WO2025153138A1 - Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem betätigungsgetriebe - Google Patents

Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem betätigungsgetriebe

Info

Publication number
WO2025153138A1
WO2025153138A1 PCT/DE2025/100015 DE2025100015W WO2025153138A1 WO 2025153138 A1 WO2025153138 A1 WO 2025153138A1 DE 2025100015 W DE2025100015 W DE 2025100015W WO 2025153138 A1 WO2025153138 A1 WO 2025153138A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
wheel
actuator
torque
actuating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/DE2025/100015
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Greb
Laszlo Man
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to CN202580007536.2A priority Critical patent/CN122422680A/zh
Publication of WO2025153138A1 publication Critical patent/WO2025153138A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
    • F16H2063/3056—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using cam or crank gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
    • F16H2063/3066—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using worm gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3425—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission characterised by pawls or wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34—Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3458—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission with electric actuating means, e.g. shift by wire
    • F16H63/3466—Parking lock mechanisms or brakes in the transmission with electric actuating means, e.g. shift by wire using electric motors

Definitions

  • the invention relates to an actuating actuator with a travel-dependent variable actuating gear, a parking lock with such an actuating actuator for a parking lock device of a transmission gear, a parking lock device with such a parking lock, a transmission gear with such a parking lock device for a drive train, a drive train with such a transmission gear, and a motor vehicle with such a drive train.
  • the present invention is based on the object of at least partially overcoming the disadvantages known from the prior art.
  • the features of the invention arise from the independent claims, for which advantageous embodiments are presented in the dependent claims.
  • the features of the claims can be combined in any technically reasonable manner, whereby the explanations from the following description and features from the figures, which comprise additional embodiments of the invention, can also be consulted for this purpose.
  • the invention relates to an actuating actuator with a path-dependent variable actuating gear, comprising at least the following components:
  • gear wheel with a gear axis
  • gear wheel has a gear wheel circumference with a variable radius to the gear axis
  • adjusting shaft is in torque-transmitting connection with the gear wheel via the adjusting wheel over the gear wheel circumference
  • the actuating actuator is designed conventionally, for example as an electric drive or as a hydraulic drive.
  • an actuating shaft can be supplied with a torque around the actuating axis and can therefore rotate (preferably endlessly) around the actuating axis.
  • the actuating shaft is connected to the actuating wheel in a torque-resistant manner.
  • a spindle drive is used, for example with a planetary roller screw drive, in which case preferably no spindle nut but the gear wheel circumference is in direct force-transmitting contact with the spindle or the spindle nut is used like a rack (with or without teeth).
  • the required tilt angle travel is small, for example, below an angular value of 45° [forty-five degrees of 360°], preferably below 30°, and particularly preferably 15°.
  • a ratio of 4 [four], 5, or even 10 between the smallest radius and the largest radius of the gear wheel circumference relative to the gear axis can be used.
  • even doubling or tripling the gear ratio (relative to the smallest gear ratio) is a huge advantage.
  • the largest and smallest radii do not necessarily have to be present at the respective endpoints, and that a (local or global) extremum of this radius can be used multiple times, for example in a wave shape. This can be adapted within wide limits to the respective load requirements.
  • the adjusting wheel is held prestressed towards the gear wheel circumference of the gear wheel by means of an energy storage element.
  • the gear wheel has a slotted guide corresponding to the gear wheel circumference, and that the adjusting wheel is fixed to a guide element guided by the slotted guide, wherein the adjusting wheel is aligned with the gear wheel circumference by means of the interaction of the guide element and the slotted guide.
  • the gear wheel circumference is simultaneously the counter-bearing surface for the adjusting wheel, wherein the adjusting wheel is preferably pressed against the gear wheel circumference with a predetermined preload force of an energy storage element.
  • a separate slotted guide is provided on the gear wheel and a guide element is provided on the adjusting wheel, so that these functions are separated from one another.
  • the (complementarily interacting) link and the guide element are designed to correspond to the circumference of the gear wheel.
  • the guide is designed for parallel guidance to the circumference of the gear wheel, for example, a link with a correspondingly dependent variable radius.
  • a path-dependent variable relative displacement between the adjusting wheel and the gear wheel circumference is desired (e.g., for displaced force introduction points on the adjusting wheel), and accordingly, a purely parallel guide with a corresponding relative displacement is superimposed.
  • the actuator itself or its actuator housing is mounted so that it can be tilted directly about the said tilt axis by means of a tilting bearing.
  • the actuator is arranged close to the adjusting wheel and is mounted so that it can be tilted and connected to a corresponding tilting bearing via a lever element.
  • the adjusting wheel is a worm wheel and is aligned parallel to a radial extension of the tilting axis, or the adjusting wheel is a spur gear, preferably with spur gear teeth, and is aligned transversely to a radial extension of the tilting axis.
  • the adjusting axis is (at least approximately) aligned tangentially to a circle around the gear axis or to the gear wheel circumference.
  • a tangent to its circumferential surface at the point of engagement is (at least approximately) tangential to a circle around the gear axis or to the gear wheel circumference.
  • the rotational axis of the spur gear is aligned parallel to the gear axis.
  • a parking lock for a parking lock device of a transmission gear comprising at least the following Components:
  • a locking mechanism for locking a locking wheel in a torque flow wherein in use the locking mechanism blocks the locking wheel in a locking state and releases the locking wheel in a free state;
  • the parking lock proposed here is configured in one embodiment in a bistable configuration, so that the locking mechanism is held in a locked state when de-energized and in a free state when de-energized.
  • the locking mechanism blocks the locking gear in the locked state, and in the free state, the locking gear is freely rotatable, so that, for example, when used in a transmission gear of a motor vehicle, the motor vehicle can roll.
