DE102013217470A1

DE102013217470A1 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013217470A1
Application number: DE201310217470
Authority: DE
Inventors: Eugen Kombowski
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2014-03-27
Also published as: CN103671867A; CN103671867B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere zur Betätigung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Antriebselement mit einer Ausgangswelle, mit einem Gehäuse, mit einer Spindel, die von der Ausgangswelle verdrehbar ist und mit einer Spindelmutter, die auf der Spindel verdrehbar angeordnet ist, mit einem Sperrelement und mit einem Betätigungsaktuator, wobei das Sperrelement durch den Betätigungsaktuator in einem ersten Sperrzustand an dem Gehäuse sperrend anlegbar ist oder in einem zweiten Sperrzustand an der Spindel sperrend anlegbar ist, derart, dass bei einer Sperrung gegen das Gehäuse die Spindelmutter bei Antrieb durch das Antriebselement axial verlagerbar ist und bei einer Sperrung gegen die Spindel, die Spindelmutter sich bei Antrieb durch das Antriebselement mit der Spindel dreht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.
Betätigungsvorrichtungen sind im Stand der Technik für die Getriebebetätigung zum Wählen einer Übersetzungsstufe und zum Schalten der ausgewählten Übersetzungsstufe bekannt.
Eine einfache Betätigungsvorrichtung ist der manuell zu betätigende Schalthebel.
Auch sind so genannte Ein-Motoren-Aktuatoren bekannt geworden, die nur einen Antriebsmotor aufweisen und mittels geeigneter Kinematikmittel eine kombinierte Wählund Schaltbetätigung durchführen. Dabei ist mittels der Kinematikmittel eine Zwangskopplung der Wählbetätigung mit der Schaltbetätigung verbunden, so dass keine beliebige Reihenfolge von Wähl- und Schaltbewegung angesteuert werden kann.
Auch sind Betätigungsvorrichtungen im Stand der Technik bekannt geworden, bei welchen für die Wählbetätigung und für die Schaltbetätigung jeweils ein Elektromotor eingesetzt wird. Diese sind allerdings hinsichtlich Gewicht und benötigtem Bauraum sehr groß und auch eher hinsichtlich der Kosten teuer.
Daher ist es die Aufgabe der Erfindung eine Betätigungsvorrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und dennoch eine gute Ansteuerbarkeit, insbesondere der Übersetzungsstufen eines Getriebes, erlaubt.
Diese Aufgabe hinsichtlich der Betätigungsvorrichtung wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht eine Betätigungsvorrichtung vor, insbesondere zur Betätigung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Antriebselement mit einer Ausgangswelle, mit einem Gehäuse, mit einer Spindel, die von der Ausgangswelle verdrehbar ist und mit einer Spindelmutter, die auf der Spindel verdrehbar angeordnet ist, mit einem Sperrelement und mit einem Betätigungsaktuator, wobei das Sperrelement durch den Betätigungsaktuator in einem ersten Sperrzustand an dem Gehäuse sperrend anlegbar ist oder in einem zweiten Sperrzustand an der Spindel sperrend anlegbar ist, derart, dass bei einer Sperrung gegen das Gehäuse die Spindelmutter bei Antrieb durch das Antriebselement axial verlagerbar ist und bei einer Sperrung gegen die Spindel, die Spindelmutter sich bei Antrieb durch das Antriebselement mit der Spindel dreht. Durch das Vorsehen des Sperrelements mit Betätigungsaktuator kann ein kleiner Betätigungsaktuator vorgesehen sein, weil keine großen Kräfte benötigt werden für das Sperrelement.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Sperrelement mit der Spindelmutter gelenkig verbunden ist, so dass sie mit der Spindel oder mit dem Gehäuse sperrend anordenbar ist. Dazu kann das Sperrelement verkippt werden, um es entweder am Gehäuse oder an der Spindel anzulegen.
Beim Anlegen an das Gehäuse wird die Spindelmutter relativ zum Gehäuse verdrehfest aber axial verlagerbar gesperrt. Dadurch kann ein Wählvorgang durchgeführt werden.
Beim Anlegen an der Spindel wird die Spindelmutter zum Gehäuse verdrehbar aber zur Spindel verdrehfest gesperrt, so dass die Spindelmutter bei Verdrehung der Spindel auch verdreht wird. Dadurch kann ein Schaltvorgang durchgeführt werden.
