DE102013217470A1 - Operating device for gear box of motor car, has spindle nut axially arranged in drive unit when inhibition is produced opposite to housing, where spindle nut is rotated when spindle is driven by driving unit - Google Patents

Operating device for gear box of motor car, has spindle nut axially arranged in drive unit when inhibition is produced opposite to housing, where spindle nut is rotated when spindle is driven by driving unit Download PDF

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Abstract

The device (1) has a spindle (4) utilized for rotating an output shaft (3). A spindle nut (5) is rotatably located on the spindle, a locking element (6) i.e. lock pawl, and an operation actuator (7) i.e. electromagnet. The locking element is arranged at a first off state of a housing by the operation actuator. The locking element is arranged at a second off state of the spindle. The spindle nut is axially arranged in a driving unit when an inhibition is produced opposite to the housing. The spindle nut is rotated when the spindle is driven by the driving unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to an actuating device, in particular for a transmission of a motor vehicle.

Betätigungsvorrichtungen sind im Stand der Technik für die Getriebebetätigung zum Wählen einer Übersetzungsstufe und zum Schalten der ausgewählten Übersetzungsstufe bekannt. Actuators are known in the art for transmission actuation for selecting a gear ratio and switching the selected gear ratio.

Eine einfache Betätigungsvorrichtung ist der manuell zu betätigende Schalthebel.A simple actuator is the manually operated shift lever.

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. Also known as single-motor actuators have become known, which have only one drive motor and perform a combined Wählund switching operation by means of suitable kinematic means. In this case, by means of the kinematic means a forced coupling of the selector actuator is connected to the switching operation, so that no arbitrary sequence of selection and switching movement can be controlled.

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.Actuating devices have also become known in the prior art in which an electric motor is used in each case for the selection operation and for the shifting operation. However, these are very large in terms of weight and space required and also more expensive in terms of cost.

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. Therefore, it is the object of the invention to provide an actuating device which is simple in construction and yet allows good controllability, in particular the transmission stages of a transmission.

Diese Aufgabe hinsichtlich der Betätigungsvorrichtung wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.This object with regard to the actuating device is achieved by an actuating device having the features according to claim 1.

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. An embodiment of the invention provides an actuating device, in particular for actuating a transmission of a motor vehicle, having a first drive element with an output shaft, with a housing, with a spindle which is rotatable by the output shaft and with a spindle nut, which is arranged rotatably on the spindle is, with a blocking element and with a Betätigungsaktuator, wherein the blocking element by the Betätigungsaktuator in a first blocking state on the housing can be applied locking or blocking in a second locked state on the spindle can be applied, such that at a lock against the housing, the spindle nut Drive is axially displaceable by the drive element and rotates at a lock against the spindle, the spindle nut when driven by the drive element with the spindle. By providing the blocking element with Betätigungsaktuator a small Betätigungsaktuator be provided because no large forces are needed for the blocking element.

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. It when the locking element is pivotally connected to the spindle nut so that it can be arranged blocking the spindle or with the housing is particularly advantageous. For this purpose, the blocking element can be tilted to apply it either on the housing or on the spindle.

Beim Anlegen an das Gehäuse wird die Spindelmutter relativ zum Gehäuse verdrehfest aber axial verlagerbar gesperrt. Dadurch kann ein Wählvorgang durchgeführt werden. When attached to the housing, the spindle nut is locked relative to the housing rotationally fixed but axially displaceable. This allows a dialing process to be performed.

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. When mounted on the spindle, the spindle nut is rotatable to the housing but locked rotationally fixed to the spindle, so that the spindle nut is rotated when the spindle is rotated. Thereby, a switching operation can be performed.

Zweckmäßig ist es, wenn das Sperrelement mittels eines Elektromagneten als Betätigungsaktuator zwischen den beiden Sperrzuständen betätigbar ist.It is expedient if the blocking element can be actuated by means of an electromagnet as Betätigungsaktuator between the two blocking states.

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.It is also expedient if the blocking element is prestressed by means of a force accumulator. As a result, an actuating force is required only in one direction of actuation. In the other direction of actuation then the force of the energy storage is used.

