DE102011079957A1

DE102011079957A1 - Gearbox unit for motor vehicle, comprises movable switching element for switching gearbox of gearbox unit, shift fork unit for moving switching element along displacement direction, and guide unit for guiding shift fork unit

Info

Publication number: DE102011079957A1
Application number: DE102011079957A
Authority: DE
Inventors: Detlef Baasch; Dr. Rosemeier Thomas
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2013-01-31

Abstract

The gearbox unit (1) comprises a movable switching element (5) for switching a gearbox of the gearbox unit. A shift fork unit (4) is provided for moving the switching element along a displacement direction (R). A guide unit (2) is provided for guiding the shift fork unit. The guide unit is arranged on the outer side of the shift fork unit averted from the movable switching element. The shift fork unit and the guide unit are partially rotatable relative to each other and are arranged in an axially displacing manner. The shift fork unit and the guide unit are configured, such that the shift fork unit is axially displaced in the displacement direction in a relative rotational movement of the guide unit and the shift fork unit. An independent claim is included for a method for actuating a gearbox.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein verschiebbares Schaltelement zum Schalten eines Getriebes der Getriebeeinheit, eine Schaltgabeleinrichtung zum Verschieben des Schaltelements entlang einer Verschieberichtung und eine Führungseinrichtung zum Führen der Schaltgabeleinrichtung.The invention relates to a transmission unit for a motor vehicle, comprising a displaceable shift element for shifting a transmission of the transmission unit, a shift fork device for displacing the shift element along a shift direction and a guide device for guiding the shift fork device.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betätigen eines Getriebes mit den Schritten: a) Betätigen einer Schaltgabeleinrichtung, b) geführtes Verschieben der Schaltgabeleinrichtung mittels einer Führungseinrichtung, c) Verschieben des Schaltelementes entlang einer Verschieberichtung, und d) Schalten des Getriebes.The invention also relates to a method for actuating a gearbox comprising the steps of: a) actuating a shift fork device, b) guided shifting of the shift fork device by means of a guide device, c) displacement of the shift element along a shift direction, and d) shifting of the transmission.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Verwendung einer Getriebeeinheit.The invention also relates to a use of a transmission unit.

Derartige Getriebeeinheiten sind in Form von Synchronisierungen oder Klauenschaltungen bekannt. Dabei greifen Schaltschwingen oder -gabeln in entsprechende Nuten an einer Schiebemuffe der Synchronisierung oder Klaue ein. Durch Anbindung der Schaltschwinge oder der Schaltgabel an eine Aktuatorik wird die Schaltschwinge oder -gabel derart betätigt, so dass die Schiebemuffe axial verschoben und der Gang geschaltet wird. Dabei kann die Schaltgabel oder -schwinge manuell, hydraulisch, pneumatisch oder elektromotorisch betätigt werden.Such gear units are known in the form of synchronizers or jaw circuits. This shift rockers or forks engage in corresponding grooves on a sliding sleeve of the synchronization or claw. By connecting the shift rocker or the shift fork to an actuator, the shift rocker or fork is operated so that the sliding sleeve moved axially and the gear is switched. The shift fork or rocker can be operated manually, hydraulically, pneumatically or by electric motor.

Aus der GB 2 193 274 A ist eine Getriebeeinheit einer Antriebswelle mit zwei Geschwindigkeiten bekannt geworden, wobei das Spiel zwischen den Kupplungszähnen des Kupplungsbauteils mit der niedrigen Geschwindigkeit und dem entsprechenden darin eingreifenden Kupplungszähnen des Kupplungsbauteils mit der höheren Geschwindigkeit um das 1,6-fache bis 2,0-fache größer ist als das normale Spiel von 0,076 cm.From the GB 2 193 274 A For example, a transmission unit of a two-speed drive shaft has been known, wherein the clearance between the clutch teeth of the low-speed clutch member and the corresponding clutch teeth of the higher-speed clutch member engaging therein is 1.6 to 2.0 times larger as the normal game of 0.076 cm.

Aus der EP 1 596 103 A1 ist eine Stelleinheit zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes bekannt geworden. Dabei wird zwischen einer Antriebswelle und einer Schaltgabel wenigstens eine Drehverbindung mit einem antreibenden Drehteil und einem angetriebenen Drehteil vorgesehen, wobei das antreibende Drehteil eine sich in der Drehebene erstreckende Nut aufweist, in die ein Kopf des angetriebenen Drehteils greift, welcher bei Drehung des antreibenden Drehteils von der Nut geführt wird und sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse des angetriebenen Drehteils bewegt.From the EP 1 596 103 A1 an actuator for automated operation of a manual transmission has become known. Here, between a drive shaft and a shift fork at least one rotary joint with a driving rotary member and a driven rotary member is provided, wherein the driving rotary member has a extending in the plane of rotation groove into which a head of the driven rotary member engages, which upon rotation of the driving rotary part of the groove is guided and moves on a circular path about the axis of rotation of the driven rotary member.

Aus der WO 2005/073602 ist ein Getriebe mit einem verschiebbaren Schaltelement bekannt geworden. Das Schaltelement wird dabei mittels einer von einem Aktuator bewegten Schaltgabel verschoben und der Aktuator umfasst einen Motor, eine Welle, eine Kulisse und einen Federspeicher. Mittels der Kulisse wird eine Drehbewegung der Welle in eine Verschiebung der Schaltgabel umgesetzt. Weiterhin ist die Kulisse auf einer drehfest mit der Schaltgabeleinheit verbundenen Hülse ausgebildet, welche über den Federspeicher in Richtung der Verschiebung auf die Schaltgabeleinheit wirkt und die Hülse ist von der Welle durchsetzt, welche einen radial abstehenden und mit der Kulisse zusammenwirkenden Finger hat.From the WO 2005/073602 is a transmission with a sliding switching element has become known. The switching element is displaced by means of a switching fork moved by an actuator and the actuator comprises a motor, a shaft, a link and a spring accumulator. By means of the backdrop, a rotational movement of the shaft is converted into a shift of the shift fork. Furthermore, the gate is formed on a rotatably connected to the shift fork unit sleeve, which acts on the spring accumulator in the direction of displacement on the shift fork unit and the sleeve is penetrated by the shaft, which has a radially projecting and interacting with the gate fingers.

