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WO2015154769A1 - Getriebeaktor für ein kraftfahrzeuggetriebe sowie steuerung zur ansteuerung eines getriebeaktors - Google Patents

Getriebeaktor für ein kraftfahrzeuggetriebe sowie steuerung zur ansteuerung eines getriebeaktors Download PDF

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Publication number
WO2015154769A1
WO2015154769A1 PCT/DE2015/200202 DE2015200202W WO2015154769A1 WO 2015154769 A1 WO2015154769 A1 WO 2015154769A1 DE 2015200202 W DE2015200202 W DE 2015200202W WO 2015154769 A1 WO2015154769 A1 WO 2015154769A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gear
spindle nut
movement
axial position
spindle
Prior art date
Application number
PCT/DE2015/200202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jerome Malitourne
Lászlo Mán
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to DE112015001788.7T priority Critical patent/DE112015001788A5/de
Publication of WO2015154769A1 publication Critical patent/WO2015154769A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/32—Electric motors actuators or related electrical control means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2838—Arrangements with single drive motor for selecting and shifting movements, i.e. one motor used for generating both movements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H2061/2884—Screw-nut devices

Definitions

  • Transmission actuator for a motor vehicle transmission and control for controlling a
  • the present invention relates to an actuator for motor vehicle transmission, as well as a controller for controlling such an actuator.
  • An actuator according to the invention is to be understood in particular as meaning a gear actuator which actuatively, within a motor vehicle, acts on at least one of the following devices: actuating vehicle transmission, clutch and brake by selecting and / or switching.
  • gears of motor vehicle transmissions such as automated manual transmissions (ASG), parallel transmissions (PSG) or dual clutch transmissions (DKG) or other similar transmissions can be switched on and off by means of a motor vehicle transmission actuator which forms a so-called external transmission circuit.
  • ASG automated manual transmissions
  • PSG parallel transmissions
  • DKG dual clutch transmissions
  • a corresponding gear actuator is therefore also referred to as a 1-engine gearbox actuator.
  • this 1-motor gear actuator such that a rotation of an electric motor as a driving force for the gear actuator in a first direction, a switching movement and a corresponding movement of the electric motor in the other direction causes a selection movement of the shift shaft of the transmission.
  • the gear actuator has a connection device which couples a spindle nut with corresponding racks or gears for effecting a switching or selection movement of the shift shaft.
  • the object of the present invention is to present an actuator, in particular a 1-motor gear actuator, in an alternative design, which is suitable to operate an automated transmission, such as a PSG, ASG or DKG and a clutch.
  • an automated transmission such as a PSG, ASG or DKG and a clutch.
  • it should be used both for switching, as well as for the selection movements, as well as for the coupling be used.
  • the switchover between switching, selection and clutch actuation movement should be carried out with as few components as possible.
  • the invention therefore proposes a gear actuator according to claim 1.
  • a control for controlling this gear actuator is the subject of claim 7.
  • Preferred developments are the subject of the dependent claims.
  • an actuator that is to say a gear actuator for a motor vehicle transmission device.
  • This gear actuator has exactly one motor, which drives a spindle.
  • a transmission may be provided between the gear actuator and the spindle, said gear preferably having a translation of at least.
  • the spindle itself is in operative connection with a spindle nut.
  • the spindle nut in turn is coupled to a switching shaft for actuating the transmission device of the motor vehicle.
  • the spindle nut can either be moved axially along the spindle, that is, it can perform a translational movement, or it can be pivoted about the spindle, that is, perform a rotational movement.
  • the movement of the spindle nut is converted into a selection or switching movement of the switching shaft.
  • a rotational movement of the spindle nut in a pivoting movement that is, a rotary motion
  • the shift shaft for switching or laying a gear to be converted or a rotational movement of the spindle nut are converted into a translational movement of the shift shaft along its own axis.
  • the gear actuator on a transmission which comprises the spindle nut, at least two gears and a wave wheel, which is connected to the switching shaft comprises.
  • the spindle nut In a first axial position range of the spindle nut on the spindle, the spindle nut itself is only exactly coupled to a gear.
  • the translational movement of the spindle nut is then converted into a rotational movement of this first gear and thus also in a corresponding rotational movement of the switching shaft as a switching movement.
  • the transmission of the gear actuator, the spindle nut, a gear ratio and includes at least one dial.
  • the dialing pot itself has a periodic trajectory, in particular in the form of a recess over its circumference, which is operatively connected to the switching shaft.
  • This gear is equipped so that there is a second axial position range of the spindle nut on the spindle, which is different from the first position range, and in which the spindle nut is connected to the dial so that a rotational movement of the spindle nut in a substantially periodically recurring lifting and lowering movement of the selector shaft results as a selection movement.
  • the spindle nut can be moved further into a third axial position range (50) which, in particular, substantially coincides at least spatially with the first axial position range.
  • the spindle nut has for the actuation of the clutch to an actuating element, which cooperates with an operating path for actuating at least one clutch at least.
  • the actuation path can be a route from the set of mechanical, pneumatic or hydraulic route, but a hydraulic route but due to their distribution is preferred.
  • the third axial position range is functionally to be understood that here causes a further movement of the spindle by the motor no further movement of the switching shaft, or of the shift lever.
  • the shift shaft is then at a certain speed, i. decoupled from the spindle drive after a maximum angle of rotation. This may e.g. happen that the spindle nut is no longer with gears for driving the shift shaft engaged.
  • This third axial position range can spatially substantially coincide with the first axial position range, wherein the shift shaft is no longer driven by the spindle nut in this third axial position range and the spindle nut instead at least cooperates with the actuating element so that a further rotation of the spindle in a Actuation of the actuation path (mechanical, pneumatic or hydraulic route) in the manner of a master cylinder results.
  • the different functions are realized by controlling the spindle via the drive motor.
  • a selection movement of the switching shaft is generated by a rotation of the spindle nut
  • in the second and third function is induced by a translational movement of the spindle nut
  • a switching movement of the at least one shift lever and in the fourth function is by a further translational movement of the spindle nut in the same direction an actuation causes the coupling causes, for which purpose a simultaneous switching movement of the switching shaft is prevented.
  • the actuator For the actuation of the coupling, the actuator then behaves essentially like a
  • the spindle nut may comprise an actuating element which acts in the manner of a piston a hydraulic distance.
  • the spindle nut can also act on a corresponding piston via the actuating element.
  • Other, in particular mechanical or pneumatic routes for actuating the clutch may alternatively be provided between the clutch and the actuator.
  • the two gears are decoupled from each other so that in the first axial position range is always exactly one gear in direct or indirect operative connection with the spindle nut.
  • a rotary switching movement of the switching shaft is effected in one or the other direction.
  • This construction of the two gears and the shift shaft can be provided in particular so that both gears engage in a shaft of the shift shaft of substantially opposite sides. With the same direction of rotation of the individual gears, a rotation of the switching shaft is then generated in different directions.
  • the two gears are then decoupled from each other in that they can rotate freely in one direction or the other. If one gear is driven via the spindle nut, then the other gear can rotate freely via the coupling with the selector shaft. A connection of the two gears on the spindle nut is given at any time. It can thus lead to no distortion of the gears with each other.
  • the decoupling is thus to be understood in particular as a decoupling with respect to the spindle nut.
  • the spindle nut is formed as a rack with a toothing, wherein the toothing extends circumferentially only over a partial circumference of the spindle nut so that the spindle nut can take at least two different angular positions in which the teeth in a translational movement the spindle nut engages exclusively in one or the other gear. In this way, even more angular positions could result in which the teeth rod or the teeth of the spindle nut with respect to the spindle nut decoupled gears engages.
