WO2017021166A1 - Getriebe und verfahren für eine elektrische schaltaktuatorik - Google Patents

Getriebe und verfahren für eine elektrische schaltaktuatorik Download PDF

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WO2017021166A1
WO2017021166A1 PCT/EP2016/067401 EP2016067401W WO2017021166A1 WO 2017021166 A1 WO2017021166 A1 WO 2017021166A1 EP 2016067401 W EP2016067401 W EP 2016067401W WO 2017021166 A1 WO2017021166 A1 WO 2017021166A1
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plunger
bearing
toothed ring
transmission
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Jean-Marc Ritt
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Robert Bosch Gmbh
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    • F16H63/3043—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force comprising friction clutches or brakes

Definitions

  • the present invention relates to a transmission for an electric Wegaktuatorik in a motor vehicle.
  • the invention is in a technical field according to the preamble of the independent claims.
  • From the document DE 60 2004 011 168 T2 is an electromechanical actuator with a cam-like actuator that drives a member for actuating the master cylinder.
  • the member has the shape of a cylindrical member which is slidable in the direction of its own axis. The displacement of the member displaces a slide which is housed in a hydraulic cartridge. This will create a liquid in the cartridge
  • the present invention has the advantage over the prior art that no transverse forces are generated.
  • the transmission which is designed according to the independent claims, is able to exert a force only in the impact direction.
  • the avoided by the transmission according to the invention lateral forces can thus no wear on a to be actuated Switch actuation or cause on the transmission itself.
  • a Heidelbergaktuatorik could be, for example, a clutch for a motor vehicle.
  • the advantageous structure of the transmission in this case comprises a circular toothed ring whose inner circumference is toothed. In this gear ring runs a gear. This gear is arranged in the toothed ring so that it rests on the inner circumference and thereby with the teeth of the
  • Inner circumference meshes.
  • the gear can roll on the inner circumference, while the teeth of the gear and the toothed ring mesh with each other.
  • a plunger is attached on the gear.
  • the plunger is mounted on the gear in such a way that its plunger bearing is arranged eccentrically in the gear.
  • the plunger has a plunger bearing and a butt end. The butt end of the plunger is free while the plunger bearing is a fixed end.
  • the plunger bearing is movably connected to the gear.
  • Hypozykloide This point can be the location of the pushrod bearing.
  • the ram thus performs by rolling in the toothed ring during the linear movement actuation by means of the butt end.
  • the butt end thus presses on a Wegaktuatorik and actuates, for example, a clutch.
  • An advantageous embodiment of the invention according to claim 1 has an impact direction which is arranged along the diameter of the toothed ring. This means that the impact direction is aligned with the direction of the diameter, so that the ram performs a linear movement along the diameter of the toothed ring. But it is conceivable that the thrust direction of the plunger not along the
  • Diameter, but parallel to the diameter, so to speak along a chord of a circle segment, is arranged.
  • the plunger performs a linear movement along its impact direction. It is also conceivable that the plunger performs its linear movement outside of the toothed ring. This is in contrast to the embodiment in which the plunger performs its pushing movement within the toothed ring.
  • inside or outside of the toothed ring is meant that the plunger arranged substantially within the outer contour of the toothed ring or in
  • Outer contour is to be understood as an outer edge of the toothed ring.
  • the plunger in both cases intersect this outer contour, so that a part of the plunger is arranged depending on the position of the gear inside or outside of the toothed ring.
  • the plunger end is arranged at a maximum stroke outside of the toothed ring, while at a position of the gear in which the plunger is minimally extended, is disposed within the toothed ring.
  • Inside and outside refers to a radial position of a location, such as the
  • Plunger end along the radius of the toothed ring. It is to be understood within as radially within the outer contour of the toothed ring and outside as radially outside the outer contour of the toothed ring.
  • a maximum stroke is to be understood as meaning a maximum extension of the plunger so that the plunger end has the maximum distance from the radial center of the toothed ring.
  • the minimum position of the plunger is characterized in that the plunger end has the smallest distance to the center of the toothed ring. It is conceivable that the plunger performs a maximum stroke during a revolution of the gear of 180 ° on the inner circumference of the toothed ring. It is possible the 180 ° of one
  • a preferred embodiment has a toothed ring whose diameter is four times greater than the radius of the gear. This has the consequence that the
  • Plunger bearing executes a Hypozykloide along a rolled out in thought gear ring. Is the gear in terms of its diameter half as large as the diameter of the toothed ring, the plunger performs a maximum stroke at one Circulation of 180 ° of the gear wheel. A smaller diameter causes a maximum stroke to be performed at a lesser angle than 180 °. A larger diameter causes a greater than 180 ° turn to be made for a full stroke.
  • An inventive plunger preferably has an advantageous crank, which is arranged centrally on the plunger and in a plane parallel to
  • the crank is always located in a preferred embodiment within the ring gear.
  • part of the plunger no longer extends along the diameter, but parallel or transverse thereto, it is important to note that the plunger end nevertheless executes its movement linearly along the impact direction, which is preferably aligned with the diameter.
  • the gear is mounted on a bolt which passes through the center of the gear.
  • a bearing preferably a roller bearing is arranged, on which in turn the gear is fixed.
  • the gear is supported by a rolling bearing on the bolt.
  • the bolt protrudes from the gear.
  • the bolt is perpendicular to the plane which is arranged parallel to the toothed ring. Since the gear rolls on the inner circumference of the toothed ring, its center moves during rolling along the toothed ring. As a result, the trajectory of the center of the gear and the thrust of the plunger intersect. If, in the starting position, ie the position of the minimum stroke, the gear center is at the same level as the plunger, without collapse the collision of the bolt with the plunger would occur. Since the cranked ram is not in the direction of impact in the region of the offset, it is possible for the bolt to cross the impact direction in the region of the ram without the bolt and the ram colliding with one another. The bolt is thus arranged in the crank.