Nachteilig, insbesondere bei der Stelleinheit der EP 1 596 103 A1 sowie bei dem Getriebe der WO 2005/073602 , ist der äußerst komplizierte Aufbau der Stelleinheit bzw. der Schaltgabeleinheit. Darüber hinaus beansprucht die Stelleinheit bzw. die Schaltgabeleinheit relativ viel Bauraum und die entsprechenden Schaltgabeln müssen relativ massiv ausgeführt werden, um entsprechende Biegebeanspruchungen aufnehmen zu können.A disadvantage, in particular in the control unit of EP 1 596 103 A1 as well as in the transmission of WO 2005/073602 , is the extremely complicated structure of the actuator or the shift fork unit. In addition, the actuator or the shift fork unit claimed a relatively large amount of space and the corresponding shift forks must be made relatively solid in order to accommodate corresponding bending stresses can.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welches einfach und kostengünstig ein Schalten eines Getriebes ermöglicht, gleichzeitig Bauteile mit geringerem Gewicht ermöglicht und den notwendigen Bauraum reduziert.An object of the present invention is therefore to provide an apparatus and a method which allows simple and cost-effective switching of a transmission, at the same time allows components with lower weight and reduces the necessary space.

Die Erfindung löst die Aufgabe bei einer Getriebeeinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein verschiebbares Schaltelement zum Schalten eines Getriebes der Getriebeeinheit, eine Schaltgabeleinrichtung zum Verschieben des Schaltelementes entlang einer Verschieberichtung, eine Führungseinrichtung zum Führen der Schaltgabeleinrichtung dadurch, dass die Führungseinrichtung auf einer dem verschiebbaren Schaltelement abgewandten äußeren Seite der Schaltgabeleinrichtung angeordnet ist und mit dieser in Eingriff steht und dass die Schaltgabeleinrichtung und zumindest teilweise die Führungseinrichtung relativ zueinander drehbar und axial verschieblich angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass bei einer relativen Drehbewegung von Führungseinrichtung und Schaltgabeleinrichtung die Schaltgabeleinrichtung axial in Verschieberichtung verschoben wird.The invention solves the problem in a transmission unit for a motor vehicle, comprising a displaceable shift element for shifting a transmission of the transmission unit, a shift fork device for displacing the shift element along a displacement direction, a guide device for guiding the shift fork device in that the guide device facing away from the displaceable shift element outer side of the shift fork means is arranged and is engaged with this and that the shift fork means and at least partially the guide means are rotatably and axially displaceable relative to each other and are formed such that upon a relative rotational movement of guide means and shift fork means the shift fork means is axially displaced in the direction of displacement ,

Die Erfindung löst die Aufgabe ebenfalls bei einem Verfahren zum Betätigen eines Getriebes mit den Schritten a) Betätigen einer Schaltgabeleinrichtung, b) geführtes Verschieben der Schaltgabeleinrichtung mittels einer Führungseinrichtung, c) Verschieben des Schaltelementes entlang einer Verschieberichtung, und d) Schalten des Getriebes dadurch, dass das geführte Verschieben des Schaltelementes durch eine relative Drehung von zumindest einem Teil der Führungseinrichtung um die Schaltgabeleinrichtung erfolgt, wobei die Führungseinrichtung mit der Schaltgabeleinrichtung im Eingriff steht. The invention also achieves the object in a method for actuating a transmission with the steps of a) actuating a shift fork device, b) guided shifting of the shift fork device by means of a guide device, c) shifting the shift element along a shift direction, and d) shifting the transmission in that the guided displacement of the switching element is effected by a relative rotation of at least a part of the guide device about the shift fork device, wherein the guide device is in engagement with the shift fork device.

Die Erfindung löst die Aufgabe ebenfalls durch die Verwendung einer Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–11 in einem Kraftfahrzeug.The invention also achieves the object by the use of a gear unit according to at least one of claims 1-11 in a motor vehicle.

Auf diese Weise kann eine Betätigungskraft auf die Schaltgabeleinrichtung näher an dem Schiebeelement angreifen, was eine geringere Biegebeanspruchung der Schaltgabeleinrichtung bedingt. Die Schaltgabeleinrichtung kann somit weniger massiv und damit kostengünstiger hergestellt werden. Darüber hinaus wird ein geringerer radialer Aufbau ermöglicht und der Bauraum der Getriebeeinheit wird gesenkt.In this way, an actuating force can act on the shift fork device closer to the sliding element, which causes a lower bending stress of the shift fork device. The shift fork device can thus be made less massive and thus cheaper. In addition, a smaller radial structure is made possible and the space of the gear unit is lowered.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments, features and advantages of the invention are described in the subclaims.

