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Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Getriebeelement, insbesondere eine Schiebemuffe, einer Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Aktor, der dazu ausgebildet ist, ein Betätigungselement, insbesondere eine Schaltgabel, der Betätigungsvorrichtung zur Betätigung des Getriebeelements zu bewegen.
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Betätigungsvorrichtungen für Getriebeelemente von Getriebevorrichtung von Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise wird ein Aktor dazu verwendet, eine Bewegung zu erzeugen, die über das Betätigungselement, zum Beispiel eine Schaltgabel, an ein Getriebeelement, zum Beispiel eine Schiebemuffe, übertragen wird. Mit anderen Worten kann die Betätigungsvorrichtung das Betätigungselement bewegen, das mit dem Getriebeelement gekoppelt ist, um das Getriebeelement in einen bestimmten Zustand zu stellen.
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Hierbei sind unterschiedliche Formen der Übertragung der Bewegung bzw. der Erzeugung der Bewegung bekannt, wobei üblicherweise eine rotatorische Bewegung des Aktors, nämlich eine Drehung der Ausgangswelle des Aktors, in eine lineare Bewegung, zum Beispiel eine lineare Bewegung der Schiebemuffe zwischen einem gekoppelten und einem entkoppeln Zustand, übersetzt werden muss. Eine Möglichkeit ist beispielsweise, den Aktor mittels einer Verzahnung an das Betätigungselement zu koppeln, sodass die Drehbewegung eines ersten Verzahnungsabschnitts, zum Beispiel durch Eingriff mit einem Zahnstangenabschnitt, zu einer Linearbewegung des Betätigungselements führt. Ferner ist bekannt, an der Ausgangswelle des Aktors, oder an einer Zwischenwelle, einen in Bezug auf die Drehung ungleichförmig geformten Zapfen anzuordnen, der eine Stellung des Betätigungselements bewirkt bzw. in Abhängigkeit von seiner Drehposition durch die ungleichförmige Ausbildung eine entsprechende lineare Verlagerung des Betätigungselements bewirkt.
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Die beschriebenen Lösungen sind üblicherweise in Bezug auf Montage und Herstellung aufwendig, insbesondere, da üblicherweise eine gerichtete Montage notwendig ist, das bedeutet, dass die Ausrichtung der einzelnen Bauteile zueinander und deren Ausrichtung im Gesamtsystem genau eingehalten werden muss, um eine präzise Stellung des Betätigungselements und des Getriebeelements im Betrieb zu gewährleisten. Der beschriebene ungleichförmige Zapfen muss ferner vergleichsweise genau gefertigt werden, um die Übersetzung der Drehbewegung in die Linearbewegung definiert umsetzen zu können. Weiter ist bekannt, dass durch die Anlage eines solchen Zapfens an dem Betätigungselement erhöhte Reibung auftreten kann, die die Effizienz und die Lebensdauer des Systems begrenzen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte Betätigungsvorrichtung für ein Getriebeelement einer Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für eine Getriebevorrichtung eines Kraftfahrzeugs, die dazu ausgebildet ist, mittels eines Betätigungselements ein Getriebeelement zu bewegen, beispielsweise das Getriebeelement in eine oder mehrere definierte Stellungen zu bewegen. Lediglich beispielhaft kann das Getriebeelement eine Schiebemuffe darstellen, die über ein als Schaltgabel ausgebildetes Betätigungselement gestellt werden kann, d.h., dass die Schiebemuffe in wenigstens zwei Schaltstellungen verbracht werden kann, beispielsweise in einen gekoppelten Zustand und einen entkoppeln Zustand. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Abtriebswelle der Btätigungsvorrichtung mit einem Exzenterelement, insbesondere einer Exzenterscheibe, gekoppelt ist, wobei eine Exzenterwelle exzentrisch in Bezug auf die Abtriebswelle des Aktors gelagert ist, wobei die Exzenterwelle mit einem Wellenabschnitt in eine Ausnehmung in dem Betätigungselement eingreift.
