DE19933499A1 - Elektrisch betriebene Schaltvorrichtung - Google Patents
Elektrisch betriebene SchaltvorrichtungInfo
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Abstract
Eine elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung (10), die mit einem synchronisierten mechanischen Getriebe T/M, das mehrere Schaltgabelwellen A1, A2 und A3 hat, verbunden ist, enthält eine Wählschaltwelle (11), die infolge ihrer Drehung und axialen Bewegungen jeweils eine der Schaltgabelwellen in einer neutralen Position auswählt und eine Verschiebebewegung der ausgewählten Schaltgabelwelle bewirkt; einen Elektromotor (12), der eine Rotationsausgangswelle (12a) hat; einen kinetischen Umwandlungsmechanismus (14), der eine Drehbewegung der Ausgangswelle (12a) des Elektromotors (12) über einen Drehzahlreduktionsmechanismus (13) aufnimmt und die Drehbewegung in die Axialbewegung der Wählschaltwelle (11) umwandelt; und eine elektromagnetische Kupplung (15), die zwischen einer Wählbetriebsposition und einer Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um eine relative Drehung zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine Drehung der Wählschaltwelle jeweils zu begrenzen.
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf eine elektrisch betriebene
Schaltwählvorrichtung zur Verwendung mit einem synchronisierten
mechanischen Fahrzeuggetriebe gerichtet.
Eine der herkömmlichen elektrisch betriebenen
Schaltwählvorrichtungen dieser Bauart ist z. B. in Fig. 3 der
japanischen Patentoffenlegungsdruckschrift Nr. Hei 10-81158
offenbart, die den deutschen Patentanmeldungsnummern 196 22 643 und
19 62 241 entspricht. Diese Vorrichtung enthält eine Wählschaltwelle,
die infolge ihrer axialen Bewegung irgendeine von mehreren
Schaltgabelwellen auswählt, die sich in neutralen Positionen
befinden und die die ausgewählte Schaltgabel zum Schalten dreht, und
erste und zweite Elektromotoren der Rotationsbauart, die parallel
zueinander angeordnet sind. Eine Ausgangsdrehung des ersten
Elektromotors wird in der Geschwindigkeit durch einen ersten
Schneckenradgetriebesatz reduziert, während eine Ausgangsdrehung
eines zweiten Elektromotors in der Geschwindigkeit durch einen
zweiten Schneckenradgetriebesatz reduziert wird. Ein Schneckenrad
des ersten Schneckenradgetriebesatzes wird an dessen exzentrischen
Abschnitt mit einer ersten Stange geschwenkt und eine Drehung des
Schneckenrades wird als eine axiale Bewegung von der ersten Stange
abgeleitet. Die resultierende Bewegung wird auf ein Eingangsbauteil
einer Hebelvorrichtung übertragen, die von der Wählschaltwelle und
durch die axiale Bewegung der ersten Stange durch die
Hebelvorrichtung in einer Drehbewegung der Wählschaltwelle getragen
wird. Zusätzlich wird ein zweites Schneckenrad des zweiten
Schneckenradgetriebesatzes an dessen exzentrischem Abschnitt mit
einer zweiten Stange geschwenkt und eine Drehung des Schneckenrades
des zweiten Schneckenradgetriebesatzes wird als eine Axialbewegung
der zweiten Stange abgeleitet. Die resultierende Bewegung wird auf
die Wählschaltwelle zur Bewegung in der axialen Richtung übertragen.
Jedoch führt die Verwendung von zwei Elektromotoren in der
vorgenannten Vorrichtung dazu, die Vorrichtung baulich groß und in
der Herstellung teuer werden zu lassen. Zusätzlich wird ein
Schneckengetriebesatz als Drehzahlreduziergetriebesatz verwendet,
wobei dies bei der Drehmomentübertragung nicht so gut ist, was dazu
führt, daß die Vorrichtung hinsichtlich des Ansprechverhaltens oder
einem schnellen Verhalten nicht gut ist.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
elektrisch betätigte Schaltwählvorrichtung zu schaffen, die frei von
den vorgenannten Nachteilen ist.
Es ist darüber hinaus ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
elektrisch betätigte Schaltwählvorrichtung zu schaffen, deren Größe
kompakt ist, die in der Herstellung kostengünstig ist und die eine
höhere Ansprechempfindlichkeit besitzt.
Um die vorgenannte Aufgabe zu lösen, enthält eine elektrisch
betätigte Schaltwählvorrichtung in Verbindung mit einem
synchronisierten mechanischen Getriebe, das mehrere
Schaltgabelwellen hat, folgende Bauteile:
eine Wählschaltwelle, die infolge ihrer Drehungen und axialen Bewegungen jeweils eine beliebige Schaltgabelwelle in einer neutralen Position auswählt und eine Verschiebe- bzw. Schaltbewegung der ausgewählten Schaltgabelwelle bewirkt;
einen Elektromotor, der eine Rotationsausgangswelle hat;
einen kinetischen Umwandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors über einen Drehzahlreduktionsmechanismus aufnimmt und die Drehbewegung in die axiale Bewegung der Wählschaltwelle umwandelt; und
eine elektromagnetische Kupplung, die zwischen einer Wählbetriebsposition und einer Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um eine relative Drehung zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine Drehung der Wählschaltwelle zu begrenzen, und jeweils eine Schleifenantennenvorrichtung, die folgendes enthält:
eine erste Antenne, die eine erste Spule hat, an der ein erstes magnetisches Feld erzeugt wird;
eine Verbindungsspule, die sich von einem Ende der ersten Spule aus erstreckt; und
eine zweite Antenne, die eine zweite Spule hat, an der ein zweites magnetisches Feld erzeugt wird, so daß eine Achse des ersten magnetischen Feldes und eine Achse des zweiten magnetischen Feldes unterschiedlich sind oder sich in einer orthogonalen Art und Weise gegenseitig schneiden, wobei die zweite Spule magnetisch mit der Verbindungsspule mittels Ausrichtung davon an der zweiten Spule gekoppelt ist.
