DE10143323A1

DE10143323A1 - Elektrischer Stellantrieb an einem Getriebe

Info

Publication number: DE10143323A1
Application number: DE2001143323
Authority: DE
Inventors: Frank Miehle; Juergen Neuenfeld; Oliver Buchhold
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2001-09-05
Filing date: 2001-09-05
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Zur Vermeidung von Ausfällen und Funktionsstörungen ist bei einem elektrischen Stellantrieb (2) an einem Fahrzeuggetriebe, der einen ersten Elektromotor (4) und ein die Drehbewegung des ersten Elektromotors (4) übertragendes Bauteil (12) umfasst, ein zweiter Elektromotor (14) vorgesehen, der ebenfalls auf das die Drehbewegung des ersten Elektromotors (4) übertragende Bauteil (12) einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft den elektrischen Stellantrieb an einem Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zu den elektromechanische Stellantriebe für automatisierte Schaltgetriebe sind einerseits sowohl die Stellantriebe für das Wählen und Schalten von Übersetzungsstufen in dem Getriebe zu zählen, als auch andererseits die Stellantriebe für die Betätigung einer automatisierten Kupplung zwischen einem Fahrzugantriebsmotor und einem Getriebe, welches wiederum selbst automatisiert sein kann, welches aber auch in üblicher Weise manuell über ein bekanntes H-Schaltschema oder auch ein sequentielles Schaltschema geschaltet werden kann. Beispielgebend ist eine solche Anordnung aus der DE 33 09 427 C2 bekannt geworden. Bei dieser Anordnung verfügt jede Verstellmöglichkeit nur über eine Antriebsquelle, also nur einen E-Motor. Bei einem Defekt der Antriebsquelle lässt sich die aktuelle Position des jeweiligen Stellantriebes nicht mehr verändern. Das System bleibt in seiner aktuellen Position stehen oder nimmt unkontrolliert unterschiedliche Positionen an. Aus Sicherheitsgründen ist dies sehr problematisch. Bei einem Kupplungssteller lässt sich die Kupplung nicht mehr kontrolliert öffnen oder schließen. Geregelte Anfahrvorgänge sind damit nicht mehr durchführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unkontrollierbare zustände bei elektromechanischen Stellern an Fahrzeuggetrieben zu beseitigen.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein elektrischer Stellantrieb ist an einem Fahrzeuggetriebe angeordnet. Der Stellantrieb umfasst einen ersten Elektromotor und ein die Drehbewegung des ersten Elektromotors übertragendes Bauteil. Zusätzlich ist ein zweiter Elektromotor vorgesehen, der ebenfalls auf das die Drehbewegung des ersten Elektromotors übertragende Bauteil einwirkt. Vorteilhaft sind die Drehachsen des ersten und des zweiten Elektromotors parallel zueinander angeordnet. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform wirken der erste und der zweite Elektromotor gemeinsam auf einen Schneckentrieb ein, der eine Zahnstange umfasst, deren Bewegungsachse parallel zu den Drehachsen der beiden Elektromotoren angeordnet ist. In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform wirken der erste und der zweite Elektromotor gemeinsam auf einen Schneckentrieb ein, der einen Spindeltrieb umfasst, dessen Bewegungsachse senkrecht zu den Drehachsen der beiden Elektromotoren angeordnet ist. Der Spindeltrieb kann eine Kugelumlaufspindel aufweisen und der Schneckentriebe eine Bremse umfassen. Vorteilhaft kann der Schneckentrieb eine selbsthemmende Gewindesteigung aufweisen. In anderen Ausgestaltungen umfasst die Zahnstange oder der Spindeltrieb ein Kompensationselement, das auf die Zahnstange oder den Spindeltrieb einwirkt. Als Kompensationselement kann vorzugsweise ein Federelement vorgesehen sein. In einer vorteilhaften Ausführungsform wirken die Zahnstange oder der Spindeltrieb auf eine Wegmesssystem ein, das geeignet ist, die Daten eines Verstellweges des Stellantriebes zu erfassen und an eine Steuereinrichtung weiterzugeben.