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Die Abtriebswelle des Aktors ist somit direkt oder indirekt mit dem Exzenterelement gekoppelt. Das Exzenterelement kann hierzu an der Abtriebswelle der Betätigungsvorrichtung, zum Beispiel an einer Ausgangswelle des Aktors oder an einer Zwischenwelle gelagert sein. Die Zwischenwelle kann bezogen auf die Ausgangswelle des Aktors parallel angeordnet sein, das bedeutet, dass diese parallel verlaufen kann und ihre Drehachse nicht mit der Achse der Ausgangswelle des Aktors zusammenfallen muss. Die Exzenterwelle ist über das Exzenterelement mit der Abtriebswelle gekoppelt und weist einen Wellenabschnitt auf, der in eine Ausnehmung in dem Betätigungselement eingreift. Die Ausnehmung in dem Betätigungselement kann beispielsweise ein Fenster darstellen, in das die Exzenterwelle mit ihrem Wellenabschnitt eingreift und somit in Abhängigkeit von der Drehposition der Exzenterwelle und des Exzenterelements eine Verlagerung des Betätigungselements durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann das Exzenterelement eine Exzenterscheibe darstellen, die die Exzenterwelle mit der Abtriebswelle, also beispielsweise der Ausgangswelle des Aktors bzw. der Zwischenwelle eines Übersetzungsgetriebes koppelt.
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Mit anderen Worten wird durch die Drehbewegung des Aktors das Exzenterelement und damit auch die Exzenterwelle gedreht. Durch die Positionsverlagerung bzw. die Drehbewegung des Exzenterelements wird somit die Exzenterwelle um das Exzenterelement bzw. um die Exzenterachse des Exzenterelements gedreht bzw. zusammen mit dem Exzenterelement um die Drehachse der Abtriebswelle gedreht. Somit wird die Position des Wellenabschnitts eingestellt, mit dem die Exzenterwelle die Ausnehmung in dem Betätigungselement kontaktiert. Da die Exzenterwelle bezogen auf die Exzenterachse des Exzenterelements exzentrisch gelagert ist, führt die Drehbewegung dazu, dass je nach Relativposition zwischen Exzenterwelle und Ausnehmung eine definierte Position des Betätigungselements eingestellt werden kann. Die Drehachse der Abtriebswelle, die das Exzenterelement trägt, wird als Exzenterachse bezeichnet, da diese letztlich die Position der Exzenterwelle einstellt.
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Hierbei kann das Exzenterelement auch direkt an der Ausgangswelle des Aktors angebunden sein, wobei alternativ auch eine Zwischenwelle als Abtriebswelle vorgesehen sein kann, an der das Exzenterelement angeordnet ist, welche Zwischenwelle mit der Ausgangswelle des Aktors gekoppelt ist, zum Beispiel zur Realisierung einer Vorübersetzung. Das Exzenterelement bewirkt hierbei letztlich die exzentrische Anordnung der Exzenterwelle und überträgt die Drehbewegung der Abtriebswelle auf die Exzenterwelle, die wiederum die Verstellung des Betätigungselements bewirkt. Die Verstellbewegung wird daher nicht durch eine exzentrische Formgebung erreicht, sondern durch die exzentrische Anordnung der Exzenterwelle. Die Exzenterwelle bzw. der in die Ausnehmung eingreifende Wellenabschnitt selbst kann in seinem Querschnitt betrachtet rund, insbesondere kreisrund, ausgeführt sein, beispielsweise als Zapfen, der mit einem Abschnitt an der Ausnehmung anliegt. Durch die Drehbewegung seitens des Aktors wird die Exzenterwelle somit nicht um ihre eigene Achse, sondern um die beschriebene „Exzenterachse“, also die Drehachse der Abtriebswelle gedreht, sodass Drehbewegung eine Positionsverlagerung der Exzenterwelle und somit eine Verstellbewegung des Betätigungselements bewirkt.