  • a further detail of the present invention comprises a crank, which is rotatably connected to the bolt.
  • the crank extends transversely to the bolt in a plane that is parallel to the plane of the ring gear.
  • the crank extends radially away from the bolt.
  • the crank in turn is rotatably connected to a drive shaft.
  • the drive shaft and the bolt extend in the same direction and are thus aligned transversely to the plane of the crank.
  • the structure is as follows.
  • Gear is a bolt arranged which abuts through the center of the gear and protrudes on one side or both sides of the gear.
  • a crank is attached to the bolt and extends transversely to the bolt. This crank is rotatably connected to the bolt.
  • a motor can be attached, which thus moves the gear via the crank and the bolt.
  • This motor thus generates the rolling movement of the gear on the inner circumference, with the result that the plunger can perform a stroke.
  • the gear has a bolt which projects on both sides of the gear so that a crank can be mounted on both sides.
  • the two cranks at the respective different ends of the bolt extend transversely to the said bolt.
  • a drive shaft can be attached to a crank while a bearing shaft can be attached to the other crank.
  • the drive shaft takes over the introduction of mechanical energy into the assembly, while the bearing shaft provides additional stability.
  • the bearing shaft can be mounted by means of a rolling bearing.
  • the drive shaft can be mounted by means of a rolling bearing.
  • two motors are each attached to the drive shaft and one to the bearing shaft, so that both motors can bring mechanical energy into the arrangement.
  • the cranks may extend in the same direction or in different directions parallel to the toothed ring.
  • a further advantageous embodiment comprises a plunger, the plunger bearing is mounted eccentrically to the center of the gear by a bearing pin on the gear.
  • the bearing pin extends perpendicular to the plane of the gear and is rotatably connected to the gear.
  • the plunger is rotatably mounted on the bearing pin.
  • the plunger bearing is arranged eccentrically on the gear.
  • the distance to the center is preferably one quarter of the diameter of the toothed ring.
  • the ring gear diameter refers to the inner circumference of the
  • Toothed ring It is also conceivable that the bearing pin is rotatably mounted on the plunger and at the same time rotatably mounted in the gear.
  • the bearing pin is at a gear, which has a radius of one quarter of the diameter of the toothed ring, attached to the outer edge. It is conceivable that the bearing pin itself has a toothing or is part of the toothing of the gear. It is also conceivable that the distance between center and bearing pin is less than a quarter of
  • Gear ring diameter is.
  • the bearing pin e.g. is arranged in the center of the gear and thereby extends a transverse web from the bearing pin, starting radially outward.
  • the cross bar extends in a transverse direction to the bearing pin.
  • the plunger bearing is attached to the crosspiece.
  • the bearing pin is attached to one end of the crossbar, which in turn is mounted on the gear, while at the other end of the crosspiece, the plunger bearing is arranged.
  • the plunger bearing can be arranged eccentrically to the center of the gear.
  • the ram bearing does not need to touch the gear directly. This has the advantage that no precautions must be taken to avoid a collision of the plunger with the toothed ring.
  • a collision between the toothed ring and the plunger can also be avoided by the toothed ring having a collar which has no internal toothing.
  • the toothed ring is formed as a hollow cylinder. On its inside, the toothed ring on an internal toothing, which does not extend in the axial direction over the entire length of the toothed ring. It is also conceivable that the gear is made wider than the toothed ring, and preferably, the part projecting beyond the toothed ring has no teeth.
  • the internal toothing is interrupted by a stop, preferably two stops.
  • the stops prevent rolling of the gear along the full circle of the inner circumference.
  • the stops or stop ensures that the gear can assume a stable position when it rests against the stop. If the gear is struck, it can not continue to roll, and assumes a defined position. So can the
  • Starting position in which the stroke is minimal are defined by a stop, as well as a second stable position, such as defined at 200 ° from the first stop by a second stop. It is conceivable that the gear from its starting position, so the postion of the first stop, a 180 ° movement performs to perform a maximum stroke. After the 180 ° Moving the gear further rolls 20 °, and finally hits the second stop. There it takes a stable position.
  • FIG. 3 a shows a transmission according to the invention in the starting position, while the toothed wheel bears against the first stop
  • FIG. 3b shows a transmission according to the invention during the maximum lift
  • Figure 3c shows an inventive transmission in a stable position while the gear rests on the second stop.
  • FIG. 1 shows a transmission 10 according to the invention.
  • the gear 10 of the invention comprises a toothed ring 12, a gear 14, and a plunger 16.
  • the toothed ring has a toothing on the inner circumference 18.
  • a first stop 191 and a second stop 192 is disposed on the inner circumference 18.
  • the stops 190 interrupt the toothing on the inner periphery 18.
  • the stops 190 are immediately adjacent to each other, and merge into one another.
  • the stops 190 are characterized by straight surfaces which point radially inwards. In other words, the stops 190 are circular segments whose chord presents a surface which serves for striking.
  • a segment of a circle is to be understood as meaning a section of a full circle, whereby the section through the full circle parallel to
  • each stop 190 represents a circle segment. The fact that both circle segments are of different sizes results in a kinked one
  • the first stop 191 and the second stop 192 are formed of two different sized circle segments whose chords are parallel to each other. In this case, the second stop 192 is smaller than the first stop 191.
  • the tendons are formed parallel to the impact direction 1. However, the tendons are not formed over the entire width of the toothed ring 12. Since the tendons are only partially formed across the width, they are connected by a slope.
  • the first stopper 191 is closer to the impact direction 1 than the second stopper 192.
  • the gear 14 is supported by a bolt 140. On the bolt 140 sits a roller bearing, and on the roller bearing, the gear 14 is arranged. The bolt 140 passes through the center 141 of the gear 14. In this way, the gear 14 can roll on the inner circumference 18. The gear 14 abuts the
  • the gear 14 is positioned. So it takes a defined start position and a defined end position.
