spindelmutter 4 mit dem Übersetzungszahnrad 17 auch auf der entgegengesetzten Seite der Schaltwelle 7 bzw. des Abstützelements 9 vorgesehen sein. Hieraus würde resultieren, dass die Spindelmutter 4 sich translatorisch nach rechts bewegen würde, um den Gang auszulegen und nach links, um einen Gang einzulegen. Des Weiteren könnten die Sperrrichtungen von Abstützelement 9 bzw. Verdrehsicherung 9 und Freilauf 28 jeweils in entgegengesetzter Richtung wirken, wodurch sich im Wesentlichen nur die Drehrichtung des Wähltopfs 19 ändern würde.
Insgesamt wird auf einfache Weise realisiert, dass eine Drehung des Motors 2 in eine erste Drehrichtung 26 ein vollständiges Auslegen der eingelegten Gänge und ein Verfahren des Schalthebels 8 in die Neutralgasse, verbunden mit einem anschließenden Wählvorgang, durch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 bewirkt, während die Umkehrung der Drehung des Motors 2 in Richtung 31 wiederum das Einlegen des gewünschten Gangs durch den Schalthebel 8 bewirkt.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des durch die Auswerteeinrichtung 53 erfassten ersten Sensorsignals 54 und zweiten Sensorsignals 55, wobei auf der Ordinate der Drehwinkel φ und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen sind. Das erste Sensorsignal 54 repräsentiert einen ersten Drehwinkel 51 der in der Figur 1 a bis 1 c gezeigten Rotorwelle 30 des Motors 2, wohingegen das zweite Sensorsignal 54 einen zweiten Drehwinkel 52 des in der Figur 1 a bis 1 c gezeigten Übersetzungszahnrads 17 repräsentiert. In einer ersten Phase 56 weist das erste Sensorsignal 54 und das zweite Sensorsignal 55 eine positive Steigung auf, sodass durch die in der Figur 1 a bis 1 c gezeigten Auswerteeinrichtung 53 eine Wählbewegung detektiert wird. In der ersten Phase 56 dreht die Spindel 3 in der ersten Richtung 12. In einer zweiten Phase 57 detektiert die Auswerteeinrichtung 53 eine Schaltbewegung des Schalthebels 8 in eine Schaltrichtung, weil das erste Sensorsignal 54 eine negativen Steigung und das zweite Sensorsignal 55 eine Steigung von Null aufweist. Dies bedeutet, dass das Übersetzungszahnrad 17 in der zweiten Phase 57 stillsteht und somit keine Wählbewegung ausgeführt wird. Die Spindel 3 wird in der zweiten Phase 57 durch den Motor 2 in die zweite Richtung 14 gedreht. In einer dritten Phase 58 detektiert die Auswerteeinrichtung 53 eine Schaltbewegung des Schalthebels 8 in eine Neutralstellung, weil das ers- te Sensorsignal 54 eine positive Steigung und das zweite Sensorsignal 55 weiterhin eine Steigung von 0 aufweist. In der zweiten Phase 57 und der dritten Phase 58 ist eine Differenz 56 zwischen dem zweiten Sensorsignal 55 dem ersten Sensorsignal 54 positiv.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich durch eine genaue Bestimmbarkeit einer Schaltbewegung, Wählbewegung oder eine Mischform aus beiden aus.
