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Die
Erfindung betrifft eine Getriebeschaltvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 102 35 906
A1 ist bereits eine Getriebeschaltvorrichtung, insbesondere
eine Kraftfahrzeuggetriebeschaltvorrichtung bekannt, die zumindest
einen Betätigungsaktuator zur Bereitstellung einer Betätigungskraft
für die Getriebeschalteinheit und eine Halteeinheit umfasst,
wobei die Halteeinheit zum Halten der Getriebeschalteinheit zumindest
ein Kraftspeichermittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Betätigungskraft
des Betätigungsaktuators zumindest zeitweise zu speichern.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein energiearmes
Halten bei einer einfachen Betätigung der Getriebeschalteinheit
bereitzustellen. Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung geht aus von einer Getriebeschaltvorrichtung, insbesondere
einer Kraftfahrzeuggetriebeschaltvorrichtung, mit zumindest einer
Getriebeschalteinheit, mit zumindest einem Betätigungsaktuator
zur Bereitstellung einer Betätigungskraft für
die Getriebeschalteinheit und mit einer Halteeinheit, die zum Halten
der Getriebeschalteinheit zumindest ein Kraftspeichermittel aufweist,
das dazu vorgesehen ist, die Betätigungskraft des Betätigungsaktuators
zumindest zeitweise zu speichern.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Getriebevorrichtung eine Entkopplungseinheit
aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Kraftspeichermittel in zumindest
einer Betätigungsphase der Getriebeschalteinheit von dem
Betätigungsaktuator zu entkoppeln. Durch ein Entkoppeln
des Kraftspeichermittels kann eine von dem Betätigungsaktuator
bereitgestellte Betätigungsenergie in dem zumindest einen
Betriebszustand vollständig der Getriebeschaltein heit zugeführt werden,
wodurch eine von einer konventionellen Getriebeschalteinheit ohne
Kraftspeichermittel bekannte Regelung für den Betätigungsaktuator
für die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung
vorgesehen werden kann. Durch die Halteeinheit kann die Getriebeschalteinheit
energiearm gehalten werden, da der Betätigungsaktuator
zumindest zeitweise deaktiviert werden kann. Durch eine erfindungsgemäße
Ausgestaltung kann somit eine Getriebeschaltvorrichtung bereitgestellt
werden, die ein energiearmes Halten bei einer einfachen Betätigung
der Getriebeschalteinheit ermöglicht. Unter einem „Betätigungsaktuator” soll
insbesondere eine aktiv schaltbare Einheit zur Herstellung des Betätigungszustands
verstanden werden, wie beispielsweise ein elektrischer, pneumatischer,
hydraulischer und/oder magnetischer Betätigungsaktuator,
der aktiv von einer Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einem
Bediener geschaltet werden kann. Unter einem „Betätigungszustand” soll insbesondere
ein mit einer Kraft beaufschlagter Zustand der Getriebeschaltvorrichtung
verstanden werden, wie beispielsweise ein geschlossener Zustand einer
Normally-Open-Getriebeschaltvorrichtung. Insbesondere soll darunter
ein Zustand verstanden werden, in dem die Getriebeschalteinheit
eine drehfeste Verbindung herstellt.
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Weiter
soll unter einem „Kraftspeichermittel” ein Bauteil
verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, eine mechanische Energie
zwischenzuspeichern und zu einem späteren Zeitpunkt wieder
abzugeben. Unter einer „mechanischen Energie” soll
dabei insbesondere eine Energie verstanden werden, die in Form von
mechanischer Kraft und einem mechanischen Weg zugeführt
bzw. abgegeben wird. Unter einem „Speichern einer Kraft” soll
somit insbesondere verstanden werden, dass das Kraftspeichermittel dazu
vorgesehen ist, eine dem Kraftspeichermittel zugeführte
Kraft während einer definierten Zeit wieder bereitzustellen.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Entkopplungseinheit zumindest zwei
entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbare
Betätigungselemente aufweist. Dadurch kann die Entkopplungseinheit
besonders einfach realisiert werden. Unter einem „Ausgangszustand
des Betätigungskolbens” wird insbesondere ein
Zustand verstanden, der sich bei drucklosem Betriebsmittelraum einstellt.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass eines der Betätigungselemente
starr mit dem Betätigungsaktuator verbunden ist. Dadurch
kann eine einfache Ausgestaltung der Entkopplungseinheit gefunden
werden. Unter „starr” soll dabei insbesondere
eine Verbindung verstanden werden, die für eine verformungsfreie,
insbesondere nicht federnde Kraftübertragung vorgesehen
ist.
