DE19861138C2

DE19861138C2 - Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines eine Schaltwelle aufweisenden Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE19861138C2
Application number: DE19861138A
Authority: DE
Inventors: Jens Dorfschmid; Andreas Ratte
Original assignee: ZF Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: FR2774145A1; FR2827020A1; FR2827020B1; US6167773B1; FR2774145B1; DE19861137C2; DE19803338C2; DE19803338A1; FR2827027A1

Abstract

Eine Stelleinrichtung für die automatische Betätigung eines eine Schaltwelle aufweisenden Schaltgetriebes weist Linearantriebe zum Einleiten einer Translationsbewegung und einer Rotationsbewegung der Schaltwelle auf. Der Linearantrieb (39) zur Einleitung einer Translationsbewegung ist in axialer Fortsetzung zur Schaltwelle (20) positioniert, und ein Abtriebsteil (43) dieses Linearantriebs ist über ein mit der Schaltwelle (20) mittels einer Kopplungseinrichtung (67) mit dieser zumindest axial fest verbunden und in Wirkverbindung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines eine Schaltwelle aufweisenden Schaltgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Die DE 195 07 705 A1 offenbart eine gattungsgemäße Stelleinrichtung. Die Kopplung eines in axialer Fortsetzung der Schaltwelle angeordneten Linearantriebs erfolgt über eine Gewindeverbindung. Zur Herstellung dieser Art von Kopplung müssen die beiden miteinander zu koppelnden Teile, d. h. die Schaltwelle und ein Abtriebsteil des Linearantriebs, bezüglich einander gedreht werden.

Die DE 43 11 855 A1 offenbart eine Stelleinrichtung für die automatisierte Betätigung eines Schaltgetriebes, bei welcher verschiedene Antriebe mit Druck beaufschlagt werden. Insbesondere sind als Antriebe Hydraulikzylinder vorgesehen, deren Kolbenstangen bei Druckbeaufschlagung eine Linearbewegung ausführen, wobei diese Kolbenstangen Abtriebsteile der Antriebe bilden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Stelleinrichtung derart weiterzubilden, dass eine axial feste Kopplung einer Schaltwelle mit dem in axialer Fortsetzung zu dieser angeordneten Linearantrieb in einfacher und zuverlässig wirkender Art und Weise herstellbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 definierte Stelleinrichtung sowie durch die im Anspruch 2 definierte Stelleinrichtung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stelleinrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Anordnung, bei welcher durch Änderung der Orientierung des Verbindungsstiftes bezüglich des radial offenenen Bereichs ein Heraustreten des Verbindungsstiftes unterbunden wird. Dabei muss jedoch berücksichtigt werden, dass eine durch Ansteuerung eines weiteren Antriebs erfolgende Drehbewegung nicht dazu führen kann, dass wieder eine Relativorientierung erreicht wird, die ein Heraustreten des Verbindungsstiftes zulässt.

In einigen Answendungsfällen kann es vorteilhaft sein, endseitig an der Schaltwelle ein Mitnahmeelement vorzusehen, das zur Drehentkopplung drehbar jedoch axial fest mit der Schaltwelle verbunden ist. Die Verbindungsstelle des Mitnahmeelementes ist exzen trisch zur Schaltwelle angeordnet. Die Verbindungsstelle von Abtriebsteil des Linearan triebes zum Mitnahmeelement ist beim Mitnahmeelement wiederum exzentrisch ange ordnet. Durch die exzentrische Anordnung der Verbindungsstellen am Mitnahmeele ment ist eine Übertragung einer Rotationsbewegung von der Schaltweile über des Mit nahmeelement verhindert. Ist insbesondere als Antrieb eine Kolbenzylindereinheit vor gesehen, wobei das Abtriebsteil mit dem Kolben fest verbunden ist, so können durch Rotationsbewegungen des Kolbens Undichtigkeiten begründet sein. Ist eine starke Dich tung zur Gewährleistung der Dichtigkeit des Kolbens vorgesehen, so wirkt diese Dich tung als Widerstand und es muß für die Einleitung einer Rotationsbewegung der Schaltwelle ein stärkerer Antrieb vorgesehen werden bzw. mehr Leistung aufgebracht werden, was durch die Drehentkoppelung vermieden werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 schematische Darstellung einer Anordnung für die automatisierte Betätigung ei nes Getriebes;

Fig. 2 Aufbau eines Getriebeaktuators;

Fig. 3 Aufbau eines Getriebeaktuators;

