DE19527893C1 - Elektrische Schaltvorrichtung für Wechselgetriebe von Kraftfahrzeugen - Google Patents

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.