  • the gear of the gear actuator is designed so that a translational movement of the spindle nut is converted into a rotary movement of the switching shaft.
  • an anti-rotation is provided so that the spindle nut is secured in this first axial position range against a housing against rotation, that is supported. A rotation of the spindle then always leads in this first axial position range in an axial movement of the spindle nut.
  • this axial movement not only leads to an actuation of the shift shaft via the described gears, but also to the fact that the spindle nut is moved from the first axial position range in a second axial position range, which is located outside of the first axial position range.
  • the transmission of the gear actuator in this second axial position range is then designed so that the spindle nut rotates in this second axial position range at least in a first direction of rotation of the spindle with this, without wandering axially relative to the spindle.
  • a freewheel is advantageously provided, the spindle nut in the second axial region on the spindle on a rotary movement in a second direction of rotation, the first, hinders. In this way, rotation of the spindle in the second direction of rotation does not result in rotation of the spindle nut, causing it to be moved axially along the spindle and thus moved back into the first axial position range from the second axial position range.
  • the freewheel acts here as a kind of anti-rotation.
  • the freewheel advantageously also allows that always a defined
  • a sensor is provided which is to output a signal representing the axial position of the shift lever of the shift shaft or the shift shaft itself and / or initiate a switching movement of the shift lever in the right direction to be able to output a signal which directly or at least indirectly outputs information about the angular position, that is about the circumferential positioning of the teeth of the spindle nut.
  • this sensor is provided in the region of the gear wheel of the spindle nut, or a member coupled between and with these elements, and can generate a corresponding signal from its position or from its respective movement.
  • the signal for the axial position of the shift lever can be used to interrupt the up and down movement of the shift shaft, in which the engine is stopped and / or the rotational movement of the motor in the first direction is performed until both the shift lever is in the correct shift gate, as well as the teeth of the spindle nut is oriented angularly so that the gear can be brought in the first axial position or in the first axial position range in engagement with the spindle nut, which is so coupled to the shift shaft, that the shift lever is moved in the direction of the desired gear.
  • the shift shaft may be provided between two partial transmissions, and the movement of the shift lever in one direction causes the engagement of a gear in the first partial transmission and the movement of the shift lever in the other direction, the engagement of a gear in the other partial transmission.
  • the shift shaft or the shift lever in combination with the shift rails for the individual partial transmissions uses a switching kinematics in the manner of an Active Interlocks®. That is, the insertion of a new gear automatically causes the immediate previous interpretation of all other gears of the same sub-transmission. As a result, there can be no blocking gear combinations in a partial transmission.
  • this Active Interlock® kinematics reference is made to DE 10 2013 203 284 A1, which is hereby incorporated by reference with regard to the construction of the geometry of the shift levers and shift rails.
  • a ratio gear is provided, which is connected to a further gear, which in turn can preferably be connected torque-locking with the spindle nut.
  • the ratio gear has advantageously a ratio of 2: 1 to a toothing, which is preferably designed as a crown gear n is arranged the dial. In this way, a more accurate positioning of the switching shaft can be achieved in the axial direction, since the axial change of the shift lever by means of the dial is carried out more slowly than in a 1: 1 translation. Overall, a rotation of the translation gear in the same direction as the spindle nut is generated by the rotation of the spindle nut.
  • the dial By engaging the translation gear in the crown gear of the dial, the dial is offset in a plane 90 ° offset to the gear or offset substantially to 90 ° to the transmission gear in rotation, particularly preferably the axis of rotation of the dial is coaxial with the axis of the shift shaft or preferred coincides with this.
  • the rotary movement of the dial about the switching shaft is transformed by means of guide pins which pass through a periodic trajectory of the dial and connected to a housing fixed slide track, in an up and down movement of the switching shaft.
  • the slide track is designed so that it is substantially axially parallel to the switching shaft, that is coaxial with the switching shaft runs.
  • the guide pins are thus subject to two constraints, which is a constraint imposed by the course of the slide track and prevents substantially rotational movements of the shift shaft, while the second forced movement is predetermined by the trajectory of the dial pad, which has both circumferential, and axially extending portions.
  • a rotation of the dial is transformed into an axial movement of the guide pins and thus in an up and down movement of the switching shaft.
  • Shift shaft gears can be switched in a transmission of a motor vehicle, it is additionally or alternatively provided that by means of the shift lever and a clutch or a brake can be operated. This can be achieved, for example, by providing a shift rail or generally a shift element for actuating the clutch or the brake in an axial region on the shift shaft instead of a shift rail for shifting a gear in a transmission.
  • a control for controlling the gear actuator is furthermore provided.
  • This control is in particular as To understand control method for controlling the gear actuator. Furthermore, a control arrangement can be provided which performs this control.
  • the transmission actuator is first controlled so that it drives the spindle in a first direction. Since the spindle nut is supported on the anti-rotation and is secured against rotation, it will then migrate axially on the spindle and move by an engagement with a gear, the translational movement of the spindle nut in a rotational movement of the shift shaft. By the rotation of the gear, the shift shaft and above the shift lever is pivoted so that the gear engaged is designed and the shift lever is moved to a neutral lane.
  • the motor is further controlled so that according to the sensor signal both the shift lever is in the alley of the selected gear, and the teeth of the spindle nut is angularly positioned so that they can engage with the gear, which is for pivoting the shift lever can cause in the direction of the sub-transmission, in which the newly selected gear is.
  • the direction of rotation of the motor is reversed after reaching the position described, so that the spindle nut is prevented from rotating due to the freewheel, which acts as anti-rotation here and now axially back into the first axial position range is moved in and out there via the toothing selected gear causes a pivoting of the shift lever in the direction of the new selected gear.
  • the motor is further driven in the same direction of rotation so that the spindle nut is further displaced axially in the direction of the first axial position range and possibly beyond in the third axial position range.
  • the third axial position range further pivoting of the shift lever is at least avoided. Further movement of the spindle nut then causes a clutch to be actuated by actuation of a hydraulic or similar path by means of an actuating element of the spindle nut.
  • a sensor may be provided in the region of the motor, which may provide at least information about the position of the spindle as such.
  • FIG. 1 a - 1 c show the gearbox actuator in different switching positions as a system circuit diagram
  • Figure 2a-2c is a rear view of a portion of the gear actuator according to the figures
  • FIG. 4 shows an actuator with actuating element and hydraulic path for coupling operation
  • FIG. 5 GASS architecture of the actuator according to FIG. 4.
  • Figures 1 to 3 describe the actuator in its function as a gear actuator 1 for
  • FIG. 1 a to 1 c show a gear actuator 1 in different positions or when performing different process steps for selecting or switching a new gear.
  • a spur gear toothing 25 is driven via a corresponding rotor shaft 30.
  • the rotor shaft 30 then rotates in the direction of rotation 26, or in the counter to the direction of rotation 31 and with her accordingly the spur gear teeth 25.
  • the spur gear 25 engages in a ring internal gear 32, which here directly drives a spindle 3 ,
  • the spur gear teeth 25 and the internal gear teeth 32 form a gear with a ratio of at least 1.
  • the spindle 3 rotates in a first direction 12, or one of these opposite second direction 14th
  • FIG. 2a shows a section through the arrangement of the gear actuator 1 from the rear view.
  • the spindle nut 4 is, as shown in the figure 2a, designed as a rack with a one-sided toothing 1 1. Depending on the angular position of the spindle nut 4, this toothing 1 1 is in engagement with the gear 5a or 5b. Both gears 5a and 5b are firmly interlocked with a shaft 6 of a switching shaft 7.