eine Wählschaltwelle, die infolge ihrer Drehungen und axialen Bewegungen jeweils eine beliebige Schaltgabelwelle in einer neutralen Position auswählt und eine Verschiebe- bzw. Schaltbewegung der ausgewählten Schaltgabelwelle bewirkt;
einen Elektromotor, der eine Rotationsausgangswelle hat;
einen kinetischen Umwandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors über einen Drehzahlreduktionsmechanismus aufnimmt und die Drehbewegung in die axiale Bewegung der Wählschaltwelle umwandelt; und
eine elektromagnetische Kupplung, die zwischen einer Wählbetriebsposition und einer Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um eine relative Drehung zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine Drehung der Wählschaltwelle zu begrenzen, und jeweils eine Schleifenantennenvorrichtung, die folgendes enthält:
eine erste Antenne, die eine erste Spule hat, an der ein erstes magnetisches Feld erzeugt wird;
eine Verbindungsspule, die sich von einem Ende der ersten Spule aus erstreckt; und
eine zweite Antenne, die eine zweite Spule hat, an der ein zweites magnetisches Feld erzeugt wird, so daß eine Achse des ersten magnetischen Feldes und eine Achse des zweiten magnetischen Feldes unterschiedlich sind oder sich in einer orthogonalen Art und Weise gegenseitig schneiden, wobei die zweite Spule magnetisch mit der Verbindungsspule mittels Ausrichtung davon an der zweiten Spule gekoppelt ist.
Die obige Aufgabe und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung von bevorzugten beispielhaften Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den dazugehörigen
Zeichnungen offensichtlicher.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrisch
betätigten Schaltwählvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
die mit einem synchronisiertem mechanischen Getriebe in Verbindung
ist.
Fig. 2 zeigt einen detaillierten Aufbau der elektrisch
betätigten Schaltwählvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist.
Fig. 3 zeigt eine elektromagnetische Kupplung einer ersten
Betriebsart, die sich in ihrem Schaltbetrieb befindet.
Fig. 4 zeigt die elektromagnetische Kupplung der ersten
Betriebsart, die sich in ihrer Wählbetriebsposition befindet.
Fig. 5 zeigt eine elektromagnetische Kupplung einer zweiten
Betriebsart, die sich in ihrer Wählbetriebsposition befindet.
Fig. 6 zeigt die elektromagnetische Kupplung der zweiten
Betriebsart, die sich in ihrer Wählbetriebsposition befindet.
Fig. 7 zeigt eine elektromagnetisch Kupplung einer dritten
Betriebsart, die sich in ihrer Schaltbetriebsposition befindet.
Fig. 8 zeigt die elektromagnetische Kupplung der dritten
Betriebsart, die sich in ihrer Wählbetriebsposition befindet.
Detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrisch
betätigten Schaltwählvorrichtung 10 dargestellt, die mit einem
synchronisierten mechanischem Fahrzeuggetriebe T/M mit fünft
Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang in Verbindung steht. Das
mechanische Getriebe T/M enthält eine Schaltgabelwelle A1, eine
Schaltgabelwelle A2 und eine Schaltgabelwelle A3 zum jeweiligen
Erzeugen von ersten und zweiten Vorwärtsgang-Drehzahlverhältnissen,
dritten und vierten Vorwärtsgang-Drehzahlverhältnissen und
Vorwärtsgang/Rückwärtsgang-Drehzahlverhältnissen. Die Vorrichtung 10
hat eine Wählschaltwelle 11, die parallel zu jeder der drei
Schaltgabelwellen A1, A2 und A3 steht und in einer solchen Art und
Weise angeordnet ist, daß sich ein linkes Ende der Wählschaltwelle
11 oberhalb eines rechten Endes der Schaltgabelwelle A2 befindet.
Am linken Ende der Wählschaltwelle 11 ist einstückig dazu ein
Klauenabschnitt 11a als eine sich nach unten erstreckende
Verlängerung vorgesehen, um eine zusammenwirkende Bewegung der Welle
11 und des Klauenabschnitts 11a herzustellen. Bauteile A1a, A2a und
A3a sind jeweils fest an den rechten Enden der Schaltgabelwellen A1,
A2 und A3 befestigt, um in einer zusammenwirkenden Art und Weise
bewegt zu werden. Die Bauteile A1a, A2a und A3a sind mit konkaven
Abschnitten (nicht gezeigt) darin vorgesehen und ein entferntes Ende
des Gabelabschnitts 11a der Wählschaltwelle 11 ist mit einem der
konkaven Abschnitte in Eingriff bringbar.
In Fig. 1 befinden sich die Schaltgabelwellen A1, A2 und A3 in
den jeweiligen neutralen Positionen und die Wählschaltwelle 11
befindet sich in ihren neutralen Positionen "A" und der
3-4-Schaltkulissenposition B, das entfernte Ende des Gabelabschnitts 11a
der Wählwelle 11 ist in dem konkaven Abschnitt des Bauteils A2a auf
der Schaltgabelwelle A2 aufgenommen und die konkaven Abschnitte der
jeweiligen Bauteile A1a, A2a und A3a sind in einer Seite-an-Seite-An
ordnung senkrecht zu einer jeden Achse einer jeden
Schaltgabelwelle A1, A2 und A3 angeordnet. Auf diese Weise bewirkt
das Drehen der Wählschaltwelle 11 in eine Richtung eines Pfeils eine
Verschiebung oder Übertragung davon in eine 1-2-Schalt
kulissenposition "A", was dazu führt, daß das entfernte Ende
des Klauenabschnitts 11a mit dem konkaven Abschnitt des Bauteils A1a
in Eingriff gebracht wird, nachdem es aus dem konkaven Abschnitt des
Bauteils A2a herausgezogen wurde. Andererseits bewirkt das Drehen
der Wählschaltwelle 11 in eine entgegengesetzte Richtung des Pfeils
eine Verschiebung oder Übertragung davon in eine 5-R-Schalt
kulissenposition C, was dazu führt, daß das entfernte Ende des
Klauenabschnitts 11a mit dem konkaven Abschnitt des Bauteils A3a in
Eingriff gebracht wird, nachdem es von dem konkaven Abschnitt des
Bauteils A2a herausgezogen wurde. Auf diese Weise wird festgelegt,
daß jede beliebige Schaltgabelwelle A1, A2 und A3, die sich in den
jeweiligen neutralen Positionen befinden, in Abhängigkeit von den
Winkelpositionen der Wählschaltwelle 11 ausgewählt wird, während
sich die Welle 11 in der neutralen Position N befindet.