  • the starting position is at 0 °.
  • the end position is at 200 °.
  • the first stop 191 defines the zero point from which the number of degrees is measured.
  • Eccentric to the center 141 of the gear 14 is a plunger 16 and a
  • the plunger 16 thus has a butt end 17 and a plunger bearing 166.
  • the butt end 17 is the free end of the plunger 16, while the plunger bearing 166 is secured to the gear 14.
  • the plunger bearing 166 is rotatably mounted on the gear 14.
  • the plunger bearing 166 is formed by a ring in the middle of a bearing pin 146 is arranged.
  • the bearing pin 146 is rotatably connected to the gear 14.
  • On the bearing pin 146 a rolling or sliding bearing is mounted.
  • the plunger bearing 166 is rotatably mounted on the bearing pin 146.
  • the plunger 16 extends substantially along the diameter 2 of the toothed ring 12.
  • the plunger 16 has a crank 160.
  • the crank 160 is disposed at the rear end of the plunger 16.
  • the crank 160 arranged in the region of the plunger bearing 166. If the gear 14 in the initial position at 0 ° and thus abuts the stop 191, then the extension direction of the bolt 140 intersects the impact direction 1. If no crank 160 provided, the plunger 16 and the bolt 140 would collide with each other.
  • the plunger 16 does not overlap with the impact direction 1 in the region of the offset 160, so that the bolt 140 passes by the plunger 16 can be.
  • the radius 3 of the toothed wheel 14 is one quarter of the diameter 2 of the inner circumference 18 of the toothed wheel
  • the plunger bearing 166 and the bearing pin 146 is displaced from the center 141 of the gear 14 by a quarter of the diameter 2 of the inner periphery 18.
  • a transverse web 147 is realized, which extends in the radial direction 3 of the gear 14.
  • one end of the crosspiece 147 is fixed to the center 141 or bolt 140, while the opposite end of the crosspiece 147 is rotatably connected to the bearing pin 146.
  • the bearing pin 146 does not need to be attached directly to the gear 14.
  • the distance between the bearing pin 146 and the center 141 can amount to a quarter of the diameter 2 of the inner circumference 18.
  • FIG. 2 illustrates an embodiment in which the bolt 140 protrudes on both sides of the toothed wheel 14.
  • a crank 144 and 142 is rotatably mounted on both sides of the bolt 140 respectively.
  • the bolt 140 protrudes only on one side of the gear 14 out.
  • the bolt 140 in Figure 1 protrudes on the side of the gear 14, which is the plunger 16 opposite.
  • a collision of the bolt 140 with the plunger 16 is avoided.
  • a crank 142 is attached on the bolt 140.
  • a drive shaft 143 is arranged rotationally fixed.
  • a roller bearing is arranged.
  • the drive shaft 143 serves to drive the transmission 10, wherein an electric machine can be attached to the drive shaft 143.
  • Embodiment of Figure 2 with two cranks 142, 144 provides increased stability.
  • a bearing shaft 145 is rotatably disposed on the second crank 144.
  • the bearing shaft 145 is aligned with the drive shaft 143.
  • a roller bearing 19 is also arranged on the bearing shaft 145.
  • the bolt 140 which on both sides of the
  • Gear 14 protrudes, is arranged in the crank 160.
  • FIG. 3 shows the course of a stroke.
  • Figure 3a shows a
  • Center of the toothed ring 12 has.
  • the butt 17 is always outside the outer contour of the toothed ring 12 is arranged.
  • the center 141 of the gear 14 is arranged at 180 °. This has the consequence that the butt end 17 has the farthest distance from the center 120 of the toothed ring 12.
  • the gear 14 performs a rolling movement on the inner circumference 18 of 180 °, which corresponds to a full rotation of the gear 14 about its center 141.
  • the crank 142, 144 performs a rotation of 180 °.
  • the gear 14 abuts the second stop 192.
  • the center 141 has arrived at an angle of 200 °.
  • the plunger end 17 is less spaced than at the position of 180 °.
  • the position of 180 ° represents the maximum stroke. If you think of a clutch that is actuated by the ram end 17, so the operation at an angle of 180 °, ie at maximum lift, the strongest.
  • the position at 200 ° represents a stable position, in which it comes to relieving the clutch, since the 20 ° rollback cause the plunger 16, and thus its plunger end 17 to approach the center of the ring gear 12 again.
  • the transmission 10 for switching the Heidelbergaktuatorik is preferably in

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Abstract

Getriebe für eine elektrische Schaltaktuatorik in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein an einem Innenumfang verzahnten Zahnring, ein im Zahnring angeordnetes Zahnrad und einen am Zahnrad bewegbar befestigten Stößel, so dass der Stößel an einem Stößellager am Zahnrad befestigt ist, wobei das Zahnrad mit dem Zahnrad kämmt, so dass sich das Zahnrad im Zahnring entlang der verzahnten Innenkontur abrollt, wobei das Stößellager exzentrisch an dem Zahnrad positioniert ist, so dass der Stößel entlang einer geraden Stoßrichtung eine Linearbewegung ausführt.

Description

Beschreibung Titel
Getriebe und Verfahren für eine elektrische Schaltaktuatorik Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für eine elektrische Schaltaktuatorik in einem Kraftfahrzeug. Dabei befindet sich die Erfindung auf einem technischen Gebiet gemäß der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Aus der Druckschrift DE 60 2004 011 168 T2 ist ein elektromechanischer Aktuator mit einem nockenartigen Betätigungsglied, dass zur Betätigung des Geberzylinders ein Bauglied antreibt. Das Bauglied weist die Form eines zylindrischen Elements auf, welches in Richtung seiner eigenen Achse verschiebbar ist. Durch die Verschiebung des Bauglieds wird ein Schieber verschoben, der in einer hydraulischen Kartusche untergebracht ist. Dadurch wird eine Flüssigkeit in einem an die Kartusche
angebrachten Schlauch verdrängt.