  • the parking lock is actuated by means of the (e.g., electrically driven) actuating actuator or its actuating element.
  • the actuating element for example, as a piston or spindle, is movable along its actuating axis.
  • a parking lock device comprising a locking wheel for arranging in a lockable torque flow and a parking lock according to an embodiment as described above, wherein the locking wheel can be locked by means of the locking mechanism.
  • the parking lock and the locking gear form a structural unit.
  • a structural unit can be delivered for installation as a coherent component and can be mounted at the intended installation location, for example in a motor vehicle, without the need to disassemble this structural unit.
  • the locking mechanism, and in one embodiment also the locking gear are a structural unit, while the actuating actuator is formed separately, wherein in one embodiment the actuating actuator forms a separate further structural unit.
  • the locking gear is arranged when installed in a drive train, for example of a motor vehicle, such that at least one of the consumers participates in a torque transmission or torque absorption is prevented when the locking mechanism is in the locking state, i.e., the locking wheel is blocked.
  • the actuating actuator (and preferably also the locking mechanism and locking wheel) is a separate unit that can be replaced, for example, during maintenance work.
  • a transmission housing which surrounds a transmission chamber, wherein the locking mechanism of the parking lock, preferably completely, particularly preferably the entire parking lock device including the actuating actuator of the actuating actuator, is arranged in the transmission chamber.
  • the transmission for example, an automatic transmission for a motor vehicle drivetrain, includes the locking gear.
  • the locking gear forms a spur gear of a transmission, e.g., a switchable torque transmission.
  • the transmission has a torque input, e.g., one or more transmission input shafts, and a torque output, e.g., one or more transmission output shafts.
  • the torque is redirected, reduced, increased, and/or distributed according to the required torque (as a differential).
  • a motor vehicle comprising at least one drive wheel and a drive train according to an embodiment as described above, wherein, for propelling the motor vehicle, a torque can be delivered from the at least one drive motor of the drive train to the at least one drive wheel, and rolling of the motor vehicle is prevented by means of the parking lock device in the locking state of the locking mechanism.
  • a rotational movement of at least one drive wheel in a park position is only possible if the parking lock (and the legally required parking brake) are released.
  • the parking lock and the legally required parking brake
  • the drive train proposed here comprises a transmission gear which has such a parking lock device with which a relatively weak actuator can be used, because by means of the path-dependent variable transmission both a high torque ratio for a high actuating force and a high speed ratio for fast actuation can be provided.
  • Fig. 1 schematically shows a first embodiment of an actuating actuator 1 with a travel-dependent variable actuating gear 2.
  • a gear 8 with a (travel-dependent) variable radius 11 is shown, which in this purely exemplary embodiment is reflected in the spiral section shape of the gear circumference 10.
  • This gear 8 can be pivoted about its gear axis 9 by approximately 180° [one hundred and eighty degrees of 360°], whereby it should be noted that in a simple embodiment, a pivot angle of up to almost 360° is achievable.
  • a positioning actuator 3 with an actuating shaft 5 and an actuating wheel 6 is shown, wherein the positioning actuator 3 can output a torque about the actuator axis 4 or the (here purely optionally congruent) actuating axis 7.
  • the actuating gear 2 is formed by the actuating wheel 6 and the gear 8.
  • the adjusting wheel 6 is designed here, for example, as a worm wheel 16, which engages in a corresponding spur gear toothing of the gear wheel 8 formed on the gear wheel circumference 10.
  • the adjusting shaft 5 is here (purely optional together with the Actuator 3) can be tilted about a tilting axis 12 and the adjusting wheel 6 can thus track the variable radius 11 of the gear wheel 8.
  • a slotted guide 14 is formed on the gear wheel 8, which runs parallel to the gear wheel circumference 10.
  • a guide element 15 for example, a roller
  • an energy storage element 13 is provided, optionally independent of the slotted guide 14 and/or the co-tiltable adjusting actuator 3, which is schematically illustrated here as a compression spring.
  • the adjusting actuator 3 is supported by the energy storage element 13, preloaded in the direction of the gear wheel 8.
  • Fig. 2 schematically shows a second embodiment of an actuator 1 with a travel-dependent variable actuation gear 2.
  • the representation as in Fig. 1 has been chosen here. Reference is made to the previous description in this regard.
  • no gate 14, no guide element 15, and no energy storage element 13 are provided here.
  • the actuating axis 7 is designed to automatically track in the Earth's gravitational field, with a downward direction in the plane of the page.
  • a second position of the gear wheel 8 and the corresponding position of the adjusting wheel 6 are shown, one of which is represented by a dashed line and the other by a solid line.
  • the reference symbols (apart from the two exemplary radii 11) are only shown in the solid line representation.
  • Fig. 3 schematically shows a third embodiment of an actuator 1 with a travel-dependent variable actuation gear 2.
  • the gear wheel 8 is shown exactly as in the previous figures, as is the tilt axis 12. Reference is made to the previous description in this regard.
  • the actuator 3 with its actuator axis 4, as well as the actuating shaft 5 with its actuating axis 7, are aligned parallel to the tilt axis 12. This makes it possible to design the actuating wheel 6 as a spur gear 17.
  • Fig. 4 shows a purely schematic plan view of a motor vehicle 30 with a drive train 24, wherein a drive machine 27, optionally shown here as an electric motor, is arranged perpendicular to a longitudinal axis 31 along a motor axis 32.
  • the motor axis 32 is arranged in the direction of travel in front of a driver's cab 33 of the motor vehicle 30.
  • a parking lock device 19 with a locking gear 22 is now arranged in the torque flow 23, with which the left drive gear 28 and the right drive gear 29 can be locked.
  • the parking lock device 19 comprises a locking gear 22, for example a (gear) wheel of the transmission 20 or an additional wheel of the transmission 20, and a parking lock 18, wherein the parking lock 18 comprises a locking mechanism 21 and an actuating actuator 1.
  • the locking mechanism 21 is designed, for example, as shown in Fig. 1 to Fig. 3.
  • an embodiment of the parking lock device 19 is shown in which (optionally) the locking mechanism 21 is arranged within the transmission chamber 26 in the transmission housing 25 of the manual transmission and (optionally) the drive unit of the parking lock device 19 is arranged outside the transmission housing 25.
  • the locking gear 22 is arranged in the torque flow 23 in such a way that the motor vehicle 30 can be prevented from rolling away.
  • the parking lock device 19 can be operated with at least one of the following controls:

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator (1) mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Stellaktor (3) zum Abgeben eines Drehmoments um eine Aktorachse (4), aufweisend eine Stellwelle (5) und ein Stellrad (6) mit einer Stellachse (7), welche von dem Drehmoment des Stellaktors (3) um die Stellachse (7) rotierbar sind; und - ein Getrieberad (8) mit einer Getriebeachse (9), wobei das Getrieberad (8) einen Getrieberadumfang (10) mit einem variablen Radius (11 ) zu der Getriebeachse (9) aufweist, wobei die Stellwelle (5) über das Stellrad (6) mit dem Getrieberad (8) über den Getrieberadumfang (10) in drehmomentübertragender Verbindung steht. Der Betätigungsaktuator (1 ) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad (6) zu einer Kippachse (12) verkippbar gelagert ist und damit dem variablen Radius (11 ) des Getrieberadumfangs (10) des Getrieberads (8) entsprechend verkippbar ist. Mit dem hier vorgeschlagenen Betätigungsaktuator ist mit einem einfachen Stellaktor eine weg-abhängig angepasste Drehmomentübertragung in einfacher Weise ermöglicht.

Description

Betätiqunqsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe
Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe, eine Parksperre mit einem solchen Betätigungsaktuator für eine Parksperrenvorrichtung eines Übersetzungsgetriebes, eine Parksperrenvorrichtung mit einer solchen Parksperre, ein Übersetzungsgetriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Übersetzungsgetriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
Für viele Anwendungen ist es erforderlich, einen Betätigungshub mit nicht konstanter Kraftanforderung bereitzustellen. Das hat zur Folge, dass ein entsprechender Betätigungsaktuator oftmals auf die maximale Lastanforderung ausgelegt werden muss. Eine Alternative ist es, ein Getriebe einzusetzen, mittels welchem eine über den Betätigungshub variable Übersetzung mit einem möglichst schwachen und/oder klein-bauenden Stellaktor erzielt ist. Bekannt sind beispielsweise sogenannte Kniehebel, eine aktive Übersetzungsschaltung und andere Konfigurationen. Gerade im Bereich von Kraftfahrzeugen besteht ein hoher Kostendruck, die Forderung nach möglichst vielen Gleichteilen sowie ein stark eingeschränkter verfügbarer Bauraum. Außerdem sind (gerade im Bereich von Kraftfahrzeugen) zum Zeitpunkt der Auftragsvergabe für einen Betätigungsaktuator die Lasten noch nicht final geklärt und müssen, möglichst Bauraum-neutral, zu einem sehr späten Zeitpunkt noch angepasst werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- einen Stellaktor zum Abgeben eines Drehmoments um eine Aktorachse, aufweisend eine Stellwelle und ein Stellrad mit einer Stellachse, welche von dem Drehmoment des Stellaktors um die Stellachse rotierbar sind; und
- ein Getrieberad mit einer Getriebeachse, wobei das Getrieberad einen Getrieberadumfang mit einem variablen Radius zu der Getriebeachse aufweist, wobei die Stellwelle über das Stellrad mit dem Getrieberad über den Getrieberadumfang in drehmomentübertragender Verbindung steht.
Der Betätigungsaktuator ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad zu einer Kippachse verkippbar gelagert ist und damit dem variablen Radius des Getrieberadumfangs des Getrieberads entsprechend verkippbar ist.
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
Der hier vorgeschlagene Betätigungsaktuator umfasst ein weg-abhängig variables Betätigungsgetriebe. Dabei ist also abhängig von einem Weg beziehungsweise Hub eine Kraft beziehungsweise ein Drehmoment über den gesamten Weg nicht konstant, also veränderlich. Es sei darauf hingewiesen, dass die Übersetzung dabei aber nicht frei-variabel ist, sondern für jeden Wegpunkt vorbestimmt eingestellt ist. Gleichzeitig ist aber für den jeweiligen Bedarf, also die Lastanforderung, ein Verlauf der (weg-abhängig variablen) Übersetzung in weiten Grenzen frei einstellbar, sodass (zumindest nahezu Bauraum-neutral) eine Übersetzung auch noch spät angepasst und/oder kostengünstig ausgetauscht werden kann.
Hierzu ist ein Getrieberad vorgesehen, welches einen Getrieberadumfang mit einem variablen, also in Umlaufrichtung nicht konstanten, Radius zu seiner Getriebeachse aufweist. Somit ist also über den Getrieberadumfang eine Drehmomentübersetzung (beziehungsweise Drehmomentuntersetzung) mit einem unterschiedlichen Übersetzungsverhältnis für das Stellrad des Stellaktors erzielt. In einer Ausführungsform ist erzielt, dass in einem Bereich mit einem großen Radius eine Drehmomentübersetzung (und Drehzahluntersetzung), und entsprechend in einem Bereich mit einem kleinen Radius eine Drehmomentübersetzung (und Drehzahluntersetzung) mit einem entsprechend geringeren Übersetzungsverhältnis bis zu einer Drehmomentuntersetzung (und Drehzahlübersetzung) eingestellt ist.
Der Stellaktor ist beispielsweise konventionell ausgeführt, beispielsweise als elektrischer Antrieb oder als hydraulischer Antrieb. Dabei ist eine Stellwelle mit einem Drehmoment um die Stellachse versorgbar und dazu (bevorzugt endlos) um die Stellachse rotierbar. Die Stellwelle ist mit dem Stellrad drehmomentfest verbunden. Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform Spindeltrieb eingesetzt ist, beispielsweise mit Planetenwälzgewindetrieb, wobei bevorzugt dann keine Spindelmutter, sondern der Getrieberadumfang unmittelbar mit der Spindel im kraftübertragenden Kontakt steht oder die Spindelmutter wie eine Zahnstange (mit oder ohne Verzahnung) eingesetzt ist. Bevorzugt ist der Stellaktor ein einfacher elektrischer Rotationsantrieb mit Stator und Rotor, wobei der Rotor infolge des Wechselspiels mit dem Stator mittels des umlaufenden Magnetfelds um die Aktorachse mit einem resultierenden Drehmoment rotierbar ist.
Ein Drehmoment des Stellaktors ist somit über das Stellrad auf das Getrieberad übertragen, sodass dieses um die Getriebeachse an einen Verbraucher abgebbar ist. Das Stellrad und der Getrieberadumfang weisen in einer vorteilhaften Ausführungsform (jedoch nicht zwingend) eine korrespondierende Verzahnung auf. Bevorzugt weist das Stellrad einen konstanten Stellradius bezogen auf die Stellachse auf beziehungsweise eine konstanten Stellradumfang bezogen auf eine zu dem Getrieberadumfang wirksame kraftübertragende Kontaktfläche.