Zweckmäßigerweise umfasst die Führungseinrichtung zumindest eine Kulisse mit darin eingreifenden Kulissenfingern. Anhand der Kulisse mit eingreifenden Kulissenfingern ist es möglich, eine einfache und kostengünstige Führungseinrichtung zur Verfügung zu stellen. Durch die Form der Kulisse ist zudem eine flexible Anpassung der Betätigungskraft für das verschiebbare Schaltelement möglich, insbesondere dann, wenn eine nicht-manuelle Betätigung der Schaltgabeleinrichtung vorgesehen wird.Conveniently, the guide device comprises at least one link with engaging link fingers. Based on the backdrop with engaging link fingers, it is possible to provide a simple and inexpensive guide device available. Due to the shape of the gate, a flexible adjustment of the actuating force for the displaceable switching element is also possible, in particular if a non-manual operation of the shift fork device is provided.

Vorteilhafterweise sind die Kulissenfinger an der Schaltgabeleinrichtung angeordnet und in die Kulisse der Führungseinrichtung eingreifbar ausgebildet, wobei die Kulisse, insbesondere zumindest teilweise umlaufend, ausgebildet ist. Der damit erzielte Vorteil ist, dass auf diese Weise die Schaltgabeleinrichtung, beispielsweise mittels einer Welle zur Drehung der Schaltgabeleinrichtung, angetrieben werden kann und gleichzeitig die Drehung und axiale Verschiebung der Schaltgabeleinrichtung passiv über eine Führung der Schaltgabeleinrichtung in der Kulisse vorgenommen werden kann. Damit ist zum einen eine äußerst zuverlässige Betätigung des Schaltelementes des Getriebes möglich, zum anderen kann die Schaltgabeleinrichtung in günstiger Weise möglichst nahe des Schaltelementes mit einer Betätigungskraft beaufschlagt werden, so dass insgesamt die Schaltgabeleinrichtung weniger massiv ausgeführt werden kann.Advantageously, the slide fingers are arranged on the shift fork device and formed engageable in the slot of the guide means, wherein the slide, in particular at least partially encircling, is formed. The advantage thus achieved is that in this way the shift fork device, for example by means of a shaft for rotating the shift fork device, can be driven and at the same time the rotation and axial displacement of the shift fork device can be passively made via a guide the shift fork device in the backdrop. Thus, on the one hand, an extremely reliable operation of the switching element of the transmission is possible, on the other hand, the shift fork device can be acted upon in a favorable manner as close as possible to the switching element with an actuating force, so that overall the shift fork device can be made less massive.

Zweckmäßigerweise sind zumindest drei Kulissenfinger mit jeweils zugehöriger Kulisse halbkreisförmig um das Schaltelement angeordnet. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die Schaltgabeleinrichtung und damit auch das Schaltelement gleichmäßiger und exakter axial verschoben werden kann. Ebenso können damit auch einzelne Kontaktkräfte zwischen der Schaltgabeleinrichtung und dem Schaltelement verringert werden, falls die entsprechenden Kulissenfinger hinsichtlich ihrer Anzahl einer Anzahl von Gleitelementen entsprechen, mit der die Schaltgabeleinrichtung in das Schaltelement zu dessen Verschiebung eingreift.Conveniently, at least three link fingers are arranged in each case with an associated link in a semicircle around the switching element. The advantage thus achieved is that it allows the shift fork device and thus also the switching element can be moved axially more evenly and accurately. Likewise, individual contact forces between the shift fork device and the shift element can also be reduced if the corresponding link fingers correspond in number to a number of sliding elements with which the shift fork device engages in the shift element for its displacement.

Zweckmäßigerweise sind zumindest ein Teil der Führungseinrichtung oder die Schaltgabeleinrichtung mittels einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung betätigbar. Auf diese Weise wird eine einfache und zuverlässige Betätigung eines Teils der Führungseinrichtung, beispielsweise der Kulisse, in dem diese gegenüber der Schaltgabeleinrichtung gedreht wird, oder der Kulissenfinger, indem diese gegenüber der Schaltgabeleinrichtung und der Kulisse gedreht werden, oder auch der Schaltgabeleinrichtung ermöglicht. Wird die Schaltgabeleinrichtung betätigt, kann diese, insbesondere mittels der elektromechanischen Betätigungseinrichtung, gedreht werden und mittels der Kulisse passiv geführt werden.Conveniently, at least a portion of the guide means or the shift fork means are actuated by means of an electromechanical actuator. In this way, a simple and reliable operation of a part of the guide device, for example, the backdrop in which it is rotated relative to the shift fork device, or the link fingers, by being rotated relative to the shift fork device and the scenery, or the shift fork device allows. If the shift fork device is actuated, it can be rotated, in particular by means of the electromechanical actuating device, and guided passively by means of the link.

Vorteilhafterweise ist die elektromechanische Betätigungseinrichtung zur relativen Drehung und axialen Verschiebung von Führungseinrichtung und Schaltgabeleinrichtung zueinander ausgebildet. Auf diese Weise kann mittels der elektromechanischen Betätigungseinrichtung das Schaltelement zum Schalten des Getriebes mittels Führungseinrichtung und Schaltgabeleinrichtung schnell und zuverlässig verschoben werden. Gleichzeitig muss nur eine einzelne elektromechanische Betätigungseinrichtung vorgesehen sein, um eine relative Drehung und axiale Verschiebung zwischen der Führungseinrichtung und Schaltgabeleinrichtung vornehmen zu können. Dies senkt insgesamt die Herstellungskosten der Getriebeeinheit.Advantageously, the electromechanical actuator for relative rotation and axial displacement of guide means and shift fork means is formed to each other. In this way, the switching element for switching the transmission by means of guide device and shift fork device can be moved quickly and reliably by means of the electromechanical actuator. At the same time only a single electromechanical actuator must be provided to make a relative rotation and axial displacement between the guide means and shift fork means can. This reduces overall the manufacturing cost of the gear unit.