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. It is also expedient if the blocking element is a pawl which can be tilted about an axis of rotation, wherein the axis of rotation is aligned parallel or perpendicular to the axis of the spindle. Depending on the installation space situation, it is advantageous if the axis of rotation is arranged in the direction of the spindle axis or perpendicular thereto.

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.Alternatively, it can also be provided that the blocking element is an axially displaceable sleeve which alternately connects the spindle nut to the spindle or to the housing. For this purpose, the sleeve can make the connection, for example via claws.

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. It is also expedient if at least one switching cam for actuating a shift and selection element of a transmission is connected to the spindle nut. This can be done by the actuation movement of the spindle nut a transmission actuation or actuation of another element.

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.It is also advantageous if the first drive element is an electric motor. As a result, the necessary operating force can be provided at high speed become. For this purpose, a reduction can be provided in particular between the electric motor and the spindle, which allows a smaller size of the electric motor.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Figuren näher erläutert: Dabei zeigen:The present invention will be explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the associated figures, in which:

1 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber dem Gehäuse, 1 a schematic representation of an actuator with a barrier relative to the housing,

2 eine schematische Darstellung einer Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber der Spindel, 2 a schematic representation of an actuator with a barrier to the spindle,

3 eine schematische Darstellung einer alternativen Betätigungsvorrichtung mit einem Sperren gegenüber dem Gehäuse. 3 a schematic representation of an alternative actuator with a barrier relative to the housing.

Die 1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1 in einem ersten Betätigungszustand, wobei die 2 die Betätigungsvorrichtung 1 in einem zweiten Betätigungszustand darstellt.The 1 shows an actuator 1 in a first operating state, wherein the 2 the actuator 1 represents in a second operating state.

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. In the 1 is an actuator 1 represented, for example, for actuating a transmission of a motor vehicle. The actuating device comprises a first drive element 2 like an electric motor, with an output shaft 3 , The first drive element 2 drives the output shaft 3 for turning on, the output shaft 3 is rotatable in a clockwise or counterclockwise direction.

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.On the output shaft 3 is a spindle 4 arranged or connected to it, so that the output shaft 3 the spindle 4 can drive. On the spindle 4 is a spindle nut 5 rotatably arranged, so that upon rotation of the spindle 4 and rotationally fixed fixing of the spindle nut 5 against a housing, the spindle nut 5 is displaceable in the axial direction. Will, however, the spindle nut 5 with the spindle 4 is set, then is when the spindle 4 also a rotation of the spindle nut 5 the case. The spindle nut 5 then turns with the spindle 4 , An axial movement of the spindle nut 5 is avoided.

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. The spindle nut 5 also has a blocking element 6 on, by means of a Betätigungsaktuators 7 is operable. The blocking element 6 can be displaced between a first position and a second position, wherein the first position is a position in which the spindle nut 5 on the housing 8th the actuator is fixed against rotation, so that it is still axially movable but rotationally relative to the housing 8th is arranged. The second setting of the blocking element 6 is the one with the spindle 4 locked setting, leaving the spindle nut 5 with the spindle 4 is locked and the two elements are rotated together.

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.In 1 is the actuator 1 shown in the first blocking state, in which the blocking element 6 on the housing 8th is lockable and can be applied 2 shows the second blocking state in which the blocking element 6 at the spindle 4 is lockable can be applied.

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.This means that with a blocking application of the blocking element 6 on the housing 8th the spindle nut 5 is arranged rotationally fixed but axially movable, and in a blocking application of the blocking element 6 at the spindle 4 the spindle nut 5 Although rotatable but axially fixed relative to the spindle 4 is arranged.

Weiterhin ist zu erkennen, dass die Ausgangswelle 3 endseitig hin mit dem Lager 9 gelagert ist.Furthermore, it can be seen that the output shaft 3 end to the camp 9 is stored.

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.The blocking element 6 is a hinged element connected to the spindle nut 5 articulated is connected. In this case, the blocking element 6 two arms 10 . 11 have, wherein the first arm 10 with the spindle 4 is lockable connectable and the second arm 11 with the housing 8th is lockable connectable.