Fig. 4 Kopplungseinrichtung

Anhand von Fig. 1 wird zunächst die schematische Anordnung einer Anordnung 1 zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes beschrieben. Die Anordnung umfaßt einen Tank 3 mit Hydraulikmedium, das mittels einer von einem Motor 5 antreibbaren Pumpe 7 über ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil 9 in einen Druckspeicher 15 gefördert wird. Zwischen Pumpe 7 und Druckspeicher 15 ist ein Drucksensor 13 und ein Druckbegrenzungsventil 11, das bei einem vorbestimmten Druck öffnet, wodurch das Hydraulikmedium in den Tank 3 zurückgeführt wird, vorgesehen. Mit dem Druckspei cher 15 ist ein einfach wirkender Zylinder 23 mit zugeordneter Rückstellfeder 25 und ein doppelt wirkender Zylinder 29 über zwischengeschaltete Ventileinheiten 16 hydraulisch verbindbar und mit Druck beaufschlagbar. Die Ventileinheiten 16 werden von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung angesteuert.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der einfach wirkende Zylinder 23 über ein Proportional-Wegeventil 17 als Ventileinheit 16 und der doppelt wirkende Zylinder 29 über zwei Propotionaldruckregelventile 19 als Ventileinheiten 16 mit dem Druckspeicher 15 verbunden. Es können jedoch auch andere Ventilanordnungen, wie bereits aus der DE 43 09 901 A1 bekannt vorgesehen sein.

Ein Abtriebsteil des einfach wirkenden Zylinders 23 steht mit der Schaltwelle 20 über eine Gelenkverbindung 47 in der in Fig. 2 dargestellten Weise in Wirkverbindung. Die sem Zylinder 23 ist ein Sensor 33 zugeordnet, durch den die momentane Betätigungs stellung aufgenommen wird. Dieser Zylinder 23 ist als Linearantrieb 41 zur Betätigung der Schaltwelle 20 in Gassenwahlrichtung 26 vorgesehen und wird im folgenden mit Wählzylinder 27 bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Gassenwahl mittels einer rotatorischen Bewegung der Schaltweile 20 und eine Betätigung in Gangwahlrich tung 28 mittels einer translatorischen Bewegung der Schaltwelle 20 durchgeführt.

Für die Betätigung der Schaltwelle 20 in Gangwahlrichtung 28 ist ein doppelt wir kender Zylinder 29 als Linearantrieb 39 vorgesehen, der ein mit der Schaltwelle 20 wirk verbundenes linear antreibbares Abtriebsteil 43 umfaßt, wobei die Betätigungsstellung dieses Zylinders 29 mittels eines zugeordneten Sensors 35 aufgenommen wird.

Anhand von Fig. 2 wird im folgenden die Gelenkverbindung 47 zwischen dem Abtriebs teil 45 des Wählzylinders 27 und der Schaltwelle 20 näher beschrieben. Die Gelenkver bindung 47 umfaßt ein mit dem Abtriebsteil 45 des Wählzylinders 27 fest verbundenes mit Verbindungselementen 57 versehenes erstes Anlageelement 49. Auf den Verbin dungselementen 57 ist ein zweites Anlageelement 51, das relativ zu dem ersten Anla geelement 49 verschiebbar ist, gelagert. Auf das zweite Anlageelement 51 wirkt eine dem Wählzylinder 27 zugeordnete Rückstellfeder 25, die sich einerends gegen ein nicht dargestelltes Gehäuse und anderenends gegen das zweite Auflageelement 51 abstützt. In axialer Richtung des Antriebsteils 45 ist zwischen den Anlageelementen 49, 51 ein Gelenkelement 53 angeordnet, das zumindestens drehfest, z. B. mittels einer Verzah nung, mit der Schaltwelle 20 verbunden ist. Die Ausdehnung des Gelenkelementes 53 ist so groß, daß die Anlageelemente 49, 51 beabstandet sind und nur über die zur Lage rung vorgesehenen Verbindungselemente 57 sowie über das Gelenkelement 53 in Ver bindung stehen.

Bei dieser Ausführungsform ist der durch das Gelenkelement 53 gebildete radiale Vor sprung in Bezug auf die Schaltwelle 20 in axialer Richtung der Schaltwelle 20 zwischen den Anlageelementen 49, 51 verschiebbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, das Gelenkelement 53 axial verschiebbar, jedoch drehfest auf der Schaltwelle 20 zu lagern.