Durch die vorgeschlagene Anordnung weist der Stellantrieb mehrere Antriebe auf, deren Drehbewegung über eine Sammelgetriebe in eine translatorische bzw. rotatorische Bewegung umgesetzt wird. Bei einem Defekt eines Antriebes kann der verbleibende Antrieb weiterhin eine Notbetätigung gewährleisten.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung mit Zahnstange und selbsthemmendem Schneckentrieb;

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Anordnung mit Zahnstange und Bremse;

Fig. 4 eine Anordnung nach Fig. 1 mit Kompensationsfeder;

Fig. 5 eine Anordnung nach Fig. 3 mit Kompensationsfeder;

Fig. 6 eine Anordnung mit Spindeltrieb und selbsthemmendem Schneckentrieb;

Fig. 7 eine Anordnung mit Spindeltrieb und Bremse;

Fig. 8 eine Anordnung nach Fig. 6 mit Kompensationsfeder und

Fig. 9 eine Anordnung nach Fig. 7 mit Kompensationsfeder.

Die Fig. 1 zeigt einen elektrischen Stellantrieb 2 an einem hier nicht näher gezeigten Getriebe. Der Stellantrieb 2 kann sowohl für eine hier nicht gezeigte Wähl- bzw. Schalteinrichtung des Getriebes verwendet werden, als auch für eine Kupplungsanordnung 28. Ein erster Elektromotor 4 weist auf seiner Drehwelle 6 eine Schneckenverzahnung 8auf, die mit einer Schneckenverzahnung 10 an einem Schneckentrieb 12 zusammenwirkt. Ein zweiter Elektromotor 14 weist auf seiner Drehwelle 16 ebenfalls eine Schneckenverzahnung 18 auf, die mit einer weiteren Schneckenverzahnung 20 an dem Schneckentrieb 12 zusammenwirkt. Der Schneckentrieb weist eine dritte Verzahnung 22 auf, die auf die Verzahnung 24 an einer Zahnstange 26 einwirkt. An der Zahnstange 26 wird dann die verstellbare Scheibe der Kupplungsanordnung 28 angeschlossen. Die Bewegungsachse 30 der Zahnstange 26 verläuft dabei parallel zu den Drehachsen 32 und 34 der Elektromotoren 4 und 14.
Die Fig. 2 zeigt die Anordnung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht. Durch die Drehung der Drehwelle 16 am Elektromotor 14 wird die Schneckenverzahnung 18 verdreht und dreht über die Schneckenverzahnung 20, in die sie eingreift, den Schneckentrieb 12. Die Gewindesteigung der Schneckenverzahnungen 18 und 20 ist selbsthemmend ausgelegt, d. h. eine rückdrehende Wirkung des Schneckentriebes 12 auf den Elektromotor 14 findet nicht statt. Das Gleiche gilt auch für die Schneckenverzahnungen 8 und 10 am Elektromotor 4. Durch die Drehung von Schneckentrieb 12 wird auch die an ihm angeordnete Verzahnung 22 verdreht und verschiebt damit die Zahnstange 26 auf der Bewegungsachse 30. Dazu greift die Verzahnung 22 in die Verzahnung 24 an der Zahnstange 26 ein. Eine zurückdrehende Wirkung der Zahnstange 26 und der mit ihr verbundenen Kupplung auf den Elektromotor 14 oder 4 ist aufgrund der Selbsthemmung der Schneckenverzahnungen 8, 10 und 18, 20 nicht gegeben. Die Zahnstange 26 steht über eine Koppeleinrichtung 36 mit der Kupplungsanordnung 28 in Verbindung und betätigt diese bei ihrer Bewegung in den Richtungen der Bewegungsachsen 30. Ein Wegsensor 48 erfasst die Verstellung der Zahnstange 26und gibt sie an eine Steuereinrichtung 50 weiter, mit der auch die Elektromotoren 4 und 14 verbunden sind.
Durch die gemeinsame Einwirkung der beiden Elektromotoren 4 und 14 auf den Schneckentrieb können die Elektromotoren 4 und 14 kleiner dimensioniert sein, jedoch so groß, dass bei einem Ausfall eines Elektromotors der zweite Elektromotor die Funktion hilfsweise ermöglichen kann.
In der Fig. 3 wird die selbsthemmende Wirkung der Schneckenverzahnungen 8, 10 und 18, 20 ersetzt durch eine Bremse 38. Nachdem die Elektromotoren 4 und 14 den Schneckentrieb 12 verdreht haben, verhindert die Bremse 38 eine zurückdrehende Wirkung der Zahnstange 26 und der mit ihr verbundenen Kupplung auf den Elektromotor 14 oder 4.