Weil der Radius des Getrieberads nicht konstant ist, ist der Abstand zwischen einem festen Punkt des Stellaktors und dem Getrieberadumfang nicht konstant. Hier ist dafür vorgeschlagen, dass das Stellrad dazu um eine Kippachse verkippbar gelagert ist. In einer Ausführungsform umfasst die Stellwelle dazu ein Wellengelenk zwischen einem motorseitigen Wellenabschnitt (mit einer Aktorachse) und einem getriebeseitigen Wellenabschnitt (mit der Stellachse), wobei bei dieser Ausführungsform bevorzugt die Kippachse durch das Wellengelenk verläuft und der motorseitige Wellenabschnitt sowie der Stellaktor relativ zu der Getriebeachse fixiert sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Stellaktor über ein Zwischenrad (beispielsweise Stirnrad, Kegelrad oder Kronenrad) mit der Stellwelle und dem Stellrad drehmomentübertragend verbunden, wobei bevorzugt der Stellaktor mit seiner Aktorachse relativ zu der Getriebeachse fixiert ist. Die Aktorachse und die Stellachse sind dann (parallel oder geneigt zueinander) für das erforderliche Verkippen um eine Kippachse relativ verlagerbar. Bevorzugt ist der Stellaktor selbst um die Verkippachse verkippbar und die Stellwelle durchgehend gebildet, also die Aktorachse kongruent mit der Stellachse.
Es sei darauf hingewiesen, dass für die meisten Anwendungen ein erforderlicher Kippwinkelweg gering ist, beispielsweise unterhalb von einem Winkelbetrag von 45° [fünfundvierzig Grad von 360°], bevorzugt unter 30°, besonders bevorzugt bei 15°. Gleichzeitig ist beispielsweise ein Verhältnis zwischen dem kleinsten Radius und dem größten Radius des Getrieberadumfangs bezogen auf die Getriebeachse von 4 [vier], 5 oder sogar 10 einsetzbar. Für viele Anwendungen ist aber bereits eine Verdopplung oder Verdreifachung der Übersetzung (bezogen auf das kleinste Übersetzungsverhältnis) ein enormer Vorteil. Es sei weiterhin darauf hingewiesen, dass der größte und der kleinste Radius nicht zwangsläufig an den jeweiligen Endpunkten vorliegen müssen und auch, dass ein (lokales oder globales) Extremum dieses Radius mehrfach einsetzbar ist, beispielsweise in einer Wellenform. Dies ist eben in weiten Grenzen an die jeweilige Lastanforderung anpassbar.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungsaktuators vorgeschlagen, dass das Stellrad mittels eines Energiespeicherelements hin zu dem Getrieberadumfang des Getrieberads vorgespannt gehalten ist.
Hier ist vorgeschlagen, dass ein Energiespeicherelement für eine stets definierte relative Lage zwischen dem Stellrad und dem Getrieberadumfang sichergestellt ist. Das Energiespeicherelement umfasst beispielsweise eine Schraubenfeder (beispielsweise Schraubendruckfeder), Spiralfeder, Gasdruckfeder und/oder einen gummi-elastischen Körper. In einer Ausführungsform ist die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Stellrad und dem Getrieberadumfang des Getrieberads kraftfrei gestellt. Dies ist erreicht, indem eine weitere Gegenabstützung, beispielsweise mittels einer Kulisse (vergleiche nachfolgende Beschreibung), vorgesehen ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungsaktuators vorgeschlagen, dass das Getrieberad eine zu dem Getrieberadumfang korrespondierende Kulisse aufweist und das Stellrad zu einem von der Kulisse geführten Führelement fixiert ist, wobei das Stellrad mittels des Zusammenspiels von dem Führelement und der Kulisse zu dem Getrieberadumfang ausgerichtet ist. der Getrieberadumfang ist in einer Ausführungsform gleichzeitig die Gegenlagerfläche für das Stellrad, wobei bevorzugt das Stellrad mit einer vorbestimmten Vorspannkraft eines Energiespeicherelements gegen den Getrieberadumfang gedrückt ist. In der hier vorgeschlagenen alternativen Ausführungsform ist eine separate Kulisse an dem Getrieberad und ein Führelement bei dem Stellrad vorgesehen, sodass diese Funktionen voneinander separiert sind. In einer Ausführungsform ist die Kulisse eine Schiene und das Führelement ein Schiebeelement in dieser Schiene, wobei bevorzugt keine Vorspannkraft an dem Stellrad anliegt. In einer Ausführungsform ist die Kulisse eine Bahn und das Führelement gleitet oder wälzt während der Verdrehung des Getrieberads um seine Getriebeachse auf dieser Bahn ab, wobei bevorzugt eine Vorspannkraft an dem Stellrad beziehungsweise dem Führelement anliegt, beispielsweise wie vorhergehend beschrieben mittels eines Energiespeicherelements. In einer Ausführungsform ist das Führelement über einen Seilzug, welcher auf der Kulisse aufgewickelt beziehungsweise abgewickelt wird, von der Kulisse geführt, wobei dann der Radius in einer Umlaufrichtung rein abnehmend beziehungsweise rein zunehmend gestaltet ist.
Die (komplementär zusammenwirkenden) Kulisse und das Führelement, also die Führung, sind dabei korrespondierend zu dem Getrieberadumfang ausgeführt. In einer Ausführungsform ist die Führung für eine Parallelführung zu dem Getrieberadumfang, also beispielsweise eine Kulisse mit einem entsprechend weg- abhängig variablen Radius ausgeführt. Alternativ ist eine weg-abhängig variable relative Verlagerung zwischen dem Stellrad und dem Getrieberadumfang gewünscht (beispielsweise für verlagerte Krafteinleitungspunkte an dem Stellrad) und entsprechend eine rein parallele Führung mit einer entsprechenden relativen Verlagerung superponiert.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungsaktuators vorgeschlagen, dass der Stellaktor mit der Stellwelle und dem Stellrad um die Kippachse verkippbar gelagert ist.
In einer Ausführungsform ist der Stellaktor selbst beziehungsweise dessen Aktorgehäuse mittels eines Kipplagers unmittelbar um die besagte Kippachse verkippbar gelagert. In einer Ausführungsform ist der Stellaktor nah bei dem Stellrad angeordnet und über ein Hebelelement mit einem entsprechenden Kipplager verbunden verkippbar gelagert.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Betätigungsaktuators vorgeschlagen, dass das Stellrad ein Schneckenrad ist und parallel zu einer radialen Erstreckung von der Kippachse ausgerichtet ist, oder das Stellrad ein Stirnrad, bevorzugt mit einer Stirnradverzahnung, ist und quer zu einer radialen Erstreckung von der Kippachse ausgerichtet ist.
Bei der Ausführungsform mit dem Stellrad als Schneckenrad ist die Stellachse (zumindest annähernd) tangential zu einem Kreis um die Getriebeachse beziehungsweise zu dem Getrieberadumfang ausgerichtet.
Bei der Ausführungsform mit dem Stellrad als Stirnrad ist eine Tangente zu dessen Umfangsfläche im Eingriffspunkt (zumindest annähernd) tangential zu einem Kreis um die Getriebeachse beziehungsweise zu dem Getrieberadumfang ausgerichtet. Bevorzugt ist die Rotationsachse des Stirnrads dabei parallel zu der Getriebeachse ausgerichtet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperre für eine Parksperrenvorrichtung eines Übersetzungsgetriebes vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- einen Sperrmechanismus zum Sperren eines Sperrenrads in einem Drehmomentfluss, wobei im Einsatz von dem Sperrmechanismus in einem sperrenden Zustand das Sperrenrad blockiert und in einem freien Zustand das Sperrenrad freigegeben ist; und