  • a shift lever 8 On the shift shaft 7 itself, a shift lever 8 is arranged, which comprises at least one shift finger and a plurality of Auswerfernocken.
  • the Auswerfernocken the shift lever 8 are designed so that they can interact in the manner of an "Active Interlocks ® with here not shown shift rails of the partial transmissions.To the effect of such an Active Interlocks® and to build such an Active Interlock® here on the unpublished DE 10 2013 203 284 of the Applicant, the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • the spindle nut 4 engages depending on the angular position only in exactly one gear 5a or 5b.
  • Figure 2 engages the teeth 1 1 in the right gear 5a.
  • An axial adjustment of the spindle nut 4 then causes a rotation 33 of the right gear 5a during a movement in direction 15 according to FIG. 1 a.
  • These Rotation 33 then results in a rotation 35 of the shaft wheel 6, whereby the shift lever 8 is pivoted in the first direction 13 and is thus designed from its engaged gear.
  • FIG 3a is a H-circuit diagram is shown, which shows that in Figures 1 a and 2a, the shift lever 8 is inserted in a gear 4.
  • the translation gear 17 is mounted on the side facing the engine with a toothing 27 in a freewheel 28 so that the left-hand rotation 42 of the transmission gear 17 is allowed.
  • a gear 44 is arranged, which transmits the rotational movement 42, that is, the movement of the spindle nut in the direction 38 via a torque-locking connection, via a crown wheel 18 to the dialing pot 19.
  • the clockwise rotation of the spindle nut 4 in the direction 38 is thereby converted into a clockwise rotation of the dialing pot 19.
  • the right-turn dial 19 thus rotates in the direction 45 and transforms with the aid of arranged on its circumference trajectory 22 and a housing fixed link path 21, the rotational movement in direction 45 in an up and down movement of the guide pins 20 through the trajectory 22 in the link path 21st engage and connected to the shift shaft 7.
  • the connection of the guide pins 20 with the shift shaft 7 is realized here via connection points 23 of the shift shaft 7.
  • This up and down movement of the guide pins 20 thus corresponds to a selection movement 24 of the shift lever 8 in its neutral position.
  • the slide track 21 extends parallel to the switching shaft 7.
  • the trajectory 22 extends circumferentially around the dialing pot 19 in the manner of a zig-zag curve.
  • a sine curve would be conceivable.
  • two guide pins 20 are provided, which engage in respectively oppositely arranged slide tracks 21.
  • the trajectory 22 is therefore designed so that it recurs periodically periodically and between the two slide tracks 21 at least one integer period of the trajectory 22 is located. In this way, it is ensured that the direction of movement of the two guide pins 20 always points in the same direction 24.
  • Shifting finger unit that is, the shift lever 8, raised or lowered in the neutral lane so long, that is, a selection movement 24 is exerted as long as the engine 2 is in the right-hand turn 26.
  • a sensor 29 which is provided in the region of the toothing 27 on the freewheel 28, the number of revolutions of the toothed wheel 44 in the direction of rotation 42 can be monitored. Since the ratio between crown gear 18 and gear 44 with respect to the translation is known, from the number of revolutions of the transmission gear 17 in the direction of rotation 42 can be closed directly to the position of the guide pins 20 and thus to the position of the shift lever 8.
  • the up and down movement of the switching shaft is stopped.
  • Each target point in the neutral lane for the shift lever 8 can be approached during the selection movement 24 from above or below.
  • this angular position of the toothing decides 1 1 about which gear 5a or 5b for pivoting the switching shaft 7, that is, for switching the shift lever 8, is operated.
  • This results in the insertion of one or the other gear, in this case, for example, the third or seventh gear, according to Figure 3b.
  • the sensor 29 therefore determines the position of the guide pot 19 and thus the guide pins 20 exactly so that both the target position of the shift lever 8, and the angular position of the teeth 1 1 of the spindle nut 4 is approached in response to the desired next gear.
  • the rotation 26 of the motor 2 is stopped.
  • Rotational degree of freedom of the spindle nut 4 is locked in this second axial position range 41, in which the spindle nut 4 is coupled to the gear 16. It can therefore not follow this left turn in the second direction 14 of the spindle 3 with a rotation 31 of the motor 2 to the left and can only be moved in the direction of rotation 48 to the right.
  • the dial pot 19 is not rotated, whereby a selection movement 24 of the shift lever 8 is prevented.
  • the spindle nut 4 shows the gear actuator 1 according to the previous drawings supplemented by a hydraulic path 60 for actuating a clutch 61.
  • the spindle nut 4 has for this purpose an actuating element 51 which cooperates with a piston 52 of a hydraulic path 60 so that by a displacement of the Spindle nut 4 of the piston 52 in the hydraulic path 60 builds up a pressure acting on a slave cylinder 62, that the at least one clutch 61 is actuated.
  • the coupling 61 may be, for example, a partial coupling of a double clutch. It may in particular be a dry or a wet clutch, which preferably handles a normally open coupling 61.
  • the spindle nut 4 is located in a third axial position range 50.
  • the spindle nut 4 is neither coupled to the gear 5a nor to the gear 5b, but is displaced further in the direction 48 by the drive of the motor 2 .
  • the spindle nut 4 via the actuator 51 on the piston 52 as described above act in this way can immediately after inserting a gear in the first axial position range 40 by the shift lever 8 via the shift shaft 7, the clutch 61 are actuated by the control of the motor 2 ,
  • the actuation may consist in particular in an engagement of the corresponding coupling 61.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Gear-Shifting Mechanisms (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor mit genau einem Motor und eine Steuerung zur Ansteuerung des Aktors. Es soll ein Aktor vorgestellt werden, der sowohl für eine Schalt-, als auch eine Wählbewegung eines Getriebes sowie für eine Betätigung einer Kupplung verwendbar ist. Hierfür ist vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßer Aktor.wenigstens ein Getriebe aufweist, durch welches die Bewegung einer mittels des Motors angesteuerten Spindel (3) von einer ersten in eine zweite Bewegungsart umgeschaltet wird, wobei hierfür mittels Zahnräder und Wellenrad eine translatorische Bewegung einer Spindelmutter (4) in eine rotatorische und mittels Übersetzungszahnrad und Wähltopf eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter in eine translatorische Bewegung der Schaltwelle (7) umgewandelt wird und eine weitere translatorische Bewegung der Mutter in eine Betätigungsbewegung der Kupplung umgewandelt wird.

Description

Getriebeaktor für ein Kraftfahrzeuggetriebe sowie Steuerung zur Ansteuerung eines
Getriebeaktors
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor für Kraftfahrzeuggetriebe, sowie eine Steuerung zur Ansteuerung eines derartigen Aktors.
Unter einem erfindungsgemäßen Aktor ist insbesondere ein Getriebeaktor zu verstehen, welcher betätigend innerhalb eines Kraftfahrzeugs auf wenigstens eine der folgenden Einrichtungen: Fahrzeuggetriebe, Kupplung und Bremse betätigend wählend und/oder schaltend einwirkt.
Bekanntermaßen können die Gänge von Kraftfahrzeuggetrieben, wie beispielsweise automatisierten Schaltgetrieben (ASG), Parallelschaltgetrieben (PSG) bzw. Doppelkupplungsgetrieben (DKG) oder anderen ähnlichen Getrieben mittels eines Kraftfahrzeuggetriebeaktors ein- und ausgelegt werden, der dabei eine sogenannte äußere Getriebeschaltung bildet.