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Die Exzenterwelle kann, insbesondere an dem Wellenabschnitt, der in die Ausnehmung in dem Betätigungselement eingreift, eine Gleitfläche aufweisen oder an der Exzenterwelle kann ein eine Gleitfläche aufweisendes Gleitelements angeordnet sein, wobei die Gleitfläche dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung des Betätigungselements an einer Innenfläche der Ausnehmung zu gleiten. Wie beschrieben, greift die Exzenterwelle in die Ausnehmung ein, sodass aufgrund der Drehbewegung der Exzenterwelle um die Exzenterachse eine Positionsverlagerung des Betätigungselements möglich ist. Hierbei kommt die Gleitfläche des Gleitelements bzw. die Gleitfläche an der Exzenterwelle in Kontakt mit der Innenfläche der Ausnehmung und bewirkt somit bei der Relativbewegung zwischen Gleitfläche und Ausnehmung ein definiertes Gleiten. Durch entsprechende Materialwahl der Innenfläche der Ausnehmung und der Gleitfläche des Gleitelements bzw. der Gleitfläche der Exzenterwelle, kann die Reibung zwischen der Exzenterwelle und dem Betätigungselement verbessert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann an der Exzenterwelle ein Wälzelement drehbar angeordnet sein, wobei das Wälzelement dazu ausgebildet ist, bei einer Betätigung des Betätigungselements an der Innenfläche der Ausnehmung und/oder an der Exzenterwelle abzuwälzen. Das Wälzelement kann somit drehgelagert an der Exzenterwelle angeordnet sein, sodass bei einer Relativbewegung zwischen der Exzenterwelle und der Ausnehmung das Wälzelement an der Innenfläche der Ausnehmung abwälzen kann. Mit anderen Worten rollt das Wälzelement an der Innenfläche der Ausnehmung ab, wenn die Exzenterwelle um die Exzenterachse gedreht wird. Dadurch lässt sich die Reibung zwischen der Exzenterwelle und der Ausnehmung des Betätigungselements weiter reduzieren, da das Wälzelement entsprechend gelagert sein kann, sodass die Reibung bei der Drehung des Wälzelements um die Exzenterwelle entsprechend, insbesondere gegenüber einer üblichen Gleitbewegung, reduziert werden kann.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Betätigungsvorrichtung kann die Querschnittsform des Gleitelements oder des Wälzelements an eine Form der Ausnehmung angepasst sein, insbesondere quadratisch oder rund ausgebildet sein. Hierbei kann grundsätzlich die Formgebung der Ausnehmung aufgegriffen werden, beispielsweise ein rechteckiges Gleitelement oder ein rechteckiges Wälzelement verwendet werden, sofern die Ausnehmung ebenfalls rechteckig, insbesondere quadratisch, ist. Grundsätzlich soll durch den Wellenabschnitt der Exzenterwelle, insbesondere das Gleitelement oder Wälzelement, in der Ausnehmung des Betätigungselements erreicht werden, dass keine gerichtete Montage erforderlich ist, sondern der Wellenabschnitt, insbesondere das Gleitelement oder Wälzelement, in beliebiger Orientierung in die Ausnehmung eingebracht werden kann. Bei einer Verstellbewegung gleitet das Gleitelement an der Ausnehmung ab bzw. kann das Wälzelement an der Ausnehmung abwälzen. Wird ein eckiges Wälzelement in einer eckigen Ausnehmung verwendet, tritt die Wälzbewegung insbesondere zwischen Wälzelement und Exzenterwelle auf. Hierbei wird ferner erreicht, dass zwischen dem Gleitelement oder dem Wälzelement und der Innenfläche der Ausnehmung kein Linienkontakt auftritt, sondern ein Flächenkontakt erreicht wird. Dies verbessert die Übertragung der Bewegung und erhöht die Lebensdauer der Betätigungsvorrichtung.
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Die Größe der Ausnehmung kann in Verstelleinrichtung, d.h., in der Richtung, in der das Betätigungselement durch die Betätigungsvorrichtung bewegt wird, an die Größe des Gleitelements bzw. Wälzelements angepasst sein oder umgekehrt, derart, dass die entsprechende Ausdehnung des Gleitelements oder Wälzelements an die Größe der Ausnehmung angepasst wird. Dadurch wird insbesondere eine direkte Übertragung der Bewegung in Verstellrichtung erreicht, ohne ein übermäßiges Luftspiel. Eine Dimensionierung in Hochrichtung, d.h. insbesondere senkrecht zur Verstellrichtung, kann derart gewählt werden, dass eine freie Bewegung innerhalb der Ausnehmung möglich ist. Dadurch werden insbesondere Zwangskräfte zwischen dem Gleitelement bzw. Wälzelement und der Ausnehmung vermieden.