DE19527893C1 - Elektrische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Elektrische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf eine elektrische Schaltvor
richtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen.
Aus der DE-AS 11 39 758 ist eine elektrische Schaltvorrich
tung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen bekannt. Bei
dieser bekannten elektrischen Schaltvorrichtung sind für die
zwei erforderlichen, im wesentlichen quer zueinander verlau
fenden Schaltbewegungen (R = Rotation und L = Linear) der be
wegbaren Getriebeschaltglieder zwei getrennte elektrische
Einrichtungen erforderlich. Für die drehende Bewegung (R) ein
an einem Hebelarm angreifender Elektromagnet und für die an
dere, lineare Bewegung (L) ein Elektromotor mit einer Gewinde
spindel und einer darauf angeordneten, gegen Drehung festge
haltenen und axial geführten Mutter.
Bei der bekannten elektrischen Schaltvorrichtung wird somit
die zum Vorwählen erforderliche drehende Bewegung von einem
Elektromagneten und die zum Einrücken erforderliche lineare
Bewegung von einem Elektromotor erzeugt. Die Vorwähl
bewegung über den Elektromagneten ermöglicht hierbei eine von
drei Schaltgassen anzuwählen und die andere Bewegung über den
Elektromotor die Gewindespindel und die Mutter ermöglicht
durch Steurung der Drehzahl des Elektromotors eine ge
steuerte Einrückbewegung. Daher sind zwei getrennte, unter
schiedliche Steuereinrichtungen für die beiden elektrischen
Schaltvorrichtungen erforderlich.
Die bekannte elektrische Schaltvorrichtung für ein Wechselge
triebe ist in der aufgezeigten Form zweckmäßig, da bei diesem
wechselgetriebe zum Vorwählen der Schaltgassen eine drehende
Bewegung und zum Einrücken der Gänge eine lineare Bewegung
erforderlich ist.
Sobald aber bei einem Wechselgetriebe zum Vorwählen eine lineare
Bewegung erforderlich ist und zum Einrücken eine drehende Be
wegung vorgesehen werden muß, ergeben sich Schwierigkeiten
bei der gewünschten kontrollierten Einrückbewegung der ver
schiedenen Gänge. Insbesondere dann, wenn bei einem automa
tisch schaltbaren Wechselgetriebe Synchronisiereinrichtungen
verwendet werden, bei denen es äußerst wünschenswert ist, die
Einrückbewegung während Auf- und Abwärtsschaltungen in ihrem
Kraftverlauf möglichst genau angepaßt zu steuern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elek
trische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahr
zeugen, der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläuter
ten Art derart zu verbessern, daß beide erforderlichen
Schaltbewegungen (R und L) von der drehenden Bewegung einer
Gewindespindel abgeleitet werden, so daß sowohl bei einer
drehenden Bewegung als auch bei einer linearen Bewegung der
Kraftverlauf während der Ausführung der Bewegungen durch eine
entsprechende einzige Steuereinrichtung für den die Gewinde
spindel antreibenden Elektromotor bewerkstelligt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, indem eine
elektrische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraft
fahrzeugen, der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erläu
terten Art, die im Kennzeichenteil des Patentanspruches 1
aufgezeigten Merkmale aufweist.
Dadurch, daß auch die eine, drehende Bewegung (R) von der von
einem Elektromotor gesteuert gedrehten Gewindespindel ab
geleitet wird, indem
auf der Gewindespindel eine begrenzt axial bewegbare und drehbare Verschiebemuffe
angeordnet ist, in der ein Längsschlitz die Linearführung
einer Mutter bildet, und die Verschiebemuffe über eine Kupplung
drehfest mit der Gewindespindel verbundbar ist,
kann
durch eine entsprechende Steuerung des Elektromotors auch ein
erwünschter Kraftverlauf während der drehenden Bewegung be
reitgestellt werden.
Weitere zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Ansprüchen
2 bis 4 näher erläutert.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen gezeig
ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer elektrischen Schalt
vorrichtung;
Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer elektrischen
Schaltvorrichtung und
Fig. 3 eine andere Ausführungsform der elektrischen
Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren sind übereinstimmende Bauteile
mit den gleichen Bezugszeichen versehen und, sofern diese Bau
teile baulich voneinander abweichen, sind die entsprechenden
Bauteile mit Bezugszeichen mit einem Strich-Index gekenn
zeichnet.
Eine elektrische Schaltvorrichtung für ein Wechselgetriebe
eines Kraftfahrzeuges besteht zunächst aus einem Gleichstrom
motor 1 mit einem unmittelbar angeflanschtem Reduktionsge
triebe 2 und einer Abtriebswelle 3.