Zweckmäßigerweise weist die zumindest eine Kulisse zumindest zwei Führungsbereiche mit unterschiedlicher Steigung auf. Auf diese Weise wird der Drehbereich der Schaltgabeleinrichtung festgelegt und gleichzeitig auch eine axiale Verschiebung der Schaltgabeleinrichtung ermöglicht, so dass auf einfache Weise eine axiale Verschiebung der Schaltgabeleinrichtung zum Schalten des Schaltelementes mittels der Führung durch die Kulisse mit den zumindest zwei Führungsbereichen zur Verfügung gestellt wird.Conveniently, the at least one link on at least two guide areas with different pitch. In this way, the rotational range of the shift fork device is set and at the same time allows an axial displacement of the shift fork device, so that in a simple way an axial displacement of the shift fork device for switching the switching element by means of the guide through the gate with the at least two guide areas is provided.

Vorteilhafterweise ist ein Teil der Führungseinrichtung drehfest angeordnet und die Schaltgabeleinrichtung mittels einer Welle der elektromechanischen Betätigungseinrichtung drehbar. Auf diese Weise kann eine besonders einfache Drehung der Schaltgabeleinrichtung gegenüber einem Teil der Führungseinrichtung ermöglicht werden. Wird die Schaltgabeleinrichtung zusammen mit Kulissenfingern gedreht, die in eine drehfest angeordnete Kulisse, beispielsweise angeordnet auf der Innenseite des Gehäuses der Getriebeeinheit, eingreifen, ist ein zuverlässiger Eingriff der Kulissenfinger in die Kulisse möglich und gleichzeitig kann die Getriebeeinheit äußerst kompakt hergestellt werden, da nur wenig Bauraum für die nicht angetriebene Kulisse bereitgestellt werden muss.Advantageously, a part of the guide device is arranged rotationally fixed and the shift fork device by means of a shaft of the electromechanical actuator rotatable. In this way, a particularly simple rotation of the shift fork device relative to a part of the guide device can be made possible. If the shift fork device is rotated together with link fingers, which engage in a rotatably arranged link, for example, arranged on the inside of the housing of the gear unit, a reliable engagement of the link fingers in the scenery is possible and at the same time, the transmission unit be made extremely compact, since only a small amount of space for the non-driven backdrop must be provided.

Zweckmäßigerweise umfasst die Schaltgabeleinrichtung ein Zahnsegment mit Zahnwelle, welches mit der Welle über eine Geradverzahnung in Eingriff steht. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die elektromechanische Betätigungseinrichtung im Wesentlichen über ein einfaches Getriebe die Schaltgabeleinrichtung betätigen kann, so dass eine exakt dosierte Betätigung der Schaltgabeleinrichtung und damit des Getriebes des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.Conveniently, the shift fork device comprises a toothed segment with toothed shaft, which is in engagement with the shaft via a straight toothing. The advantage thus achieved is that the electromechanical actuating device can actuate the shift fork device essentially via a simple transmission, so that a precisely metered actuation of the shift fork device and thus of the transmission of the motor vehicle is made possible.

Zweckmäßigerweise weist die zumindest eine Kulisse einen Einführbereich auf, der im Wesentlichen parallel zur Verschieberichtung ausgebildet ist. Der damit erzielte Vorteil ist, dass damit die Schaltgabeleinrichtung einfach in die Kulisse mit Kulissenfingern eingebracht werden kann, so dass insgesamt die Zeit für die Herstellung und Montage des Getriebes gesenkt wird.Conveniently, the at least one link on an insertion, which is formed substantially parallel to the direction of displacement. The advantage thus achieved is that it allows the shift fork device can be easily inserted into the backdrop with link fingers, so that the total time for the production and installation of the transmission is lowered.

Vorteilhafterweise ist zumindest ein Gleitelement an der Schaltgabeleinrichtung zum Eingriff in das Schaltelement angeordnet, wobei das Gleitelement und ein Kulissenfinger an der gleichen radialen Position an der Schaltgabeleinrichtung angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine Kraft von der Schaltgabeleinrichtung auf das Schaltelement besonders zuverlässig übertragen werden. Sind beispielsweise drei Kulissenfänger halbkreisförmig an der Schalteinrichtung angeordnet, die über eine äußere Kulisse jeweils geführt werden und sind auf der Innenseite der Schaltgabeleinrichtung, welche das Schaltelement betätigt, ebenfalls an den im Wesentlichen gleichen radialen Positionen drei Gleitelemente in Eingriff mit dem Schaltelement, kann dieses auf einfache und äußerst zuverlässige Weise mit einer geringen Kraft axial verschoben werden. Dies erhöht die Lebensdauer der Getriebeeinheit.Advantageously, at least one slide element is arranged on the shift fork device for engagement in the shift element, wherein the slide element and a slide finger are arranged at the same radial position on the shift fork device. In this way, a force can be transmitted from the shift fork device to the switching element particularly reliable. For example, if three slotted scrapers are arranged semicircular on the switching device, which are each guided via an outer link and are on the inside of the shift fork device, which actuates the switching element, also at the substantially same radial positions three sliding elements in engagement with the switching element, this can simple and extremely reliable way to be moved axially with a small force. This increases the life of the gear unit.

