DE19933499A1

DE19933499A1 - Elektrisch betriebene Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE19933499A1
Application number: DE1999133499
Authority: DE
Inventors: Naoki Yamada
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1998-07-17
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2000-01-27
Also published as: JP2000035127A

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

Hintergrund der Erfindung [Gebiet der Erfindung]

Die vorliegende Erfindung ist auf eine elektrisch betriebene Schaltwählvorrichtung zur Verwendung mit einem synchronisierten mechanischen Fahrzeuggetriebe gerichtet.

[Stand der Technik]

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.

Zusammenfassung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

[Erstes Ausführungsbeispiel]

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.

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.

[Zweites Ausführungsbeispiel]

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.

[Drittes Ausführungsbeispiel]

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

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.

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.