Dem Untersetzungsgetriebe 2 ist ein Positions- oder Winkel
sensor 4 zugeordnet, der in Zusammenhang mit einer entspre
chenden elektronischen Steuereinrichtung die Steuerung des
Elektromotors 1 überwacht.
Die Ausgangswelle 3 ist in einer nicht näher gezeigten Art
und Weise mit einer Gewindespindel 5 verbunden, oder mit
dieser einstückig. Auf der Gewindespindel 5 ist eine Gewinde
mutter 6 angeordnet, die einen radial vorragenden Schalt
finger 7 trägt und die in einer Linearführung 8 gegen Drehung
festgehalten aber axial bewegbar ist. Die Linearführung 8
kann in besonders einfacher Weise durch einen Längsschlitz 9
in einer rohrförmigen Verschiebemuffe 10 gebildet werden, die
in ihrem Inneren die Mutter 6 aufnimmt.
Benachbart dem im Untersetzungsgetriebe 2 gelagerten Ende der
Gewindespindel 5 ist eine Magnetspule 11 angeordnet, die mit
einer radialen Kupplungsfläche 12 versehen ist, die mit einer
entsprechend ausgebildeten Gegen-Kupplungsfläche 13 an der
Endfläche der Verschiebemuffe 10 zusammenwirken kann. An den
beiden Kupplungsflächen 12 und 13 sind radiale Planverzah
nungen vorgesehen, die bei einem minimalen Hub der Verschie
bemuffe 10 eine formschlüssige Verbindung zur Magnetspule 11
und damit zum feststehenden Untersetzungsgetriebe 2 her
stellen.
Am anderen, freien Ende 14 der Gewindespindel 5 ist ein Kupp
lungsflansch 15 über einen Keil 16 und eine Schraube 17 dreh
fest mit der Gewindespindel 5 verbunden. Auf dem Kupplungs
flansch 15 ist eine weitere Magnetspule 18 drehfest angeord
net, die mit einer radialen Kupplungsfläche 19 versehen ist,
die mit einer entsprechend ausgebildeten radialen .Kupplungs
fläche 20 am gegenüberliegenden Ende der Verschiebemuffe 10
zusammenwirken kann.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist zur klareren
Erläuterung die sich einerseits auf dem einen Ende der Ge
windespindel 5 und andererseits am Außenumfang der Mutter 6
abstützende Verschiebemuffe 10 in einer Mittelstellung ge
zeichnet, in der sie sich jeweils nur kurzfristig in einer
Umschaltphase befindet.
In tatsächlicher Funktion befindet sich die Verschiebemuffe
10 durch Einschalten der Magnetspule 18 in einer in
Fig. 1 gesehen nach rechts verschobenen Stellung, in der die
radialen Kupplungsflächen 19 und 20 eine drehfeste Verbindung
zwischen der Gewindespindel 5 über den Kupplungsflansch 15
zur Verschiebemuffe 10 herstellen, wodurch über den Längs
schlitz 9 der Schaltfinger 7 in eine drehende Bewegung R mit
genommen wird, in der er z. B. eine von mehreren Schaltgassen
des Wechselgetriebes vorwählt.
Unmittelbar nach der abgeschlossenen Vorwählbewegung wird die
Magnetspule 18 abgeschaltet und die Magnetspule 11 einge
schaltet, wodurch die Verschiebemuffe 10 in Fig. 1 gesehen
nach links bewegt wird, wodurch die radialen Kupplungsflächen
13 und 12 eine drehfeste Verbindung zum feststehenden Gehäuse
des Untersetzungsgetriebes herstellen. Wird nun die Gewinde
spindel 5 in gesteuerter Weise gedreht, so bewirkt dies
über die Mutter 6 eine axiale, lineare Bewegung L des Schalt
fingers 7 im Längsschlitz 9, die zum Einlegen einer Gangstufe
herangezogen werden kann.
Es ist leicht zu erkennen, daß durch eine entsprechende Um
schaltung zwischen den beiden Magnetspulen 11 und 18 und
einer entsprechenden Steuerung des Elektromotors 1 gesteuerte
Winkelbewegungen R und entsprechend gesteuerte Li
nearbewegungen L des Schaltfingers 7 erzeugt werden
können. Durch eine heute allgemein verfügbare elektronische
Steuerung des Elektromotors 1 kann hierbei der Kraftverlauf
während der ausgeführten Bewegungen genauestens gesteuert und
überwacht erfolgen.
Der Aufbau der elektrischen Schaltvorrichtung nach Fig. 2 unter
scheidet sich gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 im
wesentlichen durch die Form der Verschiebemuffe 10′, des
Kupplungsflansches 15′ und der Magnetspulenanordnung.