Wenn die Wählschaltwelle 11 aus der dargestellten Position in
Fig. 1 nach links in eine Position für den dritten Vorwärtsgang 3
verschoben wird, wird die Schaltgabelwelle A2 aufgrund des Eingriffs
zwischen dem entfernten Ende des Klauenabschnitts 11a und dem
konkaven Abschnitt des Bauteils A2a auf der Welle A2 in die linke
Richtung verschoben, wodurch das dritte Vorwärtsdrehzahlverhältnis
erzeugt wird, während, wenn die Wählschaltwelle 11 aus der
dargestellten Position in Fig. 1 nach rechts in eine Position für
einen vierten Vorwärtsgang 4 verschoben wird, wird die
Schaltgabelwelle A2 aufgrund des Eingriffs zwischen dem entfernten
Ende des Klauenabschnitts 11a und dem konkaven Abschnitt des
Bauteils A2a auf der Welle A2 in die rechte Richtung verschoben,
wodurch das Drehzahlverhältnis des vierten
Vorwärtsdrehzahlverhältnisses erzeugt wird.
Wenn zusätzlich nach der Herstellung des Eingriffs zwischen dem
entfernten Ende des Klauenabschnitts 11a und dem konkaven Abschnitt
des Bauteils A1a auf der Welle A1, hervorgerufen durch die
Drehübertragung in der Pfeilrichtung der Wählschaltwelle 11 aus der
in Fig. 1 dargestellten Position in die 1-2-Schaltkulissenposition
"A" die Wählschaltwelle 11 nach links in eine Getriebeposition für
den ersten Vorwärtsgang 1 bewegt wird, was eine Bewegung der
Schaltgabelwelle A1 aufgrund des Eingriffs zwischen dem
Klauenabschnitt 11a und dem Bauteil A1a nach links bewirkt, wird
dadurch das erste Drehzahlverhältnis erzeugt, während, wenn die
Wählschaltwelle 11 nach rechts in eine Getriebeposition für einen
zweiten Vorwärtsgang 2 bewegt wird, was eine Bewegung der
Schaltgabelwelle A1 aufgrund des Eingriffs zwischen dem
Klauenabschnitt 11a und dem Bauteil A1a nach rechts bewirkt, wodurch
das Verhältnis für das zweite Vorwärtsdrehzahlverhältnis erzeugt
wird.
Darüber hinaus wird nach der Herstellung des Eingriffs zwischen
dem entfernten Ende des Klauenabschnitts 11a und dem konkaven
Abschnitt A3a auf der Welle A3, hervorgerufen durch die
Drehübertragung in die entgegengesetzte Richtung des Pfeils der
Wählschaltwelle 11 aus der in Fig. 1 dargestellten Position in die
5-R-Schaltkulissenposition "R", wenn die Wählschaltwelle 11 nach
links in eine Getriebeposition für einen fünften Vorwärtsgang 5
bewegt wird, was eine Bewegung der Schaltgabel A3 aufgrund des
Eingriffs zwischen dem Klauenabschnitt 11a und dem Bauteil A3a nach
links hervorruft, das fünfte Drehzahlverhältnis nach vorne erzeugt,
während, wenn die Wählschaltwelle 11 in eine Rückwärtsgang-Position
"R" bewegt wird, was eine Bewegung der Schaltgabelwelle A3 aufgrund
des Eingriffs zwischen dem Klauenabschnitt 11a und dem Bauteil A1a
nach rechts hervorruft, das umgekehrte Drehzahlverhältnis erzeugt
wird.
Als nächstes wird auf die Fig. 2 und 3 bezug genommen, in denen
ein detaillierter Aufbau der Vorrichtung 10 dargestellt ist. Wie in
Fig. 2 gezeigt ist, enthält die Vorrichtung 10 als ihre
Hauptkomponenten oder Elemente die Wählschaltwelle 11, einen
Elektromotor 12 mit einer Ausgangswelle 12a, einen kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 zum Umwandeln einer Drehbewegung der
Ausgangswelle 12a des Elektromotors 12, die über einen
Drehzahlreduktionsgetriebemechanismus 13 dorthin übertragen wird und
eine elektromagnetische Kupplung 15, die eine Wählbetriebsposition
und eine Schaltbetriebsposition in einer wählbaren Art und Weise
einnimmt, so daß in der Wählbetriebsposition eine Relativbewegung
zwischen einem Eingangsbauteil 14a des kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 und der Wählschaltwelle 11 begrenzt wird
und daß in der Schaltbetriebsposition die Wählschaltwelle 11
begrenzt wird.