Beispielsweise ist es aus der DE 10 2004 038 955 A1 bekannt, genau einen Elektromotor in einem Kraftfahrzeuggetriebeaktor zu verwenden, um sowohl die Wählbewegungen, als auch die Schaltbewegungen im Getriebe durchzuführen. Ein entsprechender Getriebeaktor wird daher auch als 1 -Motor-Getriebeaktor bezeichnet.
Ferner ist es aus der DE 10 2006 054 901 A1 der Anmelderin bekannt, diesen 1 -Motor- Getriebeaktor so aufzubauen, dass eine Drehung eines Elektromotors als Antriebskraft für den Getriebeaktor in eine erste Richtung eine Schaltbewegung und eine entsprechende Bewegung des Elektromotors in die andere Richtung eine Wählbewegung der Schaltwelle des Getriebes bewirkt. Zum Schalten von einer Schaltbewegung in eine Wählbewegung weist der Getriebeaktor eine Verbindungseinrichtung auf, welche eine Spindelmutter mit entsprechenden Zahnstangen bzw. Zahnrädern zum Bewirken einer Schalt- bzw. Wählbewegung der Schaltwelle koppelt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Aktor, insbesondere einen 1 -Motor- Getriebeaktor, in einer alternativen Bauform vorzustellen, welcher geeignet ist, ein automatisiertes Getriebe, wie ein PSG, ASG oder DKG und eine Kupplung zu betätigen. Er soll jeweils insbesondere sowohl für die Schalt-, als auch für die Wählbewegungen, sowie für die Kupp- lungsbetätigung verwendbar sein. Die Umschaltung zwischen Schalt -,Wähl und Kupplungs- betätigungsbewegung soll möglichst bauteilarm ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß wird daher ein Getriebeaktor gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Eine Steuerung zur Ansteuerung dieses Getriebeaktors ist Gegenstand des Anspruchs 7. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird also insbesondere ein Aktor, das heißt ein Getriebeaktor für eine Kraftfahrzeuggetriebeeinrichtung, vorgeschlagen. Dieser Getriebeaktor weist genau einen Motor auf, welcher eine Spindel antreibt. Hierfür kann zwischen dem Getriebeaktor und der Spindel ein Getriebe vorgesehen sein, wobei dieses Getriebe vorzugsweise eine Übersetzung von mindestens aufweist. Die Spindel selber ist in Wirkverbindung mit einer Spindelmutter. Die Spindelmutter ihrerseits ist mit einer Schaltwelle zur Betätigung der Getriebeeinrichtung des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die Spindelmutter kann dabei entweder axial entlang der Spindel verfahren werden, das heißt, sie kann eine translatorische Bewegung ausführen, oder sie kann um die Spindel herum verschwenkt werden, das heißt, eine rotative Bewegung ausführen. Über ein Getriebe zwischen der Spindelmutter und der Schaltwelle wird die Bewegung der Spindelmutter, das heißt die rotatorische oder translatorische Bewegung, in eine Wähl- oder Schaltbewegung der Schaltwelle umgewandelt. Hierbei wird beispielsweise eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter in eine Verschwenkbewegung, das heißt eine Rotativbewegung, der Schaltwelle zum Schalten bzw. Auslegen eines Ganges umgewandelt werden, oder eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine translatorische Bewegung der Schaltwelle längs ihrer eigenen Achse umgewandelt werden.
Zur Umwandlung einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle weist der Getriebeaktor ein Getriebe auf, welches die Spindelmutter, wenigstens zwei Zahnräder und ein Wellenrad, welches mit der Schaltwelle verbunden ist, umfasst. In einem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel ist die Spindelmutter selber nur genau mit einem Zahnrad gekoppelt. Über dieses eine Zahnrad wird dann die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung zunächst dieses Zahnrades und damit auch in eine entsprechende rotative Bewegung der Schaltwelle als Schaltbewegung umgewandelt.
Alternativ oder zusätzlich zu diesem Getriebe zur Umwandlung der translatorischen
Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe des Getriebeaktors, die Spindelmutter, ein Übersetzungszahnrad und zumindest einen Wähltopf umfasst. Der Wähltopf selber weist dabei eine periodische Bahnkurve, insbesondere in Form einer Aussparung über seinen Umfang, auf, welche mit der Schaltwelle wirkverbunden ist. Dieses Getriebe ist dabei so ausgestattet, dass es einen zweiten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel gibt, welcher von dem ersten Stellungsbereich verschieden ist, und in welchem die Spindelmutter so mit dem Wähltopf verbunden ist, dass eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Heb- und Senkbewegung der Schaltwelle als Wählbewegung resultiert.
Die Spindelmutter kann weiter in einen dritten axialen Stellungsbereich (50) verfahrbar sein, der insbesondere mit dem ersten axialen Stellungsbereich zumindest räumlich im Wesentlichen zusammenfällt. Die Spindelmutter weist für die Betätigung der Kupplung ein Betätigungselement auf, welches mit einer Betätigungsstrecke zur Betätigung wenigstens einer Kupplung wenigstens zusammenwirkt. Bei der Betätigungsstrecke kann es sich um eine Strecke aus der Menge mechanische-, pneumatische oder hydraulische Strecke handeln, wobei eine hydraulische Strecke aber auf Grund ihrer Verbreitung aber bevorzugt wird. Der dritte axiale Stellungsbereich ist dabei funktional so zu verstehen, dass hier eine weitere Bewegung der Spindel durch den Motor keine weitere Bewegung der Schaltwelle, bzw. des Schalthebels verursacht. Die Schaltwelle ist dann nach einer bestimmten Drehzahl, d.h. nach einem maximal Drehwinkel vom Spindeltrieb ausgekoppelt. Dieses kann z.B. dadurch geschehen, dass die Spindelmutter nicht mehr mit Zahnrädern zum Antrieb der Schaltwelle in Eingriff steht. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Schaltwelle mit oder ohne einer
Rastierungskomponents in Position gehalten wird.
Dieser dritte axiale Stellungsbereich kann räumlich mit dem ersten axialen Stellungsbereich im Wesentlichen zusammenfallen, wobei die Schaltwelle in diesem dritten axialen Stellungsbereich nicht mehr von der Spindelmutter angetrieben wird und die Spindelmutter statt dessen wenigstens mit dem Betätigungselement so zusammenwirkt, dass eine weitere Drehung der Spindel in einer Betätigung der Betätigungsstrecke (mechanische-, pneumatische oder hydraulische Strecke) in der Art eines Geberzylinders resultiert.
Es wird mithin zwischen vier im wesentlichen unterschiedlichen funktionalen Stellungen der Spindelmutter unterschieden. Die unterschiedlichen Funktionen werden dabei durch die An- steuerung der Spindel über den Antriebsmotor realisiert. In der ersten Funktion wird durch eine Rotation der Spindelmutter eine Wählbewegung der Schaltwelle erzeugt, in der zweiten und dritten Funktion wird durch eine Translationsbewegung der Spindelmutter eine Schaltbewegung des wenigstens einen Schalthebels induziert und in der vierten Funktion wird durch eine weitere translatorische Bewegung der Spindelmutter in die gleiche Richtung eine Betäti- gung der Kupplung verursacht, wobei hierzu eine gleichzeitige Schaltbewegung der Schaltwelle verhindert wird. Hierfür kann bspw. die Spindelmutter aus dem Eingriff mit den beiden Zahnrädern fahren.
Für die Betätigung der Kupplung verhält sich der Aktor dann im Wesentlichen wie ein
Geberzylinder. So kann die Spindelmutter ein Betätigungselement umfassen, welches in der Art eines Kolbens ein eine hydraulische Strecke einwirkt. Alternativ kann die Spindelmutter über das Betätigungselement auch auf einen entsprechenden Kolben einwirken. Auch andere, insbesondere mechanische oder pneumatische Strecken zur Betätigung der Kupplung können alternativ zwischen der Kupplung und dem Aktor vorgesehen sein.