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Vorteilhafterweise
ist weiter eines der Betätigungselemente starr mit der
Getriebeschalteinheit verbunden. Dadurch kann die Entkopplungseinheit besonders
einfach ausgestaltet werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass das Kraftspeichermittel wirkungsmäßig
zwischen den beiden Betätigungselementen angeordnet ist.
Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen den beiden Betätigungselementen
vorteilhaft dazu vorgesehen werden, dem Kraftspeichermittel eine
mechanische Energie zuzuführen.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist das Kraftspeichermittel
eine Vorspannkraft auf, die der Betätigungskraft des Betätigungsaktuators
entgegengesetzt gerichtet ist. Dadurch kann das Kraftspeichermittel
dazu vorgesehen werden, die Betätigungskraft des Betätigungsaktuators
verformungsfrei zu übertragen. Unter einer „Vorspannung” soll
dabei insbesondere eine Spannung verstanden werden, die das Kraftspeichermittel
in unbetätigtem Zustand der Getriebevorrichtung aufweist.
Insbesondere soll darunter eine Spannung verstanden werden, die
dem Kraftspeichermittel bei einer Montage der Getriebeschaltvorrichtung
zugeführt wird.
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Besonders
bevorzugt ist die Entkopplungseinheit in zumindest einem Betriebszustand
dazu vorgesehen, die beiden Betätigungselemente starr miteinander
zu verbinden. Dadurch kann die Getriebeschaltvorrichtung besonders
vorteilhaft für eine einfache Regelung des Betätigungsaktuators
zum Betätigen der Getriebeschalteinheit ausgebildet werden.
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Insbesondere
wird vorgeschlagen, dass die Entkopplungseinheit ein Formschlussmittel
aufweist, das dazu vorgesehen ist, die beiden Betätigungselemente
in dem zumindest einen Betriebszustand im Wesentlichen formschlüssig
miteinander zu verbinden. Dadurch kann eine besonders einfache starre Verbindung
der beiden Betätigungselemente erreicht werden. Unter einer „im
Wesentlichen formschlüssigen Verbindung” soll
dabei insbesondere eine Verbindung verstanden werden, deren größter
Kraftanteil über einen Formschluss übertragen
wird.
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Weiter
wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit dazu vorgesehen ist, zumindest
einen Teil der Entkopplungseinheit formschlüssig mit einem
Getriebeschaltvorrichtungsgehäuse zu verbinden. Dadurch kann
die Getriebeschalteinheit besonders einfach in dem Betätigungszustand
gehalten werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit
ein Rastmittel aufweist, das dazu vorgesehen ist, die Getriebeschalteinheit
zu arretieren. Dadurch kann eine besonders einfache Halteeinheit
bereitgestellt werden.
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Besonders
bevorzugt ist der Betätigungsaktuator dazu vorgesehen,
das Rastmittel zu lösen. Dadurch kann auf ein separates
Mittel zum Lösen der Rasteinheit verzichtet werden.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass der Betätigungsaktuator für
eine Betätigung mittels eines Druckmittels vorgesehen ist.
Dadurch kann eine besonders einfache Betätigung für
die Getriebeschalteinheit bereitgestellt werden. Unter einem Druckmittel
soll dabei insbesondere eine Flüssigkeit verstanden werden.
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Vorteilhafterweise
ist der Betätigungsaktuator in zumindest einem Betriebszustand
dazu vorgesehen, die Getriebeschalteinheit zu überdrucken. Dadurch
kann der Betätigungsaktuator vorteilhaft zum Arretieren
der Halteeinheit vorgesehen werden. Unter „Überdrücken” soll
dabei insbesondere verstanden werden, dass der Betätigungsaktuator
dazu vorgesehen ist, eine Betätigungskraft bereitzustellen, die
größer ist als eine Betätigungskraft,
die zum vollständigen Schließen der Getriebeschalteinheit
benötigt ist.
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Außerdem
wird vorgeschlagen, dass die Halteeinheit ein zumindest teilweise
einstückig mit der Entkopplungseinheit ausgeführtes
Verschleiß- und Toleranzausgleichsmittel aufweist, das
dazu vorgesehen ist, eine Betätigungskraft bereitzustellen.
