DE19733621C1

DE19733621C1 - Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Getriebes

Info

Publication number: DE19733621C1
Application number: DE19733621A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ottenbruch; Lutz Leimbach; Bernd Gaubitz; Hans-Juergen Schneider; Thomas Wirth
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-08-04
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: US6058795A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Getrie bes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits zahlreiche Stelleinrichtungen zur automatisierten Betätigung eines Ge triebes bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 39 40 590 A1 eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Getriebes bekannt, die eine Mehrzahl an Stellantrie ben umfaßt. Durch Ansteuerung dieser Stellantriebe ist ein Schaltfinger, durch den den verschiedenen Fahrgängen zugeordnete Schaltstangen zum Einlegen des der Schalt stange zugeordneten Fahrganges antreibbar sind, auslenkbar. Diese Stelleinrichtung weist eine Notbetätigungsvorrichtung auf, durch die die Stellantriebe zum Einlegen ei nes gewünschten Fahrganges ansteuerbar sind. Diese Notbetätigungsvorrichtung um faßt zumindestens eine Hilfspannungsquelle, durch die für die Ansteuerung der Stellan triebe die erforderliche Energie bereitgestellt werden kann.

Durch die DE 296 22 669 U1 ist ein Getriebeaktuator bekannt, durch den ein Getriebe eingangsteil in zwei Bewegungsrichtungen antreibbar ist. Dieser Getriebeaktuator um faßt zwei Antriebe, die durch eine Steuerung zur Einnahme einer, einer gewünschten Gangposition entsprechenden Position angesteuert werden. Fällt der Aktuator nun ganz oder zumindestens teilweise aus, so verharrt das Getriebe in der bei Ausfall des Getrie beaktuators aktuellen Getriebeposition.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aktuator für die automatisierte Betätigung des Ge triebes derart zu erweitern, daß bei Ausfall des Aktuators zumindestens eine Inbetrieb nahme und ein eingeschränkter Fahrbetrieb möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst. Durch die Maßnahme dem Aktuator eine Notbetätigungseinrichtung zuzuord nen wird die Möglichkeit einer Notbetätigung des Getriebes bereitgestellt. Diese Notbe tätigungseinrichtung umfaßt ein Zugelement, das durch die Notbetätigungseinrichtung antreibbar ist. Durch den Antrieb des Zugelementes tritt dasselbe mit der Getriebein gangswelle in Wirkkontakt, sofern dieselben noch nicht in Wirkkontakt standen. Durch den fortwährenden Antrieb des Zugelementes wird eine Einnahme eines einem Fahr gang entsprechenden Position des Getriebeeingangsteils gewährleistet. Es ist vorzugs weise die dem zweiten Fahrgang entsprechende Position als einzunehmende Position vorbestimmt, da mit dem zweiten Gang auch noch in einer Steigung angefahren wer den kann. Auch ist die Fahrgeschwindigkeit im zweiten Fahrgang für ein Erreichen der nächsten Tankstelle bzw. der nächsten Werkstatt noch akzeptabel.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Aktuator über ein Kopplungsglied mit dem Getriebeeingangsteil zu verbinden. Dadurch kann bei einem Defekt des Aktuators die drehfeste und verschiebefeste Verbindung von Aktuator und Getriebeeingangsteil durch die Notbetätigungseinrichtung durch Lösen der Koppelung gelöst werden. Vorteilhaf terweise ist der Aktuator auf dem Getriebeeingangsteil drehbar gelagert, so daß bei gelöster Kopplung die annähernde Beibehaltung der Position des Aktuator entgegen störender Einflüsse, wie vom Motor auf denselben übertragene Vibrationen, sicherge stellt ist. Somit ist eine Notbetätigung auch dann noch möglich, wenn eine Bewegung des Getriebeeingangsteils durch eine Blockierung des Aktuators verhindert ist. Weiterhin ist die für eine Notbetätigung erforderliche Kraft wesentlich geringer, da die sonst mit dem Getriebeeingangsteil in Wirkverbindung stehenden Bauteile des Aktuators nicht mitbewegt werden müssen. Durch dieses Kopplungsglied ist es auch möglich, den Ak tuator bei der Endmontage als Modulbauteil einzusetzen und durch das Kopplungsglied die Verbindung zum Getriebeeingangsteil herzustellen. Das Vorsehen solch eines Kopp lungsgliedes kann somit auch bei Nichtvorhandensein einer Notbetätigungseinrichtung von Vorteil sein. Auch ist der Aktuator durch Lösen des Kopplungsgliedes besonders leicht austauschbar.