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Die Erfindung betrifft ein Aktorsystem mit einer durch einen Aktorantrieb betätigbaren Aktoreinrichtung, die so mit einer manuell betätigbaren Verstellvorrichtung kombiniert ist, dass die Aktoreinrichtung, zum Beispiel bei einem Ausfall oder einer Störung des Aktorantriebs, manuell betätigbar ist.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 44 47 512 A1 ist eine Fahrstufenwähleinrichtung für ein automatisches Kraftfahrzeuggetriebe mit einem Wählschieber bekannt, der durch einen von einem Getriebesteuergerät angesteuerten Elektromotor verstellbar ist und durch dessen Verstellung verschiedene Betriebsstufen, die vom Fahrer über eine Steuereinrichtung ausgewählt werden, einlegbar sind, wobei Antriebsenergie für die translatorische Bewegung einer Sperrklinke über einen Bowdenzug einem Federspeicher entnommen werden kann, wobei die Feder beim Entspannen die Sperrklinke in die Verzahnung eines Parksperrenrads schiebt, um das Parksperrenrad ohne Nachbestromung des Elektromotors zu blockieren. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2017 218 638 A1 ist eine Betätigungsanordnung für eine Parksperre mit einem Parksperrenschieber bekannt, der mittels einer an ihm angreifenden, manuellen Notentriegelung von seiner Einrückstellung in seine Ausrückstellung überführbar ist, wobei die manuelle Notentriegelung ein flexibles, in einer zur Verschieberichtung des Parksperrenschiebers parallelen Zugrichtung bewegbares Zugelement mit einem im Montageendzustand des Kraftfahrzeugs zugänglichen Handgriff aufweist, welches ein senkrecht zur Verschiebungsrichtung des Parksperrenschiebers vorstehendes Widerlager mit Axialspiel umgreift.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine manuelle Notbetätigung in einem Aktorsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentspruchs 1 funktionell und/oder herstellungstechnisch zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Aktorsystem mit einer durch einen Aktorantrieb betätigbaren Aktoreinrichtung, die so mit einer manuell betätigbaren Verstellvorrichtung kombiniert ist, dass die Aktoreinrichtung, zum Beispiel bei einem Ausfall oder einer Störung des Aktorantriebs, manuell betätigbar ist, dadurch gelöst, dass die manuell betätigbare Verstellvorrichtung zwei Drehmomentüberträger umfasst, von denen einer in einer axialen Richtung zwischen einer Nichteingriffsstellung und einer Eingriffsstellung verlagerbar ist, in der zur manuellen Betätigung der Aktoreinrichtung ein Drehmoment über die in Eingriff befindlichen Drehmomentüberträger übertragen wird. Das Aktorsystem umfasst zum Beispiel einen Aktormotor, über den eine Schaltaktorik in einem Getriebe mit einer Parksperre betätigbar ist. Die Schaltaktorik umfasst zum Beispiel eine Schaltgabel, die über eine Schaltwalze betätigbar ist. Die Parksperre umfasst zum Beispiel ein Parksperrenrad, das über eine Parksperrenmechanik mit einer Parksperrenklinke verriegelbar ist. Die Drehmomentüberträger sind jeweils um eine Drehachse drehbar. Der Begriff axial bezieht sich im Hinblick auf die axiale Verlagerung des einen Drehmomentüberträgers auf dessen Drehachse. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu dieser Drehachse. In dem nachfolgend beschriebenen Beispiel sind die Drehmomentüberträger vorzugsweise als Zahnräder ausgeführt, die zur Drehmomentübertragung miteinander in Eingriff gebracht werden. Einer der Drehmomentüberträger könnte aber auch als Zahnstange ausgeführt sein.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentüberträger als Zahnräder ausgeführt sind, wobei ein erstes Zahnrad als Losrad und ein zweites Zahnrad als Festrad ausgeführt ist. Dadurch wird die Aktivierung/Deaktivierung der Verstellvorrichtung, die auch als Notentriegelungsvorrichtung bezeichnet wird, vereinfacht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aktorantrieb eine durch einen Elektromotor angetriebene Aktorwelle umfasst, die drehfest mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist. Über den Elektromotor kann die Aktorwelle in entgegengesetzten Drehrichtungen gezielt in Drehung versetzt werden, um die Schaltaktorik und die Parksperre zu betätigen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorwelle betätigungsmäßig mit einer Schalteinrichtung verbunden ist. Die Schalteinrichtung umfasst zum Beispiel eine Parksperrenmechanik, die über die Aktorwelle verriegelt und entriegelt werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung eine Schaltwalze mit einer Betätigungskontur für eine Parksperre umfasst. So kann über die Aktorwelle