Im vorliegenden Fall ist die Verschiebemuffe 10′ an ihrem dem
Untersetzungsgetriebe 2 benachbarten Ende mit einer Ringnut
21 versehen, in die eine Schaltgabel 22 eingreift. Die
Schaltgabel 22 ist mit dem Anker 23 eines Solenoids 24 ver
sehen, der über eine Feder 25 aus seiner Spule herausgedrückt
wird und bei Beaufschlagung der Spule in Fig. 2 gesehen nach
links in den Solenoid 24 hineingezogen wird.
Daraus ergibt sich, daß bei nicht erregtem Solenoid 24 die
Feder 25 die Verschiebemuffe 10′ in Richtung des Kupplungs
flansches 15′ drückt und hierdurch eine drehfeste Verbindung
über die radialen Kupplungsflächen 19 und 20 herstellt. Bei
einer Drehung der Gewindespindel 5 kann somit wieder eine
drehende Bewegung R ausgeführt werden.
Wird der Solenoid 24 erregt, so wird der Anker 23 in die
Spule hineingezogen und die Schaltgabel 22 verschiebt die
Verschiebemuffe 10′ in Fig. 2 gesehen nach links, wodurch
über die radialen Kupplungsflächen 12 und 13 eine drehfeste
Verbindung zum feststehenden Gehäuse des Untersetzungsge
triebes 2 hergestellt wird.
Bei einer Drehung der Gewindespindel 5 ist somit die Ver
schiebemuffe 10 drehfest gehalten und die Drehung der Ge
windespindel 5 führt zu einer linearen Bewegung der Mutter 6,
wodurch der Schaltfinger 7 eine erwünschte lineare Bewegung L
z. B. zum Einrücken einer Gangstufe ausführt.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist benachbart
dem Untersetzungsgetriebe 2 ein Flansch 26 mit einem Hülsen
ansatz 27 konzentrisch zum Ende 3 der Gewindespindel 5 ange
ordnet und der Hülsenansatz 27 nimmt eine Magnetspule 28 auf.
Die Verschiebemuffe 10′′ ist an ihrem linken Ende mit einer
Verlängerung 29 versehen, mit der sie sich in den Hülsenan
satz 27 hinein erstreckt. Eine Schraubenfeder 30 innerhalb
des Hülsenansatzes 27 drückt die Verschiebemuffe 10′′ in Fig.
3 gesehen nach rechts, so daß sie wieder mit dem Kupplungs
flansch 15′′ in eine drehfeste Verbindung gelangt. In dieser
Ausführungsform sind die radialen Kupplungsflächen 19′′ und
20′′ jedoch mit Verzahnungen nach Art einer Synchronanspit
zung versehen.
Wird die Verschiebemuffe 10′′ durch die Feder 30 nach rechts
verschoben, so ergibt sich wieder, wie bereits erläutert,
eine drehfeste Verbindung zwischen der Gewindespindel 5 und
der Verschiebemuffe 10′′ und es wird eine radiale Bewegung R
ausgeführt.
Die Verschiebemuffe 10′′ ist auf ihrer anderen Seite mit dem
Hülsenansatz 29 versehen und benachbart dem Hülsenansatz 29
ist an einer Ringschulter 31 der Verschiebemuffe 10′′ eine
Kupplungsverzahnung 13′′ nach Art einer Synchronanspitzung
ausgebildet. In ähnlicher Weise ist am Hülsenansatz 27 eine
Kupplungsverzahnung 12′′ ausgebildet.
Wird die Magnetspule 28 mit Strom beaufschlagt, so wirkt der
Hülsenansatz 29 der Verschiebemuffe 10′′ als Anker dieser So
lenoidanordnung und zieht die Verschiebemuffe 10′′ in Fig. 3
gesehen nach links, wodurch eine drehfeste Verbindung zwi
schen dem am Untersetzungsgetriebe 2 fest angeordneten
Flansch 26 und dem Hülsenansatz 27 und der Verschiebemuffe
10′′ hergestellt wird. Eine Drehung der Gewindespindel 5
führt damit wieder zu einer linearen Bewegung der Gewindemut
ter 6 und damit des Schaltfingers 7 in linearer Richtung L.
Die in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen einer er
findungsgemäßen elektrischen Schaltvorrichtung stellen nur
zweckmäßige Ausführungsbeispiele dar, es ist jedoch selbst
verständlich, daß die Form der Linearführung für die Gewinde
mutter und die Form der radialen Kupplungsflächen mit ihren
formschlüssigen Kupplungsverzahnungen vom Fachmann in einer
Vielzahl von zweckmäßigen Konstruktionen abgeändert werden
können, ohne das hierdurch der Schutzumfang der vorliegenden
Erfindung verlassen wird.