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft herausgestellt, eine manuelle Antreibbarkeit des Zu gelementes durch den Fahrer vorzusehen. Dadurch ist eine Notbetätigungseinrichtung auch bei einem Ausfall einer dem Aktuator zugeordneten Steuereinrichtung möglich. Bleibt der Fahrer mit dem Fahrzeug liegen und erkennt er durch die Fahrzeugreaktion, z. B. indem ein Einlegen eines Anfahrganges verhindert ist, den Ausfall des Aktuators, so hat er die Möglichkeit, durch manuellen Antrieb des Zugelementes einen vorbestimmten Gang einzulegen. Diese manuelle Betätigung kann vom Fahrzeuginnenraum aus durch Vorsehen eines Betätigungselementes durchgeführt werden, das im Normalbetrieb vor zugsweise durch ein Abdeckelement verdeckt ist, so daß ein versehentliches Betätigen verhindert ist.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Antriebsmodul zum Antreiben des Zugele mentes vorzusehen. Dieses Antriebsmodul kann zusätzlich zum Befestigungselement für manuelle Beteiligung oder ausschließlich vorgesehen sein. Ist das Antriebsmodul zusätz lich vorgesehen, so wird zunächst das Antriebsmodul angesteuert. Ist das Antriebsmodul jedoch nicht aktivierbar, so hat der Fahrer immer noch die Möglichkeit, das Zugelement von Hand zu betätigen. Als Antriebsmodul kann ein Kraftspeicher oder Druckspeicher vorgesehen sein, der durch eine Fixiereinrichtung in einer vorgespannten Position gehal ten wird und mit Freigabe der Fixiereinrichtung das Zugelement antreibt. Es kann vorge sehen sein, daß das Fixierelement manuell vom Fahrer gelöst wird. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, einen Elektromotor als Antriebsmodul einzusetzen. Bei sol chen Notbetätigungseinrichtungen sind Antriebe mit geringer Leistung ausreichend, da die Geschwindigkeit, mit der der vorbestimmte Fahrgang eingelegt wird, eine, aufgrund des einmaligen Einlegevorganges im Rahmen der Notbetätigung eine untergeordnete Rolle spielt. Solche Antriebe sind als Standardbauteile preisgünstig erhältlich.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein Bedienelement vorzusehen, durch das eine Aktivierung der Notbetätigungseinrichtung durch den Fahrer einleitbar ist. Weiterhin kann auch vorgesehen sein, die Notbetätigungseinrichtung bei erkanntem Ausfall des Aktuators durch die Steuereinrichtung zu aktivieren. Es kann auch das Bedienelement zusätzlich zu der Ansteuerung der Notbetätigungseinrichtung durch die Steuereinrich tung vorgesehen sein, so daß die Notbetätigung bei Ausfall der Steuereinrichtung mit tels des Bedienelementes aktivierbar ist.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, als Zugelement ein elastisches Element, wie z. B. ein Drahtseil vorzusehen. Dieses Zugelement ist in die Schaltkulisse einklebbar oder einklippsbar. Durch Ansteuerung der Notbetätigungseinrichtung wird das Zugelement aus dieser Befestigung gelöst und tritt z. B. mit einem in der Schaltkulisse beweglichen Vorsprung der Schaltwelle in Wirkkontakt. Der Vorsprung wird mittels des Zugelemen tes in die dem vorbestimmten Fahrgang entsprechende Position gezogen. Es kann auch vorgesehen sein, das Zugelement fest mit der Schaltwelle, bzw. mit dem Vorsprung zu verbinden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrie ben. Es zeigt:

Fig. 1 Getriebeaktuator mit zugeordneter Notbetätigungseinrichtung;

Fig. 2 Notbetätigungseinrichtung mit einem über eine Steuereinrichtung ansteuer baren Antriebsmodul;

Fig. 3 eine mit einem Zugelement versehene Schaltkulisse;

Fig. 4 zentrale Schaltwelle;

Fig. 5 Zugelement in einer Anordnungsvariante;

Fig. 6 Zugelement mit Schaltwelle fest verbunden;

Fig. 7 Kraftspeicher mit Fixiereinrichtung;

Fig. 8 Kraftspeicher mit Fixiereinrichtung.