Bezuqszeichenliste
Getriebeaktor
Motor
Spindel
Spindelmutter
a, b Zahnrad
Wellenrad
Schaltwelle
Schalthebel
Abstützelement
0 Gehäuse
1 Verzahnung
2 erste Richtung
3 erste Richtung
4 zweite Richtung
5 Bewegung
6 Zahnrad
7 Übersetzungszahnrad
8 Kronenrad
9 Wähltopf
0 Führungsstifte
1 Kulissenbahn
2 Bahnkurve
3 Verbindungsstelle
4 Wählbewegung
5 Stirnradverzahnung
6, 31 Drehung
7 Verzahnung
8 Freilauf
9 Sensor
0 Rotorwelle Hohlradinnenverzahnung Drehung
Drehung
Spindelmutterzahnrad
Drehung
Drehung
erster axialer Stellungsbereich zweiter axialer Stellungsbereich Drehrichtung
Drehachse
Zahnrad
Richtung
Drehrichtung
Linksrichtung
Richtung
Drehrichtung
erster Sensor
erster Drehwinkel
zweiter Drehwinkel
Auswerteeinrichtung
erstes Sensorsignal
zweites Sensorsignal erste Phase
zweite Phase
dritte Phase
Differenz

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Bestimmung eines Betriebsmodus eines Getriebeaktors (1 ) mit genau einem Motor (2), wobei der Getriebeaktor (1 ) zumindest folgende Komponenten aufweist:
eine von dem Motor (2) über ein Getriebe angetriebene Spindel (3), eine mit der Spindel (3) in Wirkverbindung stehende Spindelmutter (4), eine mit der Spindelmutter (4) wenigstens indirekt wirkverbundene Schaltwelle (7),
wobei die Spindelmutter (4) eine erste Bewegungsart und eine zweite Bewegungsart aus der Menge rotative Bewegung und translatorische Bewegungen ausführen kann, wobei die erste Bewegungsart von der zweiten Bewegungsart verschieden ist, wenigstens ein Getriebe, mittels dessen die erste Bewegungsart der Spindelmutter (4) in eine Wählbewegung und/oder die zweite Bewegungsart der Spindelmutter (4) in eine Schaltbewegung der Schaltwelle (7) umgewandelt wird, wobei das Getriebe die Spindelmutter (4), zwei Zahnräder (5a, 5b) und ein Wellenrad (6) aufweist, wobei das Wellenrad (6) mit der Schaltwelle (7) verbunden ist und in einem ersten axialen Stellungsbereich (40) der Spindelmutter (4) eine translatorische Bewegung der Spindelmutter (4) über genau eines der Zahnräder (5a, 5b) in eine rotative Bewegung der Schaltwelle (7) als Schaltbewegung umwandelt, und/oder wobei das Getriebe die Spindelmutter (4), ein Übersetzungszahnrad (17) und einen Wähltopf (19) mit einer im Wesentlichen periodischen Bahnkurve (22) aufweist, wobei die Bahnkurve (22) mit der Schaltwelle (7) wirkverbunden ist und in einem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ) der Spindelmutter (4) eine rotative Bewegung der Spindelmutter (4) in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Hebbewegung und Senkbewegung der Schaltwelle (7) als Wählbewegung umwandelt, einen ersten Sensor (50), der einen ersten Drehwinkel (51 ) einer Rotorwelle (30) des Motors (2) erfasst und hieraus ein erstes Sensorsignal (54) erzeugt, einen zweiten Sensor (29), der einen zweiten Drehwinkel (52) des zwischen der Spindelmutter (4) und dem Wähltopf (19) zur axialen Bewegung der Schaltwelle
(7) angeordneten Übersetzungszahnrads (17) erfasst und so ein zweites Sensorsignal (55) für eine axiale Position der Schaltwelle (7) oder eines Schalthebels (8) der Schaltwelle (7) in Bezug auf eine Zielgasse und/oder ein zweites Sensorsignal (55) für die umfangsmäßige Positionierung einer Verzahnung (1 1 ) der Spindelmutter (4) in Bezug auf die Zahnräder (5a, 5b) erzeugt, welches für die Steuerung des Motors (2) verwendet werden kann, um gezielt einen ausgewählten Gang mittels des Schalthebels (8) einzulegen, indem der Schalthebel (8) in der ausgewählten Gasse gelassen wird und mittels der Spindelmutter (4) in genau eines der Zahnräder (5a, 5b) zur Verschwenkung des Schalthebels
(8) in die gewünschte Richtung zur Schaltung des gewünschten Ganges eingegriffen wird, wobei eine Auswerteeinrichtung (53) den Betriebsmodus des Getriebeaktors (1 ) durch zumindest die folgenden Schritte bestimmt: e) Erfassen des ersten Sensorsignals (54) und des zweiten Sensorsignals
(55);
f) Detektieren einer Schaltbewegung des Schalthebels (8) des Getriebeaktors (1 ) in eine Schaltrichtung, wenn das erste Sensorsignal (54) des ersten Drehwinkels (51 ) der Rotorwelle (30) des Motors (2) in Abhängigkeit von der Zeit (t) sinkt und das zweite Sensorsignal (55) des zweiten Drehwinkels (52) des Übersetzungszahnrads (17) in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; g) Detektieren einer Schaltbewegung des Schalthebels (8) des Getriebeaktors (1 ) in eine Neutralstellung, wenn das erste Sensorsignal (54) des ersten Drehwinkels (51 ) der Rotorwelle (30) des Motors (2) in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigt und das zweite Sensorsignal (55) des zweiten Drehwinkels (52) des Übersetzungszahnrads (17) in Abhängigkeit von der Zeit (t) konstant ist; und