zum einen über die Schaltwalze ein Getriebegang eingelegt und ausgelegt werden. Gleichzeitig kann über die Aktorwelle die Parksperre verriegelt und entriegelt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung eine Entriegelungswelle mit dem ersten Zahnrad umfasst. Durch die axiale Verlagerbarkeit des ersten Zahnrads auf der Entriegelungswelle wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass sich die beiden Zahnräder nicht permanent in Eingriff befinden. Zudem können die beiden Zahnräder fertigungstechnisch einfach ausgeführt sein, da sie nur in seltenen Fällen für eine Notentriegelung der Parksperre benötigt werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungswelle mit dem ersten Zahnrad durch eine Federeinrichtung in eine Kopplungsstellung vorgespannt ist, in der sich die beiden Zahnräder miteinander in Eingriff befinden und in der die Entriegelungswelle zur manuellen Betätigung der Aktoreinrichtung manuell verdrehbar ist. So wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die manuell betätigbare Verstellvorrichtung nach ihrer Aktivierung sofort einsatzbereit ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungswelle mit einem Gewindeabschnitt in eine von außen manuell erreichbare feststehende Gehäuseausnehmung eingeschraubt ist, aus der die Entriegelungswelle mit dem Gewindeabschnitt, vorzugsweise mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, herausdrehbar ist, um die Verstellvorrichtung zu aktivieren. Bei dem geeigneten Werkzeug handelt es sich zum Beispiel um einen Inbusschlüssel, der zum einen verwendet wird, um die Verstellvorrichtung zu aktivieren. Darüber hinaus kann der Inbusschlüssel, besonders vorteilhaft ohne erneutes Ansetzen, nach dem Aktivieren der Verstellvorrichtung verwendet werden, um die Entriegelungswelle zur manuellen Betätigung der Aktorvorrichtung zu verdrehen.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Aktorsystems ist dadurch gekennzeichnet, dass die Entriegelungswelle mit einer Verschlussschraube kombiniert ist, die mit einem Gewindeabschnitt in eine von außen manuell erreichbare feststehende Gehäuseausnehmung eingeschraubt ist, aus dem die Verschlussschraube mit dem Gewindeabschnitt, vorzugsweise mi Hilfe eines geeigneten Werkzeugs, herausdrehbar ist, um die Verstellvorrichtung zu aktivieren. Vorteilhaft kann das gleiche Werkzeug, wie zum Beispiel ein Inbusschlüssel, nach dem Herausdrehen der Verschlussschraube verwendet werden, um die Entriegelungswelle zur manuellen Betätigung der Aktoreinrichtung zu verdrehen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Verstellvorrichtung, insbesondere eine Entriegelungswelle, einen Drehmomentüberträger, insbesondere ein Zahnrad, eine Aktorwelle und/oder eine Federeinrichtung für vorab beschriebenes Aktorsystem. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Verfahren zum Betreiben eins vorab beschriebenen Aktorsystems. Mit der vorab beschriebenen manuell betätigbaren Verstellvorrichtung kann der Momentenfluss zwischen Antriebsrädern und einem Antriebsmotor manuell vorteilhaft auch dann unterbrochen werden, wenn bei einem plötzlichen Ausfall in dem Aktorsystem ungewollt Übersetzungsstufen in ihrer aktuellen Schaltstellung verharren. Mit Hilfe der Verstellvorrichtung können vorteilhaft sowohl die Schaltaktorik als auch die Parksperre manuell in ihre geöffneten oder auch geschlossenen Stellungen gebracht werden. Über die in Eingriff befindlichen Drehmomentüberträger kann die Aktorwelle manuell verdreht werden. Die Verstellvorrichtung zur Notentriegelung ist in dem Getriebe vorteilhaft neben der Aktorwelle angeordnet. Die Verstellvorrichtung ist in ihrer deaktivierten Stellung nicht in Wirkverbindung mit der Aktorwelle. Die Verstellvorrichtung wirkt nur in ihrer aktivierten Stellung auf die Aktorwelle. Die Federeinrichtung ist vorteilhaft als Druckfeder ausgeführt. Ein Sicherungsring auf der Entriegelungswelle dient vorteilhaft zur Darstellung eines Endanschlags für die Verstellvorrichtung in ihrem aktivierten Zustand.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeuggetriebes mit einer manuellen Verstellvorrichtung in einer deaktivierten Stellung ohne Wirkverbindung zu einer Aktoreinrichtung;
- 2 eine Explosionsdarstellung zu 1; die
- 3, 4; 5, 6; 7, 8 jeweils eine Längsschnittdarstellung und eine perspektivische Darstellung der Verstellvorrichtung zur Veranschaulichung eines Aktivierungsvorgangs für eine Notentriegelung; und die
- 9 und 10 eine alternative Ausführung der Verstellvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung und in einer Explosionsdarstellung.