In der Fig. 4 wird die Anordnung nach der Fig. 2 ergänzt durch eine Kompensationsfeder 40. Die Kompensationsfeder 40 unterstützt den Stellantrieb 2 bei seiner Funktion und reduziert die von den Elektromotoren 4 und 14 bei der Verstellung erforderliche Kraft.
In der Fig. 5 wird eine Anordnung mit Bremse 38 nach Fig. 3 ergänzt und eine Kompensationsfeder 40.
Die Fig. 6 zeigt einen elektrischen Stellantrieb 2 an einem hier nicht näher gezeigten Getriebe. Der Stellantrieb 2 kann sowohl für eine hier nicht gezeigte Wähl- bzw. Schalteinrichtung des Getriebes verwendet werden, als auch für eine Kupplungsanordnung 28 nach Fig. 2. Ein erster Elektromotor 4 weist auf seiner Drehwelle 6 eine Schneckenverzahnung 8 auf, die mit einer Schneckenverzahnung 10 an einem Schneckentriebe 12 zusammenwirkt. Ein zweiter Elektromotor 14 weist auf seiner Drehwelle 16 ebenfalls eine Schneckenverzahnung 18 auf, die mit einer weiteren Schneckenverzahnung 20 an dem Schneckentrieb 12 zusammenwirkt. Der Schneckentrieb weist eine dritte, innenliegende Verzahnung auf, die auf die Verzahnung 42 an einem Spindeltrieb 44 einwirkt. An dem Spindeltrieb 44 wird dann die verstellbare Scheibe der Kupplungsanordnung 28 nach Fig. 2 angeschlossen. Die Bewegungsachse 46 des Spindeltriebes 44 verläuft dabei senkrecht zu den Drehachsen 32 und 34 der Elektromotoren 4 und 14. Durch die Drehung der Drehwellen 6 und 16 an den Elektromotoren 4 und 14 werden die Schneckenverzahnung 8 und 18 verdreht und drehen über die Schneckenverzahnungen 10 und 20, in die sie eingreifen, den Schneckentrieb 12. Die Gewindesteigung der Schneckenverzahnungen 18 und 20 ist selbsthemmend ausgelegt, d. h. eine rückdrehende Wirkung des Schneckentriebes 12 auf den Elektromotor 14 findet nicht statt. Das Gleiche gilt auch für die Schneckenverzahnungen 8 und 10 am Elektromotor 4. Durch die Drehung von Schneckentrieb 12 wird auch die in ihm angeordnete Innenverzahnung verdreht und verschiebt damit den Spindeltrieb 44 auf der Bewegungsachse 46. Dazu greift die Innenverzahnung in die Verzahnung 42 an dem Spindeltrieb 44 ein. Eine zurückdrehende Wirkung des Spindeltriebes 44 und der mit ihr verbundenen Kupplungsanordnung 28 auf den Elektromotor 14 oder 4 ist aufgrund der Selbsthemmung der Schneckenverzahnungen 8, 10 und 18, 20 nicht gegeben. Ein Wegsensor 48 erfasst die Verstellung des Spindeltriebs 44 und gibt sie an eine Steuereinrichtung 50 weiter, mit der auch die Elektromotoren 4 und 14 verbunden sind.
In der Fig. 7 wird die selbsthemmende Wirkung der Schneckenverzahnungen 8, 10 und 18, 20 ersetzt durch eine Bremse 38. Nachdem die Elektromotoren 4 und 14 den Schneckentrieb 12 verdreht haben, verhindert die Bremse 38 eine zurückdrehende Wirkung des Spindeltriebes 44 und der mit ihr verbundenen Kupplungsanordnung 28 auf den Elektromotor 14 oder 4. In der Fig. 8 wird die Anordnung nach der Fig. 6 ergänzt durch eine Kompensationsfeder 40. Die Kompensationsfeder 40 unterstützt den Stellantrieb 2 bei seiner Funktion und reduziert die von den Elektromotoren 4 und 14 bei der Verstellung erforderliche Kraft. In der Fig. 9 schließlich wird eine Anordnung mit Bremse 38 nach Fig. 7 ergänzt und eine Kompensationsfeder 40. Bezugszeichen 2 Stellantrieb
4 Elektromotor
6 Drehwelle
8 Schneckenverzahnung
10 Schneckenverzahnung
12 Schneckentrieb
14 Elektromotor
16 Drehwelle
18 Schneckenverzahnung
20 Schneckenverzahnung
22 Verzahnung
24 Verzahnung
26 Zahnstange
28 Kupplungsanordnung
30 Bewegungsachse
32 Drehachse
34 Drehachse
38 Bremse
40 Kompensationsfeder
42 Verzahnung
44 Spindeltrieb
46 Bewegungsachse
48 Wegsensor
50 Steuereinrichtung