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass das Gleitelement und/oder das Wälzelement in Axialrichtung bezogen auf die Exzenterwelle länger ausgebildet ist, als die Innenfläche der Ausnehmung. Die Exzenterwelle, insbesondere des Wellenabschnitts, kann somit weiter in die Ausnehmung eingreifen, als dies für den Flächenkontakt bzw. die flächige Anlage des Gleitelements bzw. des Wälzelements erforderlich ist. Stattdessen greift das Gleitelement oder das Wälzelement entsprechend weiter ein, sodass die Betätigungsvorrichtung bei der Montage tolerant gegenüber einer Abweichung in der Positionierung ist. Grundsätzlich kann die Ausnehmung somit um ein gewisses Maß weiter axial verschoben werden, ohne dass die Paarung zwischen der Exzenterwelle und der Ausnehmung verloren geht. Dies erlaubt weitere Toleranzen in der Montage bzw. der Fertigung sowie im Betrieb der einzelnen Bauteile.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ferner wenigstens eine Sperrstellung aufweisen, in der die Exzenterwelle und die Abtriebswelle hintereinander in Krafteinleitungsrichtung liegen. Wie beschrieben, treibt die Ausgangswelle des Aktors letztlich die Verstellung des Betätigungselements an. Die Ausgangswelle kann hierbei, ggf. über eine Zwischenwelle übersetzt, die Bewegung des Exzenterelements und somit die Bewegung der Exzenterwelle um die Exzenterachse des Exzenterelements antreiben. Ebenso ist es möglich, dass die Ausgangswelle selbst das Exzenterelement trägt und somit selbst als Abtriebswelle ausgebildet ist, die die Exzenterwelle somit bei einer eingeleiteten Drehbewegung um die Exzenterachse dreht. Die in dieser Ausgestaltung beschriebenen Sperrstellungen bewirken, dass bei Einnahme der Sperrstellung die Richtung der Krafteinleitung senkrecht auf der Exzenterwelle und senkrecht auf der Abtriebswelle steht. Eine Verbindungslinie zwischen Exzenterwelle und Abtriebswelle, insbesondere durch das Exzenterelement, fällt somit mit der Krafteinleitungsrichtung zusammen. Die Exzenterwelle kann daher in Krafteinleitungsrichtung „vor“ oder „hinter“ der Abtriebswelle stehen. Eine Krafteinleitung führt somit nicht zu einer Verdrehung der Exzenterwelle um die Exzenterachse, sondern die Krafteinleitung wird durch die Verbindungslinie und somit durch das Exzenterelement von der Exzenterwelle in die Abtriebswelle eingeleitet und dort abgestützt.
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Die Sperrstellungen können somit insbesondere eine Anordnung der Exzenterwelle relativ zu der Abtriebswelle auf „3:00 Uhr“ bzw. „9:00 Uhr“ betreffen, in der die Abstützung der Kraft auf das Betätigungselement auf die Exzenterwelle übertragen wird, diese jedoch in Bezug auf die Krafteinleitungsrichtung vor oder hinter der Abtriebswelle liegt. Somit wird ein Totpunkt bzw. Kniehebel realisiert, in dem die Krafteinleitung auf das Betätigungselement entsprechend abgestützt wird. Zum Beispiel kann eine derartige Sperrstellung in einer Endstellung des Betätigungselements liegen, sodass die Sperrstellung ohne oder durch eine vergleichsweise geringe Haltekraft aufrechterhalten werden kann. Ebenso ist es möglich, einen Anschlag vorzusehen, der die Sperrstellung realisiert, insbesondere derart, dass der Anschlag bei eingenommener Sperrstellung eine weitere Bewegung der Exzenterwelle verhindert. Dadurch kann die eingenommene Stellung ebenfalls gesichert bzw. gesperrt werden, da die Exzenterwelle an dem Anschlag anliegen kann und somit eine weitere Bewegung der Exzenterwelle nicht möglich ist.
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Die Betätigungsvorrichtung kann ein die Abtriebswelle umgreifendes Flanschelement aufweisen, das einen Anschlussvorsprung bereitstellt, mit dem die Betätigungsvorrichtung an einer Öffnung in einer Getriebevorrichtung montiert ist, wobei eine Außenfläche des Anschlussvorsprungs dazu ausgebildet ist, das Flanschelement, insbesondere abgedichtet, an der Getriebevorrichtung zu lagern. Durch das Flanschelement kann somit die Betätigungsvorrichtung an der Getriebevorrichtung gelagert werden, wobei der Anschlussvorsprung in eine Öffnung eingreift, an dem die Betätigungsvorrichtung angeordnet werden soll. Somit kann die Abtriebswelle durch die Öffnung in die Getriebevorrichtung eingreifen und das in der Getriebevorrichtung angeordnete Betätigungselement, beispielsweise die Schaltgabel, betätigen.