Der Elektromotor 12 ist ein Motor der Rotationsbauart, der mit
Gleichstrom arbeitet und als dessen Hauptelemente die Ausgangswelle
12a, einen Stator 12c und eine Schleifbürste 12d enthält. Die
Ausgangswelle 12a wird durch ein Paar axial beabstandeter Lager 16
und 17 gelagert, um drehbar, aber nicht in der Axialrichtung
bewegbar zu sein. Im Inneren der Ausgangswelle 12a ist ein Innenraum
vorgesehen, um eine mögliche Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung
10 zu verwirklichen und das Hindurchführen der Wählschaltwelle 11
durch den Innenraum der Ausgangswelle 12 ermöglicht eine
größtmögliche Miniaturisierung der Vorrichtung 10.
Der Drehzahlreduktionsgetriebemechanismus 13 hat die Gestalt
eines Planetengetriebesystems, wie den Fig. 2 und 3 entnommen werden
kann, das eine hervorragende Drehmomentübertragung hat. Genauer
gesagt enthält der Drehzahlreduktionsgetriebemechanismus 13 ein
ringförmiges Sonnenrad 13a, das fest auf einem rechten Ende der
Ausgangswelle 12a des Motors 12 befestigt ist, um gemeinsam mit
dieser gedreht zu werden, ein stationäres Ringzahnrad 13b, mehrere
Planetenzahnräder 13c (von denen nur eines gezeigt ist), die mit dem
Sonnenrad 13a und dem Ringzahnrad 13b in Eingriff abwälzen, einen
Träger 13d, der die Sonnenräder 13a trägt, ein Sonnenrad 13e, einen
stationären Ring 13f, mehrere Planetenzahnräder 13g (von denen nur
eines gezeigt ist) die zwischen dem Sonnenrad 13e und dem
Ringzahnrad 13f abwälzen, trägt, und einen Träger 13h, der die
Planetenzahnräder 13g trägt. Der Träger 13d, der Träger 13h und die
Ausgangswelle 12a sind so ausgelegt, daß sie in der gleichen
Richtung drehen.
Der kinetische Umwandlungsmechanismus 14 hat, wie anhand der
Darstellungen in den Fig. 2 und 3 offensichtlich ist, die Gestalt
einer Kugelumlaufspindel, die eine exzellente Drehmomentübertragung
aufweist. Genauer gesagt enthält der kinetische
Umwandlungsmechanismus 14 als seine Hauptkomponenten ein
Mutterbauteil 14a, das mit dem Träger 13h des
Drehzahlreduktionsmechanismus 13 gekoppelt ist, um gemeinsam damit
gedreht zu werden, und mehrere Kugeln 14b, die zwischen einer
Innenoberfläche einer schraubenförmigen Nut des Mutterbauteils 14a
und einer äußeren Oberfläche einer Schraubennut der Wählschaltwelle
11 in Eingriff ist.
Die elektromagnetische Kupplung 15 enthält, wie aus den Fig. 2
und 3 entnommen werden kann, eine Scheibe 15a, die mit dem
Mutterbauteil 14a verbunden ist, als ein Eingangsbauteil des
kinetischen Umwandlungsmechanismus 14 für eine einheitliche Drehung
damit, eine bewegliche Scheibe 15b, die in Keilverbindung auf der
Wählschaltwelle 11 montiert ist, um mit ihr drehbar und relativ dazu
bewegbar zu sein, eine stationäre Scheibe 15c, ein Jochbauteil 15d,
das aus einem magnetischen Material ausgebildet ist und fest mit der
stationären Scheibe 15c verbunden ist, einen stationären Solenoid
15e, der in dem Jochbauteil 15d untergebracht ist, eine
Tauchkolbenscheibe 15f, die aus einem magnetischen Material
hergestellt und fest mit der Scheibe 15b verbunden ist und eine
Feder 15, die die Scheibe 15b und die Tauchkolbenscheibe 15f in die
rechte Richtung vorspannt. Wenn das Solenoid 15e aktiviert oder
erregt wird, bewegt die daraus resultierende Anziehungskraft
zwischen dem Jochbauteil 15d und der Tauchkolbenscheibe 15f die
Scheibe 15b und die Tauchkolbenscheibe 15f, wie in fig. 4 gezeigt
ist, in die linke Richtung entgegen der Vorspannkraft der Feder 15g,
wodurch die Scheibe 15b mit der Scheibe 15a in Eingriff gebracht
wird, wodurch eine Relativdrehung zwischen dem Mutterbauteil 14a und
der Wählschaltwelle 11 begrenzt wird. Fig. 4 zeigt die
elektromagnetische Kupplung 15, wenn sie sich in der
Wählbetriebsposition befindet. Eine solche Begrenzung wird durch die
elektromagnetische Kraft bewirkt, die von dem Solenoid 15e abgeleitet
oder erteilt wird. Wenn das Solenoid 15e inaktiv oder deaktiviert
ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, drängt die Feder 15g die Scheibe 15b
und die Tauchkolbenscheibe 15f in die rechte Richtung, wodurch die
Scheibe 15b mit der stationären Scheibe 15c in Eingriff gebracht
wird, wodurch eine Drehung der Wählschaltwelle 11 beschränkt wird.
Fig. 3 zeigt die elektromagnetische Kupplung 15, wenn sie sich in
der Schaltbetriebsposition befindet, und eine solche Begrenzung wird
durch die Kraft der Feder 15g bewirkt. Während sich die
elektromagnetische Kupplung 15 in der Schaltbetriebsposition
befindet, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wenn die Ausgangswelle 12a des
Elektromotors 12 im Uhrzeigersinn gedreht wird, von links in Fig. 1
aus gesehen, bewegt sich die Wählschaltwelle 11 in die rechte
Richtung in Fig. 1. Im Gegensatz dazu bewegt sich die
Wählschaltwelle 11, unter einem solchen Zustand der
elektromagnetischen Kupplung 15, wenn die Ausgangswelle 12a des
Elektromotors 12 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, von links in
Fig. 1 aus gesehen, in die linke Richtung in Fig. 1.