Fig. 1 zeigt einen Aktuator 1 zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes. Die ser Aktuator 1 ist mit einem Getriebeeingangsteil 3, hier der zentralen Schaltwelle 5, verbunden. Diesem Aktuator 1 ist eine Steuereinrichtung 33 zugeordnet, der eine Viel zahl an den Betriebszustand des Fahrzeugs charakterisierender Signale zugeleitet wer den. Zwischen Aktuator 1 und Getriebe ist eine Notbetätigungseinrichtung 13 angeord net. Diese Notbetätigungseinrichtung 13 kann auch in den Aktuator 1 integriert sein. Diese Notbetätigungseinrichtung 13 umfaßt ein Kopplungsglied 29, durch das der Ak tuator 1 im Normalbetrieb fest mit der zentralen Schaltwelle 5 verbunden ist. Dieses Kopplungsglied 29 ist durch die Notbetätigungseinrichtung 13 lösbar. Als Kopplungs glied 29 ist hier ein herausziehbarer Verbindungspinn 24 vorgesehen. Dieser Verbin dungspinn 30 ist mit einem Zugelement 15 der Notbetätigungseinrichtung 13 verbun den. Das Zugelement 15 kann wie in Fig. 3, z. B. durch Einkleben oder Einklippsen von der Schaltkulisse 7 aufgenommen sein. Vorzugsweise sind diesem Zugelement Führun gen 17 zugeordnet. In der Schaltkulisse 7 ist ein mit der Schaltwelle 5 verbundener Vor sprung 9 frei beweglich. Die Schaltwelle 5 ist mit einem Schaltfinger 11 versehen, der in ein nicht dargestelltes Getriebe ragt.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zugelement 15 mit einem An triebsmodul 19 verbunden, dem seinerseits ein Bedienelement 26 zugeordnet ist. Dieses Bedienelement 26 ist vorzugsweise in dem Fahrerraum angeordnet.

In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ist das Antriebsmodul 19 mit der Steuereinrichtung 33 verbunden und durch dieselbe ansteuerbar. Mit der Steuereinrich tung 33 ist das Bedienelement 26 verbunden. Das Antriebsmodul 19 ist durch die Steu ereinrichtung 33 bei erkanntem Ausfall, z. B. durch fehlende Signale des Aktuators, ak tivierbar. Weiterhin ist die Einleitung einer Notbetätigung durch Betätigung des Be dienelementes 26 durch den Fahrer vorgebbar.

In Fig. 4 ist die Schaltwelle 5, insbesondere der Bewegungsradius des Vorsprungs 9 in der Schaltkulisse 7 dargestellt.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante eines Zugelementes 15. Durch das Zugelement 15 wird eine große Schlaufe gebildet, durch die die Gangpositionen erster bis fünfter Gang und Rückwärtsgang umschlossen werden. Diese Schlaufe ist durch Verbindung mit der Schaltkulisse 7 zumindestens an einigen Punkten befestigt.

In Fig. 6 ist das Zugelement 15 fest mit dem Vorsprung 9 der Schaltwelle 5 verbunden. Vorzugsweise ist das Zugelement mit einer Aufrolleinrichtung verbunden, so daß ein loses Durchhängen des Zugelementes 15 verhindert ist. Durch die Aufrolleinrichtung wird bei einem Gangwechsel das Zugelement 15 ohne Beeinträchtigung der Bewe gungsfreiheit der Schaltwelle 5 freigegeben oder aufgenommen.