Zur Umsetzung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle ist es vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die beiden Zahnräder so voneinander entkoppelt sind, dass in dem ersten axialen Stellungsbereich immer nur genau ein Zahnrad in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit der Spindelmutter ist. Je nach Zahnrad, welches mit der Spindelmutter in Wirkverbindung ist, wird dann eine rotative Schaltbewegung der Schaltwelle in die eine oder in die andere Richtung bewirkt. Dieser Aufbau von den beiden Zahnrädern und der Schaltwelle kann insbesondere so vorgesehen sein, dass beide Zahnräder in ein Wellenrad der Schaltwelle von im Wesentlichen entgegengesetzten Seiten eingreifen. Bei gleichem Drehsinn der einzelnen Zahnräder wird dann eine Rotation der Schaltwelle in unterschiedlichen Richtungen erzeugt. Entkoppelt sind die beiden Zahnräder dann insofern voneinander, dass sie jeweils frei in die eine oder andere Richtung rotieren können. Wird das eine Zahnrad über die Spindelmutter angetrieben, so kann das andere Zahnrad frei über die Kopplung mit der Schaltwelle mitrotieren. Eine Verbindung der beiden Zahnräder über die Spindelmutter ist dabei zu keinem Zeitpunkt gegeben. Es kann somit zu keiner Verspannung der Zahnräder untereinander führen. Die Entkopplung ist somit insbesondere als eine Entkopplung in Bezug auf die Spindelmutter zu verstehen.
Um jeweils zu gewährleisten, dass die Spindelmutter immer nur mit einem Zahnrad in
Wirkverbindung steht, ist es vorgesehen, dass die Spindelmutter als Zahnstange mit einer Verzahnung ausgebildet ist, wobei sich die Verzahnung nur über einen Teilumfang der Spindelmutter umfangsmäßig so erstreckt, dass die Spindelmutter wenigstens zwei unterschiedliche Winkelpositionen einnehmen kann, in denen die Verzahnung bei einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter ausschließlich in das eine oder das andere Zahnrad eingreift. Auf diese Weise könnten sich auch noch mehr Winkelpositionen ergeben, in denen die Zahn- stange bzw. die Verzahnung der Spindelmutter in Bezug auf die Spindelmutter entkoppelte Zahnräder eingreift.
Wie geschildert, ist in dem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter das Getriebe des Getriebeaktors so ausgebildet, dass eine translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle umgewandelt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Getriebeaktors ist es vorgesehen, dass hierfür eine Verdrehsicherung so bereit gestellt ist, dass die Spindelmutter in diesem ersten axialen Stellungsbereich gegenüber einem Gehäuse gegen Verdrehungen gesichert ist, das heißt abgestützt wird. Eine Rotation der Spindel führt dann in diesem ersten axialen Stellungsbereich immer in eine Axialbewegung der Spindelmutter. Weiterhin bevorzugt führt diese Axialbewegung nicht nur zu einer Betätigung der Schaltwelle über die geschilderten Zahnräder, sondern auch dazu, dass die Spindelmutter von dem ersten axialen Stellungsbereich in einen zweiten axialen Stellungsbereich bewegt wird, der außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs gelegen ist. Besonders bevorzugt ist das Getriebe des Getriebeaktors in diesem zweiten axialen Stellungsbereich dann so ausgebildet, dass die Spindelmutter in diesem zweiten axialen Stellungsbereich zumindest in einer ersten Drehrichtung der Spindel mit dieser mitdreht, ohne dabei gegenüber der Spindel axial zu wandern. Auf diese Weise kann vorteilhaft besonders einfach ein Schalten von einer Schaltbewegung der Schaltwelle im ersten axialen Stellungsbereich in eine Wählbewegung im zweiten axialen Stellungsbereich umgeschaltet werden. Dies geschieht automatisch durch die axiale Verlagerung der Spindelmutter, wobei die Schaltung dann abgeschlossen ist, wenn die Spindelmutter aus dem Wirkbereich der Verdrehsicherung des ersten axialen Stellungsbereichs herausbewegt wurde. Um auch wieder ein Schalten des Getriebes des Getriebeaktors von der Wählbewegung in die Schaltbewegung der Schaltwelle hinein zu ermöglichen, ist vorteilhafter Weise ein Freilauf vorgesehen, der die Spindelmutter in dem zweiten axialen Bereich auf der Spindel an einer rotativen Bewegung in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten entgegengesetzt ist, hindert. Auf diese Weise kommt es durch eine Rotation der Spindel in die zweite Drehrichtung nicht zu einer Drehung der Spindelmutter, was bewirkt, dass sie axial entlang der Spindel bewegt wird, und so von dem zweiten axialen Stellungsbereich in den ersten axialen Stellungsbereich wieder hinein bewegt wird. Der Freilauf wirkt hier quasi als Verdrehsicherung.
Weiterhin ermöglicht der Freilauf vorteilhafter Weise auch, dass immer eine definierte
Wählbewegung der Schaltwelle ermöglicht wird, da ausschließlich eine rotative Bewegung der Spindelmutter in der ersten Drehrichtung für eine Umwandlung in eine translatorische Auf-AbBewegung der Schaltwelle zur Verfügung steht. Um die Steuerung des Motors des Getriebeaktors korrekt durchführen zu können, ist ein Sensor vorgesehen, welcher ein Signal ausgeben soll, welches die axiale Position des Schalthebels der Schaltwelle bzw. der Schaltwelle selber repräsentiert und/oder um eine Schaltbewegung des Schalthebels in die richtige Richtung einleiten zu können, ein Signal ausgibt, welches direkt oder zumindest indirekt Auskunft über die Winkelstellung, das heißt über die umfangsmäßige Positionierung der Verzahnung der Spindelmutter ausgibt. Dieser Sensor ist dafür im Bereich des Übersetzungszahnrads der Spindelmutter, oder eines zwischen diesen Elementen und mit diesem gekoppelten Organs bereitgestellt und kann aus ihrer Stellung bzw. aus ihrer jeweiligen Bewegung ein entsprechendes Signal generieren. So kann das Signal für die axiale Stellung des Schalthebels verwendet werden, um die Auf- und Abbewegung der Schaltwelle zu unterbrechen, in dem der Motor gestoppt wird und/oder die Drehbewegung des Motors in die erste Richtung so lange durchgeführt wird, bis sowohl der Schalthebel in der richtigen Schaltgasse steht, als auch die Verzahnung der Spindelmutter so winkelmäßig orientiert ist, dass das Zahnrad in der ersten axialen Stellung bzw. in dem ersten axialen Stellungsbereich in Eingriff mit der Spindelmutter gebracht werden kann, welches so mit der Schaltwelle gekoppelt ist, dass der Schalthebel in Richtung des gewünschten Ganges bewegt wird. Insbesondere ist hierbei zu beachten, dass die Schaltwelle zwischen zwei Teilgetrieben bereitgestellt sein kann, und die Bewegung des Schalthebels in die eine Richtung das Einlegen eines Ganges im ersten Teilgetriebe und die Bewegung des Schalthebels in die andere Richtung das Einlegen eines Ganges im anderen Teilgetriebe bewirkt.
Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Schaltwelle bzw. der Schalthebel in Kombination mit den Schaltschienen für die einzelnen Teilgetriebe eine Schaltkinematik in der Art eines Active Interlocks® nutzt. Das heißt, das Einlegen eines neuen Ganges bewirkt automatisch das unmittelbar vorherige Auslegen aller übrigen Gänge des gleichen Teilgetriebes. Hierdurch kann es zu keinen blockierenden Gangkombinationen in einem Teilgetriebe kommen. Zur Konstruktion dieser Active lnterlock®-Kinematik wird auf die DE 10 2013 203 284 A1 verwiesen, die hiermit in Bezug auf den Aufbau der Geometrie der Schalthebel und Schaltschienen Bezug genommen.
Zur Umwandlung der rotativen Bewegung der Spindelmutter im zweiten axialen Stellungsbereich in eine translatorische bzw. axiale Bewegung der Schaltwelle ist ein Übersetzungszahnrad vorgesehen, welches mit einem weiteren Zahnrad verbunden ist, welches wiederum bevorzugt momentenschlüssig mit der Spindelmutter verbunden werden kann. Das Übersetzungszahnrad weist dabei vorteilhafter Weise ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 zu einer Verzahnung auf, die vorzugsweise als Kronenrad ausgebildet n dem Wähltopf angeordnet ist. Hierdurch kann eine genauere Positionierung der Schaltwelle in axialer Richtung erreicht werden, da die axiale Änderung des Schalthebels mittels des Wähltopfs langsamer durchgeführt wird als bei einer 1 :1 -Übersetzung. Insgesamt wird durch die Rotation der Spindelmutter eine Rotation des Übersetzungszahnrads in gleicher Drehrichtung wie die Spindelmutter erzeugt. Durch das Eingreifen des Übersetzungszahnrad in das Kronenrad des Wähltopfs wird der Wähltopf in einer Ebene 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad bzw. im Wesentlichen 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad in Rotation versetzt, wobei besonders bevorzugt die Drehachse des Wähltopfs koaxial zur Achse der Schaltwelle verläuft bzw. bevorzugt mit dieser zusammenfällt. Die rotative Bewegung des Wähltopfs um die Schaltwelle herum wird mittels Führungsstiften, die durch eine periodische Bahnkurve des Wähltopfs hindurchgreifen und mit einer gehäusefesten Kulissenbahn verbunden ist, in eine Auf- und Abbewegung der Schaltwelle transformiert. Vorteilhafter Weise ist die Kulissenbahn dabei so ausgeführt, dass sie im Wesentlichen axial parallel zur Schaltwelle, das heißt koaxial zur Schaltwelle, verläuft. Die Führungsstifte unterliegen damit zwei Zwangsbedingungen, die eine Zwangsbedingung ist durch den Verlauf der Kulissenbahn vorgegeben und verhindert im Wesentlichen rotative Bewegungen der Schaltwelle, während die zweite Zwangsbewegung durch die Bahnkurve des Wähltopfs vorgegeben ist, welche sowohl umfangsmäßige, als auch axial verlaufende Anteile aufweist. Hierdurch wird eine Drehung des Wähltopfs in eine Axialbewegung der Führungsstifte und somit in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle transformiert.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es auch vorgesehen sein kann, dass sich durch eine spezielle Orientierung der Kulissenbahn auch rotative und translatorische Bewegungsanteile der Schaltwelle für eine Schaltbewegung des Schalthebels überlagern können.
Während besonders bevorzugt mittels der Schaltwelle bzw. des Schalthebels auf der
Schaltwelle Gänge in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs geschaltet werden können, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass mittels des Schalthebels auch eine Kupplung oder eine Bremse betätigt werden kann. Dieses kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass in einem axialen Bereich auf der Schaltwelle statt einer Schaltschiene zum Schalten eines Ganges in einem Getriebe eine Schaltschiene oder allgemein ein Schaltelement zum Betätigen der Kupplung oder der Bremse bereitgestellt ist.
Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Schalt- und/oder Wählvorgangs bzw. zur Betätigung des erfindungsgemäßen Getriebeaktors ist des weiteren eine Steuerung zur An- steuerung des Getriebeaktors vorgesehen. Diese Steuerung ist hierbei insbesondere als Steuerungsverfahren zur Ansteuerung des Getriebeaktors zu verstehen. Des weiteren kann auch eine Steuerungsanordnung bereitgestellt sein, welche diese Steuerung durchführt.
Hierbei soll insbesondere das Auslegen des bisherigen Ganges so erfolgen, indem der Getriebeaktor zunächst so angesteuert wird, dass er die Spindel in eine erste Richtung antreibt. Da die Spindelmutter an der Verdrehsicherung abgestützt ist und gegen Verdrehungen gesichert ist, wird sie dann axial auf der Spindel wandern und durch einen Eingriff mit einem Zahnrad die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle umführen. Durch die Drehung des Zahnrads wird die Schaltwelle und darüber der Schalthebel so verschwenkt, dass der eingelegte Gang ausgelegt wird und der Schalthebel in eine Neutralgasse verlagert wird.
Befindet sich nun der Schalthebel in der Neutralgasse, so wird gemäß der Steuerung der Schalthebel eine Gasse mit dem gewählten neuen Gang verfahren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Motor so angesteuert wird, dass er die Spindel weiterhin in die erste Drehrichtung antreibt. Die Spindelmutter wird dabei aus dem zweiten axialen Stellungsbereich verlagert, so dass sie nicht mehr von der Verdrehsicherung abgestützt wird und beginnt sich in die erste Drehrichtung zu drehen. An dieser Stelle ist die Spindelmutter momentenschlüssig mit dem weiteren Zahnrad verbunden, welches in ein Übersetzungszahnrad eingreift, welches wiederum das Kronenrad des Wähltopfs antreibt und somit über eine Bewegung der Führungsstifte in der Bahnkurve des Wähltopfs und einer Kulissenbahn eine axiale Verlagerung des Schalthebels bewirkt. Zur Ansteuerung des Motors ist weiterhin ein Sensor vorgesehen, der ein Sensorsignal ausgibt. Dieses Sensorsignal wird durch die Steuerung so verarbeitet, dass die Stellung des Schalthebels in der Gasse des gewählten Ganges erkannt wird und entsprechend die Steuerung so verfährt, dass nun ein neuer gewählter Gang eingelegt wird.
Hierfür wird der Motor weiterhin so angesteuert, dass gemäß des Sensorsignals sowohl der Schalthebel in der Gasse des gewählten Ganges liegt, als auch die Verzahnung der Spindelmutter winkelmäßig so positioniert ist, dass sie mit dem Zahnrad in Eingriff gelangen kann, welches für ein Verschwenken des Schalthebels in die Richtung des Teilgetriebes bewirken kann, in welchem der neu gewählte Gang liegt. In Abhängigkeit von diesem Sensorsignal und der Ansteuerung des Motors wird die Drehrichtung des Motors nach Erreichen der beschriebenen Position umgedreht, so dass die Spindelmutter aufgrund des Freilaufs, welcher hier als Verdrehsicherung wirkt, an der Rotation gehindert wird und axial nun wieder in den ersten axialen Stellungsbereich hineinverlagert wird und dort über das mittels der Verzahnung aus- gewählte Zahnrad ein Verschwenken des Schalthebels in Richtung des neuen gewählten Ganges bewirkt.
Im Anschluss, insbesondere unmittelbar nach dem Einlegen des neuen Ganges durch den Schalthebel kann es vorgesehen sein, dass zum Betätigen der Kupplung
der Motor weiter in die gleiche Drehrichtung so angesteuert wird, dass die Spindelmutter weiterhin axial in Richtung des ersten axialen Stellungsbereiches und ggf. darüber hinaus in den dritten axialen Stellungsbereich verlagert wird. Im dritten axialen Stellungsbereich wird ein weiteres Verschwenken des Schalthebels wenigstens vermieden. Eine weitere Bewegung der Spindelmutter führt dann dazu, dass eine Kupplung durch eine Betätigung einer hydraulischen oder ähnlichen Strecke mittels eines Betätigungselements der Spindelmutter betätigt wird.