Dadurch kann ein Spiel, eine Toleranz und/oder ein Verschleiß der
Getriebeschalteinheit, der Halteeinheit und/oder des Betätigungsaktuators
vorteilhaft ausgeglichen werden.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und
zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
Getriebevorrichtung mit einer Getriebeschalteinheit in einer Grundstellung,
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2 die
Getriebevorrichtung während einer Betätigung der
Getriebeschalteinheit und
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3 die
Getriebevorrichtung in einem arretierten Betriebszustand.
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1 zeigt
eine Getriebeschaltvorrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Getriebevorrichtung
ist zur Schaltung von Getriebegängen in einem Automatikgetriebe
mit Planetenradgetrieben vorgesehen. Die Getriebeschaltvorrichtung
umfasst eine Getriebeschalteinheit 10, mittels der eine
drehfeste Verbindung zur Schaltung von zumindest einem Getriebegang
hergestellt werden kann. Die Getriebeschalteinheit 10 ist
als eine Normally-Open-Koppeleinheit ausgebildet. Weiter weist die
Getriebeschaltvorrichtung einen Betätigungsaktuator 11 zur
Bereitstellung einer Betätigungskraft für die
Getriebeschalteinheit 10 und eine Halteeinheit 12 zum
Halten der Getriebeschalteinheit 10 in einem Betätigungszustand
auf. Die Halteeinheit 12 umfasst ein Kraftspeichermittel 13,
mittels dessen die Betätigungskraft, die von dem Betätigungsaktuator 11 zum
Betätigen der Getriebeschalteinheit 10 bereitgestellt
wird, zeitweise gespeichert wird.
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Weiter
umfasst die Getriebeschaltvorrichtung eine Entkopplungseinheit 14,
die das Kraftspeichermittel 13 von dem Betätigungsaktuator 11 entkoppelt,
während die Getriebeschalteinheit 10 in einer
Betätigungsphase betätigt wird. Die Entkopplungseinheit 14 trennt
das Kraftspeichermittel 13 wirkungsmäßig
von dem Betätigungsaktuator 11. Eine von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungsenergie, die als ein Produkt aus der Betätigungskraft
und einem Betätigungsweg ausgebildet ist, wird dadurch
vollständig zum Betätigen der Getriebeschalteinheit 10 verwendet.
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Die
Entkopplungseinheit 14 umfasst zwei Betätigungselemente 16, 17,
die entlang einer Betätigungsrichtung 15 der Getriebeschalteinheit 10 relativ
zueinander verschiebbar sind. Das Betätigungselement 16 ist
starr mit dem Betätigungsaktuator 11 verbunden.
Die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft wird vollständig auf das erste
Betätigungselement 16 übertragen. Ein
Betätigungsweg des ersten Betätigungselements 16 entspricht
einem Betätigungsweg des Betätigungsaktuators 11.
Das zweite Betätigungselement 17 ist starr mit
der Getriebeschalteinheit 10 verbunden. Die von dem zweiten
Betätigungselement 17 übertragene Betätigungskraft
wirkt vollständig auf die Getriebeschalteinheit 10.
Ein Betätigungsweg des zweiten Betätigungselements 17 entspricht
zumindest während der Betätigungsphase einem Betätigungsweg der
Getriebeschalteinheit 10.
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Der
Betätigungsaktuator 11 ist als ein druckmittelbetätigter
Hydraulikaktuator ausgebildet. Er wird mittels eines nicht näher
dargestellten Schaltventils und einer nicht näher dargestellten
Steuereinheit gesteuert. Der Betätigungsaktuator 11 weist
einen Betätigungskolben 21 auf, der einen Druckmittelraum 22 des
Betätigungsaktuators 11 begrenzt. Der Betätigungskolben 21 des
Betätigungsaktuators 11 und das erste Betätigungselement 16 der
Entkopplungseinheit 14 sind zumindest teilweise einstückig ausgeführt.
Der Betätigungsweg des Betätigungsaktuators 11 ist
als ein Weg des Betätigungskolbens 21 ausgebildet.
Der Betätigungsaktuator 11 ist im Wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildet. Eine Symmetrieachse des Betätigungsaktuators 11 entspricht
in etwa einer Rotationsachse der Getriebeschalteinheit 10.
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Die
Getriebeschalteinheit 10 ist als eine Lamellenkoppeleinheit
ausgeführt. Sie weist ein Lamellenpaket 23 auf,
das zur Betätigung der Getriebeschalteinheit 10 mit
einer Betätigungskraft beaufschlagt wird. Zur Betätigung
des Lamellenpakets 23 weist die Getriebeschalteinheit 10 einen
Betätigungskolben 24 auf. Der Betätigungskolben 24 ist
zumindest teilweise einstückig mit dem zweiten Betätigungselement 17 der
Entkopplungseinheit 14 ausgeführt. Der Betätigungsweg
der Getriebeschalteinheit 10 ist als ein Weg des Betätigungskolbens 24 ausgebildet.