Bei Verwendung von Nockenscheiben werden auf den Stößel jedoch entsprechend der Steigung des Nockens nicht nur Nutzkräfte in Richtung des Stößels, sondern zudem Querkräfte ausgeübt.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung, gemäß den unabhängigen Ansprüchen, hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass keine Querkräfte erzeugt werden. Das Getriebe, welches gemäß der unabhängigen Ansprüche ausgebildet ist, vermag es, eine Kraft lediglich in Stoßrichtung auszuüben. Die durch das erfindungsgemäße Getriebe vermiedenen Querkräfte können somit keinen Verschleiß an einer zu betätigenden Schaltaktuatorik bzw. am Getriebe selbst hervorrufen. Eine Schaltaktuatorik könnte zum Beispiel eine Kupplung für ein Kraftfahrzeug sein. Die vorteilhafte Struktur des Getriebes umfasst dabei einen kreisförmigen Zahnring, dessen Innenumfang verzahnt ist. In diesem Zahnring läuft ein Zahnrad. Dieses Zahnrad ist so im Zahnring angeordnet, dass es am Innenumfang anliegt und dabei mit den Zähnen des
Innenumfangs kämmt. Auf diese Weise kann das Zahnrad auf dem Innenumfang abrollen, während die Zähne des Zahnrades und des Zahnringes ineinander greifen. An dem Zahnrad ist ein Stößel angebracht. Dabei ist der Stößel in der Weise an dem Zahnrad angebracht, dass sein Stößellager exzentrisch im Zahnrad angeordnet ist. Der Stößel weist ein Stößellager und ein Stoßende auf. Das Stoßende des Stößels ist frei, während das Stößellager ein festes Ende darstellt. Dabei ist das Stößellager beweglich mit dem Zahnrad verbunden. Somit kann während des Abrollens des Zahnrades am Innenumfang der Stößel eine tangentiale Relativbewegung zum Zahnrad ausführen. Diese Tangentialbewegung führt dazu, dass der Stößel in Stoßrichtung eine lineare Bewegung ausführt. Diese Linearbewegung erfolgt auf einer Geraden. Denke man sich eine Gerade, auf der das Stoßende und das Stößellager liegen, so werden diese beiden Punkte nicht von der Gerade abweichen, wenn das Zahnrad abrollt. Die beiden eben beschriebenen Punkte führen lediglich eine translatorische Bewegung entlang der Geraden aus, während das Zahnrad auf dem Innenumfang abrollt. Denke man sich den Zahnring abgerollt zu einer Geraden, und verfolge das Stößellager bzw. einen beliebigen Punkt auf dem Zahnrad, der nicht im Zentrum, also exzentrisch auf dem Zahnrad angeordnet ist, dann würde dieser eine zykloidische Bewegung ausführen. Dieser Punkt bzw. das Stößellager beschreibt somit eine Zykloide bzw. eine
Hypozykloide. Dieser Punkt kann der Ort des Stößellagers sein. Der Stößel führt somit durch das Abrollen im Zahnring während der Linearbewegung eine Betätigung mittels des Stoßendes aus. Das Stoßende drückt somit auf eine Schaltaktuatorik und betätigt zum Beispiel eine Kupplung.
Weitere Details und zusätzliche Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung gemäß des Anspruchs 1 weist eine Stoßrichtung auf, die entlang des Durchmessers des Zahnrings angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Stoßrichtung mit der Richtung des Durchmessers fluchtet, so dass der Stößel entlang des Durchmessers des Zahnrings eine Linearbewegung ausführt. Es ist aber denkbar, dass die Stoßrichtung des Stößels nicht entlang des
Durchmessers, sondern parallel zum Durchmesser, so zu sagen entlang einer Sehne eines Kreissegments, angeordnet ist. In jedem Fall führt der Stößel entlang seiner Stoßrichtung eine Linearbewegung aus. Es ist auch denkbar, dass der Stößel seine Linearbewegung außerhalb des Zahnrings ausführt. Dies steht der Ausführungsform gegenüber, bei der der Stößel seine Stoßbewegung innerhalb des Zahnringes ausführt. Mit innerhalb bzw. außerhalb des Zahnringes ist gemeint, dass der Stößel im Wesentlichen innerhalb der Außenkontur des Zahnringes angeordnet bzw. im
Wesentlichen außerhalb der Außenkontur des Zahnringes angeordnet ist. Die
Außenkontur ist als äußerer Rand des Zahnringes zu verstehen. Dabei kann der Stößel in beiden Fällen diese Außenkontur kreuzen, so dass ein Teil des Stößels je nach Position des Zahnrades innerhalb bzw. außerhalb des Zahnringes angeordnet ist. So ist z.B. denkbar, dass das Stößelende bei einem maximalen Hub außerhalb des Zahnringes angeordnet ist, während bei einer Position des Zahnrades, bei der der Stößel minimal ausgefahren ist, innerhalb des Zahnringes angeordnet ist. Innerhalb und außerhalb bezieht sich auf eine radiale Position eines Orts wie z.B. dem
Stößelende entlang dem Radius des Zahnringes. Dabei ist innerhalb als radial innerhalb der Außenkontur des Zahnringes und außerhalb als radial außerhalb der Außenkontur des Zahnringes zu verstehen. Unter einem maximalen Hub ist ein maximales Ausfahren des Stößels zu verstehen, so dass das Stößelende den maximalen Abstand von dem radialen Mittelpunkt des Zahnringes aufweist. Die Minimalposition des Stößels ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stößelende den geringsten Abstand zum Mittelpunkt des Zahnringes aufweist. Dabei ist denkbar, dass der Stößel einen maximalen Hub bei einem Umlauf des Zahnrades von 180° am Innenumfang des Zahnrings ausführt. Es ist möglich, die 180° von einem
Ausgangspunkt des Stößels bzw. des Zahnrades aus zu messen, bei dem der Stößel in einer Minimalposition angeordnet ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform weist einen Zahnring auf, dessen Durchmesser viermal größer ist als der Radius des Zahnrades. Dies hat zur Folge, dass das
Stößellager eine Hypozykloide entlang eines in Gedanken abgerollten Zahnringes ausführt. Ist das Zahnrad bezüglich seines Durchmessers halb so groß wie der Durchmesser des Zahnringes, so führt der Stößel einen maximalen Hub bei einem Umlauf von 180° des Zahnrades aus. Ein kleinerer Durchmesser bewirkt, dass ein maximaler Hub bei einem geringeren Umlaufwinkel als 180° ausgeführt wird. Ein größerer Durchmesser bewirkt, dass ein größerer Umlauf als 180° ausgeführt werden muss, damit ein voller Hub erzeugt wird.