- einen Betätigungsaktuator nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die jeweiligen Zustände des Sperrmechanismus mittels Verdrehen des Getrieberads um seine Getriebeachse einstellbar sind.
Die hier vorgeschlagene Parksperre ist derart eingerichtet, dass der Sperrmechanismus das Sperrenrad in einem sperrenden Zustand blockiert und nur in einem freien Zustand das Sperrenrad von dem Sperrmechanismus freigegeben ist. In dem freien Zustand ist das Sperrenrad frei rotierbar. Beispielsweise ist, eingesetzt in einem Übersetzungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das Kraftfahrzeug dann rollbar. Es sei darauf hingewiesen, dass das Sperrenrad in einem Drehmomentfluss eines Übersetzungsgetriebes integriert ist. Wenn das Betätigungselement in den sperrenden Zustand hineingeführt ist, erfolgt mittels des Sperrmechanismus eine Sperrung des Drehmomentflusses und das Übersetzungsgetriebe ist blockiert. In dem sperrenden Zustand des Sperrenrads ist in einem solchen Einsatz in einem Übersetzungsgetriebe das Kraftfahrzeug also nicht rollbar. Die Parksperre umfasst einen Betätigungsaktuator mit einem Betätigungselement, welches mit dem Sperrmechanismus verbunden ist. Das Betätigungselement ist hier eine Welle, welche mit dem Getrieberad drehmomentfest verbunden und um die Getriebeachse verdrehbar ist, oder welches von einer solchen Welle des Getrieberads betätigt ist. Dabei ist das Betätigungselement derart mit dem Sperrmechanismus verbunden, dass mit dem Betätigungselement in der aktiven Position der von dem normalen Zustand abweichende Zustand im Sperrmechanismus vorliegt. Bei einer Parksperre in normal-sperrender Konfiguration ist also mittels des Betätigungsaktuators aktiv der freie Zustand herbeiführbar. Der von dem normalen Zustand abweichende Zustand muss jedoch nicht aktiv (also unter externer Energieaufnahme) gehalten werden, sondern wird passiv, beispielsweise mittels Selbsthemmung, gehalten.
Beispielsweise ist eine solche Selbsthemmung mittels des Stellrads ausgeführt als Schneckenrad im Zusammenspiel mit dem Getrieberad erzielt. Das weg-abhängig variable Betätigungsgetriebe des Betätigungsaktuators erlaubt es in einer Konfiguration, eine hohe Stellkraft zum Lösen des sperrenden Zustands beziehungsweise zum Sperren bereitzustellen und zum Einnehmen des freien Zustands einen langen (nahezu kraftfreien) Stellweg schnell zurückzulegen. Dafür ist also bei dem sperrenden Zustand eine hohe Drehmomentübersetzung und außerhalb des sperrenden Zustands bis zum Erreichen des (vorschriftsgemäß ausreichend sicher) freien Zustands eine im Vergleich dazu hohe Drehzahlübersetzung eingerichtet. Bevorzugt ist im freien Endzustand, beispielsweise für eine (im Übergang zwischen den Endzuständen nicht erwünschte) Selbsthemmung, wiederum eine im Vergleich hohe Drehmomentübersetzung eingerichtet.
Die hier vorgeschlagene Parksperre ist in einer Ausführungsform in einer bistabilen Konfiguration eingerichtet, sodass der Sperrmechanismus stromlos in einem sperrenden Zustand und stromlos in einem freien Zustand gehalten ist. Der Sperrmechanismus blockiert das Sperrenrad in dem sperrenden Zustand und in dem freien Zustand ist das Sperrenrad frei rotierbar, sodass beispielsweise eingesetzt in einem Übersetzungsgetriebe eines Kraftfahrzeugs, das Kraftfahrzeug rollbar ist. In einem blockierten Zustand des Sperrenrads ist in einem solchen Einsatz in einem Übersetzungsgetriebe das Kraftfahrzeug nicht rollbar. Die Parksperre ist mittels des (beispielsweise elektrisch angetriebenen) Betätigungsaktuators beziehungsweise dessen Betätigungselement aktuiert. Das Betätigungselement ist, beispielsweise als Kolben oder Spindel, entlang seiner Betätigungsachse bewegbar. In seiner passiven Park-Position ist keine externe Energieaufnahme notwendig, beispielsweise wird das Betätigungselement mittels Haftreibung in der Park-Position gehalten. Zum Überführen in die Fahrt-Position ist eine externe Energieaufnahme notwendig, wobei die Gegenkraft der Selbsthemmung überwunden wird, indem eine externe Energie zugeführt wird, beispielsweise in Form von einer elektrischen Spannung. Wenn sich das Betätigungselement in der Fahrt-Position befindet, ist keine externe Energieaufnahme notwendig, und der Sperrmechanismus ist in dem freien Zustand stromlos haltbar. Bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung verbleibt der Sperrmechanismus in dem freien Zustand und somit bleibt das Sperrenrad rotierbar. In einer Ausführungsform ist der Betätigungsaktuator derart eingerichtet, dass (normal sperrend) in der aktiven Position des Betätigungselements der Sperrmechanismus aus dem sperrenden Zustand herausgeführt ist und die inaktive Position des Betätigungselements dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus entspricht. In einer alternativen Ausführungsform ist der Betätigungsaktuator derart eingerichtet, dass (normal frei) in der inaktiven Position des Betätigungselements der Sperrmechanismus aus dem sperrenden Zustand herausgeführt ist und die aktive Position des Betätigungselements dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus entspricht. Bevorzugt erfordert das Halten ausschließlich einer der beiden Positionen eine externe Energieaufnahme, beispielsweise das Bereitstellen eines elektrisch erzeugten Drehmoments von dem Stellaktor. Alternativ sind, wie oben beschrieben, beide Positionen energiefrei haltbar.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung vorgeschlagen, aufweisend ein Sperrenrad zum Anordnen in einem sperrbaren Drehmomentfluss und eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Sperrenrad mittels des Sperrmechanismus blockierbar ist.
Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und ein korrespondierendes Sperrenrad. Das Sperrenrad ist in einen sperrbaren Drehmomentfluss eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in einem Übersetzungsgetriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung blockierbar.