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Getriebes 1 mit Getrieberädern 2, 3 in einem offenen Getriebegehäuse 4 perspektivisch dargestellt. Bei dem Getriebe 1 handelt es sich um ein Fahrzeuggetriebe mit mindestens einer Übersetzungsstufe. Die Übersetzungsstufe ist zum Beispiel über eine Aktoreinrichtung 10 mit einer Schaltwalze 11 schaltbar.
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Derartige Fahrzeuggetriebe verharren üblicherweise in einer aktuellen Schaltstellung, wenn in einem Fehlerfall ein Aktormotor oder sogar die gesamte Elektronik ausfällt. Wenn die Getriebestruktur zudem noch so gestaltet ist, dass zwischen einem Antriebsmotor, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und Antriebsrädern keine selbstöffnende Kupplung angeordnet ist, so kann ein mit dem Getriebe ausgestattetes Fahrzeug zwar zum Stillstand gebracht werden, die Räder bleiben jedoch dem Antriebsmotor verbunden.
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Um dieses Fahrzeug abzuschleppen, muss die Verbindung zwischen den Rädern und dem Antriebsmotor manuell getrennt werden können.
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Soll in einem anderen Falle ein Fahrzeug mit einer elektrischen Parksperrenaktuierung bewegt werden, ohne den entsprechenden Aktormotor zu bestromen, so muss die Parksperre manuell in ihre geöffnete Stellung gebracht werden.
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In den 1 und 2 ist ein Aktorsystem 5 mit einer Verstellvorrichtung 20 gezeigt, mit der sowohl die Verbindung zwischen den Rädern und dem Antriebsmotor getrennt werden kann als auch die Parksperre in die manuelle Öffnungsstellung gebracht werden kann.
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Das Aktorsystem 5 umfasst einen Aktorantrieb 6 mit einem Elektromotor. Der Elektromotor ist antriebsmäßig mit einer Aktorwelle 7 verbunden. Die Aktorwelle 7 ist über einen Schneckentrieb mit einer Schaltaktorik 9 der Aktoreinrichtung 10 gekoppelt.
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Die Schaltaktorik 9 umfasst eine Schaltgabel, die über eine Schaltwalze 11 betätigt wird. Die Schaltwalze 11 ist darüber hinaus mit einer Betätigungskontur 12 für eine in den 1 und 2 nicht dargestellte Parksperre ausgestattet.
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Die Parksperre wird mit Hilfe der Betätigungskontur 12 über eine nur durch ein Bezugszeichen angedeutete Schalteinrichtung 13 betätigt. Die Schalteinrichtung 13 umfasst zum Beispiel eine herkömmliche Parksperrenmechanik mit einer Parksperrenklinke, die mit einem Parksperrenrad zusammenwirkt.
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In der Explosionsdarstellung der 2 sieht man, dass die Aktorwelle 7 mit Hilfe eines Festlagers 15 und eines Loslagers 16 drehbar in dem Getriebegehäuse 4 gelagert ist. Das Loslager 16 ist in einer Bohrung 19 des Getriebegehäuses 4 aufgenommen. Zur axialen Festlegung der Aktorwelle 7 dient ein Sicherungsring 14. An einem dem Aktorantrieb 6 abgewandten Ende weist die Aktorwelle 7 eine Schnecke 17 auf, die sich mit einem in 1 mit 18 bezeichneten Schneckenrad in Eingriff befindet.
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Die Verstellvorrichtung 20 umfasst einen Drehmomentüberträger 21, der relativ zu einem Drehmomentüberträger 22 axial verlagerbar ist. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse des Drehmomentüberträgers 21. Der Drehmomentüberträger 22 ist fest mit Aktorwelle 7 verbunden.
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Die beiden Drehmomentüberträger 21, 22 sind als Zahnräder mit Außenverzahnung ausgeführt. Der Drehmomentüberträger 21 stellt ein erstes Zahnrad 23 dar, das mit einer Formschlussausnehmung 27 ausgestattet ist, in die ein Formschlussabschnitt 33 einer Entriegelungswelle 25 eingreift, auf der das erste Zahnrad 23 axial verlagerbar ist. Der Formschlussabschnitt 33 ist als Vierkant ausgeführt.