Ein erfindungsgemäßer Stößel weist vorzugsweise eine vorteilhafte Kröpfung auf, die mittig auf dem Stößel angeordnet ist und sich in einer Ebene parallel zur
Erstreckungsrichtung des Zahnrings bzw. parallel zur Ebene des Durchmessers des Zahnringes erstreckt. Die Kröpfung befindet sich in einer bevorzugten Ausführungsform immer innerhalb des Zahnrings. Da sich durch die Kröpfung ein Teil des Stößels nicht mehr entlang des Durchmessers erstreckt, sondern parallel bzw. quer dazu, ist es wichtig festzustellen, dass das Stößelende seine Bewegung dennoch linear entlang der Stoßrichtung, die vorzugsweise mit dem Durchmesser fluchtet, ausführt. Das Zahnrad ist auf einem Bolzen gelagert, der durch das Zentrum des Zahnrades hindurchführt. Auf dem Bolzen ist ein Lager, vorzugsweise ein Wälzlager angeordnet, auf dem wiederum das Zahnrad befestigt ist. Somit ist das Zahnrad durch ein Wälzlager auf dem Bolzen gelagert. Der Bolzen ragt aus dem Zahnrad heraus. Dabei ist der Bolzen senkrecht zur Ebene, die parallel zum Zahnring angeordnet ist. Da das Zahnrad auf dem Innenumfang des Zahnrings abrollt, bewegt sich dessen Mittelpunkt während des Abrollens entlang des Zahnrings. Dies hat zur Folge, dass sich die Trajektorie des Zentrums des Zahnrades und die Stoßrichtung des Stößels kreuzen. Wenn in der Ausgangsposition, also der Position des minimalen Hubes das Zahnradzentrum auf gleicher Höhe mit dem Stößel ist, würde es ohne die Kröpfung zur Kollision des Bolzens mit dem Stößel kommen. Da der gekröpfte Stößel im Bereich der Kröpfung nicht auf der Stoßrichtung liegt, ist es möglich, dass der Bolzen die Stoßrichtung im Bereich des Stößels zu kreuzen, ohne dass der Bolzen und der Stößel miteinander kollidieren. Der Bolzen ist somit in der Kröpfung angeordnet.
Eine weitere Detaillierung der vorliegenden Erfindung weist eine Kurbel auf, die mit dem Bolzen drehfest verbunden ist. Die Kurbel erstreckt sich quer zum Bolzen in einer Ebene, die parallel zur Ebene des Zahnrings ist. Dabei erstreckt sich die Kurbel radial vom Bolzen weg. Die Kurbel wiederum ist mit einer Antriebswelle drehfest verbunden. Die Antriebswelle und der Bolzen erstrecken sich in die gleiche Richtung und sind somit quer zur Ebene der Kurbel ausgerichtet. Der Aufbau ist folgender. In dem Zahnrad ist ein Bolzen angeordnet, welcher durch das Zentrum des Zahnrades hindurch stößt und auf einer Seite bzw. beiden Seiten des Zahnrades hinausragt. An dem Bolzen ist eine Kurbel befestigt, die sich quer zu dem Bolzen erstreckt. Diese Kurbel ist drehfest mit dem Bolzen verbunden. Dabei können die beiden Teile einstückig ausgebildet sein. An der Kurbel ist eine Antriebswelle angebracht, die an einem unterschiedlichen Ort wie der Bolzen an der Kurbel befestigt ist. An die
Antriebswelle kann ein Motor angebracht werden, der somit über die Kurbel und dem Bolzen das Zahnrad bewegt. Dieser Motor erzeugt somit die Abrollbewegung des Zahnrades auf dem Innenumfang, was zur Folge hat, dass der Stößel einen Hub ausführen kann.