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Der Anschlussvorsprung kann insbesondere ringförmig bzw. grundsätzlich angepasst an die Form der Öffnung ausgestaltet sein. Der Umfang des Anschlussvorsprungs kann an der Öffnung, insbesondere an einer Innenfläche bzw. einem Rand der Öffnung, anliegen. Hierbei kann das Zusammenspiel aus Anschlussvorsprung und Öffnung gepasst ausgeführt sein, sodass Stellkräfte, die auf die Abtriebswelle übertragen werden, die durch die Öffnung durchgeführt ist, an der Öffnung bzw. dem Rand der Öffnung und somit am Gehäuse der Getriebevorrichtung abgestützt werden können. Somit ist durch die Lagerung mittels des Flanschelements eine Einleitung der auf die Betätigungsvorrichtung wirkenden Kräfte direkt in das Gehäuse der Getriebevorrichtung möglich. Etwaige Stellkräfte werden somit nicht an Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben, abgestützt, sondern direkt an dem Anschlussvorsprung in das Gehäuse der Getriebevorrichtung eingeleitet.
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Zwischen dem Anschlussvorsprung und der Öffnung können ferner Dichtmittel vorgesehen sein, beispielsweise kann ein O-Ring radial an dem Anschlussvorsprung angeordnet sein. Als Dichtelemente dienen beispielsweise Radialwellendichtringe oder anderweitige Dichtungen. Dadurch wird effektiv verhindert, dass Flüssigkeit, insbesondere Öl, aus dem Innenraum der Getriebevorrichtung in die Betätigungsvorrichtung austreten kann und beispielsweise den Aktor beeinträchtigen kann.
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Wie beschrieben, kann die Abtriebswelle als Ausgangswelle des Aktors verstanden werden oder die Abtriebswelle kann eine Zwischenwelle einer Vorübersetzung sein, die mit dem Exzenterelement gekoppelt ist. Letztlich treibt die Abtriebswelle das Exzenterelement an, das auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Die beiden Ausgestaltungen betreffen somit eine direkte Anordnung des Exzenterelements auf der Ausgangswelle des Aktors oder, falls eine Vorübersetzung vorgesehen sein soll, kann die Ausgangswelle des Aktors mit der Zwischenwelle der Vorübersetzung gekoppelt sein, auf welcher Zwischenwelle wiederum das beschriebene Exzenterelement angeordnet ist. In beiden Fällen ist die Abtriebswelle diejenige Welle, auf der das Exzenterelement angeordnet ist, mit dem wiederum die Exzenterwelle an die Abtriebswelle gekoppelt ist.
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Bei der Verwendung eines entsprechenden Untersetzungsgetriebes bzw. einer Vorübersetzung kann vorteilhafterweise eine sogenannte „3-Zahn-Motorwelle“ verwendet werden. Diese kann in ein Übersetzungszahnrad auf der Zwischenwelle eingreifen. Die Zahnräder können insbesondere auch als Zahnradsegmente ausgeführt sein, beispielsweise in einem Bereich von 90°. Dadurch ergibt sich ein Stellweg von - 45° bis +45°, sodass sich bei der verwendeten Vorübersetzung eine vergleichsweise große Drehbewegung bei vergleichsweise geringem Bauraumbedarf erreichen lässt. Zum Beispiel kann bei einer Übersetzung von i = 14 über einen Verstellbereich von 90° eine Drehbewegung von 1260° am Aktor erreicht werden, wobei die Abtriebswelle lediglich um die beschriebenen 90° verstellt wird.
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Dies bietet insbesondere den Vorteil, dass, je nach Aktorkonzept, eine vorteilhafte Verstellbewegung um mehr als nur eine Umdrehung erreicht wird. Schleifkontakte können somit beispielsweise freigefahren werden, wodurch sich eine Anhäufung von Kohleabrieb vermeiden lässt. Ferner bietet die Verstellbewegung um mehrere Umdrehungen Vorteile in Bezug auf eine Positionserfassung, da eine feinere Erfassung der Position aufgrund der größeren Verstellbewegung möglich ist. Eine solche Positionserfassung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die Umdrehungen mitgezählt werden oder dass einzelne Referenzfahrten durchgeführt werden, um eine absolute Bestimmung der Position zu erreichen.
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Wie zuvor beschrieben, kann eine Materialpaarung zwischen der Innenfläche der Ausnehmung und dem Gleitelement bzw. dem Wälzelement in Bezug auf den vorliegenden Reibwert angepasst werden. Zum Beispiel kann Kunststoff mit Metalleinlage oder mittels einer Beschichtung versehen und verwendet werden. Beschriebene Materialpaarungen können insbesondere eine Reibungsreduzierung erreichen oder reibungsoptimiert ausgeführt werden. Durch Verwendung von Kunststoffen bzw. Kunststoff-Metall-Paarungen, beispielsweise Kunststoffe mit Metalleinlagen oder Aufbringen von Zusatzmaterial auf die einzelnen Bauteile, können Flächen definiert ausgeführt werden, um eine Verschleiß- und Reibungsverringerung zu erzielen. Insbesondere kann die Wahl der Materialpaarung auch Einfluss auf das akustische Verhalten besitzen.