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Die Verstellvorrichtung 20 umfasst des Weiteren eine als Druckfeder ausgeführte Federeinrichtung 26. Die Federeinrichtung 26 ist gegen das erste Zahnrad 23 auf der Entriegelungswelle 25 vorgespannt.
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Die Entriegelungswelle 25 umfasst einen Antriebskopf 30 mit einer zentralen Ausnehmung, die zum Beispiel als Innensechskant ausgeführt ist. Ausgehend von dem Antriebskopf 30 weist die Entriegelungswelle 25 einen Gewindeabschnitt 31, einen Führungsabschnitt 32, den Formschlussabschnitt 33 und einen Endabschnitt 38 auf. Mit dem Endabschnitt 38 ist die Entriegelungswelle 25 in einer komplementären Bohrung 39 des Getriebegehäuses 4 aufgenommen.
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In dem Führungsabschnitt 32 weist die Entriegelungswelle 25 eine Ringnut 34 auf, die zur Aufnahme eines Dichtrings 35 dient. Eine weitere Ringnut 36 ist zwischen dem Führungsabschnitt 32 und dem Formschlussabschnitt 33 angeordnet. Die Ringnut 36 dient zur Aufnahme eines Sicherungsrings 37.
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Der Sicherungsring 37 dient zur Darstellung eines Anschlags bei aktivierter Verstellvorrichtung 20. Mit ihrem Gewindeabschnitt 31 ist die Entriegelungswelle 25 in ihrem deaktivierten Zustand in eine Gehäuseausnehmung 29 mit einem entsprechenden Gewinde eingeschraubt.
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1 zeigt die Verstellvorrichtung 20, die auch als Notentriegelungsvorrichtung bezeichnet wird, in ihrer deaktivierten Stellung. Das erste Zahnrad 23 auf der Entriegelungswelle 25 befindet sich nicht in Eingriff mit dem zweiten Zahnrad 24, das drehfest mit der Aktorwelle 7 verbunden ist. Der Aktorantrieb 6 kann die Schaltwalze 11 ohne Verluste in der Verstellvorrichtung 20 aktuieren. Zur Aktivierung der Verstellvorrichtung oder Notentriegelungsvorrichtung 20 müssen die beiden Zahnräder 23 und 24 in Eingriff gebracht werden.
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In den 3, 4; 5, 6 und 7, 8 ist veranschaulicht, wie die Notentriegelungsvorrichtung 20 schrittweise aktiviert wird. In den 3 und 4 ist die Notentriegelungsvorrichtung 20 deaktiviert. Der Sicherungsring 37 ist von einer Anschlagfläche 41 des Gehäuses 4 beabstandet. Zwischen den als Zahnräder 23, 24 ausgeführten Drehmomentüberträgern 21, 22 gibt es, wie man in 4 sieht, einen Freigang 44.
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Die Entriegelungswelle 25 ist mit ihrem Gewindeabschnitt 31 in die Gehäuseausnehmung 29 eingeschraubt. Der Dichtring 35 dichtet die Entriegelungswelle 25 gegenüber dem Getriebegehäuse 4 ab. Der Sicherungsring 37 ist von der Anschlagfläche 41 beabstandet. Die als Druckfeder ausgeführte Federeinrichtung 26 drückt in 3 nach links und somit das erste Zahnrad 23 auf den als Vierkant ausgeführten Formschlussabschnitt (33 in 2).
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Zum Aktivieren der Notentriegelungsvorrichtung oder Verstellvorrichtung 20 wird die Entriegelungswelle 25 über den Antriebskopf 30 aus dem Getriebegehäuse 4 herausgeschraubt. Dabei verringert sich der Freigang (44 in 4) zwischen den beiden Zahnrädern 23, 24, so dass sich die Verzahnungen der Zahnräder 23, 24, wie man in 6 sieht, an einer Eingriffsstelle 45 kurz vor ihrem Einspuren befinden. Die als Druckfeder ausgeführte Federeinrichtung 26 beaufschlagt das Zahnrad 23 in 5 weiterhin mit einer Kraft nach links.
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In 7 sieht man, wie der Sicherungsring 37 nach dem Ausspuren des Gewindeabschnitts 31 an der Anschlagfläche 41 anschlägt. In dieser Stellung befinden sich die beiden Zahnräder 23, 24 vollständig miteinander in Eingriff. Dann ist die Verstellvorrichtung oder Notentriegelungsvorrichtung 20 aktiviert. Über ein Drehen der Entriegelungswelle 25 kann in dieser Stellung die Aktorwelle 7 über die in Eingriff befindlichen Zahnräder 23, 24 verdreht werden. So können sämtliche Schaltstellungen der Schaltaktorik 9 angefahren werden, wie man in 8 sieht.