Zweckmäßig ist es, wenn das Sperrelement mittels eines Elektromagneten als Betätigungsaktuator zwischen den beiden Sperrzuständen betätigbar ist.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Sperrelement mittels eines Kraftspeichers vorgespannt ist. Dadurch wird nur in einer Betätigungsrichtung eine Betätigungskraft benötigt. In der anderen Betätigungsrichtung wird dann die Kraft des Kraftspeichers genutzt.
Auch ist es zweckmäßig, wenn das Sperrelement eine Sperrklinke ist, die um eine Drehachse verkippbar ist, wobei die Drehachse parallel oder senkrecht zur Achse der Spindel ausgerichtet ist. Dabei ist es je nach Bauraumsituation vorteilhaft, wenn die Drehachse in Richtung der Spindelachse oder dazu senkrecht angeordnet ist.
Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass das Sperrelement eine axial verschiebbare Muffe ist, die wechselweise die Spindelmutter zur Spindel oder zum Gehäuse verbindet. Hierfür kann die Muffe die Verbindung beispielsweise über Klauen herstellen.
Auch ist es zweckmäßig, wenn mit der Spindelmutter zumindest ein Schaltnocken zur Betätigung eines Schalt- und Wählelements eines Getriebes verbunden ist. Dadurch kann durch die Betätigungsbewegung der Spindelmutter eine Getriebebetätigung oder eine Betätigung eines anderen Elements erfolgen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das erste Antriebselement ein Elektromotor ist. Dadurch kann die nötige Betätigungskraft bei hoher Drehzahl erbracht werden. Hierfür kann insbesondere zwischen dem Elektromotor und der Spindel eine Untersetzung vorgesehen sein, was eine kleinere Bauform des Elektromotors ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert: Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber dem Gehäuse,
2 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber der Spindel,
3 eine schematische Darstellung einer alternativen Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber dem Gehäuse.
Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1 in einem ersten Betätigungszustand, wobei die 2 die Betätigungsvorrichtung 1 in einem zweiten Betätigungszustand darstellt.
In der 1 ist eine Betätigungsvorrichtung 1 dargestellt, die beispielsweise zur Betätigung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs dient. Die Betätigungsvorrichtung umfasst ein erstes Antriebselement 2, wie einen Elektromotor, mit einer Ausgangswelle 3. Das erste Antriebselement 2 treibt die Ausgangswelle 3 zum Drehen an, wobei die Ausgangswelle 3 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn drehbar ansteuerbar ist.
Auf der Ausgangswelle 3 ist eine Spindel 4 angeordnet oder mit dieser verbunden, so dass die Ausgangswelle 3 die Spindel 4 antreiben kann. Auf der Spindel 4 ist eine Spindelmutter 5 verdrehbar angeordnet, so dass bei Drehung der Spindel 4 und drehfesten Festlegung der Spindelmutter 5 gegen ein Gehäuse die Spindelmutter 5 in axialer Richtung verlagerbar ist. Wird hingegen die Spindelmutter 5 mit der Spindel 4 festgelegt, so ist bei Drehung der Spindel 4 auch eine Drehung der Spindelmutter 5 der Fall. Die Spindelmutter 5 dreht sich dann mit der Spindel 4. Eine axiale Bewegung der Spindelmutter 5 wird dadurch vermieden.
Die Spindelmutter 5 weist weiterhin ein Sperrelement 6 auf, das mittels eines Betätigungsaktuators 7 betätigbar ist. Das Sperrelement 6 kann zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verlagert werden, wobei die erste Position eine Position ist, in welcher die Spindelmutter 5 am Gehäuse 8 der Betätigungsvorrichtung verdrehfest festgelegt ist, so dass sie zwar noch axial beweglich ist aber verdrehfest gegenüber dem Gehäuse 8 angeordnet ist. Die zweite Einstellung des Sperrelements 6 ist die mit der Spindel 4 gesperrte Einstellung, so dass die Spindelmutter 5 mit der Spindel 4 gesperrt ist und die beiden Elemente miteinander verdrehbar sind.
In 1 ist die Betätigungsvorrichtung 1 im ersten Sperrzustand dargestellt, in welchem das Sperrelement 6 an dem Gehäuse 8 sperrend anlegbar ist und die 2 zeigt den zweiten Sperrzustand, in welchem das Sperrelement 6 an der Spindel 4 sperrend anlegbar ist.
Dies bedeutet, dass bei einem sperrenden Anlegen des Sperrelements 6 an dem Gehäuse 8 die Spindelmutter 5 verdrehfest aber axial beweglich angeordnet ist, und bei einem sperrenden Anlegen des Sperrelements 6 an der Spindel 4 die Spindelmutter 5 zwar verdrehbar aber axial fest relativ zur Spindel 4 angeordnet ist.