Wenn eine Verschiebung von dem dargestellten Zustand in Fig. 1
in die Position des ersten Vorwärtsgangs gewünscht ist, wird zu
allererst das Solenoid 15e der elektromagnetischen Kupplung 15
aktiviert, um deren Wählbetriebsposition zu bewirken, wie in Fig. 4
gezeigt ist, wodurch die Relativdrehung zwischen dem Mutterbauteil
14a des kinetischen Umwandlungsmechanismus 14 und der Wählschaltwelle
11 begrenzt wird. Unter einer solchen Bedingung, wenn der
Elektromotor 12 in eine Richtung zum Drehen der Ausgangswelle 12a im
Uhrzeigersinn eingeschaltet wird, was von links in Fig. 1 zu sehen
ist, wird die Wählschaltwelle 11 in die 1-2-Schaltkulissenposition
"A" gedreht, um das entfernte Ende des Klauenabschnitts 11a der
Welle 11 mit dem konkaven Abschnitt des Bauteils A1a auf der Schaltgabelwelle A1 in Eingriff zu bringen. Anschließend wird das Solenoid 15e der elektromagnetischen Kupplung 15 zum Schalten der elektromagnetischen Kupplung 15 in die Schaltbetriebsposition deaktiviert, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die Drehung der Wählschaltwelle 11 begrenzt wird. Aus dem resultierenden Zustand, wenn der Elektromotor 12 in die andere Richtung zum Drehen der Ausgangswelle 12a im Gegenuhrzeigersinn eingeschaltet wird, wie von links in Fig. 1 gesehen werden kann, wird die Wählschaltwelle 11 von der neutralen Position "N" in die Position 1 für den ersten Vorwärtsgang verschoben und danach wird der Elektromotor 12 ausgeschaltet.
Welle 11 mit dem konkaven Abschnitt des Bauteils A1a auf der Schaltgabelwelle A1 in Eingriff zu bringen. Anschließend wird das Solenoid 15e der elektromagnetischen Kupplung 15 zum Schalten der elektromagnetischen Kupplung 15 in die Schaltbetriebsposition deaktiviert, wie in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die Drehung der Wählschaltwelle 11 begrenzt wird. Aus dem resultierenden Zustand, wenn der Elektromotor 12 in die andere Richtung zum Drehen der Ausgangswelle 12a im Gegenuhrzeigersinn eingeschaltet wird, wie von links in Fig. 1 gesehen werden kann, wird die Wählschaltwelle 11 von der neutralen Position "N" in die Position 1 für den ersten Vorwärtsgang verschoben und danach wird der Elektromotor 12 ausgeschaltet.
Wenn ein Heraufschalten von dem ersten
Vorwärtsgangdrehzahlverhältnis in das zweite
Vorwärtsgangdrehzahlverhältnis gewünscht ist, wird danach der
Elektromotor 12 eingeschaltet, um die Ausgangswelle 12a im
Uhrzeigersinn zu drehen, wie von links in Fig. 1 zu sehen ist, was
die Wählschaltwelle 11 von der Position 1 für den ersten
Vorwärtsgang in die Position für den zweiten Vorwärtsgang
verschiebt. Danach wird der Elektromotor 12 ausgeschaltet.
Zum weiteren nach oben Schalten vom zweiten
Vorwärtsgangdrehzahlverhältnis zum dritten
Vorwärtsgangdrehzahlverhältnis wird der Elektromotor 12 zualler
erst eingeschaltet, um die Ausgangswelle 12a im Gegenuhrzeigersinn
zu drehen, wie von links in Fig. 1 zu sehen ist, was eine
Verschiebung der Wählschaltwelle 11 von der Position 1 des zweiten
Vorwärtsgangs in die neutrale Schaltposition "N" und seinerseits die
Relativdrehung des Mutterbauteils 14a des kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 und der Wählschaltwelle 11 durch
Aktivieren des Solenoids 15e der elektromagnetischen Kupplung 15
bewirkt. Unter einer solchen Bedingung bewirkt das Einschalten des
Elektromotors 12 zum Drehen der Ausgangswelle 12a im
Gegenuhrzeigersinn, wie von links in Fig. 1 gesehen werden kann, daß
die Wählschaltwelle 11 in die 3-4-Schaltkulissenposition "B" gedreht
wird, wodurch das entfernte Ende des Klauenabschnitts 11a der Welle
11 in den konkaven Abschnitt des Bauteils A2a auf der
Schaltgabelwelle A2 in Eingriff gebracht wird. Danach wird die
Drehung der Wählschaltwelle 11 durch Deaktivieren des Solenoids 15e
der elektromagnetischen Kupplung 15 begrenzt. Anschließend bewirkt
das Einschalten des Elektromotors 12 zum Drehen der Ausgangswelle
12a im Uhrzeigersinn, von links wie in Fig. 1 gesehen werden kann,
daß die Wählschaltwelle 11 aus der neutralen Getriebeposition "N" in
die Position 3 für den dritten Vorwärtsgang verschoben wird und der
Elektromotor 12 wird ausgeschaltet.
Wenn danach ein Heraufschalten aus dem dritten Gang in den
vierten Gang gewünscht wird, bewirkt das Einschalten des
Elektromotors 12 zur Drehung der Ausgangswelle 12a im Uhrzeigersinn,
von links wie in Fig. 1 gesehen werden kann, daß die Wählschaltwelle
11 aus der Position 3 für den dritten Vorwärtsgang in die Position 4
für den vierten Vorwärtsgang gedreht wird. Danach wird der
Elektromotor 12 ausgeschaltet.