Wesentlich ist es noch darauf hinzuweisen, daß, obwohl in den
Ausführungsformen gemäß der Fig. 1 bis 3 eine Vorwählbe
wegung zum Schalten eines Wechselgetriebes immer mit einer
drehenden Bewegung beschrieben wurde und eine Einrückbewegung
mit einer linearen Bewegung beschrieben wurde, es vollständig
im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung liegt, daß eine
Vorwählbewegung für ein Wechselgetriebe durch eine lineare
Bewegung erfolgt und die Einrückbewegung des Wechselgetriebes
mit einer drehenden Bewegung vorgenommen wird.
Das Wesentliche und der besondere Vorteil der vorliegenden
Erfindung liegt eben darin, daß dadurch, daß beide Bewe
gungen, sowohl die drehende Bewegung als auch die lineare Be
wegung durch die unmittelbare Ableitung von der von einem
Elektromotor getriebenen Gewindespindel in ihrem Kraftverlauf
in erwünschter Weise sehr genau und variabel gesteuert werden
können, so daß die entsprechende Betätigung von z. B. Synchro
nisiereinrichtungen in einem Wechselgetriebe mit den entspre
chend angepaßten Kräften erfolgen können.
Claims (4)
1. Elektrische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von
Kraftfahrzeugen, mit einem mit Gangschaltelementen des
Wechselgetriebes zusammenwirkenden, in zwei im wesentli
chen quer zueinander verlaufenden Schaltbewegungen (R
und L) bewegbaren Getriebeschaltglied, wobei eine dre
hende Bewegung (R) desselben durch elektrisch betätigbare
Mittel und eine lineare Bewegung (L) durch einen Elektro
motor (1) erzeugbar ist, der eine Gewindespindel (5) mit
einer darauf angeordneten, über eine Linearführung (8)
gegen Drehung festgehaltenen und axial geführten Mutter
(6) gesteuert dreht,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine begrenzt axial bewegbar und drehbar auf der Ge windespindel (5) angeordnete Verschiebemuffe (10, 10′, 10′′), in der ein Längsschlitz (9) die Linear führung (8) der Mutter (6) bildet, vorgesehen ist,
- - die mittels einer Kupplungseinrichtung (12, 13, 19, 20, 12′′, 13′′, 19′′, 20′′) wahlweise drehfest mit der Gewindespindel (5) oder mit einem dieser gegen über angeordneten ortsfesten Bauteil verbindbar ist.
2. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Kupplungseinrichtung aus beidends an der Ver schiebemuffe (10) angeordneten radialen Kupplungs flächen (13, 20) besteht, von denen die eine mit einer an einem Untersetzungsgetriebe (2) vorgesehenen radialen Kupplungsfläche (12) und die andere mit einer an einem mit der Gewindespindel (5) drehfest verbundenen Kupplungsflansch (15) vorgesehenen radia len Kupplungsfläche (19) verbindbar ist, wobei unmit telbar benachbart zu den Kupplungsflächen (12 und 19) Elektrospulen (11 und 18) angeordnet sind.
3. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Kupplungseinrichtung aus beidends an der Ver schiebemuffe (10′) angeordneten radialen Kupplungs flächen (13, 20) besteht, von denen die eine mit einer an einem Untersetzungsgetriebe (2) vorgesehenen radialen Kupplungsfläche (12) und die andere mit einer an einem mit der Gewindespindel (5) drehfest verbundenen Kupplungsflansch (15′) vorgesehenen radi alen Kupplungsfläche (19) verbindbar ist und die Ver schiebemuffe (10′) an ihrem einen Ende eine Ringnut (21) aufweist, in die eine Schaltgabel (22) ein greift, die unmittelbar von dem Anker (23) eines Elektromagneten (24) betätigbar ist.
4. Elektrische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Kupplungseinrichtung aus beidends an der Ver schiebemuffe (10′′) angebrachten Kupplungsverzah nungen (13′′ und 20′′) besteht, von denen die eine mit einer an einem am Untersetzungsgetriebe (2) fest gelegten Hülsenansatz (27) vorgesehenen Kupplungsver zahnung (12′′) und die andere mit einer an einem mit der Gewindespindel (5) verbundenen Kupplungsflansch (15′′) vorgesehenen Kupplungsverzahnung (19′′) ver bindbar ist und die Verschiebemuffe (10′′) mit einem Teil (29) unmittelbar den Anker eines Elektromagneten (28) bildet.
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