In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Sperrenrad eine Baueinheit. Eine solche Baueinheit ist für den Einbau als zusammenhängendes Bauteil auslieferbar und ohne die Notwendigkeit, diese Baueinheit wieder auseinanderzunehmen, am vorgesehenen Montageort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, montierbar. In einer Ausführungsform ist der Sperrmechanismus, und in einer Ausführungsform auch das Sperrenrad, eine Baueinheit, während der Betätigungsaktuator separat gebildet ist, wobei in einer Ausführungsform der Betätigungsaktuator eine separate weitere Baueinheit bildet. Das Sperrenrad ist im Einbau in einem Antriebsstrang beispielsweise eines Kraftfahrzeugs derart angeordnet, dass zumindest einer der Verbraucher an einer Drehmomentweitergabe beziehungsweise Drehmomentaufnahme gehindert ist, wenn sich der Sperrmechanismus in dem sperrenden Zustand befindet, also das Sperrenrad blockiert ist. In einer Ausführungsform ist der Stellaktor des Betätigungsaktuator (sowie bevorzugt auch von dem Sperrmechanismus und Sperrenrad) separate, und beispielsweise im Rahmen von Wartungsarbeiten austauschbare Baueinheit.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Übersetzungsgetriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
- ein Übersetzungsgetriebe, welches das Sperrenrad umfasst; und
- ein Getriebegehäuse, welches einen Getrieberaum umgibt, wobei der Sperrmechanismus der Parksperre, bevorzugt vollständig, besonders bevorzugt die gesamte Parksperrenvorrichtung samt Stellaktor des Betätigungsaktuators, in dem Getrieberaum angeordnet ist.
Das Übersetzungsgetriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfasst das Sperrenrad. Beispielsweise bildet das Sperrenrad ein Stirnrad eines, beispielsweise als schaltbares Drehmomentübertragungsgetriebe ausgeführten, Übersetzungsgetriebes. Das Übersetzungsgetriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen, und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen, auf. In dem Übersetzungsgetriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differenzial).
In einer Ausführungsform umfasst das Übersetzungsgetriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Klauenkupplung, im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist verbraucherseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem (bei einer Rekuperation) Verbraucher hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich. Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Übersetzungsgetriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre insgesamt oder einzig der Sperrmechanismus in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Übersetzungsgetriebes integriert ist. In einer Ausführungsform ist der Stellaktor außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet oder ragt aus diesem heraus beziehungsweise in dieses hinein. Alternativ ist der Stellaktor vollständig innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
- ein Übersetzungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels des Übersetzungsgetriebes drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei ein Drehmomentübertragen zwischen der Antriebsmaschine und dem zumindest einen Verbraucher mittels der Parksperrenvorrichtung in dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus unterbunden ist.
Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst zumindest eine Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine, welche zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentquelle eines Drehmomentflusses bildet. Weiterhin ist zumindest ein Verbraucher umfasst, beispielsweise Vortriebsräder eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentsenke des Drehmomentflusses bildet. Zwischengeschaltet ist ein Übersetzungsgetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung, über welches der (bevorzugt gesamte radseitige) Drehmomentfluss geleitet ist. Ist das Übersetzungsgetriebe gesperrt, so ist der Drehmomentfluss gesperrt und eine Drehmomentübertragung in dem Antriebsstrang zwischen Drehmomentquelle und Drehmomentsenke unterbunden.
Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst ein Übersetzungsgetriebe, welches eine solche Parksperrenvorrichtung aufweist, mit welcher ein relativ schwacher Stellaktor einsetzbar ist, weil mittels der weg-abhängig variablen Übersetzung sowohl für eine hohe Stellkraft eine hohe Drehmomentübersetzung als auch für eine schnelle Betätigung eine hohe Drehzahlübersetzung bereitstellbar sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine des Antriebsstrangs an das zumindest eine Vortriebsrad abgebbar ist, und ein Rollen des Kraftfahrzeugs mittels der Parksperrenvorrichtung in dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus unterbunden ist.
Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung auf. Das von der zumindest einen Antriebsmaschine abgebbare Drehmoment wird über das Übersetzungsgetriebe an das zumindest eine Vortriebsrad (Verbraucher) abgegeben. Das hier bezeichnete Übersetzungsgetriebe ist ein (bevorzugt schaltbares) Drehmomentübertragungsgetriebe. Alternativ ist das Übersetzungsgetriebe beispielsweise ein festes Drehmomentübertragungsgetriebe, also mit unveränderbarer Übersetzung, oder ein Differential oder eine Rutschkupplung. Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgeführt und besonders bevorzugt in das Übersetzungsgetriebe integriert.
Eine Drehbewegung des zumindest einen Vortriebsrads ist in einer Parkschaltstellung nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zu der Parksperrenvorrichtung verwiesen.
Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst ein Übersetzungsgetriebe, welches eine solche Parksperrenvorrichtung aufweist, mit welcher ein relativ schwacher Stellaktor einsetzbar ist, weil mittels der weg-abhängig variablen Übersetzung sowohl für eine hohe Stellkraft eine hohe Drehmomentübersetzung als auch für eine schnelle Betätigung eine hohe Drehzahlübersetzung bereitstellbar sind.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
Fig. 1 : schematisch ein Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2: schematisch ein Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe in einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3: schematisch ein Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe in einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 4: ein Antriebsstrang mit einer Parksperrenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