Es ist auch denkbar, dass das Zahnrad einen Bolzen aufweist, der auf beiden Seiten des Zahnrades hinausragt, so dass auf beiden Seiten eine Kurbel angebracht werden kann. Die beiden Kurbeln an den jeweils unterschiedlichen Enden des Bolzens erstrecken sich quer zum besagten Bolzen. So kann an eine Kurbel eine Antriebswelle angebracht werden, während an der anderen Kurbel eine Lagerwelle befestigt werden kann. Die Antriebswelle übernimmt das Einbringen von mechanischer Energie in die Anordnung, während die Lagerwelle für zusätzliche Stabilität sorgt. Die Lagerwelle kann mittels eines Wälzlagers gelagert werden. Auch die Antriebswelle kann mittels eines Wälzlagers gelagert werden. Es ist auch denkbar, dass zwei Motoren jeweils einer an der Antriebswelle und einer an der Lagerwelle angebracht werden, so dass beide Motoren mechanische Energie in die Anordnung einbringen können. Die Kurbeln können sich in die gleiche Richtung oder auch in unterschiedliche Richtungen parallel zum Zahnring erstrecken.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform weist einen Stößel auf, dessen Stößellager exzentrisch zu dem Zentrum des Zahnrades durch einen Lagerstift auf dem Zahnrad befestigt ist. Der Lagerstift erstreckt sich senkrecht zur Ebene des Zahnrades und ist drehfest mit dem Zahnrad verbunden. Der Stößel ist drehbar auf dem Lagerstift angeordnet. Somit ist das Stößellager exzentrisch auf dem Zahnrad angeordnet. Dabei beträgt der Abstand zu dem Zentrum vorzugsweise ein Viertel des Durchmessers des Zahnrings. Der Zahnringdurchmesser bezieht sich auf den Innenumfang des
Zahnrings. Es ist auch denkbar, dass der Lagerstift drehfest am Stößel und dabei gleichzeitig drehbar im Zahnrad befestigt ist. Der Lagerstift ist bei einem Zahnrad, welches einen Radius von einem Viertel des Durchmessers des Zahnrings aufweist, am äußeren Rand befestigt. Es ist vorstellbar, dass der Lagerstift selber eine Zahnung aufweist bzw. Teil der Verzahnung des Zahnrads ist. Es ist auch denkbar, dass der Abstand zwischen Zentrum und Lagerstift kleiner als ein Viertel des
Zahnringdurchmessers ist.
Es ist auch denkbar, dass der Lagerstift z.B. im Zentrum des Zahnrades angeordnet ist und sich dabei ein Quersteg vom Lagerstift ausgehend radial nach außen erstreckt. Der Quersteg erstreckt sich in einer Querrichtung zum Lagerstift. An dem Quersteg wiederum ist das Stößellager befestigt. Somit ist an einem Ende des Querstegs der Lagerstift befestigt, welcher wiederum am Zahnrad angebracht ist, während am anderen Ende des Querstegs das Stößellager angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Stößellager exzentrisch zum Zentrum des Zahnrades angeordnet werden. Dabei braucht das Stößellager nicht unmittelbar das Zahnrad berühren. Dies hat den Vorteil, dass keine Vorkehrungen getroffen werden müssen, um eine Kollision des Stößels mit dem Zahnring zu vermeiden. Eine Kollision zwischen Zahnring und Stößel kann auch dadurch vermieden werden, dass der Zahnring einen Bund aufweist, welcher keine Innenverzahnung aufweist. Dabei ist der Zahnring hohlzylindrisch ausgebildet. Auf seiner Innenseite weist der Zahnring eine Innenverzahnung auf, welche sich jedoch nicht in Achsialrichtung über die gesamte Länge des Zahnrings erstreckt. Es ist auch denkbar, dass das Zahnrad breiter als der Zahnring ausgeführt ist, und dabei vorzugsweise, der über den Zahnring überstehnde Teil keine Zähne aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Innenverzahnung durch einen Anschlag, vorzugsweise zwei Anschläge, unterbrochen. Die Anschläge verhindern ein Abrollen des Zahnrades entlang des Vollkreises des Innenumfangs. Die Anschläge bzw. der Anschlag sorgt dafür, dass das Zahnrad eine stabile Lage einnehmen kann, wenn es am Anschlag anliegt. Wenn das Zahnrad angeschlagen ist, kann es nicht weiterrollen, und nimmt eine definierte Position ein. So kann die
Ausgangsposition, bei der der Hub minimal ist, durch einen Anschlag definiert werden, als auch eine zweite stabile Position, wie z.B. bei 200° vom ersten Anschlag ausgehend durch einen zweiten Anschlag definiert werden. Es ist dabei denkbar, dass das Zahnrad von seiner Ausgangsposition aus, also der Postion des ersten Anschlags, eine 180°-Bewegung ausführt, um einen maximalen Hub auszuführen. Nach der 180°- Bewegung rollt das Zahnrad weitere 20° weiter, und schlägt schließlich am zweiten Anschlag an. Dort nimmt es eine stabile Position ein.
Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit einem gekröpften Stößel und lediglich einer Kurbel,
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Getriebe mit zwei Kurbeln,
Figur 3a ein erfindungsgemäßes Getriebe in Ausgangsposition, während das Zahnrad am ersten Anschlag anliegt,
Figur 3b ein erfindungsgemäßes Getriebe während des maximalen Hubes,
Figur 3c ein erfindungsgemäßes Getriebe in einer stabilen Position, während das Zahnrad am zweiten Anschlag anliegt.
Ausführungsform der Erfindung
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Getriebe 10 gezeigt. Das erfindungsgemäße Getriebe 10 umfasst einen Zahnring 12, ein Zahnrad 14, sowie einen Stößel 16. Der Zahnring weist am Innenumfang 18 eine Verzahnung auf. Zudem ist am Innenumfang 18 ein erster Anschlag 191 und ein zweiter Anschlag 192 angeordnet. Die Anschläge 190 unterbrechen die Verzahnung am Innenumfang 18. Die Anschläge 190 sind unmittelbar zueinander benachbart, und gehen ineinander über. Dabei sind die Anschläge 190 durch gerade Flächen gekennzeichnet, die radial nach innen weisen. Mit anderen Worten stellen die Anschläge 190 Kreissegmente dar, deren Sehne eine Fläche darbietet, die zum Anschlagen dient. Unter Kreissegment ist ein Abschnitt eines Vollkreises zu verstehen, wobei der Schnitt durch den Vollkreis parallel zum
Durchmesser erfolgt. Dabei ist die Schnittkante die Sehne. Weiter weist die Sehne keinen Knick auf. So stellt also jeder Anschlag 190 ein Kreissegment dar. Dadurch, dass beide Kreissegmente unterschiedlich groß sind, resultiert eine geknickte
Gesamtfläche, die nach innen bezüglich der Radialrichtung des Zahnrings 12 weist. Es ist zu sehen, dass der erste Anschlag 191 und der zweite Anschlag 192 aus zwei unterschiedlich großen Kreissegmenten gebildet sind, deren Sehnen parallel zueinander sind. Dabei ist der zweite Anschlag 192 kleiner als der erste Anschlag 191. Die Sehnen sind parallel zur Stoßrichtung 1 ausgebildet. Allerdings sind die Sehnen nicht über die ganze Breite des Zahnrings 12 ausgebildet. Da die Sehnen nur teilweise über die Breite ausgebildet sind, werden diese durch eine Schräge miteinander verbunden. Der erste Anschlag 191 ist näher an der Stoßrichtung 1, als der zweite Anschlag 192Das Zahnrad 14 ist durch einen Bolzen 140 gelagert. Auf dem Bolzen 140 sitzt ein Wälzlager, und auf dem Wälzlager ist das Zahnrad 14 angeordnet. Der Bolzen 140 geht durch das Zentrum 141 des Zahnrades 14. Auf diese Weise kann das Zahnrad 14 am Innenumfang 18 abrollen. Das Zahnrad 14 stößt dabei an die
Anschläge 190 an. Durch die Anschläge 190 wird das Zahnrad 14 positioniert. Es nimmt also eine definierte Anfangsposition und eine definierte Endposition ein. Die Anfangsposition ist bei 0°. Die Endposition ist bei 200°. Somit definiert der erste Anschlag 191 den Nullpunkt, von dem ausgehend die Gradzahl gemessen wird.
