DE10393512B4 - Device for operating a motor vehicle, in particular for actuating an automated transmission of a motor vehicle - Google Patents

Device for operating a motor vehicle, in particular for actuating an automated transmission of a motor vehicle Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang, gekennzeichnet dadurch, dass ein Betätigungssystem mit mindestens einer Kupplung in Verbindung steht, wobei diese mit einem Kupplungsaktor (110) verbunden ist, an einem Motor (12, 105) des Kupplungsaktors (110) mindestens eine Zahnstange (109) und zwei Schneckenräder (107, 108) angeordnet sind, eine mit einer Motorwelle (104) des Motors (105) verbundene Schneckenwelle (106) die Schneckenräder (107, 108) antreibt, die Welle des Motors (105) und die Schneckenwelle (106) in einem Bauteil dargestellt sind, und zumindest zwei Schneckenräder (107, 108) gemeinsam die Zahnstange (109) antreiben, wobei die Schneckenräder (107, 108) in Verzahnungskontakt mit der Zahnstange (109) und der Schneckenwelle (106) stehen.Device for operating a motor vehicle with a drive motor and a transmission in the drive train, characterized in that an actuating system is in communication with at least one clutch, which is connected to a clutch actuator (110) on a motor (12, 105) of the clutch actuator ( 110) at least one toothed rack (109) and two worm wheels (107, 108) are arranged, a worm shaft (106) connected to a motor shaft (104) of the motor (105) drives the worm gears (107, 108), the shaft of the motor ( 105) and the worm shaft (106) are shown in one component, and at least two worm wheels (107, 108) jointly drive the rack (109), the worm wheels (107, 108) in toothed contact with the rack (109) and the worm shaft (106) stand.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang.The invention relates to a device for operating a motor vehicle with a drive motor and a transmission in the drive train.

Gemäß 1 weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor 12 oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor 12 und Getriebe 4 angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.According to 1 indicates a vehicle 1 a drive unit 2 like a motor 12 or an internal combustion engine, on. Furthermore, in the drive train of the vehicle 1 a torque transmission system 3 and a gearbox 4 arranged. In this embodiment, the torque transmission system 3 in the power flow between engine 12 and gear 4 arranged, wherein a drive torque of the motor via the torque transmission system 3 to the gearbox 4 and from the transmission 4 on the output side to an output shaft 5 and to a downstream axis 6 as well as to the wheels 6a is transmitted.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Das Getriebe kann auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im Weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.The torque transmission system 3 is as a clutch, such as. Example, as a friction clutch, multi-plate clutch, magnetic powder clutch or torque converter lock-up clutch, configured, wherein the clutch may be a self-adjusting or a wear-compensating coupling. The gear 4 is an uninterruptible gearbox (USG). The transmission can also be an automated transmission (ASG), which can be automatically switched by means of at least one actuator. As an automated manual transmission, an automated transmission is to be understood hereinafter, which is connected with a traction interruption and in which the switching operation of the transmission ratio is controlled by at least one actuator.

Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im Wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.Furthermore, as USG also find an automatic transmission use, wherein an automatic transmission, a transmission is substantially without interruption of traction in the switching operations and which is usually constructed by planetary gear stages.

Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.Furthermore, a continuously variable transmission, such as conical-pulley transmission can be used. The automatic transmission can also be equipped with a torque transmission system arranged on the output side 3 , be designed as a clutch or a friction clutch. The torque transmission system 3 can continue to be designed as a starting clutch and / or reversible clutch for reversing the direction of rotation and / or safety clutch with a selectively controllable transmissible torque. The torque transmission system 3 may be a dry friction clutch or a wet friction clutch, for example, running in a fluid. It can also be a torque converter.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.The torque transmission system 3 has a drive side 7 and an output side 8th on, with a torque from the drive side 7 on the output side 8th is transferred by z. B. the clutch disc 3a by means of the pressure plate 3b , the plate spring 3c and the release bearing 3e as well as the flywheel 3d is charged with force. To this admission, the release lever 20 by means of an actuating device, for. As an actuator operated.

Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann.The activation of the torque transmission system 3 takes place by means of a control unit 13 , such as B. a control unit, which the control electronics 13a and the actor 13b may include.