Zweckmäßigerweise wird bei einem Verfahren zum Betätigen eines Getriebes gemäß Anspruch 12 entweder die Schaltgabeleinrichtung oder die Führungseinrichtung angetrieben. Auf diese Weise kann zum einen das Getriebe den jeweiligen Anforderungen einfach angepasst werden. Wird beispielsweise die Schaltgabeleinrichtung angetrieben, wird diese passiv mittels der Führungseinrichtung geführt. Der Angriffspunkt der Betätigungskraft auf die Schaltgabeleinrichtung zum Betätigen des Schaltelementes wird so möglichst nah in radialer Richtung am Schaltelement angeordnet. Wird die Führungseinrichtung angetrieben, kann dies beispielsweise außerhalb der Schaltgabeleinrichtung und der Führungseinrichtung im Gehäuse der Getriebeeinheit erfolgen, wodurch eine einfachere Zugänglichkeit des entsprechenden Antriebs ermöglicht wird.Conveniently, in a method of actuating a transmission according to claim 12, either the shift fork means or the guide means is driven. In this way, on the one hand, the transmission can be easily adapted to the respective requirements. If, for example, the shift fork device is driven, it is passively guided by means of the guide device. The point of application of the actuating force on the shift fork device for actuating the switching element is arranged as close as possible in the radial direction on the switching element. If the guide device is driven, this can be done, for example, outside the shift fork device and the guide device in the housing of the gear unit, whereby a simpler accessibility of the corresponding drive is made possible.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components or elements.

Dabei zeigt jeweils in schematischer FormIt shows each in a schematic form

1 eine Schaltgabeleinrichtung mit Blickrichtung in Verschieberichtung eines Schaltelementes eines Getriebes bei einer Getriebeeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a shift fork device as seen in the direction of displacement of a switching element of a transmission in a transmission unit according to a first embodiment of the present invention;

2 eine Getriebeeinheit in Seitenansicht gemäß der ersten Ausführungsform der 1; und 2 a transmission unit in side view according to the first embodiment of the 1 ; and

3 eine abgewickelte Aufsicht einer Kulisse einer Führungseinrichtung der Getriebeeinheit gemäß der ersten Ausführungsform der 1 und 2. 3 a developed view of a backdrop of a guide device of the transmission unit according to the first embodiment of the 1 and 2 ,

1 zeigt eine Schaltgabeleinrichtung mit Blickrichtung in Verschieberichtung eines Schaltelementes eines Getriebes bei einer Getriebeeinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a shift fork device as viewed in the direction of displacement of a switching element of a transmission in a transmission unit according to a first embodiment of the present invention.

In 1 ist eine Schaltgabel 4 gezeigt, die im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet ist. Auf der Innenseite der Schaltgabel 4 sind im Winkel von 90° jeweils zueinander drei Gleitelemente (8) angeordnet, welche zum Eingriff in ein Schaltelement zu dessen axialem Verschieben dienen. Auf der Außenseite der Schaltgabel 4 sind ebenfalls in einem Winkel von 90° jeweils zueinander an den gleichen radialen Positionen der Gleitelemente 8 drei radial nach außen vorstehende Kulissenfinger 4b angeordnet, die jeweils mit einem Lager 3 versehen sind und die in eine Nut 2a (2) einbringbar sind.In 1 is a shift fork 4 shown, which is formed substantially semicircular. On the inside of the shift fork 4 are at an angle of 90 ° to each other three sliding elements ( 8th ), which serve to engage in a switching element for its axial displacement. On the outside of the shift fork 4 are also at an angle of 90 ° to each other at the same radial positions of the sliding elements 8th three radially outwardly projecting gate finger 4b arranged, each with a bearing 3 are provided and in a groove 2a ( 2 ) can be introduced.

2 zeigt eine Getriebeeinheit in Seitenansicht gemäß der ersten Ausführungsform der 1. 2 shows a transmission unit in side view according to the first embodiment of the 1 ,

2 ist die Getriebeeinheit 1 aus 1 gezeigt. Die Getriebeeinheit 1 umfasst dabei einen Elektromotor 6a, der mit einer in Verschieberichtung R angeordneten Betätigungswelle 6 zu deren Antrieb zusammenwirkt. An der Betätigungswelle 6 ist ein Zahnrad 6c angeordnet, welches mit einem Zahnelement 7 an einer Zahnwelle 7a zur Drehung der Schaltgabel 4 zusammenwirkt. Die Schaltgabel 4 steht in Eingriff mit einem Schaltelement 5 zum Schalten des Getriebes durch axiale Verschiebung des Schaltelementes 5. Die Schaltgabel 4 weist an ihrer Außenseite – wie in 1 gezeigt – Kulissenfinger 4b auf, die sich in radialer Richtung in Bezug auf die Verschieberichtung R des Schaltelementes 5 nach außen erstrecken. Die Kulissenfinger 4b sind über Lager 3 in Nuten 2a einer Führungseinrichtung 2 geführt. Die Führungseinrichtung 2 erstreckt sich dabei ebenfalls halbkreisförmig um die Schaltgabel 4 und weist für die drei Kulissenfinger 4b der Schaltgabel 4 jeweils gleich ausgebildete Nuten 2a in Form von Nutenbahnen auf. Die Nuten 2a weisen dabei zwei Führungsbereiche 10a, 10b auf, die unterschiedliche Steigung aufweisen. Ebenso ist ein Einführbereich 9 an der jeweiligen Nut 2a angeordnet. Der Drehbereich der Schaltgabel 4 wird dabei im Wesentlichen durch die Führungsbereiche 10a und 10b bestimmt. 2 is the gear unit 1 out 1 shown. The gear unit 1 includes an electric motor 6a , with one in the direction of displacement R arranged actuating shaft 6 cooperates to the drive. At the operating shaft 6 is a gear 6c arranged, which with a toothed element 7 on a toothed shaft 7a for rotation of the shift fork 4 interacts. The shift fork 4 is engaged with a switching element 5 for switching the transmission by axial displacement of the switching element 5 , The shift fork 4 indicates on its outside - as in 1 shown - backdrop finger 4b on, extending in the radial direction with respect to the direction of displacement R of the switching element 5 extend to the outside. The scenery fingers 4b are over camp 3 in grooves 2a a leadership facility 2 guided. The management device 2 also extends semicircular around the shift fork 4 and points for the three backdrop fingers 4b the shift fork 4 each identically formed grooves 2a in the form of grooved tracks. The grooves 2a have two management areas 10a . 10b on, which have different pitch. Likewise, an introduction area 9 at the respective groove 2a arranged. The turning range of the shift fork 4 is essentially by the leadership areas 10a and 10b certainly.