In Fig. 7 und 8 ist ein als Antriebsmodul 19 vorsehbarer Kraftspeicher 21 dargestellt. Dieser Kraftspeicher 21 umfaßt ein Federelement 22, das sich mit dem der Notbetäti gung 13 zugewandten Ende gegen ein ortsfestes Bauteil 35 abstützt. Das diesem Ende gegenüberliegenden Ende des Federelementes 22 ist mit einem Endbauteil 37 verbun den. Mit diesem Endbauteil 37 ist wiederum das Zugelement 15 verbunden. Es kann auch noch der Verbindungspinn 24 des Kopplungsgliedes 29 mit dem Endbauteil ver bunden sein, wie in Fig. 3 dargestellt. Damit wird bei Aktivierung der Notbetätigungs einrichtung die Koppelung gelöst. Mit dem ortsfesten Bauteil 35 ist eine Hülse 36, die an dem dem Endbauteil 37 zugewandten Ende offen ist, fest verbunden. Eine weitere Hülse 38 ist mit dem Endbauteil 37 fest verbunden und an dem dem ortsfesten Bau teil 35 zugewandten Ende offen. Diese beiden Hülsen 36, 38 sind koaxial zueinander angeordnet und umgeben das Federelement 22. Bei noch nicht aktivierter Notbetäti gungseinrichtung 13 ist das Federelement 22 zwischen dem ortsfesten Bauteil 35 und dem Endbauteil 37, das durch einen in dem ortsfesten Bauteil 35 gelagerten Bolzen 39 als Fixiereinrichtung 25, der das Endbauteil 37 durchdringt, fixiert, eingebaut. In diesem eigebauten Zustand überlappen sich die Hülsen 36, 38 über ihren jeweiligen Erstrec kungsbereich nahezu vollständig. Im entspannten Zustand des Federelementes 22 ist nur noch eine minimale axiale Überlappung der Hülsen 36, 38 gegeben. Diese dem Kraftspeicher koaxial umgebenden Hülsen 36, 38 sind zum Schutz des Federelemen tes vor z. B. Schmutz vorgesehen.

Im folgenden wird die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Erkennt der Fahrer den Ausfall des Aktuators, so betätigt er das Be dienelement 26. Das Antriebsmodul 19 wird angesteuert. Ist als Antriebsmodul 19 bei spielsweise der in Fig. 7 und 8 dargestellte Kraftspeicher 21 vorgesehen, so wird mit der Betätigung des Bedienelementes 26 ein Bolzen 39 aus dem Endbauteil 37 entfernt. Die Feder entspannt sich, womit eine Bewegung des Endbauteils 37 in axialer Richtung ein hergeht. Dadurch wird der mit dem Endbauteil 37 wirkverbundene Verbindungspinn 24 des Kopplungsgliedes 29 zum Lösen der Kopplung aus der Schaltwelle 5 herausgezo gen. Weiterhin wird das mit dem Endbauteil 37 verbundene Zugelement 15 angetrie ben. War das Zugelement 15 in der Schaltkulisse 7 eingeklippst, so wird es aus der Hal terung herausgerissen. Das Zugelement 15 wird aus der Schaltkulisse 7 herausgezogen. Die durch das Zugelement 15 gebildete Schlinge wird immer enger und legt sich um den in der Schaltkulisse 7 beweglichen Vorsprung 9 der Schaltwelle 5. Verweilt dieser Vorsprung 9 noch nicht in der dem zweiten Fahrgang entsprechenden Position, so wird dieser infolge des weiteren Antriebs des Zugelementes 15 aus seiner momentanen Posi tion durch das Zugelement 15 auf die dem zweiten Fahrgang entsprechende Position 32 gezogen. Dabei ist die von dem Antriebsmodul 19 bereitgestellte Kraft derart ausgelegt, daß die Einnahme dieser Position immer gewährleistet ist. Ist als Antriebsmodul 19 ein Elektromotor vorgesehen, so kann die Länge des Zurückholens, vorzugsweise Aufrollen des Zugelementes durch Vorgabe der Anzahl der Umdrehungen des Elektromotors 27 gesteuert werden. Zum manuellen Antrieb des Zugelementes 15 kann eine durch den Fahrer antreibbare, nicht dargestellte Kurbel, mit der das Zugelement 15 verbunden ist, vorgesehen sein. Durch Zurückholen bzw. Herausziehen des Zugelementes 15 wird die Schaltwelle 5 in die den zweiten Fahrgang entsprechende Position 32 gezogen. Bei ein gelegtem zweiten Fahrgang kann der Fahrer unter Komforteinbußen anfahren und auch noch mit einer durchaus akzeptablen Fahrgeschwindigkeit mit dem Fahrzeug zur näch sten Tankstelle oder Werkstatt fahren, ohne daß das Fahrzeug Schaden nimmt.