Exzentrisch zu dem Zentrum 141 des Zahnrads 14 ist ein Stößel 16 bzw. ein
Stößellager 166 des Stößels 16 angeordnet. Der Stößel 16 weist also ein Stoßende 17 und ein Stößellager 166 auf. Das Stoßende 17 ist das freie Ende des Stößels 16, während das Stößellager 166 am Zahnrad 14 befestigt ist. Dabei ist das Stößellager 166 drehbar am Zahnrad 14 angebracht. Das Stößellager 166 wird durch einen Ring gebildet, in dessen Mitte ein Lagerstift 146 angeordnet ist. Der Lagerstift 146 ist drehfest mit dem Zahnrad 14 verbunden. Auf dem Lagerstift 146 ist ein Wälz- oder Gleitlager angebracht. Dadurch ist das Stößellager 166 drehbar auf dem Lagerstift 146 gelagert. Der Stößel 16 erstreckt sich im Wesentlichen entlang des Durchmessers 2 des Zahnrings 12. Das bedeutet, dass die Stoßrichtung 1 des Stößels 16 mit dem Durchmesser 2 des Zahnrings 12 fluchtet. Würde man also den Zahnring 12 entlang der Stoßrichtung 1 zerteilen, entstünden zwei gleich große Halbkreise. Weiter weist der Stößel 16 eine Kröpfung 160 auf. Die Kröpfung 160 ist am hinteren Ende des Stößels 16 angeordnet. Somit die Kröpfung 160 im Bereich des Stößellagers 166 angeordnet. Ist das Zahnrad 14 in Anfangsposition bei 0° und liegt somit am Anschlag 191 an, dann schneidet die Erstreckungsrichtung des Bolzens 140 die Stoßrichtung 1. Wäre keine Kröpfung 160 vorgesehen, würden der Stößel 16 und der Bolzen 140 miteinander kollidieren. Durch die Kröpfung 160 überlappt der Stößel 16 im Bereich der Kröpfung 160 nicht mit der Stoßrichtung 1, so dass der Bolzen 140 am Stößel 16 vorbeigeführt werden kann. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Figur 1 ist der Radius 3 des Zahnrades 14 ein Viertel des Durchmessers 2 des Innenumfangs 18 des
Zahnrings 12. Ebenso ist das Stößellager 166 bzw. der Lagerstift 146 vom Zentrum 141 des Zahnrades 14 um ein Viertel des Durchmessers 2 des Innenumfangs 18 verschoben. Dabei ist denkbar, dass vom Zentrum 141 des Zahnrads 14 ausgehend ein Quersteg 147 realisiert ist, der sich in Radialrichtung 3 des Zahnrads 14 erstreckt. Somit ist ein Ende des Querstegs 147 am Zentrum 141 bzw. Bolzen 140 befestigt, während das gegenüberliegende Ende des Querstegs 147 mit dem Lagerstift 146 drehfest verbunden ist. Somit braucht der Lagerstift 146 nicht unmittelbar am Zahnrad 14 befestigt werden. So kann der Abstand zwischen Lagerstift 146 und Zentrum 141 ein Viertel des Durchmessers 2 des Innenumfangs 18 betragen.
In Figur 2 ist eine Ausführungsform abgebildet, bei der der Bolzen 140 auf beiden Seiten des Zahnrads 14 hinausragt. Dabei ist an beiden Seiten des Bolzens 140 jeweils eine Kurbel 144 und 142 drehfest angebracht. In Figur 1 ragt der Bolzen 140 lediglich auf einer Seite des Zahnrades 14 hinaus. Der Bolzen 140 in Figur 1 ragt auf der Seite des Zahnrades 14 hinaus, die dem Stößel 16 gegenüberliegend ist. Somit wird eine Kollision des Bolzens 140 mit dem Stößel 16 vermieden. An dem Bolzen 140 ist eine Kurbel 142 angebracht. Am gegenüberliegenden Ende der Kurbel 142 ist eine Antriebswelle 143 drehfest angeordnet. Auf der Antriebswelle 143 ist ein Wälzlager angeordnet. Die Antriebswelle 143 dient zum Antreiben des Getriebes 10, wobei eine elektrische Maschine an die Antriebswelle 143 befestigt werden kann. Die
Ausführungsform der Figur 2 mit zwei Kurbeln 142, 144 bietet eine erhöhte Stabilität. Dabei ist an der zweiten Kurbel 144 eine Lagerwelle 145 drehfest angeordnet. Die Lagerwelle 145 fluchtet mit der Antriebswelle 143. Auf der Lagerwelle 145 ist ebenfalls ein Wälzlager 19 angeordnet. Der Bolzen 140, welcher auf beiden Seiten des
Zahnrads 14 hinausragt, ist dabei in der Kröpfung 160 angeordnet.