Endseitig der Schaltwelle 20 ist ein doppelt wirkender Zylinder 29 angeordnet, dessen Abtriebsteil 43 mittels einer Koppeleinrichtung 67 zumindestens axial fest mit der Schaltwelle 20 verbunden ist. Ausführungsbeispiele möglicher Koppeleinrichtungen 67 werden nachfolgend anhand von Fig. 4 und 5 beschrieben. Vorerst soll die prinzipielle Funktionsweise des dargestellten Getriebeaktuators 37 näher beschrieben werden. Da die Ansteuerung von Getriebeaktuatoren allgemein aus zahlreichen Schriften bekannt ist, wird in dieser Schrift darauf nicht näher eingegangen.

Wird der Wählzylinder 27 mit Druck beaufschlagt, so führt das Abtriebsteil 45 und somit das mit diesem verbundene Anlageelement 49 eine Translationsbewegung aus. Durch die auf das zweite Anlageelement 51 wirkende Federkraft der Rückstellfeder 25 wird sichergestellt, daß das Gelenkelement 53 ununterbrochen mit den Anlageelemen ten 49, 51 in Kontakt steht. Dadurch führt das Gelenkelement 53 und das zweite Anla geelement 51 exakt die durch das Antriebsteil eingeleitete Translationsbewegung aus.

Aus dieser Translationsbewegung resultiert aufgrund der drehfesten Verbindung des Gelenkelementes 53 mit der Schaltwelle 20 eine Rotationsbewegung der letztgenann ten.

Zur Einleitung einer Translationsbewegung die mit dem Einlegen eines Ganges korres pondiert, wird der Linearantrieb 39 mit Druck beaufschlagt, das Abtriebsteil 43 führt eine Translationsbewegung in axialer Richtung der Schaltwelle 20 aus, wobei die Schaltwelle 20 mittels einer Kopplungseinrichtung 67 axial fest mit dem Abtriebsteil 43 verbunden ist. Eine mögliche Ausführungsvariante einer Kopplungseinrichtung wird an hand von Fig. 4 später beschrieben.

Der in Fig. 3 dargestellte Getriebeaktuator 37 unterscheidet sich von dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Getriebeaktuator im wesentlichen nur in der Ausführung der Ge lenkverbindung 47. Diese Gelenkverbindung 47 umfaßt ein separates Federelement 55, das sich gegen einen mit dem ersten Anlageelement 49 einstückig ausgebildeten Vor sprung 50 und gegen das zweite Anlageelement 51 abstützt. Durch die wirkende Fe derkraft des Federelementes 55 wird das zweite Anlageelement 51 in Richtung des er sten Anlageelementes 49 gedrückt. Durch die Anlageelemente wird eine Montageein heit gebildet die als Moduleinheit montierbar ist. Der übrige Aufbau der Gelenkverbin dung entspricht den bereits anhand von Fig. 2 beschriebenen Aufbau. Diese Konstrukti on der Gelenkverbindung 47 ist insbesondere geeignet, wenn als Wählzylinder 27 ein doppelt wirkender Zylinder 29 vorgesehen ist, der keine eine Rückstellkraft bereitstel lende Rückstellfeder 25 aufweist.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kopplungseinrichtung 67 dargestellt. Diese Kopplungseinrichtung 67 umfaßt einen Verbindungsstift 65, der mit dem Abtriebs teil 43 einstückig ausgebildet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, diesen Verbin dungsstift 65 mit dem Abtriebsteil 43 beispielsweise mittels einer Gewindeverbindung fest zu verbinden. Dieser Verbindungsstift 65 weist einen mit einem Vierkantprofil aus gebildeten Rumpf 35 und einen Kopf 93 auf. Diesem Verbindungsstift 65 ist ein Mit nahmeelement 69 mit einem Gegenelement 63 zugeordnet. Dieses Mitnahmeele ment 69 weist eine Ausnehmung 69 auf, die sich über ein Segment 71 des Außenum fanges des Mitnahmeelementes 69 erstreckt. Der Verbindungsstift 65 ist aus radialer Richtung in die Ausnehmung 66 einführbar, wobei das dem Rumpf 95 zugeordnete Ausnehmungssegment geringfügig größer als die Kantenlänge 94 des Vierkantprofils 96 ist. Nach Einführen des Verbindungsstiftes 65 in die Ausnehmung 66 wird der Verbin dungsstift 65 relativ zum Mitnahmeelement 69, vorzugsweise aufgrund der Symmetrie um 45°, verdreht. Ein Heraustreten des Verbindungsstiftes 65 ist aufgrund der Abmes sung des Segmentes 71 unterbunden. Die Ausnehmung 66 ist so ausgebildet, daß der Rumpf 95 des Verbindungsstiftes 65 exzentrisch zum Mitnahmeelement 69 angeordnet ist. Das Mitnahmeelement 69 weist auf der dem Abtriebsteil 43 abgewandten Seite eine weitere Verbindungsstelle 75 auf die exzentrisch zum Mitnahmeelement 69 und zu einer ersten durch den Verbindungsstift und das Mitnahmeelement gebildeten ersten Verbindungsstelle 73 angeordnet ist. Zur Herstellung einer axial festen Verbindung durch das Mitnahmeelement 69 und die Schaltwelle ist die zweite Verbindungsstelle 73 vorgesehen. Diese kann durch eine Schnappverbindung gebildet sein, durch die die Schaltwelle axial fest mit dem Mitnahmeelement 69, jedoch drehbar, gekoppelt ist. Es können jedoch auch andere Verbindungselemente vorgesehen sein. Auch kann das Mitnahmeelement 69 einstückig mit der Schaltwelle 20 ausgebildet sein, wobei eine Drehentkoppelung zwischen Abtriebsteil 43 und Schaltwelle 20 durch den Verbin dungsstift 65 bereitgestellt werden kann. In diesem Fall ist die Ausnehmung konzen trisch zur Schaltwelle anzuordnen, wobei die durch den anderen Linearantrieb 41 ein leitbare Rotationsbewegung wesentlich kleiner als die nach Einführung des Verbin dungsstiftes 65 in die Ausnehmung 66 ausgeführte Drehbewegung ist.