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Die Erfindung betrifft zudem eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine zuvor beschriebene Betätigungsvorrichtung umfasst. Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug auf die Betätigungsvorrichtung beschrieben wurden, sind somit auf die Getriebevorrichtung übertragbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 eine Getriebevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Betätigungsvorrichtung;
- 2 einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung von 1;
- 3 einen Ausschnitt der Getriebevorrichtung von 1, 2;
- 4 eine Explosionsdarstellung eines Teils der Betätigungsvorrichtung von 1-3; und
- 5 eine alternative Ausführung einer Abtriebswelle mit einem Exzenterelement und einer Exzenterwelle einer Getriebevorrichtung nach 1-4.
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1 zeigt eine Getriebevorrichtung 1 für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Die Getriebevorrichtung 1 umfasst ein Getriebeelement 2, in diesem Ausführungsbeispiel eine Schiebemuffe, die mit einem Betätigungselement 3 einer Betätigungsvorrichtung 4 gekoppelt ist. Mit anderen Worten kann über die Betätigungsvorrichtung 4, nämlich durch eine Bewegung des Betätigungselements 3, der Schaltzustand des Getriebeelements 2 gewählt bzw. das Getriebeelement 2 bewegt werden. Das Getriebeelement 2 kann somit in verschiedene Schaltzustände bewegt werden, beispielsweise um zwei Wellen miteinander zu koppeln oder diese voneinander zu entkoppeln.
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Die Betätigungsvorrichtung 4 weist für die Betätigung des Betätigungselements 3 eine Exzenterwelle 5 auf, die in eine Ausnehmung 6 in dem Betätigungselement 3 eingreift. Die Ausnehmung 6 kann auch als „Fenster“ in dem Betätigungselement 3 verstanden werden. Durch entsprechende Positionierung der Exzenterwelle 5 kann somit das Betätigungselement 3 in Betätigungsrichtung, beispielsweise entlang einer Stange 7 bewegt werden. Die Betätigungsrichtung ist beispielhaft durch einen Pfeil 8 dargestellt. Die Funktionsweise der Betätigungsvorrichtung 4 soll nachfolgend anhand der 1-5 beschrieben werden:
- 2 zeigt eine perspektivische Darstellung der Exzenterwelle 5 innerhalb der Ausnehmung 6 in dem Betätigungselement 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist an der Exzenterwelle 5 ein Gleitelement 9 angeordnet, das dazu ausgebildet ist, an einer Innenfläche 10 der Ausnehmung 6 entlang zu gleiten, nämlich bei einer Bewegung der Exzenterwelle 5, die ausgeführt wird, um das Betätigungselement 3 entlang der Stange 7 zu bewegen. Die Exzenterwelle 5 ist hierbei an einem Exzenterelement 11 gekoppelt, das auch als „Exzenterscheibe“ bezeichnet werden kann. Ersichtlich ist die Exzenterwelle 5 hierbei exzentrisch in Bezug auf eine Drehachse (vgl. 3) des Exzenterelements 11 angeordnet. Die Drehachse des Exzenterelements 11 wird auch als „Exzenterachse 14“ bezeichnet. In der gezeigten Ausführungsvariante ist das Exzenterelement 11 mit einer Abtriebswelle 16 gekoppelt.
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Durch die gezeigte Anordnung können zwei Sperrstellungen 12, 13 (vgl. 2) eingenommen werden, die beispielhaft auf „3:00 Uhr“ und „9:00 Uhr“ dargestellt sind. Hierbei beziehen sich die Sperrstellungen 12, 13 auf die Positionierung der Exzenterwelle 5 relativ zu der bzw. um die Exzenterachse 14. Befindet sich die Exzenterwelle 5 in Bezug auf die Abtriebswelle 16 in einer der beiden Sperrstellungen 12, 13 ist eine sogenannte Kniehebelmechanik realisiert bzw. befindet sich die Betätigungsvorrichtung 4 an einem Totpunkt, sodass über das Betätigungselement 3 eingeleitete Bewegungen gesperrt sind. Das Betätigungselement 3 kann somit in eine bestimmte Schaltstellung verbracht werden, aus der ohne Bewegung seitens der Betätigungsvorrichtung 4 kein Lösen erfolgt. Zum Beispiel kann ein eingelegter Zustand dadurch aufrechterhalten bzw. gesichert werden.