h) Detektieren einer Wählbewegung des Schalthebels (8) des Getriebeaktors (1 ), wenn das erste Sensorsignal (54) des ersten Drehwinkels (51 ) der Rotorwelle (30) des Motors (2) und das zweite Sensorsignal (55) des zweiten Drehwinkels (52) des Übersetzungszahnrads (17) in Abhängigkeit von der Zeit (t) steigen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Übersetzungsverhältnis von dem Übersetzungszahnrad (17) zu dem Wähltopf (19) ganzzahlig ist.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (5a, 5b) voneinander entkoppelt sind, sodass in dem ersten axialen Stellungsbereich (40) immer nur genau ein Zahnrad (5a, 5b) in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit der Spindelmutter (4) ist und eine Schaltbewegung der Schaltwelle (7) in eine Richtung (13) bewirkt, wobei das
Verschwenken des ersten Zahnrades (5a) ein Verschwenken der Schaltwelle in eine erste Richtung (13) und das Verschwenken des zweiten Zahnrades (5b) ein Verschwenken der Schaltwelle (7) in ein zweite Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung (13) bewirkt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) als Zahnstange mit einer Verzahnung (1 1 ) ausgebildet ist, wobei sich die Verzahnung (1 1 ) über einen Teilumfang der Spindelmutter (4) umfangsmäßig so erstreckt, dass die Spindelmutter (4) wenigstens zwei unterschiedliche Winkelpositionen einnehmen kann, in denen die Verzahnung (1 1 ) bei einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter (4) ausschließlich in das eine oder das andere Zahnrad (5a, 5b) eingreift.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung (9) vorgesehen ist, mittels welcher die Spindelmutter (4) in dem ersten axialen Stellungsbereich gegenüber einem Gehäuse (10) gegen Verdrehungen gesichert ist, wobei die Spindelmutter (4) in diesem ersten axialen Stellungsbereich axialbeweglich ist, und dass die Spindelmutter (4) in einer zweiten axialen Stellung, die außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs (40) gelegen ist, oder einem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ), der außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs (40) gelegen ist, bei einer Dre- hung der Spindel (3) in einer ersten der beiden Drehrichtungen mit dieser Spindel (3) mitdreht, ohne dabei gegenüber der Spindel (3) axial zu wandern.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freilauf (28) vorgesehen ist, der die Spindelmutter (4) in dem zweiten axialen Bereich auf der Spindel (3) an einer rotative Bewegung in eine zweite Drehrichtung hindert, sodass eine rotative Bewegung der Spindelmutter (4) zur Bewirkung der Wählbewegung der Schaltwelle (7) ausschließlich nur in einer ersten Drehrichtung möglich ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) in dem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ) auf der Spindel (3) über das Übersetzungszahnrad (17) mit einem Freilauf (28) gekoppelt ist, wobei der Freilauf (28) bei einer Rotation der Spindel (3) in eine zweite Richtung die Spindelmutter (4) gegen eine Rotationsbewegung abstützt und als
Verdrehsicherung wirkt, sodass durch die Rotation der Spindel (3) in die zweite Richtung eine axiale Bewegung der Spindelmutter (4) von dem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ) in den ersten axialen Stellungsbereich (40) auf der Spindel (3) bewirkt wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe zur Umwandlung der Bewegungsart der Spindelmutter (4) das Übersetzungszahnrad (17) umfasst, welches in dem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ) vorzugsweise über ein Zahnrad (16) momentenschlüssig mit der Spindelmutter (4) verbunden werden kann, das Übersetzungszahnrad (17) vorzugsweise mit einem Übersetzungsverhältnis von 2:1 mit einer Verzahnung, vorzugsweise einem Kronenrad, mit dem Wähltopf (19) verbunden ist, wodurch eine Rotation der Spindelmutter in die erste Drehrichtung eine Drehung des Wähltopfes (19) um die Schaltwelle (7) herum bewirkt, der Wähltopf (19) um seine Achse herum verdreht werden kann, wobei diese Achse koaxial zur Achse der Schaltwelle (7) verläuft und vorzugsweise mit dieser zusammenfällt, die Schaltwelle (7) mittels Führungsstiften (20), die durch die periodische Bahnkurve des Wähltopfes (19) hindurchgreifen mit dem Wähltopf gekoppelt ist, und eine gehäusefeste Kulissenbahn (21 ) vorgesehen ist, in die Führungsstifte (20) eingreifen, wodurch durch die Überlagerung der Bewegungen der Führungsstifte (20) in der Bahnkurve (22) und in der Kulissenbahn (21 ) die Drehbewegung der Spindelmutter (4) in eine Auf- und Abwärtsbewegung (24) der Schaltwelle (7) transformiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder alternativ zu einer Schaltung eines Ganges in einem Getriebe mittels des Schalthebels eine Kupplung oder eine Bremse betätigt wird.
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