In Fig. 1 ist schematisch ein Betätigungsaktuator 1 mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe 2 in einer ersten Ausführungsform gezeigt. Rechts in der Darstellung ist ein Getrieberad 8 mit einem (weg-abhängig) variablen Radius 11 dargestellt, welches sich bei dieser rein beispielhaften Ausführungsform in der Spiralabschnitt-Form des Getrieberadumfangs 10 niederschlägt. Dieses Getrieberad 8 ist um seine Getriebeachse 9 um etwa 180° [einhundertachtzig Grad von 360°] verschwenkbar, wobei darauf hingewiesen sei, dass in einer einfachen Ausführungsform ein Schwenkwinkel von bis zu fast 360° abdeckbar ist. Links neben dem Getrieberad 8 ist ein Stellaktor 3 mit einer Stellwelle 5 und einem Stellrad 6 dargestellt, wobei von dem Stellaktor 3 ein Drehmoment um die Aktorachse 4 beziehungsweise die (hier rein optional kongruente) Stellachse 7 abgebbar ist. Das Betätigungsgetriebe 2 ist von dem Stellrad 6 und dem Getrieberad 8 gebildet. Das Stellrad 6 ist hier beispielsweise als Schneckenrad 16 ausgeführt, welches in einer korrespondierende an dem Getrieberadumfang 10 gebildete Stirnradverzahnung des Getrieberads 8 eingreift. Die Stellwelle 5 ist hier (rein optional gemeinsam mit dem Stellaktor 3) um eine Kippachse 12 verkippbar und das Stellrad 6 somit dem variablen Radius 11 des Getrieberads 8 nachführbar.
Bei der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist an dem Getrieberad 8 eine Kulisse 14 gebildet, welche zu dem Getrieberadumfang 10 parallel verläuft. An der Kulisse 14 ist ein Führelement 15 (beispielsweise eine Rolle) abgestützt, sodass die Drehmomentübertragung von der Nachführung des Stellrads 6 getrennt ist. Zudem ist, gegebenenfalls unabhängig von der Kulisse 14 und/oder dem mitverkippbaren Stellaktor 3, ein Energiespeicherelement 13 vorgesehen, welches hier schematisch als Druckfeder dargestellt ist. Hier ist der Stellaktor 3 mittels des Energiespeicherelements 13 in Richtung hin zu dem Getrieberad 8 vorgespannt abgestützt.
In Fig. 2 ist schematisch ein Betätigungsaktuator 1 mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe 2 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Hier ist rein der Übersichtlichkeit halber die Darstellung wie in Fig. 1 gewählt. Es wird insoweit auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Hier sind abweichend keine Kulisse 14 und kein Führelement 15, sowie kein Energiespeicherelement 13 vorgesehen. Beispielsweise ist die Stellachse 7 in dem Erdschwerefeld mit Richtung in der Blattebene nach unten selbsttätig nachführend ausgeführt.
Hierbei ist zudem rein beispielhaft eine zweite Lage des Getrieberads 8 und die korrespondierende Lage des Stellrads 6 gezeigt, von denen eine mit gestrichelter Linie und die andere mit durchgezogener Linie dargestellt ist. Die Bezugszeichen sind (abgesehen von den zwei beispielhaften Radien 11) nur bei der Darstellung mit durchgezogener Linie gesetzt.
In Fig. 3 ist schematisch ein Betätigungsaktuator 1 mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe 2 in einer dritten Ausführungsform gezeigt. Hierbei ist das Getrieberad 8 rein der Übersichtlichkeit halber genauso wie in den vorhergehenden Figuren dargestellt, sowie auch die Kippachse 12. Es wird insoweit auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Anders als bei den anderen beiden Ausführungsformen ist hier der Stellaktor 3 mit seiner Aktorachse 4, sowie auch die Stellwelle 5 mit ihrer Stellachse 7 parallel zu der Kippachse 12 ausgerichtet. Damit ist es möglich, das Stellrad 6 als Stirnrad 17 auszuführen.
In Fig. 4 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 30 mit einem Antriebsstrang 24 in einer Draufsicht gezeigt, wobei eine Antriebsmaschine 27, hier optional als Elektromotor dargestellt, senkrecht zu einer Längsachse 31, entlang einer Motorachse 32 angeordnet ist. Die Motorachse 32 ist in Fahrtrichtung vor einer Fahrerkabine 33 des Kraftfahrzeugs 30 angeordnet. Der Antriebsstrang 24 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 30 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 28 und eines rechten Vortriebsrads 29 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 30) mittels einer Drehmomentabgabe von der Antriebsmaschine 27 über ein (hier rein optional als Schaltgetriebe ausgeführtes) Übersetzungsgetriebe 20 eingerichtet, und so ein gestrichelt dargestellter Drehmomentfluss 23 (hier mit der Richtung entsprechend einem Zugmoment dargestellt) gebildet. Beispielsweise ist das als Schaltgetriebe ausgeführte Übersetzungsgetriebe 20 mittels eines Getriebeschalthebels 34 in der Fahrerkabine 33 von einem Fahrzeugfahrer schaltbar.
In dem Drehmomentfluss 23 ist nun eine Parksperrenvorrichtung 19 mit einem Sperrenrad 22 angeordnet, womit das linke Vortriebsrad 28 und das rechte Vortriebsrad 29 blockierbar sind. Die Parksperrenvorrichtung 19 umfasst ein Sperrenrad 22, beispielsweise ein (Zahn-) Rad des Übersetzungsgetriebes 20 oder ein zusätzliches Rad des Übersetzungsgetriebes 20, und eine Parksperre 18, wobei die Parksperre 18 einen Sperrmechanismus 21 und einen Betätigungsaktuator 1 umfasst. Der Sperrmechanismus 21 ist beispielsweise wie in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt ausgeführt. Hier ist eine Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung 19 gezeigt, bei welcher (optional) der Sperrmechanismus 21 innerhalb des Getrieberaums 26 in dem Getriebegehäuse 25 des Schaltgetriebes und (optional) die Antriebseinheit der Parksperrenvorrichtung 19 außerhalb des Getriebegehäuses 25 angeordnet ist.
Das Sperrenrad 22 ist in dem Drehmomentfluss 23 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 30 verhinderbar ist. Die Parksperrenvorrichtung 19 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:
- von einem Getriebeschalthebel 34, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung iipn
- einem Parkhebel 35; und/oder - einem Zündknopf 36 (alternativ einem Zündschlüssel).
Weiterhin ist bevorzugt die Parksperrenvorrichtung 19 automatisiert betätigbar beispielsweise wird beim Verlassen des Kraftfahrzeugs 30 (beispielsweise nach Abschließen) die Parksperre 18 selbsttätig eingelegt.
Mit dem hier vorgeschlagenen Betätigungsaktuator ist mit einem einfachen Stellaktor eine weg-abhängig angepasste Drehmomentübertragung in einfacher Weise ermöglicht.
Bezuqszeichenliste Betätigungsaktuator 35 Parkhebel Betätigungsgetriebe 36 Zündknopf Stellaktor Aktorachse Stellwelle Stellrad Stellachse Getrieberad Getriebeachse Getrieberadumfang Radius Kippachse Energiespeicherelement Kulisse Führelement Schneckenrad Stirnrad Parksperre Parksperrenvorrichtung Übersetzungsgetriebe Sperrmechanismus Sperrenrad Drehmomentfluss Antriebsstrang Getriebegehäuse Getrieberaum Antriebsmaschine linkes Vortriebsrad rechtes Vortriebsrad Kraftfahrzeug Längsachse Motorachse Fahrerkabine Getriebeschalthebel