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3 zeigt beispielsweise eine Darstellung der Betätigungsvorrichtung 4 in einem teilweise ausgeblendeten Zustand. Hierbei ist ersichtlich, dass die Exzenterwelle 5 auf einer Längsachse 15 angeordnet ist bzw. entlang dieser ausgerichtet ist. Die Längsachse 15 dreht sich hierbei um die Exzenterachse 14 des Exzenterelements 11. Die Exzenterachse 14 fällt wiederum mit der Längsachse der Abtriebswelle 16 zusammen, die mit einer Ausgangswelle 17 eines Aktors 18 über ein Übersetzungsgetriebe 19 gekoppelt ist.
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Die Drehachse 20, auf der die Ausgangswelle 17 des Aktors 18 angeordnet ist bzw. die mit der Längsachse der Ausgangswelle 17 des Aktors 18 zusammenfällt, die Exzenterachse 14 des Exzenterelements 11 und die Längsachse 15 der Exzenterwelle 5 sind in dieser Ausgestaltung sonach parallel zueinander angeordnet, fallen jedoch nicht zusammen. In einer alternativen Ausgestaltung ist es ebenso möglich, dass das Exzenterelement 11 direkt an der Ausgangswelle 17 des Aktors 18 angeordnet ist, wonach die hierin beschriebene Abtriebswelle 16 mit der Ausgangswelle 17 zusammenfallen bzw. als solche ausgebildet sein kann.
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Das Übersetzungsgetriebe 19 kann in diesem Ausführungsbeispiel als Vorübersetzung verstanden werden. Die Ausgangswelle 17 des Aktors 18 weist eine sogenannte „3-Zahn-Motorwelle“ auf, die mit einem Zahnradsegment in Eingriff steht. Dadurch kann eine vergleichsweise hohe Übersetzung, beispielsweise i = 14, erreicht werden, die entprechende Vorteile in Bezug auf den Bewegungsumfang des Aktors 18, die Übersetzung der Bewegung, die Positionserfassung der Exzenterwelle 5 und somit des Betätigungszustands der Betätigungsvorrichtung 4 liefert.
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Das Gleitelement 9 weist in diesem Ausführungsbeispiel Gleitflächen 21 auf, mit denen das Gleitelement 9 in Anlage mit der Ausnehmung 6, insbesondere der Innenfläche 10 der Ausnehmung 6, wobei bei einer Bewegung der Exzenterwelle 5 die entsprechenden Gleitflächen 21 an der Innenfläche 10 der Ausnehmung 6 entlang gleiten können. Die Materialpaarung zwischen der Innenfläche 10 und den Gleitflächen 21 ist insbesondere reibungsoptimiert. Das Gleitelement 9 kann beispielsweise aus einem Metall oder mit einer Metallbeschichtung versehen werden. Ebenso ist es möglich, dass die Innenfläche 10 ein Metalleinlegeteil darstellt bzw. entsprechend beschichtet ist.
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Das Gleitelement 9 kann ferner wälzgelagert auf der Exzenterwelle 5 angeordnet sein, sodass die Drehbewegung der Exzenterwelle 5 um die Exzenterachse 14 möglichst reibungsarm ausgeführt werden kann. Hierbei gleitet das Gleitelement 9 zum einen an der Innenfläche 10 der Ausnehmung 6, wobei das Gleitelement 9 an der Exzenterwelle 5 abwälzen kann und sich somit um die Längsachse 15 der Exzenterwelle 5 dreht.
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4 zeigt eine Explosionsdarstellung einer beispielhaften Betätigungsvorrichtung 4. Wie beschrieben, kann der Aktor 18 eine Drehbewegung erzeugen, wobei sich die Ausgangswelle 17 des Aktors 18 um die Drehachse 20 dreht. Die Ausgangswelle 17 steht in Eingriff mit der Abtriebswelle 16, nämlich über das Übersetzungsgetriebe 19. Die Abtriebswelle 16 ist wiederum drehbar auf der Exzenterachse 14 gelagert, um die das Exzenterelement 11 drehbar ist, das auf der Abtriebswelle 16 angeordnet ist. Das Exzenterelement 11 trägt, wie ebenfalls zuvor beschrieben, die Exzenterwelle 5, die exzentrisch in Bezug auf die Abtriebswelle 16 und in diesem Ausführungsbeispiel auch exzentrisch zu der Ausgangswelle 17 angeordnet ist. Die Exzenterwelle 5 definiert somit die Längsachse 15, die bei einer erzeugten Drehbewegung um die Exzenterachse 14 dreht und dabei die Position des Gleitelements 9 entsprechend verändert. Da das Gleitelement 9 über die Ausnehmung 6 mit dem Betätigungselement 3 gekoppelt ist, wird letztlich die Position des Betätigungselements 3 entlang der Stange 7 verlagert.