Auf diese Weise wird erreicht, dass alleine mittels des beschriebenen Sensors der Punkt ermittelt wird, an welchem die Drehrichtung des Motors umgedreht wird und eine Wählbewegung in eine Schaltbewegung umgestellt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich auch ein Sensor im Bereich des Motors bereitgestellt sein kann, welcher zumindest Auskunft über die Stellung der Spindel als solche geben kann. Gegebenenfalls erste Kombinationen mit dem zweiten Sensor, welcher die Winkelposition der Spindelmutter bzw. die genaue Stellung des Schalthebels vorgibt, kann dann das beschriebene Steuerungsverfahren zur Ansteuerung des Getriebeaktors durchgeführt werden.
Ein erfindungsgemäßer Aktor, der in der Erfindung aber nicht beschränkt ist und aus dem sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 a-1 c den Getriebeaktor in unterschiedlichen Schaltpositionen als Systemschaltbild,
Figur 2a-2c eine hintere Aufsicht auf einen Teil des Getriebeaktors gemäß den Figuren
1 a-1 c,
Figur 3a-3c ein H-Schaltbild zur Abstraktion der Schaltbewegung, Figur 4 ein Aktor mit Betätigungselement und hydraulischer Strecke zum Kupplungsbe- tätigen, und
Figur 5 GASS-Architektur des Aktors nach Figur 4.
Die Figuren 1 bis 3 beschreiben den Aktor in seiner Funktion als Getriebeaktor 1 zum
Betätigen eines Getriebes, d.h. zum Ein- und Auslegen von Gängen und zum Wählen von neuen Gängen. Die Figuren 1 a bis 1 c zeigen einen Getriebeaktor 1 in unterschiedlichen Stellungen bzw. beim Durchführen unterschiedlicher Verfahrensschritte zum Wählen bzw. Schalten eines neuen Ganges. Mittels eines Motors 2 wird eine Stirnradverzahnung 25 über eine entsprechende Rotorwelle 30 angetrieben. Je nach Drehrichtung des Motors 2 rotiert die Rotorwelle 30 dann in Drehrichtung 26, oder in die entgegen der Drehrichtung 31 und mit ihr entsprechend die Stirnradverzahnung 25. Die Stirnradverzahnung 25 greift dabei in eine Hohlrad- innenverzahnung 32 ein, welche hier direkt eine Spindel 3 antreibt. Die Stirnradverzahnung 25 und die Hohlrad-innenverzahnung 32 bilden dabei ein Getriebe mit einer Übersetzung von mindestens 1 . Je nach Drehrichtung 26, 31 des Motors 2 dreht sich auch die Spindel 3 in eine erste Richtung 12, oder einer dieser entgegengesetzten zweiten Richtung 14.
Auf der Spindel 3 ist eine Spindelmutter 4 angeordnet. In Abhängigkeit von der Stemmung der Spindelmutter 4 auf der Spindel 3 ist die Spindelmutter 4 in Eingriff mit einem der Zahnräder 5a, 5b. Die Figur 2a zeigt hierfür einen Schnitt durch die Anordnung des Getriebeaktors 1 aus der Rückenansicht. Die Spindelmutter 4 ist, wie in der Figur 2a dargestellt, als Zahnstange mit einer einseitigen Verzahnung 1 1 ausgebildet. Je nach Winkelposition der Spindelmutter 4 ist diese Verzahnung 1 1 in Eingriff mit dem Zahnrad 5a oder 5b. Beide Zahnräder 5a und 5b sind dabei fest mit einem Wellenrad 6 einer Schaltwelle 7 verzahnt. An der Schaltwelle 7 selber ist ein Schalthebel 8 angeordnet, der wenigstens einen Schaltfinger und mehrere Auswerfernocken umfasst. Die Auswerfernocken des Schalthebels 8 sind dabei so ausgebildet, dass sie in der Art eines„Active Interlocks"® mit hier nicht dargestellten Schaltschienen der Teilgetriebe interagieren können. Zur Wirkung solch eines Active Interlocks® und zum Aufbau solch eines Active Interlocks® wird hier auf die nicht veröffentlichte DE 10 2013 203 284 der Anmelderin verwiesen, auf deren Inhalt hierzu Bezug genommen wird.
Über die Verzahnung 1 1 greift die Spindelmutter 4 je nach Winkelstellung immer nur in genau ein Zahnrad 5a oder 5b ein. In dem dargestellten Fall der Figur 2 greift die Verzahnung 1 1 in das rechte Zahnrad 5a ein. Eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 bewirkt dann bei einer Bewegung in Richtung 15 gemäß Figur 1 a eine Drehung 33 des rechten Zahnrads 5a. Diese Drehung 33 resultiert dann in eine Drehung 35 des Wellenrads 6, wodurch der Schalthebel 8 in die erste Richtung 13 verschwenkt wird und so aus seinem eingelegten Gang ausgelegt wird. In der Figur 3a ist ein H-Schaltbild dargestellt, welches zeigt, dass in den Figuren 1 a und 2a der Schalthebel 8 in einem Gang 4 eingelegt ist. Eine Drehung 35 des Wellenrads 6 bewirkt damit ein Auslegen des Schalthebels 8 in Richtung 13 aus dem Gang 4. In den Figuren 1 a und 2a ist die Situation gezeigt, in der sich die Spindelmutter 4 in einem ersten axialen Stellungsbereich 40 der Spindel 3 befindet. Hier ist die Spindelmutter 4 an einer
Verdrehsicherung in Form eines Abstützelements 9 gegen Verdrehungen gesichert. Das Abstützelement 9 ist dafür mit einem Gehäuse 10 fest verbunden. Eine Drehung des Motors 2 verursacht bei dieser Stellung immer eine axiale Bewegung der Spindelmutter 4. Eine Drehung in die erste Richtung 12 entspricht dabei einer axialen Bewegung 15 auf den Motor zu. Dieses verursacht dann durch den Eingriff zwischen der Verzahnung 1 1 und dem rechten Zahnrad 5a die geschilderte Bewegung des Schalthebels 8. Gleichzeitig bewegt sich dabei die Spindelmutter 4 axial in Richtung 15 aus dem Wirkungsbereich des Abstützelements 9 heraus und gelangt in den Wirkungsbereich des Zahnrads 16. Da aber die Spindelmutter 4 in dem Bereich wo sie über das Abstützelement 9 gegen Verdrehungen gesichert ist noch nicht rotativ bewegt wird, bleibt das Zahnrad 16 stillstehend. Dieser Stillstand des Zahnrads 16 ist zumindest so lange gegeben, bis der Auslegevorgang des Schalthebels 8 bezüglich des Ganges 4, wie in der Figur 3a gezeigt ist, abgeschlossen ist. Nach Abschluss des Auslegevorgangs befindet sich der Schalthebel 8 in der neutralen Gasse. Er kann dann frei axial entlang der Schaltwelle 7 in Richtung der Wählbewegung 24, wie in der Figur 1 a gezeigt, bewegt werden.