Zum weiteren Heraufschalten vom vierten Vorwärtsgang zum
fünften Vorwärtsgang wird zuallererst der Elektromotor 12 zum
Drehen der Ausgangswelle 12a im Gegenuhrzeigersinn, von links wie in
Fig. 1 gesehen werden kann, eingeschaltet, was eine Verschiebung der
Wählschaltwelle 11 aus der Position 1 für den vierten Vorwärtsgang
in die neutrale Schaltposition "N" bewirkt und seinerseits die
Relativdrehung des Mutterbauteils 14a des kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 und der Wählschaltwelle 11 durch
Aktivieren des Solenoids 15e der elektromagnetischen Kupplung 15
begrenzt wird. Unter einer solchen Bedingung bewirkt das Einschalten
des Elektromotors 12 zum Drehen der Ausgangswelle 12a im
Gegenuhrzeigersinn, von links, wie in Fig. 1 gezeigt ist, daß die
Wählschaltwelle 11 in die 5-R-Schaltkulissenposition "C" gedreht
wird, wodurch das entfernte Ende des Klauenabschnitts 11a der Welle
11 in den konkaven Abschnitt des Bauteils A3a auf der
Schaltgabelwelle A3 in Eingriff gelangt. Danach wird die Drehung der
Wählschaltwelle 11 durch die Aktivierung des Solenoids 15e der
elektromagnetischen Kupplung 15 begrenzt. Anschließend bewirkt das
Einschalten des Elektromotors 12 zum Drehen der Ausgangswelle 12a im
Gegenuhrzeigersinn, von links wie in Fig. 1 gezeigt ist, daß die
Wählschaltwelle 11 aus der neutralen Schaltposition "N" in die
Position 5 für den fünften Vorwärtsgang verschoben wird und der
Elektromotor 12 wird ausgeschaltet.
Zum Schalten des Rückwärtsgangs von dem in Fig. 1 dargestellten
Zustand wird zuallererst die Relativdrehung des Motorbauteils 14a
des kinetischen Umwandlungsmechanismus 14 und der Wählschaltwelle 11
durch Aktivieren des Solenoids 15e der elektromagnetischen Kupplung
15 begrenzt. Unter dem daraus resultierendem Zustand wird der
Elektromotor 12 eingeschaltet, um die Ausgangswelle 12a im
Gegenuhrzeigersinn zu drehen, von links wie in Fig. 1 gezeigt ist,
was eine Drehung der Wählschaltwelle 11 in die 5-R-Schalt
kulissenposition "C" bewirkt, was dazu führt, daß das
entfernte Ende des Klauenabschnitts 11a in dem konkaven Abschnitt
des Bauteils A3a auf der Schaltgabelwelle A3 eingepaßt wird.
Anschließend begrenzt das Deaktivieren des Solenoids 15e die Drehung
der Wählschaltwelle 11, wobei unter einem solchen Zustand das Drehen
der Ausgangswelle 12a im Uhrzeigersinn, von links wie in Fig. 1
gezeigt ist, den Wählschalthebel 11 aus der neutralen Position "N"
in die Rückwärtsgangposition "R" versetzt und der Elektromotor 12
wird ausgeschaltet.
Für eine genaue und zuverlässige Steuerung des Elektromotors 12
und der elektromagnetischen Kupplung 15 ist das Erfassen von axialen
und winkligen Positionen der Wählschaltwelle 11 wesentlich oder
erforderlich und deshalb ist ein Sensor 18 gemäß Fig. 2 dazu
vorgesehen, die zwei Positionen zu erfassen. Zusätzlich ist ein
Drehencoder (Fig. 2) vorgesehen, um eine laufende Winkelposition der
Ausgangswelle 12a des Elektromotors 12 zu bestimmen und eine solche
laufende Winkelposition wird zur Abschätzung der axialen Position
und der Winkelposition der Wählschaltwelle 11 verwendet. Auf diese
Weise wird die Steuerung des Elektromotors 12 und der
elektromagnetischen Kupplung 15 genau und zuverlässig bewirkt, indem
man sich auf die Ausgangssignale von dem Sensor 18 und dem Encoder
19 verläßt.
Die elektrisch betätigte Wählschaltvorrichtung 10, die in den
Fig. 1 bis 4 abgebildet ist, wird durch die Wählschaltwelle 11, den
Elektromotor 12 der Rotationsbauart, den
Drehzahlreduktionsmechanismus 13, den kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 und der elektromagnetischen Kupplung 15
gebildet, was die Vorrichtung 10 kompakter und kostengünstiger bei
den Herstellungskosten macht als die Vorrichtung, die in der
japanischen Patentoffenlegungsdruckschrift Nr. Hei 10-81158
offenbart ist (insbesondere in Fig. 3).