Die Funktionsweise des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entspricht dem zuvor beschriebenen, nur daß die Erkennung des Ausfall des Aktuators durch die Steu ereinrichtung 33 vorgesehen ist. Bei erkanntem Ausfall durch die Steuereinrichtung 33 wird die Notbetätigungseinrichtung 13 durch die Steuereinrichtung 33 ohne Einfluß nahme des Fahrers aktiviert. Beispielsweise kann der Fixiereinrichtung 25 ein Hubma gnet zugeordnet sein, der zum Lösen der Fixiereinrichtung 25 durch die Steuereinrich tung 33 angesteuert wird. In gleicher Weise kann auch der Aktuator 1 von der Schalt welle 5 abgekoppelt werden. Parallel dazu ist auch noch ein Bedienelement 26 vorgese hen, so daß bei Ausfall der Steuereinrichtung 33 die Notbetätigungseinrichtung weiter hin durch den Fahrer aktivierbar ist.

Bezugszeichenliste

1

Aktuator

3

Getriebeeingangsteil

5

zentrale Schallwelle

7

Schaltkulisse

9

Vorsprung

11

Schaltfinger

13

Notbetätigungseinrichtung

15

Zugelement

17

Führungen

19

Antriebsmodul

21

Kraftspeicher

22

Federelement

23

Druckspeicher

24

Verbindungspinn

25

Fixiereinrichtung

26

Bedienelement

27

Elektromotor

29

Kopplungsglied

31

Fahrgang entspr. Position

32

dem 2. Fahrgang entspr. Position

33

Steuereinrichtung

35

ortsfestes Bauteil

36

Hülse

37

Endbauteil

38

Hülse

39

Bolzen

Claims

1. Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Getriebes, umfassend

1. einen Aktuator zur Betätigung eines Getriebeeingangsteils, das in Abhängigkeit vom gewünschten Fahrgang eine dem Fahrgang entsprechende Position ein nimmt, und
2. eine Notbetätigungseinrichtung, die dem Aktuator zugeordnet ist, zur Einstellung einer einem Fahrgang entsprechenden Position des Getriebeein gangsteils,

dadurch gekennzeichnet, daß durch die Notbetätigungseinrichtung (13) ein Zugelement (15) zur Herstel lung einer Wirkverbindung mit dem Getriebeeingangsteil (3) antreibbar ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (1) über ein Kopplungsglied (29), das durch die Notbetäti gungseinrichtung (13) lösbar ist, mit dem Getriebeeingangsteil (3) verbunden ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (15) manuell durch den Fahrer antreibbar ist.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zugelement (15) ein Antriebsmodul (19) zur Bereitstellung einer für den Antrieb des Zugelementes (15) erforderliche Kraft zugeordnet ist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmodul (19) ein Kraftspeicher (21), vorzugsweise ein vorgespann tes Federelement (22) vorgesehen ist.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmodul (19) ein Druckspeicher (23) vorgesehen ist.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Notbetätigungseinrichtung (13) durch Lösen eines dem Kraftspeicher (21) oder Druckspeicher (23) zugeordneten Fixierelementes (25) aktiviert wird.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmodul (19) ein Elektromotor (27) vorgesehen ist.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Notbetätigungseinrichtung (13) durch ein durch den Fahrer betätigba res Bedienelement (26) aktivierbar ist.

10. Stelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Notbetätigungseinrichtung (13) eine Steuereinrichtung (33) zugeordnet ist, durch die bei erkanntem Ausfall des Aktuators (1) die Notbetätigungseinrich tung (13) angesteuert wird.

11. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugelement (15) ein biegsames Element vorgesehen ist.

12. Stelleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (15) von der Schaltkulisse (7) aufgenommen ist.