Insbesondere bei Doppelkupplungsgetriebe-Kupplungsaktoren (DKG) und automatisierten Schaltgetriebe-Kupplungsaktoren (ASG) kann bevorzugt ein Schneckenradgetriebe mit einem Schubkurbelgetriebe kombiniert werden. Die höheren Antriebsmomente eines neuen Kupplungsstellermotors sind unter Umständen nicht mehr mit einem unbearbeiteten Plastikschneckenrad übertragbar.Especially with dual clutch transmission clutch actuators (DKG) and automatic transmission clutch actuators (ASG), a worm gear can be preferably combined with a slider crank gear. The higher drive torques of a new clutch actuator motor may not be transferable with an unprocessed plastic worm wheel.

Aus den Veröffentlichungen DE 103 13 383 A1 , DE 198 07 023 A1 und DE 855 929 B sind Kupplungsaktoren bekannt, die eine mechanische Strecke mit Schnecken- und/oder Zahnrädern aufweisen.From the publications DE 103 13 383 A1 . DE 198 07 023 A1 and DE 855 929 B Coupling actuators are known which have a mechanical route with worm and / or gears.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das oben beschriebene Problem der Stabilität wenigstens zu verbessern.The object of the present invention is to at least improve the above-described problem of stability.

Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine mit der Motorwelle 104 eines Motors 105 verbundene Schneckenwelle 106 bevorzugt mehrere Schneckenräder 107, 108 antreibt. Die Schneckenräder 107, 108 können dann z. B. eine gemeinsame Zahnstange als Abtriebsglied 109 antreiben.Accordingly, the invention proposes that one with the motor shaft 104 an engine 105 connected worm shaft 106 prefers several worm wheels 107 . 108 drives. The worm wheels 107 . 108 can then z. B. a common rack as a driven member 109 drive.

Auf diese Weise kann die Leistung des Aktormotors 105 z. B. über zwei Getriebestränge übertragen werden. Somit werden die in ihrer Auslegung sensibleren Getriebeteile in vorteilhafter Weise geringer belastet. Dies ist für die Schneckenradverzahnung und das Zahnstangengetriebe besonders vorteilhaft. Folglich ist auch für den Anwendungsfall mit Plastikschneckenrädern eine ausreichende Dimensionierung möglich. Der erforderliche Bauaufwand steigt bezogen auf die mögliche Leistungssteigerung nur gering an.In this way, the power of the actuator motor 105 z. B. transmitted over two transmission lines. Thus, the more sensitive in their interpretation gear parts are advantageously less burdened. This is particularly advantageous for the worm gear and the rack gear. Consequently, sufficient dimensioning is also possible for the application with plastic worm wheels. The required construction costs increase in relation to the possible increase in performance only small.

Im Weiteren wird eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der bevorzugt ein mehrfaches Schneckenradgetriebe vorgeschlagen wird, welches z. B. mit einer Zahnstange zur Huberzeugung gekoppelt istIn another embodiment of the present invention will be described, in which preferably a multiple worm gear is proposed, which z. B. is coupled to a rack for Huberzeugung

In 2 ist die oben beschriebene Ausgestaltung der Schneckenwelle 106 mit den Zahnrädern 107, 108 und der Zahnstange bzw. dem Abtriebsglied 109 schematisch angedeutet. Dabei sind durch Pfeile die jeweiligen Bewegungsrichtungen angedeutet. Bei dieser Ausgestaltung ist die Zahnstange 109 in einem rechten Winkel zu der Schneckenwelle 106 angeordnet.In 2 is the above-described embodiment of the worm shaft 106 with the gears 107 . 108 and the rack or the output member 109 indicated schematically. The respective directions of movement are indicated by arrows. In this embodiment, the rack is 109 at a right angle to the worm shaft 106 arranged.

In 3 ist eine weitere Anordnungsmöglichkeit dargestellt, wobei hier die Zahnstange 109 in einem vorbestimmten Winkel, welcher in 5 mit α bezeichnet ist, zur Schneckenwelle 106 angeordnet ist.In 3 Another arrangement option is shown, in which case the rack 109 at a predetermined angle, which in 5 with α, to the worm shaft 106 is arranged.

Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, dass die Schneckenradritzel seitlich auf entsprechende Lagerbolzen aufgesteckt werden und somit mit der Schneckenwelle 106 und der Zahnstange 109 in Verzahnungskontakt kommen. Somit ist eine einfache Montage des Getriebes ohne Einschrauben einer Spindel- und Mutter-Paarung möglich.In the embodiment according to the invention, it is particularly advantageous for the worm wheel pinions to be attached laterally to corresponding bearing bolts and thus to the worm shaft 106 and the rack 109 come into toothed contact. Thus, a simple assembly of the transmission is possible without screwing a spindle and nut pairing.