Zusätzlich ermöglicht das Bewirken einer möglichst kleinen
Trägheit der Ausgangswelle 12a des Elektromotors 12 durch Vorsehen
einer Hohlkonstruktion darin, das Anordnen der Wählschaltwelle in
einer solchen Ausgangswelle 12a, das Verwenden des
Planetengetriebesystems als Drehzahlreduktionsmechanismus 13, der
eine hervorragende Drehmomentübertragung aufweist, und das Verwenden
des Kugelumlaufspindelmechanismus als kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14, der ebenso eine hervorragende
Drehmomentübertragung aufweist, die Größe des Elektromotors 12 so
klein wie möglich zu machen und der Vorrichtung 10 eine höhere
Ansprechempfindlichkeit zu geben, wobei die gesamte Vorrichtung 10
kompakter wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 ist eine
elektromagnetische Kupplung 115 dargestellt, die die
elektromagnetische Kupplung 15, die in den Fig. 1 bis einschließlich
4 dargestellt ist, ersetzen kann. Diese elektromagnetische Kupplung
115 enthält eine Scheibe 115a, die mit dem Mutterbauteil 14a
verbunden ist, als das Eingangsbauteil des kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14 für eine einheitliche Drehung damit, eine
bewegliche Scheibe 115b, die aus einem magnetischen Material
ausgebildet ist und auf der Wählschaltwelle 11 in Keilverbindung
befestigt ist, um damit drehbar und relativ dazu bewegbar zu sein,
ein stationäres Jochbauteil 115c, das aus einem magnetischen
Material hergestellt ist, ein stationäres Solenoid 115e, das in dem
Jochbauteil 115c untergebracht ist, und eine Feder 115e, die die
Scheibe 115b in die linke Richtung vorspannt. Wenn das Solenoid 115d
aktiviert wird, wird eine daraus resultierende Anziehungskraft
zwischen dem Jochbauteil 115c und der Scheibe 115b erzeugt, wie in
Fig. 6 gezeigt ist, wodurch die Scheibe 115b in die rechte Richtung
entgegen der Vorspannkraft der Feder 115e bewegt wird. Auf diese
Weise wird die Scheibe 115b in einen gekoppelten Zustand mit dem
Jochbauteil 115c gebracht, wodurch die Drehung der Wählschaltwelle
11 beschränkt wird. Fig. 6 zeigt die elektromagnetische Kupplung 115
in ihrer Schaltbetriebsposition und die Kraft, die die Drehung der
Wählschaltwelle 11 beschränkt, wird von dem Solenoid 115d
abgeleitet. Wenn das Solenoid inaktiv ist, wird die Scheibe 115b,
wie in Fig. 5 gezeigt ist, durch die Feder 115e in die linke
Richtung gedrängt, was die Scheibe 115b mit der Scheibe 115a in
Eingriff bringt, wodurch die relative Drehung zwischen dem
Mutterbauteil 14a und der Wählschaltwelle 11 beschränkt ist. Fig. 5
zeigt die elektromagnetische Kupplung 115 in ihrer
Wählbetriebsposition und die Kraft, die die Drehung der
Wählschaltwelle 11 begrenzt, wird von der Feder 115e abgeleitet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 8 ist eine
elektromagnetische Kupplung 215 dargestellt, die die
elektromagnetische Kupplung 15, die in den Fig. 1 bis einschließlich
4 gezeigt ist, ersetzen kann. Diese elektromagnetische Kupplung 215
enthält eine Scheibe 215a, die aus einem magnetischen Material
ausgebildet ist und mit dem Mutterbauteil 14a als Eingangsbauteil
des kinetischen Umwandlungsmechanismus 14 für eine einheitliche
Drehung damit verbunden ist, eine stationäre Scheibe 215b, die aus
einem magnetischen Material hergestellt ist, ein bewegliches
Jochbauteil 215c, das aus einem magnetischen Material ausgebildet
ist und auf der Wählschaltwelle 11 in Keilverbindung montiert ist,
um damit drehbar und relativ dazu bewegbar zu sein, ein bewegliches
Solenoid 215d, das in dem Jochbauteil 215c untergebracht ist, und
eine Feder 215e, die das Jochbauteil 215c in die rechte Richtung
vorspannt. Wenn das Solenoid 215d aktiviert wird, wird die daraus
resultierende Anziehungskraft zwischen dem Jochbauteil 215c und der
Scheibe 215b erzeugt, wie in Fig. 8 gezeigt ist, wodurch das
Jochbauteil 215c in die linke Richtung entgegen der Vorspannkraft
der Feder 215e bewegt wird. Auf diese Weise wird das Jochbauteil
215c in einen gekoppelten Zustand mit der Scheibe 115a gebracht,
wodurch die relative Drehung zwischen dem Mutterbauteil 14a und der
Wählschaltwelle 11 begrenzt wird. Fig. 8 zeigt die
elektromagnetische Kupplung 215 in ihrer Wählbetriebsposition und
die Kraft, die die Drehung der Wählschaltwelle 11 begrenzt, wird von
dem Solenoid 215d abgeleitet. Wenn das Solenoid inaktiv ist, wird
das Jochbauteil 215c durch die Feder 215e in die rechte Richtung
gedrängt, wie in Fig. 7 gezeigt, was die Scheibe 115b mit der
Scheibe 115a in Eingriff bringt, wodurch ein Eingriff des
Jochbauteils 215c mit der stationären Scheibe 215b hergestellt wird,
was in einer Begrenzung der Drehung der Wählschaltwelle 11
resultiert. Fig. 7 zeigt die elektromagnetische Kupplung 215 in
ihrer Schaltbetriebsposition und die Kraft, die die Drehung der
Wählschaltwelle 11 begrenzt, wird von der Feder 215 abgeleitet.
Wie anhand der vorstehenden Erläuterung offensichtlich wird,
kann die elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung kleiner und kostengünstiger hergestellt
werden als die herkömmliche in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung gemäß der
japanischen Patentoffenlegungsdruckschrift Nr. Hei-10-81158, da die
elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit dem synchronisierten mechanischen Getriebe in
Verbindung ist, durch die einzelne Wählschaltwelle, den Elektromotor
der Rotationsbauart, den einzigen Drehzahlreduktionsmechanismus, den
einzigen kinetischen Umwandlungsmechanismus und die einzelne
elektromagnetische Kupplung gebildet wird.
In dem Fall, in dem das mechanische Getriebe eine 1-2-Schalt
kulisse, eine 3-4-Schaltkulisse und eine 5-R-Schaltkulisse zur
Schaffung von 5 Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang enthält, kann
das Schalten von der Position des zweiten Vorwärtsgangs zur Position
eines dritten Vorwärtsgangs, das Schalten von der Position des
vierten Vorwärtsgangs zur Position des fünften Vorwärtsgangs, das
Schalten von der Position des dritten Vorwärtsgangs zur Position des
zweiten Vorwärtsgangs und das Schalten von der Position des fünften
Vorwärtsgangs in die Position des vierten Vorwärtsgangs
bewerkstelligt werden, indem ausschließlich die elektromagnetische
Kupplung manipuliert wird, wobei der Elektromotor mit Drehzahlen
läuft, die dadurch resultieren, daß die Vorrichtung mit einer
schnellen Ansprechempfindlichkeit arbeiten kann.