Um die Schaltgabel 4 in die Getriebeeinheit 1 einzubauen, werden die Kulissenfinger 4b über dem parallel zur Verschieberichtung R der Schiebemuffe 5 angeordneten Einführbereich 9 eingeführt. Der Einführbereich 9 geht dann um 90° gedreht in den ersten Führungsbereich 10a über, der senkrecht zur Verschieberichtung R ausgebildet ist.To the shift fork 4 in the gear unit 1 be incorporated, the scenery fingers 4b above the direction parallel to the direction R of the sliding sleeve 5 arranged insertion area 9 introduced. The insertion area 9 then turns 90 ° into the first guidance area 10a over, which is formed perpendicular to the direction of displacement R.

Die Kulissenfinger 4b werden – wie vorstehend ausgeführt – in den Führungsbereich 10a über den Einführbereich 9 in die jeweilige Nut 2a eingebracht. Wird nun der Elektromotor 6a betätigt, dreht sich die Welle 6 und mit ihr das Zahnrad 6c. Dadurch dreht sich wiederum das Zahnsegment 7, welches mit der Schaltgabel 4 über die Zahnwelle 7a verbunden ist, und letztendlich auch die Schaltgabel 4, passiv geführt durch die Nut 2a und die darin eingreifenden Kulissenfinger 4b der Führungseinrichtung 2. In 3 entspricht dieses einem Gleiten des jeweiligen gelagerten Kulissenfingers 4b im Führungsbereich 10a der jeweiligen Nut 2a.The scenery fingers 4b are - as stated above - in the management area 10a over the insertion area 9 into the respective groove 2a brought in. Will now be the electric motor 6a pressed, the shaft turns 6 and with her the gear 6c , This in turn rotates the toothed segment 7 , which with the shift fork 4 over the toothed shaft 7a connected, and ultimately the shift fork 4 passively guided by the groove 2a and the intervening sliding fingers 4b the management facility 2 , In 3 this corresponds to a sliding of the respective mounted link finger 4b in the management area 10a the respective groove 2a ,

Wird die Schaltgabel 4 weitergedreht, wird die Schaltgabel 4 mit den Kulissenfingern 4b durch den wesentlichen im 45°-Winkel zur Verschieberichtung R gemäß 3 verlaufenden zweiten Führungsbereich 10b geführt und so in axialer Richtung verschoben. Wird die Schaltgabel 4 noch weiter gedreht, so geht der zweite Führungsbereich 10b in einen dritten Führungsbereich 10a über, der wiederum senkrecht zur Verschieberichtung R und parallel zum ersten Führungsbereich 10a angeordnet ist. Dadurch wird die axiale Verschiebung in Verschieberichtung R der Schaltgabel 4 gestoppt und die Schaltgabel 4 hat ihre Endposition erreicht. Gleichzeitig mit der axialen Verschiebung der Schaltgabel 4 wird entsprechend die Schiebemuffe 5 zum Schalten des Getriebes betätigt, indem die Gleitelemente 8 der Schaltgabel 4 die Schiebemuffe 5 entsprechend axial verschieben. Der axiale Verschiebebereich der Schaltgabel 4 wird dabei im Wesentlichen durch die axiale Erstreckung der Nut 2a zwischen den beiden Führungsbereichen 10a, 10b, die senkrecht zur Verschieberichtung R angeordnet sind, bestimmt. Der Verstellbereich 4a der Schaltgabel 4 wird dabei im Wesentlichen durch die radiale Entfernung zwischen Anfang des Führungsbereichs 10a, welcher dem Einführbereich 9 benachbart ist und dem Ende des Führungsbereichs 10a, der verhindert, dass die Schaltgabel 4 sich weiter dreht, gebildet.Will the shift fork 4 turned further, the shift fork is 4 with the backdrop fingers 4b by the essential at 45 ° to the direction of rotation R according to 3 extending second guide area 10b guided and so moved in the axial direction. Will the shift fork 4 turned even further, so goes the second management area 10b into a third management area 10a about, in turn, perpendicular to the direction of displacement R and parallel to the first guide area 10a is arranged. As a result, the axial displacement in the direction of displacement R of the shift fork 4 stopped and the shift fork 4 has reached her final position. Simultaneously with the axial displacement of the shift fork 4 is correspondingly the sliding sleeve 5 operated to shift the transmission by the sliding elements 8th the shift fork 4 the sliding sleeve 5 move accordingly axially. The axial displacement of the shift fork 4 is essentially by the axial extent of the groove 2a between the two management areas 10a . 10b , which are arranged perpendicular to the direction R, determined. The adjustment range 4a the shift fork 4 This is essentially due to the radial distance between the beginning of the guide area 10a which is the insertion area 9 is adjacent and the end of the leadership area 10a that prevents the shift fork 4 continues to turn, formed.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.Although the present invention has been described above with reference to a preferred embodiment, it is not limited thereto, but modifiable in many ways.