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Die Deaktivierung der Notentriegelungsvorrichtung 20 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst muss die Entriegelungswelle 25 der Verstellvorrichtung 20 in axialer Richtung und gegen die Federkraft der Federeinrichtung 26 in das Getriebegehäuse 4 gedrückt werden. Dabei werden die Zahnräder 23 und 24 außer Eingriff gebracht. Anschließend wird die Entriegelungswelle über das Einschrauben des Gewindeabschnitts 31 in das Getriebegehäuse 4 bis zum festen Sitz angezogen. Dadurch stellt sich wieder der Freigang (44 in 4) zwischen den Zahnrädern 23, 24 her.
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Die 9 und 10 zeigen eine Verstellvorrichtung 60 mit einer Entriegelungswelle 65. Die Verstellvorrichtung 60 ähnelt der vorangegangenen Verstellvorrichtung 20 und ist im Wesentlichen funktionsgleich ausgeführt. Der wesentliche Unterschied hier ist jedoch, dass die Verstellvorrichtung oder Notentriegelungsvorrichtung 60 eine Verschlussschraube 70 umfasst, die separat zu einer Entriegelungswelle 65 ist.
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Die Verschlussschraube 70 umfasst einen Gewindeabschnitt 71, während ein Führungsabschnitt 72 an der Entriegelungswelle 65 vorgesehen ist. Ein Formschlusselement 73 ist als Stift ausgeführt und dient zur Aufnahme in einer Formschlussausnehmung 74 der Entriegelungswelle 65. Mit dem Formschlusselement 73 wird das erste Zahnrad 23 drehfest mit der Entriegelungswelle 65 verbunden. Eine Ringnut 76 dient zur Aufnahme eines Sicherungsrings 77.
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Beim Aktivieren der Notentriegelungsvorrichtung oder Verstellvorrichtung 60 wird die Verschlussschraube 70 komplett aus dem Getriebegehäuse 4 herausgedreht. Da die Stirnfläche der Verschlussschraube 70 eine Drehentkopplung zur Stirnfläche der Entriegelungswelle 65 darstellt, können die Verzahnungen der Zahnräder 23 und 24 bereits beim Herausschrauben der Verschlussschraube 70 miteinander in Eingriff gebracht werden. Dadurch kann der Freigang zwischen den Zahnrädern 23, 24 im deaktivierten Zustand der Verstellvorrichtung 20 minimiert werden. Dadurch wiederum kann der Bauraumbedarf in axialer Richtung reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Getrieberad
- 3
- Getrieberad
- 4
- Getriebegehäuse
- 5
- Aktorsystem
- 6
- Aktorantrieb
- 7
- Aktorwelle
- 8
- Schneckentrieb
- 9
- Schaltaktorik
- 10
- Aktoreinrichtung
- 11
- Schaltwalze
- 12
- Betätigungskontur
- 13
- Schalteinrichtung
- 14
- Sicherungsring
- 15
- Festlager
- 16
- Loslager
- 17
- Schnecke
- 18
- Schneckenrad
- 19
- Bohrung
- 20
- Verstellvorrichtung
- 21
- Drehmomentüberträger
- 22
- Drehmomentüberträger
- 23
- erstes Zahnrad
- 24
- zweites Zahnrad
- 25
- Entriegelungswelle
- 26
- Federeinrichtung
- 27
- Formschlussausnehmung
- 29
- Gehäuseausnehmung
- 30
- Antriebskopf
- 31
- Gewindeabschnitt
- 32
- Führungsabschnitt
- 33
- Formschlussabschnitt
- 34
- Ringnut
- 35
- Dichtring
- 36
- Ringnut
- 37
- Sicherungsring
- 38
- Endabschnitt
- 39
- Bohrung
- 41
- Anschlagfläche
- 44
- Freigang
- 45
- Eingriffsstelle
- 60
- Verstellvorrichtung
- 65
- Entriegelungswelle
- 70
- Verschlussschraube
- 71
- Gewindeabschnitt
- 72
- Führungsabschnitt
- 73
- Formschlusselement
- 74
- Formschlussausnehmung
- 76
- Ringnut
- 77
- Sicherungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4447512 A1 [0002]
- DE 102017218638 A1 [0002]