Weiterhin ist zu erkennen, dass die Ausgangswelle 3 endseitig hin mit dem Lager 9 gelagert ist.
Das Sperrelement 6 ist ein gelenkig angeordnetes Element, das mit der Spindelmutter 5 gelenkig verbunden ist. Dabei kann das Sperrelement 6 zwei Arme 10, 11 aufweisen, wobei der erste Arm 10 mit der Spindel 4 sperrend verbindbar ist und der zweite Arm 11 mit dem Gehäuse 8 sperrend verbindbar ist.
Der Betätigungsaktuator 7 ist beispielsweise ein Elektromagnet, der gesteuert das Sperrelement 6 in den einen oder in den anderen Sperrzustand betätigen kann. Vorteilhaft ist es, wenn weiterhin ein Kraftspeicher 12, wie eine Feder, angeordnet ist, um das Sperrelement 6 in eine Richtung auf einen der Sperrzustände zu beaufschlagen, so dass bei einem unbetätigten Zustand aufgrund des Betätigungsaktuators 7 durch den Kraftspeicher 12 ein Sperrzustand eingenommen wird und bei Betätigung mittels des Betätigungsaktuators 7 der andere Sperrzustand eingenommen werden kann. Das Sperrelement 6 ist daher mittels eines Kraftspeichers 12 bevorzugt in den ersten oder in den zweiten Sperrzustand beaufschlagt.
Das Sperrelement 6 ist bevorzugt eine Sperrklinke, die um eine Drehachse 13 verkippbar ist, wobei die Drehachse 13 der Sperrklinke parallel oder senkrecht zur Achse der Spindel ausgerichtet ist. In den 1 und 2 ist die Drehachse 13 der Sperrklinke bzw. des Sperrelements 6 senkrecht zur Drehachse 14 der Spindel 4 ausgerichtet.
Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Drehachse 13 parallel zur Drehachse 14 der Spindel 4 angeordnet ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Spindelmutter 5 einen Schaltnocken 15 aufweist, mittels welchem eine Betätigung eines Schalt- und/oder Wählelements eines Getriebes möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: erstes Antriebselement
3: Ausgangswelle
4: Spindel
5: Spindelmutter
6: Sperrelement
7: Betätigungsaktuator
8: Gehäuse
9: Lager
10: Arm
11: Arm
12: Kraftspeicher
13: Drehachse
14: Drehachse
15: Schaltnocken

Claims

Betätigungsvorrichtung (1), insbesondere zur Betätigung eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Antriebselement (2) mit einer Ausgangswelle (3), mit einem Gehäuse (8), mit einer Spindel (4), die von der Ausgangswelle (3) verdrehbar ist und mit einer Spindelmutter (5), die auf der Spindel verdrehbar angeordnet ist, mit einem Sperrelement (6) und mit einem Betätigungsaktuator (7), wobei das Sperrelement durch den Betätigungsaktuator in einem ersten Sperrzustand an dem Gehäuse sperrend anlegbar ist und in einem zweiten Sperrzustand an der Spindel sperrend anlegbar ist, derart, dass bei einer Sperrung gegen das Gehäuse die Spindelmutter bei Antrieb durch das Antriebselement axial verlagerbar ist und bei einer Sperrung gegen die Spindel, die Spindelmutter sich bei Antrieb durch das Antriebselement mit der Spindel dreht.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) mit der Spindelmutter (5) gelenkig verbunden ist, so dass sie mit der Spindel (4) oder mit dem Gehäuse (8) sperrend anordenbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) mittels eines Elektromagneten als Betätigungsaktuator (7) zwischen den beiden Sperrzuständen betätigbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) mittels eines Kraftspeichers (12) vorgespannt ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) eine Sperrklinke ist, die um eine Drehachse (13) verkippbar ist, wobei die Drehachse (13) parallel oder senkrecht zur Achse (14) der Spindel (4) ausgerichtet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) eine axial verschiebbare Muffe ist, die wechselweise die Spindelmutter (5) zur Spindel (4) oder zum Gehäuse (8) verbindet.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mit der Spindelmutter (5) zumindest ein Schaltnocken (15) zur Betätigung eines Schalt- und Wählelements eines Getriebesverbunden ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) eine Schaltwelle des Betätigungsaktors ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebselement (2) ein Elektromotor ist.