In Figur 3 ist der Ablauf eines Hubes abgebildet. Dabei zeigt Figur 3a eine
Ausgangsposition, bei der das Stößellager 166 bzw. das Zentrum 141 des Zahnrades
14 auf der Stoßrichtung 1 liegen und somit bei 0° angeordnet sind. Das Zahnrad 14 schlägt dabei am ersten Anschlag 191 an. In der Ausgangsposition ist der Stößel 16 minimal ausgelenkt, so dass sein Stoßende 17 den geringsten Abstand vom
Mittelpunkt des Zahnrings 12 aufweist. Dabei ist das Stoßende 17 immer außerhalb der Außenkontur des Zahnrings 12 angeordnet. In Figur 3b ist das Zentrum 141 des Zahnrades 14 bei 180° angeordnet. Dies hat zur Folge, dass das Stoßende 17 den weitesten Abstand vom Mittelpunkt 120 des Zahnrings 12 aufweist. Dabei führt das Zahnrad 14 eine Abrollbewegung am Innenumfang 18 von 180° aus, was einer vollen Umdrehung des Zahnrads 14 um sein Zentrum 141 entspricht. Die Kurbel 142, 144 führt dabei eine Drehung von 180° aus. In Figur 3c schlägt das Zahnrad 14 am zweiten Anschlag 192 an. Dabei ist das Zentrum 141 bei einem Winkel von 200° angelangt. Das Stößelende 17 ist dabei weniger beabstandet, als bei der Position von 180°. Das bedeutet, dass die Position von 180° den Maximalhub darstellt. Denke man sich eine Kupplung, die durch das Stößelende 17 betätigt wird, so ist die Betätigung bei einem Winkel von 180°, also bei maximalem Hub, am stärksten. Die Position bei 200° stellt eine stabile Position dar, bei der es wieder zur Entlastung der Kupplung kommt, da die 20° Rückrollbewegung dazu führen, dass der Stößel 16, und damit sein Stößelende 17 sich wieder an den Mittelpunkt des Zahnrings 12 annähern.
Die Merkmale aller Ausführungsformen und Varianten sind miteinander kombinierbar. Das Getriebe 10 zum Schalten der Schaltaktuatorik kommt vorzugsweise im
Automobilbereich zur Verwendung.

Claims

Ansprüche
1. Getriebe (10) für eine elektrische Schaltaktuatorik in einem Kraftfahrzeug, umfassend ein an einem Innenumfang (18) verzahnten Zahnring (12), ein im Zahnring (12) angeordnetes Zahnrad (14), und ein am Zahnrad (14) bewegbar befestigten Stößel (16), sodass der Stößel (16) an einem Stößellager (166) am Zahnrad (14) befestigt ist, wobei das Zahnrad (14) mit dem Zahnring (12) kämmt, sodass sich das Zahnrad (14) im Zahnring (12) entlang des verzahnten Innenumfangs (18) abrollt, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößellager (166) exzentrisch an dem Zahnrad (14) positioniert ist, sodass der Stößel (16) entlang einer geraden Stoßrichtung (1) eine Linearbewegung ausführt.
2. Getriebe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßrichtung (1) entlang eines Durchmessers (2) der Zahnrings (12) angeordnet ist.
3. Getriebe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (2) des Zahnrings (12) gleich viermal größer ist als der
Zahnradradius (3) des Zahnrads (14).
4. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (16) gekröpft ist, sodass ein Bolzen (140), der in einem
Zentrum (141) des Zahnrads (14) angeordnet ist, in der Kröpfung (160) anordenbar ist.
5. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (140), drehfest mit einer Kurbel (142) verbunden ist, die wiederum einstückig mit einer Antriebswelle (143) verbunden ist, wobei die Kurbel (142) quer zur Antriebswelle (143) und zu Bolzen (140) ausgebildet ist.
6. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bolzen (140) an beiden Seiten des Zahnrades (14) herausragt, und eine zweite Kurbel (144) auf einer der Antriebswelle (143) gegenüberliegenden Seite an der der Bolzen (140) angeformt ist, wobei eine Lagerwelle (145) quer zur zweiten Kurbel (144) an dieser befestigt ist, wobei die Lagerwelle (145) und die Antriebswelle (143) vorzugsweise miteinander fluchten.
7. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (16) exzentrisch zu dem Zentrum (141) des Zahnrades (14) auf dem Zahnrad (14) durch einen Lagerstift (146) befestigt ist.
8. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (14) einen Quersteg (147) aufweist, der sich radial nach außen erstreckt, und dass das Stößellager (166) an dem Quersteg (147) angebracht ist, sodass der Stößel (16) exzentrisch angeordnet ist.
9. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößellager (166) in einem Abstand von genau einem Zahnradradius (3) am Zahnrad (14) angebracht ist.
10. Getriebe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (19) durch einen - vorzugsweise zwei Anschläge - Anschlag (190) unterbrochen ist, die ein Abrollen des Zahnrades (14) entlang des Vollkreises des Innenumfangs (18) verhindern.
11. Verfahren zum Schalten einer elektrischen Schaltaktuatorik der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (16) entlang einer geraden Stoßrichtung (1) eine Linearbewegung ausführt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (14) nach einem Umlauf von 180° am Innenumfang (18), einen maximalen Hub des Stößels erzeugt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (14) bei einem Umlauf von ca. 200° eine stabile Lage einnimmt.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (140) in der Kröpfung (160) angeordnet wird, wenn das Zahnrad (14) am Anschlag (190) anliegt.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stößellager (166) eine Hypozykloide beschreibt.
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