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Das
Kraftspeichermittel 13 ist wirkungsmäßig
zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 17 angeordnet.
Das Kraftspeichermittel 13 ist als eine Druckfeder ausgebildet,
die sich gegen die beiden Betätigungselemente 16, 17 abstützt.
Grundsätzlich kann das Kraftspeichermittel 13 auch
mittels eines kompressiblen Mediums oder Ähnlichem ausgebildet werden.
Das Kraftspeichermittel 13 weist eine Vorspannung auf,
die der Betätigungskraft des Betätigungsaktuators 11 entgegengesetzt
ist. Die Entkopplungseinheit 14 umfasst ein Formschlussmittel 18, das
der Vorspannkraft des Kraftspeichermittels 13 entgegengesetzt
wirkt.
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Das
erste Betätigungselement 16 und das zweite Betätigungselement 17 sind
gegeneinander geführt. Die beiden Betätigungselemente 16, 17 bilden
einen Zwischenraum 25 aus, der zur Aufnahme des Kraftspeichermittels 13 vorgesehen
ist. Das zweite Betätigungselement 17 ist radial
innerhalb des ersten Betätigungselements 16 geführt.
Das Kraftspeichermittel 13, das zwischen den beiden Betätigungselementen 16, 17 angeordnet
ist, ist als eine Well- oder Tellerfeder ausgebildet.
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Das
Formschlussmittel 18 ist mittels eines Sprengrings ausgeführt,
der in das erste Betätigungselement 16 eingesetzt
ist. Durch das Formschlussmittel 18 weist das erste Betätigungselement 16 in
einem axial äußeren Bereich einen Innendurchmesser
auf, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des zweiten
Betätigungselements 17, das in dem ersten Betätigungselement 16 geführt
ist. Eine Bewegung des zweiten Betätigungselements 17 relativ
zu dem ersten Betätigungselement 16 ist in Richtung der
Getriebeschalteinheit 10 somit begrenzt. In einem Grundzustand,
in dem die Getriebeschalteinheit 10 unbetä tigt
ist, nimmt das Formschlussmittel 18 die Vorspannung des
Kraftspeichermittels 13 auf. In einem Grundzustand der
Entkopplungseinheit 14 verbindet das Formschlussmittel 18 der
Entkopplungseinheit 14 die beiden Betätigungselemente 16, 17 mittels
der Vorspannung des Kraftspeichermittels 13 formschlüssig
und starr miteinander. Eine Verbindung des Formschlussmittels 18 kann
mittels der Betätigungskraft des Betätigungsaktuators 11 gelöst werden.
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Die
Halteeinheit 12, die zum Halten der Getriebeschalteinheit 10 vorgesehen
ist, weist ein Rastmittel 20 auf. Mittels des Rastmittels 20 kann
das erste Betätigungselement 16 der Entkopplungseinheit 14 formschlüssig
mit einem Getriebeschaltvorrichtungsgehäuse 19 verbunden
werden. Das Getriebeschaltvorrichtungsgehäuse 19 ist
als ein Gehäuse des Betätigungsaktuators 11 ausgebildet.
Das Rastmittel 20 ist als ein Kniehebelrastverschluss ausgebildet.
Das Rastmittel 20 kann mittels des Betätigungsaktuators 11 durch Überdrücken
gelöst werden. Eine Position, die das erste Betätigungselement 16 in
arretiertem Zustand aufweist, ist lediglich durch die Position des
Rastmittels 20 definiert. In arretiertem Zustand wird die
Getriebeschalteinheit 10 mittels der Halteeinheit 12 in
dem Betätigungszustand gehalten, in dem die Getriebeschalteinheit 10 geschlossen
ist.
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Einstückig
mit der Entkopplungseinheit 14 ist ein Verschleiß-
und Toleranzausgleichsmittel 26 ausgebildet. In einem Zustand,
in dem die Getriebeschalteinheit 10 mittels der Halteeinheit 12 arretiert ist,
ist das Formschlussmittel 18 der Entkopplungseinheit 14 gelöst.