Claims

Patentansprüche
1 . Betätigungsaktuator (1) mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- einen Stellaktor (3) zum Abgeben eines Drehmoments um eine Aktorachse (4), aufweisend eine Stellwelle (5) und ein Stellrad (6) mit einer Stellachse (7), welche von dem Drehmoment des Stellaktors (3) um die Stellachse (7) rotierbar sind; und
- ein Getrieberad (8) mit einer Getriebeachse (9), wobei das Getrieberad (8) einen Getrieberadumfang (10) mit einem variablen Radius (11 ) zu der Getriebeachse (9) aufweist, wobei die Stellwelle (5) über das Stellrad (6) mit dem Getrieberad (8) über den Getrieberadumfang (10) in drehmomentübertragender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellrad (6) zu einer Kippachse (12) verkippbar gelagert ist und damit dem variablen Radius (11 ) des Getrieberadumfangs (10) des Getrieberads (8) entsprechend verkippbar ist.
2. Betätigungsaktuator (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Stellrad (6) mittels eines Energiespeicherelements (13) hin zu dem Getrieberadumfang (10) des Getrieberads (8) vorgespannt gehalten ist.
3. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Getrieberad (8) eine zu dem Getrieberadumfang (10) korrespondierende Kulisse (14) aufweist und das Stellrad (6) zu einem von der Kulisse (14) geführten Führelement (15) fixiert ist, wobei das Stellrad (6) mittels des Zusammenspiels von dem Führelement (15) und der Kulisse (14) zu dem Getrieberadumfang (10) ausgerichtet ist.
4. Betätigungsaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stellaktor (3) mit der Stellwelle (5) und dem Stellrad (6) um die Kippachse (12) verkippbar gelagert ist.
5. Betätigungsaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellrad (6) ein Schneckenrad (16) ist und parallel zu einer radialen Erstreckung von der Kippachse (12) ausgerichtet ist, oder das Stellrad (6) ein Stirnrad (17), bevorzugt mit einer Stirnradverzahnung, ist und quer zu einer radialen Erstreckung von der Kippachse (12) ausgerichtet ist.
6. Parksperre (18) für eine Parksperrenvorrichtung (19) eines Übersetzungsgetriebes (20), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- einen Sperrmechanismus (21 ) zum Sperren eines Sperrenrads (22) in einem Drehmomentfluss (23), wobei im Einsatz von dem Sperrmechanismus (21 ) in einem sperrenden Zustand das Sperrenrad (22) blockiert und in einem freien Zustand das Sperrenrad (22) freigegeben ist; und
- einen Betätigungsaktuator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweiligen Zustände des Sperrmechanismus (21 ) mittels Verdrehen des Getrieberads (8) um seine Getriebeachse (9) einstellbar sind.
7. Parksperrenvorrichtung (19), aufweisend ein Sperrenrad (22) zum Anordnen in einem sperrbaren Drehmomentfluss (23) und eine Parksperre (18) nach Anspruch 6, wobei das Sperrenrad (22) mittels des Sperrmechanismus (21 ) blockierbar ist.
8. Übersetzungsgetriebe (20) für einen Antriebsstrang (24), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- eine Parksperrenvorrichtung (19) nach Anspruch 7;
- ein Übersetzungsgetriebe (20), welches das Sperrenrad (22) umfasst; und
- ein Getriebegehäuse (25), welches einen Getrieberaum (26) umgibt, wobei der Sperrmechanismus (21 ) der Parksperre (18), bevorzugt vollständig, besonders bevorzugt die gesamte Parksperrenvorrichtung (19) samt Stellaktor (3) des Betätigungsaktuators (1), in dem Getrieberaum (26) angeordnet ist.
9. Antriebsstrang (24), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- zumindest eine Antriebsmaschine (27) zum Abgeben eines Drehmoments; - zumindest einen Verbraucher (28,29) zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
- ein Übersetzungsgetriebe (20) nach Anspruch 8, wobei die zumindest eine Antriebsmaschine (27) und der zumindest eine Verbraucher (28,29) mittels des Übersetzungsgetriebes (20) drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei ein Drehmomentübertragen zwischen der Antriebsmaschine (27) und dem zumindest einen Verbraucher (28,29) mittels der Parksperrenvorrichtung (19) in dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus (21 ) unterbunden ist.
10. Kraftfahrzeug (30), aufweisend zumindest ein Vortriebsrad (28,29) und einen Antriebsstrang (24) nach Anspruch 9, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs (30) ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine (27) des Antriebsstrangs (24) an das zumindest eine Vortriebsrad (28,29) abgebbar ist, und ein Rollen des Kraftfahrzeugs (30) mittels der Parksperrenvorrichtung (19) in dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus (21 ) unterbunden ist.
PCT/DE2025/100015 2024-01-17 2025-01-09 Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem betätigungsgetriebe Pending WO2025153138A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202580007536.2A CN122422680A (zh) 2024-01-17 2025-01-09 具有与行程相关的可变致动传动机构的致动执行器

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024101285.4 2024-01-17
DE102024101285.4A DE102024101285B4 (de) 2024-01-17 2024-01-17 Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025153138A1 true WO2025153138A1 (de) 2025-07-24

Family

ID=94383417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2025/100015 Pending WO2025153138A1 (de) 2024-01-17 2025-01-09 Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem betätigungsgetriebe

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN122422680A (de)
DE (1) DE102024101285B4 (de)
WO (1) WO2025153138A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2469130A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-27 Saab Automobile AB Getrieberegelungsanordnung, Getriebe, Fahrzeug und Getrieberegelungsverfahren
US9939064B2 (en) * 2012-11-30 2018-04-10 Kongsberg Automotive Ab Rotary shift actuator for a shift-by-wire transmission
EP3657049A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-27 Fico Triad, S.A. Getriebestellglied

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2806904C2 (de) * 1978-02-17 1982-05-19 Friedrich Deckel AG, 8000 München Schalteinrichtung für ein Mehrwellen- Schieberadgetriebe
US5282523A (en) * 1992-01-27 1994-02-01 Eaton Corporation Travel limit stop for a motor driven actuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2469130A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-27 Saab Automobile AB Getrieberegelungsanordnung, Getriebe, Fahrzeug und Getrieberegelungsverfahren
US9939064B2 (en) * 2012-11-30 2018-04-10 Kongsberg Automotive Ab Rotary shift actuator for a shift-by-wire transmission
EP3657049A1 (de) * 2018-11-26 2020-05-27 Fico Triad, S.A. Getriebestellglied

Also Published As

Publication number Publication date
CN122422680A (zh) 2026-07-17
DE102024101285A1 (de) 2025-07-17
DE102024101285B4 (de) 2025-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3691943B1 (de) Mechanische bremsvorrichtung
EP3347258B1 (de) Nutzfahrzeuglenkung
EP1020008A1 (de) Elektrische maschine
DE19611910A1 (de) Elektromechanische Bremsvorrichtung
DE102008063904A1 (de) Antriebsanordnung
EP2345569B1 (de) Schraubradgetriebe für eine Lenkung eines Kraftfahrzeugs
WO2018210380A1 (de) Feststellbremsanlage für ein kraftfahrzeug und kraftfahrzeug
DE102022101279B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Koppelgetriebe und mit einer funktionsgesicherten Parksperrvorrichtung
DE102019134432A1 (de) Aktoreinrichtung für eine Parksperre
WO2020114548A1 (de) Parksperrenaktuator zum integrieren in ein fahrzeuggetriebe
WO2021190703A1 (de) Parksperre in einer normal-gesperrten konfiguration für einen antriebsstrang
DE102018130628A1 (de) Kupplungsaktuator für eine Reibkupplung, sowie eine Parksperrenvorrichtung zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs
DE10159330A1 (de) Reaktionsmomentsimulator für ein Lenkrad einer Fahrzeuglenkung
DE102005040153A1 (de) Elektrodynamisches Antriebssystem und Betriebsverfahren hierfür
DE202015105911U1 (de) Rangierantrieb für einen Anhänger
EP3807143A1 (de) Steer-by-wire-lenkung mit einem spindelantrieb
EP4359688B1 (de) Kraftfahrzeug mit einem koppelgetriebe und mit einer parksperrvorrichtung
WO2014194909A2 (de) Vorrichtung zum lenken einer hinterachse eines mehrspurigen kraftfahrzeugs
DE102024101285B4 (de) Betätigungsaktuator mit weg-abhängig variablem Betätigungsgetriebe
WO2022258095A1 (de) Betätigungsaktuator für eine parksperre
WO2015110391A2 (de) Antriebsstrang für eine motorbetriebene, mobile arbeitsmaschine
DE102018132374A1 (de) Parksperre in einer normal gesperrten Konfiguration
DE102018116733A1 (de) Lenkradeinheit zur Erfassung einer Lenkbewegung eines Lenkrads für ein elektromechanisches Lenksystem
DE102020108141B4 (de) Parksperre sowie Parksperrenvorrichtung, Getriebe, Antriebsstrang und Kraftfahrzeug mit einer solchen
DE102022134079B4 (de) Parksperre für ein Schaltgetriebe

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25701284

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1