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.The actuation actuator 7 For example, is an electromagnet, which controls the blocking element 6 can operate in one or the other blocking state. It is advantageous if, furthermore, an energy store 12 like a spring, is arranged around the blocking element 6 biasing in one direction to one of the locked states, such that in an unactuated state due to the Betätigungsaktuators 7 through the energy storage 12 a blocking state is taken and when actuated by the Betätigungsaktuators 7 the other blocking state can be taken. The blocking element 6 is therefore by means of an energy storage 12 preferably acted upon in the first or in the second blocking state.

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. The blocking element 6 is preferably a pawl, which is about an axis of rotation 13 is tiltable, with the axis of rotation 13 the pawl is aligned parallel or perpendicular to the axis of the spindle. In the 1 and 2 is the rotation axis 13 the pawl or the locking element 6 perpendicular to the axis of rotation 14 the spindle 4 aligned.

Die 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Drehachse 13 parallel zur Drehachse 14 der Spindel 4 angeordnet ist.The 3 shows an embodiment in which the axis of rotation 13 parallel to the axis of rotation 14 the spindle 4 is arranged.

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.Furthermore, it is advantageous if the spindle nut 5 a switching cam 15 has, by means of which an actuation of a switching and / or selection element of a transmission is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Betätigungsvorrichtung actuator
22
erstes Antriebselement first drive element
33
Ausgangswelle output shaft
44
Spindel spindle
55
Spindelmutter spindle nut
66
Sperrelement blocking element
77
Betätigungsaktuator Betätigungsaktuator
88th
Gehäuse casing
99
Lager camp
1010
Arm poor
1111
Arm poor
1212
Kraftspeicher  power storage
1313
Drehachse axis of rotation
1414
Drehachse axis of rotation
1515
Schaltnocken switching cams

Claims (9)

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. Actuating device ( 1 ), in particular for actuating a transmission of a motor vehicle, with a first drive element ( 2 ) with an output shaft ( 3 ), with a housing ( 8th ), with a spindle ( 4 ) coming from the output shaft ( 3 ) is rotatable and with a spindle nut ( 5 ), which is arranged rotatably on the spindle, with a blocking element ( 6 ) and with an actuating actuator ( 7 ), wherein the blocking element by the Betätigungsaktuator in a first blocking state on the housing can be applied locking and locking in a second locked state to the spindle can be applied, such that when it is locked against the housing, the spindle nut is axially displaceable when driven by the drive element and when locked against the spindle, the spindle nut rotates when driven by the drive member with the spindle. 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.Actuating device according to claim 1, characterized in that the blocking element ( 6 ) with the spindle nut ( 5 ) is hinged so that it is connected to the spindle ( 4 ) or with the housing ( 8th ) can be arranged blocking. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) mittels eines Elektromagneten als Betätigungsaktuator (7) zwischen den beiden Sperrzuständen betätigbar ist.Actuating device according to claim 1 or 2, characterized in that the blocking element ( 6 ) by means of an electromagnet as Betätigungsaktuator ( 7 ) is operable between the two blocking states. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (6) mittels eines Kraftspeichers (12) vorgespannt ist. Actuating device according to claim 3, characterized in that the blocking element ( 6 ) by means of an energy storage device ( 12 ) is biased. 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. Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking element ( 6 ) is a pawl which is about a rotation axis ( 13 ) is tiltable, wherein the axis of rotation ( 13 ) parallel or perpendicular to the axis ( 14 ) of the spindle ( 4 ) is aligned. 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.Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the blocking element ( 6 ) is an axially displaceable sleeve which alternately the spindle nut ( 5 ) to the spindle ( 4 ) or to the housing ( 8th ) connects. 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. Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that with the spindle nut ( 5 ) at least one switching cam ( 15 ) is connected for actuating a shift and selection element of a transmission. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (4) eine Schaltwelle des Betätigungsaktors ist.Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the spindle ( 4 ) is a switching shaft of the Betätigungsaktors. Betätigungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebselement (2) ein Elektromotor ist. Actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the first drive element ( 2 ) is an electric motor.
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