Eine mechanische Energie, die der Betätigungsaktuator 11 bei
einem Lösen des Formschlussmittels 18 aufbringt,
wird dem Kraftspeichermittel 13 zugeführt, das
sich gegen die beiden Betätigungselemente 16, 17 abstützt.
Ein Weg, um den das Formschlussmittel 18 gelöst
ist, wenn die Halteeinheit 12 die Getriebeschalteinheit 10 arretiert,
ist für das Verschleiß- und Toleranzausgleichsmittel 26 vorgesehen.
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In
einem Betätigungszustand, in dem die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft kleiner ist als die Vorspannung des Kraftspeichermittels 13,
sind die beiden Betätigungselemente 16, 17 durch
das Formschlussmittel 18 und das Kraftspeichermittel 13 starr
miteinander verbunden. Die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft wird über das erste Betätigungselement 16 auf
das zweite Betätigungselement 17 übertragen.
Da die beiden Betätigungselemente 16, 17 über
das Formschlussmittel 18 starr miteinander verbunden sind,
wird die mechanische Energie, die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellt wird,
vollständig der Getriebeschalteinheit 10 zugeführt.
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In
einem Betätigungszustand, in dem die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft größer ist als die Vorspannung
des Kraftspeichermittels 13, ist das Formschlussmittel 18 der Entkopplungseinheit 14 gelöst.
Eine mechanische Energie, die der Betätigungsaktuator 11 zum
Lösen des Formschlussmittels 18 aufbringt, wird
dem Kraftspeichermittel 13 zugeführt, wodurch
eine Spannung des Kraftspeichermittels 13 erhöht
wird. Da die beiden Betätigungselemente 16, 17 relativ
zueinander verschoben werden, ist der Betätigungsweg des
ersten Betätigungselements 16 größer
als der Betätigungsweg des zweiten Betätigungselements 17,
das sich gegen das Lamellenpaket 23 der Getriebeschalteinheit 10 abstützt.
Eine Differenz der beiden Betätigungswege entspricht einem
Weg, um den das Kraftspeichermittel 13 gestaucht wird,
wodurch dem Kraftspeichermittel 13 eine mechanische Energie
zugeführt wird.
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Bei
einer Betätigung der Getriebeschalteinheit 10 weist
die Getriebeschaltvorrichtung zwei zeitlich voneinander getrennte
Betätigungsphasen auf. Die erste Betätigungsphase
ist für einen schlupfenden Betrieb der Getriebeschalteinheit 10 vorgesehen.
In der ersten Betätigungsphase ist die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft kleiner als die Vorspannung des Kraftspeichermittels 13.
Die zweite Betätigungsphase ist zum Speichern der Betätigungskraft
in dem Kraftspeichermittel 13 und zum Arretieren der Halteeinheit 12 vorgesehen.
In der zweiten Betätigungsphase ist die von dem Betätigungsaktuator 11 bereitgestellte
Betätigungskraft größer als die Vorspannung
des Kraftspeichermittels 13.
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In
der ersten Betätigungsphase wird ein Schlupf der Getriebeschalteinheit 10 analog
zu einer Getriebeschalteinheit mit einer starren Verbindung zwischen
dem Betätigungsaktuator 11 und dem Betätigungskolben 24 betätigt.
Das Kraftspeichermittel 13 ist in der ersten Betätigungsphase
von dem Betätigungsaktuator 11 entkoppelt. Sobald
die Getriebeschalteinheit 10 vollständig geschlossen
ist, d. h. eine Relativdrehzahl in der Getriebeschalteinheit 10 gleich
Null ist, überdruckt der Betätigungsaktuator 11 die
Getriebeschalteinheit 10, wodurch das Rastmittel 20 der
Halteeinheit 12 die Getriebeschalteinheit 10 arretiert.
In der zweiten Betätigungsphase ist das Kraftspeichermittel 13 mit
dem Betätigungsaktuator 11 gekoppelt. Die Getriebeschalteinheit 10 wird
dadurch von der Halteeinheit 12 gehalten, wodurch der Betätigungsaktuator 11 drucklos
geschaltet werden kann.
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Zum
Lösen der Halteeinheit 12 überdruckt der
Betätigungsaktuator 11 die Getriebeschalteinheit 10 erneut.
Durch den Kniehebelverschluss des Rastmittels 20 wird die
Halteeinheit 12 wieder gelöst und die Getriebeschalteinheit 10 kann
analog zu einer Getrie beschalteinheit mit einer starren Verbindung zwischen
dem Betätigungsaktuator 11 und dem Betätigungskolben 24 wieder
geöffnet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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