Ferner wirken die Querkräfte der Zahnstange nicht direkt auf die Verzahnung des Schneckenradgetriebes. Somit ist eine einfache Bolzenlagerung der Schneckenräder möglich.Furthermore, the transverse forces of the rack do not act directly on the teeth of the worm gear. Thus, a simple pin bearing of the worm wheels is possible.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch eine doppelseitige Ausführung des Schneckenradgetriebes vorgesehen sein. Bei dieser Ausführung kann eine vollständige Axialkraftkompensation an der Schneckenwelle 106 erreicht werden. Somit muss die Schneckenwelle 106 nicht axial abgestützt werden und kann in einfachster Weise an die Motorwelle angeformt werden. Folglich sind die Motorwelle und die Schneckenwelle 106 bevorzugt ein gemeinsames Bauelement. Es ist auch möglich, dass zur Momentenübertragung eine Kerbverzahnung oder dergleichen zwischen der Motorwelle und der Schneckenwelle 106 verwendet wird.According to one embodiment of the invention, a double-sided design of the worm gear can be provided. In this version, a complete Axialkraftkompensation on the worm shaft 106 be achieved. Thus, the worm shaft must 106 can not be supported axially and can be integrally formed on the motor shaft in the simplest way. Consequently, the motor shaft and the worm shaft 106 preferably a common component. It is also possible that for torque transmission, a serration or the like between the motor shaft and the worm shaft 106 is used.

Bei der Ausgestaltung mit gegenüber liegenden Ritzeln bzw. Schneckenrädern an der Zahnstange heben sich in vorteilhafter Weise die Verzahnungskräfte jeweils auf und es treten somit geringere Reibverluste auf.In the embodiment with opposing pinions or worm wheels on the rack, the gear teeth lift in each case in an advantageous manner and thus there are lower friction losses.

Durch das vorgeschlagene Schneckenradgetriebe besteht die Möglichkeit z. B. einen hydraulischen Geberzylinder oder dergleichen mit der Zahnstange anzutreiben.The proposed worm gear is possible z. B. to drive a hydraulic master cylinder or the like with the rack.

Das erfindungsgemäße Schneckengetriebe kann bevorzugt Kunststoffteile oder dergleichen als kombinierte Schneckenräder und Zahnstangenritzel in einem Teil aufweisen. Vorzugsweise können die Schneckenräder und auch das Zahnstangenritzel die gleiche Verzahnung aufweisen. Es ist auch möglich, dass andere Werkstoffe und auch andere Verzahnungen bei den einzelnen Elementen verwendet werden.The worm gear according to the invention may preferably comprise plastic parts or the like as combined worm gears and rack pinions in one part. Preferably, the worm wheels and also the rack pinion can have the same toothing. It is also possible that other materials and also other gears are used in the individual elements.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten mit ähnlichen Bauteilen, sodass eine hohe Anpassungsfähigkeit bei der mechanischen Anbindung vorliegt.The embodiment of the invention allows a variety of possible arrangements with similar components, so that there is a high adaptability to the mechanical connection.

Alternative Ausgestaltungen können Zwei- oder Mehrschneckenräder bevorzugt in einer paarweisen Anordnung vorsehen. Die Abtriebsrichtung der Zahnstange kann sowohl parallel, rechtwinklig oder in einem anderen geeigneten Winkel bezogen auf die Schneckenachse vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass lediglich Radsegmente bei den Schneckenrädern bzw. Ritzeln statt der Vollräder verwendet werden, um auf diese Weise eine Bauraumeinsparung zu erreichen. Denkbar ist es auch, dass anstelle von gestellfesten Schneckenrädern Losräder verwendet werden.Alternative embodiments may preferably provide two or more worm wheels in a paired arrangement. The output direction of the rack may be provided both parallel, at right angles or at another suitable angle with respect to the worm axis. It is also possible that only wheel segments are used in the worm gears or pinions instead of the solid wheels, in order to achieve a space saving in this way. It is also conceivable that loose wheels are used instead of frame-fixed worm wheels.

Es ist auch möglich, dass andere Getriebeformen, wie z. B. Schraubradgetriebe eingesetzt werden, um gerade verzahnte Teile, wie z. B. Feinstanzräder oder dergleichen, einsetzen zu können. Die Schneckenräder können auch aus anderen Werkstoffen, wie z. B. Sinterteilen oder Feinstanzteilen oder dergleichen gefertigt werden.It is also possible that other forms of transmission, such. B. Schraubradgetriebe be used to straight toothed parts such. As Feinstanzräder or the like to use. The worm wheels can also be made of other materials, such. B. sintered parts or fine stamped parts or the like.