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4 zeigt weiter, dass die Betätigungsvorrichtung 4 ein Flanschelement 22 aufweist, das für die Montage der Betätigungsvorrichtung 4 in einem Gehäuse der Getriebevorrichtung 1 vorgesehen ist. Mit anderen Worten greift das Flanschelement 22 in eine solche Öffnung ein, wobei ein Anschlussvorsprung 23 des Flanschelements 22 eine Abstützung der Betätigungsvorrichtung 4 in der Öffnung bewirkt. Stellkräfte, die von dem Aktor 18 auf das Betätigungselement 3 oder von dem Betätigungselement 3 über das Gleitelement 9 in die Betätigungsvorrichtung 4 eingeleitet werden, können somit unmittelbar an dem Anschlussvorsprung 23 abgestützt werden, sodass diese nicht in Befestigungsmittel eingeleitet werden müssen. An dem Flanschelement 22 ist ein Dichtelement 24, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen, der eine Abdichtung der Betätigungsvorrichtung 4 gegenüber der Getriebevorrichtung 1 bewirkt. Hierbei können weitere Dichtelemente vorgesehen sein, beispielsweise Radialwellendichtringe und dergleichen. Das Flanschelement 22 kann ferner an einem Gehäuseteil eines Gehäuses 25 für das Übersetzungsgetriebe 19 angeordnet sein. Zwischen zwei Gehäusehälften des Gehäuses 25 kann ein weiteres Dichtelement 26 vorgesehen sein.
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5 zeigt einen Ausschnitt einer alternativen Ausgestaltung im Bereich der Abtriebswelle 16. Wie beschrieben, ist die Abtriebswelle 16 mittels der Drehbewegung, die seitens des Aktors 18 erzeugt wird, drehbar auf der Exzenterachse 14 angeordnet bzw. ist die Abtriebswelle 16 um die Exzenterachse 14 drehbar. Das Exzenterelement 11, zum Beispiel eine Exzenterscheibe, ist mit der Abtriebswelle 16 gekoppelt, sodass diese ebenfalls exzentrisch um die Exzenterachse 14 drehbar ist. Die Exzenterwelle 5 kann hierbei als Stift oder als Zapfen mit dem Exzenterelement 11 gekoppelt sein, wobei die Exzenterwelle 5, wie beschrieben, die Längsachse 15 definiert. An der Exzenterwelle 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Wälzelement 27 angeordnet, das zwischen der Ausnehmung 6 und der Exzenterwelle 5 abwälzen kann. Wie beschrieben, kann die Abtriebswelle 16 eine Zwischenwelle sein oder direkt die Ausgangswelle 17 des Aktors 18 bilden.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Wälzlager 27 zum einen mit seiner Innenfläche an der Exzenterwelle 5 abgestützt sein und mit seiner Außenfläche an der Innenfläche 10 der Ausnehmung 6 angreifen. Somit ist eine reibungsarme Relativbewegung zwischen der Ausnehmung 6 und der Exzenterwelle 5 möglich. Die in den einzelnen Ausführungsformen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind aufeinander übertragbar, miteinander kombinierbar und untereinander austauschbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebevorrichtung
- 2
- Getriebeelement
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Betätigungsvorrichtung
- 5
- Exzenterwelle
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Stange
- 8
- Pfeil
- 9
- Gleitelement
- 10
- Innenfläche
- 11
- Exzenterelement
- 12
- Sperrstellung
- 13
- Sperrstellung
- 14
- Exzenterachse
- 15
- Längsachse
- 16
- Abtriebswelle
- 17
- Ausgangswelle
- 18
- Aktor
- 19
- Übersetzungsgetriebe
- 20
- Drehachse
- 21
- Gleitfläche
- 22
- Flanschelement
- 23
- Anschlussvorsprung
- 24
- Dichtelement
- 25
- Gehäuse
- 26
- Dichtelement
- 27
- Wälzelement