Es ist weiter möglich, die Führungseinrichtung, insbesondere die Kulisse an einer Innenseite eines Gehäuses der Getriebeeinheit anzuordnen, insbesondere die Kulisse in das Gehäuse zu fräsen. Auf diese Weise kann ein weiterer Bauraum eingespart werden. Des Weiteren ist es möglich, den Elektromotor in den Führungsbereichen, die senkrecht zur Verschieberichtung R angeordnet sind, zur Betätigung weiterer Elemente auszubilden, beispielsweise ein Anpressen einer Kupplung innerhalb eines Allradgetriebes vorzunehmen. Schließlich ist es ebenso möglich, die Kulisse selbst um die Schaltgabeleinrichtung herumzudrehen. Die Schaltgabel ist dann verdrehfest, jedoch axial verschieblich gelagert, die Kulisse ist dann axial und radial gelagert. Weiter ist es selbstverständlich möglich, auch mehr als drei Kulissenfinger an der Außenseite der Schaltgabeleinrichtung anzuordnen. Dies ermöglicht dann eine noch gleichmäßigere axiale Verschiebung der Schaltgabeleinrichtung. Selbstverständlich müssen hierfür auch weitere Nuten bzw. Kulissen zu deren Führung vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es ebenso möglich, an der Schaltgabel selbst Nuten einzufräsen, bzw. Nuten vorzusehen, um die Schalteinrichtung mittels umfänglich angeordneter Kulissenfinger, beispielsweise an einem zumindest teilweise drehbar gelagerten Schaltring axial zu verschieben.It is also possible to arrange the guide device, in particular the gate on an inner side of a housing of the gear unit, in particular to mill the gate in the housing. In this way, a further space can be saved. Furthermore, it is possible to make the electric motor in the guide areas, which are arranged perpendicular to the displacement direction R, for actuating further elements, for example, to carry out a pressing of a clutch within an all-wheel drive. Finally, it is also possible to turn the scenery itself around the shift fork device. The shift fork is then rotationally fixed, but mounted axially displaceable, the slide is then mounted axially and radially. Further, it is of course possible to arrange more than three link fingers on the outside of the shift fork device. This then allows an even more uniform axial displacement of the shift fork device. Of course, this must also be provided more grooves or scenes for their leadership. In addition, it is also possible to milled grooves on the shift fork itself, or to provide grooves in order to move the switching device axially by means of circumferentially arranged link fingers, for example on an at least partially rotatably mounted switching ring.

Zusammenfassend weist die Erfindung unter anderem den Vorteil auf, dass ein geringer radialer Aufbau bzw. Bauraum für die Getriebeeinheit benötigt wird. Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Betätigungskraft für die Schaltgabeleinrichtung sehr nahe am gewünschten Ort, nämlich möglichst nah am Schaltelement ermöglicht, so dass die Schaltgabeleinrichtung weniger massiv ausgeführt werden kann. Durch die Form der Kulisse kann auf einfache Weise eine Schaltkraft für das Schaltelement mit Bezug auf ein Drehmoment einer elektrischen Maschine angepasst werden.In summary, the invention has, inter alia, the advantage that a small radial structure or installation space is required for the gear unit. In addition, an actuating force for the shift fork device very close to the desired location, namely as close as possible to the switching element allows by the invention, so that the shift fork device can be made less massive. Due to the shape of the backdrop, a switching force for the switching element with respect to a torque of an electric machine can be adapted in a simple manner.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Getriebeeinheitgear unit
22: Führungseinrichtungguide means
2a2a: Nutgroove
33: Lagercamp
44: Schaltgabelshift fork
4a4a: Verstellbereichadjustment
4b4b: Kulissenfingersliding finger
55: Schaltelementswitching element
66: Betätigungswelleactuating shaft
6a6a: Elektromotorelectric motor
6c6c: Zahnradgear
77: Zahnsegmenttoothed segment
7a7a: Zahnwellesplined shaft
88th: GleitelementSlide
99: Einführbereichinsertion
10a10a: Führungsbereichguide region
10b10b: Führungsbereichguide region
RR: Verschieberichtungdisplacement direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

GB 2193274 A [0005] GB 2193274 A [0005]
EP 1596103 A1 [0006, 0008] EP 1596103 A1 [0006, 0008]
WO 2005/073602 [0007, 0008] WO 2005/073602 [0007, 0008]

Claims

Getriebeeinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein verschiebbares Schaltelement (5) zum Schalten eines Getriebes der Getriebeeinheit (1), eine Schaltgabeleinrichtung (4) zum Verschieben des Schaltelementes (5) entlang einer Verschieberichtung (R), und eine Führungseinrichtung (2) zum Führen der Schaltgabeleinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) auf einer dem verschiebbaren Schaltelement (5) abgewandten äußeren Seite der Schaltgabeleinrichtung (4) angeordnet ist und mit dieser in Eingriff steht und dass die Schaltgabeleinrichtung (4) und zumindest teilweise die Führungseinrichtung (2) relativ zueinander drehbar und axial verschieblich angeordnet sind und derart ausgebildet sind, dass bei einer relativen Drehbewegung von Führungseinrichtung (2) und/oder Schaltgabeleinrichtung (4) die Schaltgabeleinrichtung (4) axial in Verschieberichtung (R) verschoben wird.Gear unit ( 1 ) for a motor vehicle, comprising a displaceable switching element ( 5 ) for switching a transmission of the transmission unit ( 1 ), a shift fork device ( 4 ) for moving the switching element ( 5 ) along a direction of displacement (R), and a guide device ( 2 ) for guiding the shift fork device ( 4 ), characterized in that the guide device ( 2 ) on a displaceable switching element ( 5 ) facing away from the outer side of the shift fork device ( 4 ) is arranged and engaged with this and that the shift fork device ( 4 ) and at least partially the management facility ( 2 ) are arranged rotatable relative to each other and axially displaceable and are formed such that in a relative rotational movement of guide means ( 2 ) and / or shift fork device ( 4 ) the shift fork device ( 4 ) is displaced axially in the direction of displacement (R).

Getriebeeinheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) zumindest eine Kulisse (2a) mit darin eingreifendem Kulissenfinger (4b) umfasst.Transmission unit according to claim 1, characterized in that the guide device ( 2 ) at least one backdrop ( 2a ) with engaging link finger ( 4b ).

Getriebeeinheit gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenfinger (4b) an der Schaltgabeleinrichtung (4) angeordnet und in die Kulisse (2a) der Führungseinrichtung (2) eingreifbar ausgebildet sind, wobei die Kulisse (2a), insbesondere zumindest teilweise umlaufend, ausgebildet ist.Gear unit according to claim 2, characterized in that the link finger ( 4b ) on the shift fork device ( 4 ) and into the scenery ( 2a ) of the management facility ( 2 ) are engageable formed, the scenery ( 2a ), in particular at least partially encircling, is formed.

Getriebeeinheit gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest drei Kulissenfinger (4b) mit jeweils zugehöriger Kulisse (2) halbkreisförmig um das Schaltelement (5) angeordnet sind.Transmission unit according to claim 3, characterized in that at least three link fingers ( 4b ), each with associated backdrop ( 2 ) semicircular around the switching element ( 5 ) are arranged.

Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) oder die Schaltgabeleinrichtung (4) mittels einer elektromechanischen Betätigungseinrichtung (6, 6a) betätigbar sind.Transmission unit according to at least one of claims 1-4, characterized in that the guide device ( 2 ) or the shift fork device ( 4 ) by means of an electromechanical actuator ( 6 . 6a ) are operable.

Getriebeeinheit gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Betätigungseinrichtung (6, 6a) zur relativen Drehung und axialen Verschiebung von Führungseinrichtung (2) und Schaltgabeleinrichtung (4) zueinander ausgebildet ist.Transmission unit according to claim 5, characterized in that the electromechanical actuating device ( 6 . 6a ) for relative rotation and axial displacement of guide means ( 2 ) and shift fork device ( 4 ) is formed to each other.

Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 2–6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kulisse (2a) zumindest zwei Führungsbereiche (10a, 10b) mit unterschiedlicher Steigung aufweist.Transmission unit according to at least one of claims 2-6, characterized in that the at least one backdrop ( 2a ) at least two management areas ( 10a . 10b ) with different pitch.

Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (2) drehfest angeordnet ist und die Schaltgabeleinrichtung (4) mittels einer Welle (6) der elektromechanischen Betätigungseinrichtung drehbar ist.Transmission unit according to at least one of claims 4-7, characterized in that the guide device ( 2 ) is arranged rotationally fixed and the shift fork device ( 4 ) by means of a shaft ( 6 ) of the electromechanical actuator is rotatable.

Getriebeeinheit gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabeleinrichtung (4) ein Zahnsegment (7) mit Zahnwelle (7a) umfasst, welches mit der Welle (6) über eine Geradverzahnung in Eingriff steht.Transmission unit according to claim 8, characterized in that the shift fork device ( 4 ) a toothed segment ( 7 ) with toothed shaft ( 7a ), which is connected to the shaft ( 6 ) is engaged via a spur toothing.

Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 2–9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kulisse (2a) einen Einführbereich (9) aufweist, der im Wesentlichen parallel zur Verschieberichtung (R) ausgebildet ist.Transmission unit according to at least one of claims 2-9, characterized in that the at least one backdrop ( 2a ) an insertion area ( 9 ), which is formed substantially parallel to the displacement direction (R).

Getriebeeinheit gemäß zumindest einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Gleitelement (8) an der Schaltgabeleinrichtung (4) zum Eingriff in das Schaltelement (5) angeordnet, wobei das Gleitelement (8) und ein Kulissenfinger (4b) an der gleichen radialen Position an der Schaltgabeleinrichtung (4) angeordnet sind.Transmission unit according to at least one of claims 1-10, characterized in that at least one sliding element ( 8th ) on the shift fork device ( 4 ) for engagement in the switching element ( 5 ), wherein the sliding element ( 8th ) and a backdrop finger ( 4b ) at the same radial position on the shift fork device ( 4 ) are arranged.

Verfahren zum Betätigen eines Getriebes mit den Schritten a) Betätigen einer Schaltgabeleinrichtung (4), b) Geführtes Verschieben der Schaltgabeleinrichtung (4) mittels einer Führungseinrichtung (2), c) Verschieben des Schaltelementes (5) entlang einer Verschieberichtung (R) und d) Schalten des Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass das geführte Verschieben des Schaltelementes (5) durch eine relative Drehung von zumindest einem Teil der Führungseinrichtung (2) um die Schaltgabeleinrichtung (4) erfolgt, wobei die Führungseinrichtung (2) mit der Schaltgabeleinrichtung (4) in Eingriff steht.Method for actuating a gear unit comprising the steps of a) actuating a shift fork device ( 4 ), b) Guided shifting of the shift fork device ( 4 ) by means of a guide device ( 2 ), c) shifting the switching element ( 5 ) along a displacement direction (R) and d) switching of the transmission, characterized in that the guided displacement of the switching element ( 5 ) by a relative rotation of at least a part of the guide device ( 2 ) around the shift fork device ( 4 ), wherein the guiding device ( 2 ) with the shift fork device ( 4 ) is engaged.

Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die Schaltgabeleinrichtung (4) oder die Führungseinrichtung (2) angetrieben wird.Method according to claim 12, characterized in that either the shift fork device ( 4 ) or the management facility ( 2 ) is driven.