Im Folgenden wird ein Kupplungsaktor bevorzugt mit mehrfachem Spindelgetriebe erläutert.In the following, a clutch actuator is preferably explained with multiple spindle gear.

Insbesondere bei Kupplungsaktoren für ein Parallelschaltgetriebe (PSG) können aufgrund der hohen Betätigungskräfte besondere Anforderungen an die Auslegung des Hubgetriebes auftreten.Especially with clutch actuators for a parallel shift transmission (PSG), special demands on the design of the lifting gear can occur due to the high actuation forces.

Erfindungsgemäß ist ein mit der Motorwelle verbundenes Ritzel vorgesehen, welches mehrere Spindelmuttern des Spindelgetriebes des Kupplungsaktors antreibt. Durch die sich bewegenden Spindelmuttern wird die Hubbewegung der Spindel bewirkt. Vorzugsweise wird ein weiteres Getriebe verwendet, welches die Kräfte der beiden Spindelstangen auf ein Abtriebsglied zusammenfasst.According to the invention a connected to the motor shaft pinion is provided, which drives a plurality of spindle nuts of the spindle gear of the clutch actuator. The moving spindle nuts cause the lifting movement of the spindle. Preferably, another gear is used, which summarizes the forces of the two spindle rods on a driven member.

Auf diese Weise wird die Leistung des Aktormotors über zwei Getriebestränge übertragen. Somit werden die in ihrer Auslegung sensibleren Getriebeteile jeweils geringer belastet. Dies ist insbesondere für das Spindelgetriebe besonders vorteilhaft. Folglich ist auch bei der Verwendung von Kunststoffmuttern eine ausreichende Dimensionierung möglich.In this way, the power of the actuator motor is transmitted via two transmission lines. Thus, the more sensitive in their interpretation gear parts are each loaded less. This is particularly advantageous for the spindle drive in particular. Consequently, a sufficient dimensioning is possible even when using plastic nuts.

Claims (5)

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang, gekennzeichnet dadurch, dass ein Betätigungssystem mit mindestens einer Kupplung in Verbindung steht, wobei diese mit einem Kupplungsaktor (110) verbunden ist, an einem Motor (12, 105) des Kupplungsaktors (110) mindestens eine Zahnstange (109) und zwei Schneckenräder (107, 108) angeordnet sind, eine mit einer Motorwelle (104) des Motors (105) verbundene Schneckenwelle (106) die Schneckenräder (107, 108) antreibt, die Welle des Motors (105) und die Schneckenwelle (106) in einem Bauteil dargestellt sind, und zumindest zwei Schneckenräder (107, 108) gemeinsam die Zahnstange (109) antreiben, wobei die Schneckenräder (107, 108) in Verzahnungskontakt mit der Zahnstange (109) und der Schneckenwelle (106) stehen.Device for operating a motor vehicle with a drive motor and a transmission in Drive train, characterized in that an actuating system is in communication with at least one clutch, wherein this with a clutch actuator ( 110 ) is connected to an engine ( 12 . 105 ) of the clutch actuator ( 110 ) at least one rack ( 109 ) and two worm wheels ( 107 . 108 ), one with a motor shaft ( 104 ) of the motor ( 105 ) connected screw shaft ( 106 ) the worm wheels ( 107 . 108 ) drives the shaft of the engine ( 105 ) and the worm shaft ( 106 ) are shown in one component, and at least two worm wheels ( 107 . 108 ) together the rack ( 109 ), whereby the worm wheels ( 107 . 108 ) in toothed contact with the rack ( 109 ) and the worm shaft ( 106 ) stand. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einer Motorwelle verbundenes Ritzel vorgesehen ist, welches mit mehreren Spindelmuttern (121, 122) des Spindelgetriebes des Kupplungsaktors (110) in Verbindung steht.Apparatus according to claim 1, characterized in that at least one pinion connected to a motor shaft is provided, which with a plurality of spindle nuts ( 121 . 122 ) of the spindle gear of the clutch actuator ( 110 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradgetriebe doppelseitig ausgeführt ist.Device according to one of claims 1 to 2, characterized in that the worm gear is designed double-sided. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander greifenden Bauteile mit gleicher oder ungleicher Verzahnung versehen sind.Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the interlocking components are provided with the same or different teeth. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenräder aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Plastwerkstoff bestehen und auf einfachen Bolzen gelagert sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the worm wheels made of an elastic material, preferably made of plastic material and are mounted on simple bolts.
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