Zusätzlich macht das Bewerkstelligen einer möglichst geringen
Trägheitskraft der Ausgangswelle des Elektromotors durch Vorsehen
einer Hohlkonstruktion darin, das Anordnen der Wählschaltwelle in
einer solchen Ausgangswelle, das Verwenden des
Planetengetriebesystems als Drehzahlreduktionsmechanismus, der eine
hervorragende Drehmomentübertragung aufweist, unter Verwenden des
Kugelumlaufspindelmechanismus als kinetischen
Umwandlungsmechanismus, der ebenso eine hervorragende
Drehmomentübertragung aufweist, die Größe des Elektromotors 12 so
gering wie möglich und die Vorrichtung noch ansprechempfindlicher
und die Vorrichtung wird in ihre Gesamtheit kompakter.
Die Erfindung wurde auf diese Weise gezeigt und unter
Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Jedoch
sollte klar gestellt sein, daß die Erfindung keineswegs auf Details
der dargestellten Konstruktionen begrenzt ist, sondern daß
Veränderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne den
Schutzumfang der beigefügten Ansprüche zu verletzen.
Eine elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung 10, die mit
einem synchronisierten mechanischem Getriebe T/M, das mehrere
Schaltgabelwellen A1, A2 und A3 hat, verbunden ist, enthält eine
Wählschaltwelle 11, die infolge ihrer Drehung und axialen Bewegungen
jeweils eine der Schaltgabelwellen in einer neutralen Position
auswählt und eine Verschiebebewegung der ausgewählten
Schaltgabelwelle bewirkt; einen Elektromotor 12, der eine
Rotationsausgangswelle 12a hat; einen kinetischen
Umwandlungsmechanismus 14, der eine Drehbewegung der Ausgangswelle
12a des Elektromotors 12 über einen Drehzahlreduktionsmechanismus 13
aufnimmt und die Drehbewegung in die Axialbewegung der
Wählschaltwelle 11 umwandelt; und eine elektromagnetische Kupplung
15, die zwischen einer Wählbetriebsposition und einer
Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um eine relative Drehung
zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine
Drehung der Wählschaltwelle jeweils zu begrenzen.
Claims (5)
1. Elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung, die mit ei
nem synchronisierten mechanischen Getriebe, das mehrere Schalt
gabelwellen hat, in Verbindung steht, die die folgenden Bauteile
aufweist:
eine Wählschaltwelle, die infolge ihrer Drehungen und axi alen Bewegungen jeweils eine beliebige Schaltgabelwelle in einer neutralen Position auswählt und eine Verschiebe- bzw. Schalt bewegung der ausgewählten Schaltgabelwelle bewirkt;
einen Elektromotor, der eine Rotationsausgangswelle hat;
einen kinetischen Umwandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors über einen Dre hzahlreduktionsmechanismus aufnimmt und die Drehbewegung in die axiale Bewegung der Wählschaltwelle umwandelt; und
eine elektromagnetische Kupplung, die zwischen einer Wählbe triebsposition und einer Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um jeweils eine relative Drehung zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine Drehung der Wählschaltwelle zu begrenzen.
eine Wählschaltwelle, die infolge ihrer Drehungen und axi alen Bewegungen jeweils eine beliebige Schaltgabelwelle in einer neutralen Position auswählt und eine Verschiebe- bzw. Schalt bewegung der ausgewählten Schaltgabelwelle bewirkt;
einen Elektromotor, der eine Rotationsausgangswelle hat;
einen kinetischen Umwandlungsmechanismus, der eine Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors über einen Dre hzahlreduktionsmechanismus aufnimmt und die Drehbewegung in die axiale Bewegung der Wählschaltwelle umwandelt; und
eine elektromagnetische Kupplung, die zwischen einer Wählbe triebsposition und einer Schaltbetriebsposition geschaltet wird, um jeweils eine relative Drehung zwischen einem Eingangsbauteil und der Wählschaltwelle und eine Drehung der Wählschaltwelle zu begrenzen.
2. Elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle des
Elektromotors mit einem hohlen Abschnitt darin vorgesehen ist,
daß die Wählschaltwelle durch die Ausgangswelle des Elektromo
tors hindurch geht, um axial und drehbar bewegt zu werden, daß
der kinetische Umwandlungsmechanismus die Gestalt eines Kugelum
laufspindelmechanismus hat, und daß der Drehzahlreduktionsge
triebesatz die Gestalt eines Planetengetriebesystems hab.
3. Elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Kupplung ein stationäres Solenoid zur Erzeugung einer Kraft ent
hält, die die relative Drehung zwischen dem Eingangsbauteil des
kinetischen Umwandlungsbauteils und der Wählschaltwelle be
grenzt, und daß eine Feder für eine Kraft sorgt, um die Drehung
der Wählschaltwelle zu begrenzen, wenn das stationäre Solenoid
inaktiv ist.
4. Elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Kupplung ein stationäres Solenoid zur Erzeugung einer Kraft ent
hält, die die Drehung der Wählschaltwelle begrenzt, und eine Fe
der, die für eine Kraft sorgt, um die relative Drehung zwischen
dem Eingangsbauteil des kinetischen Umwandlungsbauteils und der
Wählschaltwelle zu begrenzen, wenn das stationäre Solenoid inak
tiv ist.
5. Elektrisch betriebene Wählschaltvorrichtung gemäß An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische
Kupplung ein bewegliches Solenoid zur Erzeugung einer Kraft ent
hält, die die relative Drehung zwischen dem Eingangsbauteil des
kinetischen Umwandlungsbauteils und der Wählschaltwelle be
grenzt, und eine Feder, die für eine Kraft sorgt, um die Drehung
der Wählschaltwelle zu begrenzen, wenn die stationäre Solenoid
inaktiv ist.
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