Claims

1. Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines eine Schaltwelle (20) aufweisenden Schaltgetriebes, wobei die Stelleinrichtung einen Linearantrieb (29) zur Erzeugung einer Translationsbewegung der Schaltwelle (20) aufweist, welcher Linearantrieb (29) in axialer Fort setzung der Schaltwelle (20) angeordnet oder anzuordnen ist und ein Abtriebsteil (43) aufweist, das über eine Kopplungseinrichtung (67) axial fest mit der Schaltwelle (20) gekoppelt oder zu koppeln ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (67) eine Schnappverbindung zwischen dem Abtriebsteil (43) und der Schalt welle (20) bildet.

2. Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines eine Schaltwelle (20) aufweisenden Schaltgetriebes, wobei die Stelleinrichtung einen Linearantrieb (29) zur Erzeugung einer Translationsbewegung der Schaltwelle (20) aufweist, welcher Linearantrieb (29) in axialer Fort setzung der Schaftwelle (20) angeordnet oder anzuordnen ist und ein Abtriebsteil (43) aufweist, das über eine Kopplungseinrichtung (67) axial fest mit der Schaltwelle (20) gekoppelt oder zu koppeln ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (67) an dem Abtriebsteil (43) oder der Schaltwelle (20) einen Verbindungsstift (65) mit einem Rumpf (95) und einem Kopf (93) umfasst, welcher Verbin dungsstift bei hergestellter axialer Kopplung sich in Richtung einer Längsachse der Schaltwelle (20) erstreckt, und eine Ausnehmung (66) an dem anderen Bauteil von Abtriebsteil (43) und Schaltwelle (20) umfasst, wobei die Ausnehmung (66) - bezogen auf die Richtung der Längsachse der Schaltwelle (20) - einen radial offenen Bereich aufweist und wobei zur Herstellung der axial festen Kopplung der Verbindungs stift (65) in radialer Richtung durch den radial offenen Bereich in die Ausnehmung (66) einführbar ist.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstift (65) und der radial offene Bereich (71) derart aufeinander abgestimmt sind, dass nach Einführen des Verbindungsstiftes (65) in die Ausnehmung (66) und Drehen des Verbindungsstiftes (65) in der Ausnehmung (66) um einen vorbestimmten Winkel ein Austreten des Verbindungsstiftes (65) durch den radial offenen Bereich (71) nicht möglich ist.

4. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (67) eine bezüglich der Längsachse der Schaltwelle (20) exzentrische erste Verbindungsstelle (75) bildet, in welcher das Abtriebsteil (43) mit der Schaltwelle (20) verbunden ist.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (67) ein in einem Bereich einer zweiten Verbindungsstelle (73) mit der Schaltwelle (20) drehbar verbundenes Verbindungselement (69) aufweist und dass die erste Verbindungsstelle (75) an dem Verbindungselement (69) bezüglich der zweiten Verbindungsstelle (73) quer zur Richtung der Längsachse der Schaltwelle (20) versetzt ist.

6. Stelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung ferner einen Linear antrieb (27) zur Erzeugung einer Rotationsbewegung der Schallwelle (20) umfasst.