Claims

1. Elektrischer Stellantrieb (2) an einem Fahrzeuggetriebe, der einen ersten Elektromotor (4) und ein die Drehbewegung des ersten Elektromotors (4) übertragendes Bauteil (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elektromotor (14) vorgesehen ist, der benfalls auf das die Drehbewegung des ersten Elektromotors (4) übertragende Bauteil (12) einwirkt.

2. Elektrischer Stellantrieb (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (32, 34) des ersten Elektromotors (4) und des zweiten Elektromotors (14) parallel zueinander angeordnet sind.

3. Elektrischer Stellantrieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (4) und der zweite Elektromotor (14) gemeinsam auf einen Schneckentrieb (12) einwirken, der eine Zahnstange (26) umfasst, deren Bewegungsachse (30) parallel zu den Drehachsen (32, 34) der beiden Elektromotoren (4, 14) angeordnet ist.

4. Elektrischer Stellantrieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (4) und der zweite Elektromotor (14) gemeinsam auf einen Schneckentrieb (12) einwirken, der einen Spindeltrieb (44) umfasst, dessen Bewegungsachse (46) senkrecht zu den Drehachsen (32, 34) der beiden Elektromotoren (4, 14) angeordnet ist.

5. Elektrischer Stellantrieb (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (44) eine Kugelumlaufspindel aufweist.

6. Elektrischer Stellantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehbewegungen der Elektromotoren (4, 14) übertragende Bauteil (12) eine Bremse umfasst.

7. Elektrischer Stellantrieb (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das die Drehbewegungen der Elektromotoren (4, 14) übertragende Bauteil (12) eine selbsthemmende Gewindesteigung aufweist.

8. Elektrischer Stellantrieb (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (26) oder der Spindeltrieb (44) ein Kompensationselement (40) umfasst, das auf die Zahnstange (26) oder den Spindeltrieb (44) einwirkt.

9. Elektrischer Stellantrieb (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationselement ein Federelement (40) ist.

10. Elektrischer Stellantrieb (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (26) oder der Spindeltrieb (44) auf eine Wegmesssystem (48) einwirken, das geeignet ist, die Daten eines Verstellweges des Stellantriebes (2) zu erfassen und an eine Steuereinrichtung (50) weiterzugeben.