Erst wenn die Spindelmutter 4 vollständig aus dem ersten axialen Stellungsbereich 40 hinausgetreten ist und den Wirkkontakt mit dem Abstützelement 9 verloren hat, ist eine Wählbewegung 24 möglich, welche in den Figuren 1 b, 2b und 3b dargestellt ist. Wie zu den Figuren 1 a bis 3a beschrieben wurde, wird die Auslegebewegung des Ganges, das heißt die Verschwenkung des Schalthebels 8, mittels einer Rechtsdrehung des Motors 2 bewirkt. Hieraus resultiert auch eine Rechtsdrehung der Spindel 3 und damit eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 nach links in der Zeichnung. Mit dem Verlassen des ersten axialen Stellungsbereichs 40 wird die Spindelmutter 4 nicht mehr von dem Abstützelement 9 abgestützt und ist nicht mehr gegen Verdrehen gesichert. Spätestens wenn die Spindelmutter 4 an das Spindelmutterzahnrad 37 anstößt, verdreht es im gleichen Sinne und mit gleicher Geschwindigkeit wie die Spindel 3. Der Schalthebel 8 befindet sich dann in der Neutralgasse. Ohne Änderung der Motordreh richtung 26 startet dann der Wählvorgang des Getriebeaktors 1 . Der Motor 2 dreht weiter in Richtung 26, was, wie beschrieben, in einer Rechtsdrehung 38 der Spindelmut- ter 4 resultiert, was sich über das Zahnrad 16 entsprechend auf das Spindelmutterzahnrad 37 überträgt, welches sich dann auch in Drehrichtung 39 dreht. Über die Verzahnung mit dem Übersetzungszahnrad 17 wird dieses in eine entgegengesetzte Richtung 42 gedreht.
Das Übersetzungszahnrad 17 ist auf der motorzugewandten Seite mit einer Verzahnung 27 in einem Freilauf 28 so gelagert, dass die Linksdrehrichtung 42 des Übersetzungszahnrads 17 erlaubt ist. Auf der Drehachse 43 des Übersetzungszahnrads 17 ist ein Zahnrad 44 angeordnet, welches die Drehbewegung 42, das heißt die Bewegung der Spindelmutter in Richtung 38 über eine momentenschlüssige Verbindung, über ein Kronenrad 18 an den Wähltopf 19 weitergibt. Die Rechtsdrehung der Spindelmutter 4 in Richtung 38 wird dadurch in eine Rechtsdrehung des Wähltopfs 19 umgewandelt. Der rechtsumdrehende Wähltopf 19 dreht sich somit in Richtung 45 und transformiert mit Hilfe der auf seinem Umfang angeordneten Bahnkurve 22 und einer gehäusefesten Kulissenbahn 21 die Drehbewegung in Richtung 45 in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Führungsstifte 20, die durch die Bahnkurve 22 in die Kulissenbahn 21 eingreifen und mit der Schaltwelle 7 verbunden sind. Die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 ist hier über Verbindungsstellen 23 der Schaltwelle 7 realisiert. Diese Auf- und Abbewegung der Führungsstifte 20 entspricht damit einer Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 in seiner neutralen Stellung. In dem hier dargestellten Fall verläuft die Kulissenbahn 21 parallel zur Schaltwelle 7. Die Bahnkurve 22 verläuft umfangsmäßig um den Wähltopf 19 herum in Art einer Zick-Zack-Kurve. Hier wäre auch eine Sinuskurve denkbar. In dem hier dargestellten Fall sind zwei Führungsstifte 20 vorgesehen, die in jeweils entgegengesetzt angeordneten Kulissenbahnen 21 eingreifen. Die Bahnkurve 22 ist daher so gestaltet, dass sie umfangsmäßig periodisch wiederkehrt und zwischen den beiden Kulissenbahnen 21 wenigstens eine ganzzahlige Periode der Bahnkurve 22 liegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Bewegungsrichtung der beiden Führungsstifte 20 immer jeweils in die gleiche Richtung 24 zeigt.
Durch die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 wird die gesamte
Schaltfingereinheit, das heißt der Schalthebel 8, in der neutralen Gasse so lange gehoben oder gesenkt, das heißt es wird eine Wählbewegung 24 so lange ausgeübt, wie sich der Motor 2 im Rechtslauf 26 befindet. Über ein Sensor 29, welcher im Bereich der Verzahnung 27 am Freilauf 28 bereitgestellt ist, kann die Anzahl der Umdrehungen des Zahnrads 44 in Drehrichtung 42 überwacht werden. Da das Verhältnis zwischen Kronenrad 18 und Zahnrad 44 bezüglich der Übersetzung bekannt ist, kann aus der Anzahl der Umdrehungen des Übersetzungszahnrads 17 in Drehrichtung 42 direkt auf die Stellung der Führungsstifte 20 und damit auf die Position des Schalthebels 8 geschlossen werden. Bei Erreichen der Zielgasse, in diesem Fall in Figur 3b durch den Punkt zwischen dem dritten und dem siebten Gang, wird die Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle gestoppt. Jeder Zielpunkt in der Neutralgasse für den Schalthebel 8 kann dabei während der Wählbewegung 24 von oben oder unten angefahren werden. Durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Spindelmutter 4 und Wähltopf 19 bzw. Kronenrad 18 entscheidet diese Anfahrtsrichtung über die winkelmäßige Stellung der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4. Wie bereits angesprochen, entscheidet diese Winkelposition der Verzahnung 1 1 darüber, welches Zahnrad 5a oder 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7, das heißt zum Schalten des Schalthebels 8, betätigt wird. Hieraus resultiert dann das Einlegen des einen oder anderen Gangs, in diesem Fall zum Beispiel des dritten oder siebten Gangs, gemäß Figur 3b. Der Sensor 29 ermittelt daher die Position des Führungstopfs 19 und damit der Führungsstifte 20 exakt so, dass sowohl die Zielposition des Schalthebels 8, als auch die Winkelposition der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 in Abhängigkeit vom gewünschten nächsten Gang angefahren wird. Genau dann wird die Rotation 26 des Motors 2 angehalten.
Vor der Zielgasse wird die Motordrehrichtung von einer Rechtsdrehung 26 in eine
Linksdrehung 31 umgeschaltet. Damit dreht auch die Spindel 3 nun auch in die zweite Richtung 14, das heißt nach links. Die Spindelmutter 4 könnte nun entweder mit der Spindel 3 mitdrehen, oder nach rechts verschoben werden. Über das Zahnrad 16 ist die Spindelmutter 4 über das Übersetzungszahnrad 17 und die Verzahnung 27 mit dem Freilauf 28 verbunden, welcher die Drehung des Übersetzungszahnrads 17 in eine Drehrichtung 46 entgegengesetzt zur Drehrichtung 42, das heißt nach rechts, verhindert, das heißt das Übersetzungszahnrad 17 und damit auch die Spindelmutter 4 gegen eine entsprechende Verdrehung sperrt. Eine Drehung der Spindelmutter 4 in Linksrichtung 47 ist somit nicht möglich und dieser
rotatorische Freiheitsgrad der Spindelmutter 4 ist in diesem zweiten axialen Stellungsbereich 41 , in dem die Spindelmutter 4 mit dem Zahnrad 16 gekoppelt ist, gesperrt. Sie kann daher bei einer Drehung 31 des Motors 2 nach links dieser Linksdrehung in die zweite Richtung 14 der Spindel 3 nicht folgen und kann nur rotatorisch in Richtung 48 nach rechts bewegt werden. Durch diese Sperrung des Übersetzungszahnrads 17 durch den Freilauf 28 wird entsprechend eine Drehmomentübertragung vom Motor 2 auf die Wählkinematik verhindert. Der Wähltopf 19 wird nicht verdreht, wodurch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 verhindert wird. Je nach gewünschtem Zielgang befindet sich die Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 dann auf der von hinten gesehenen linken oder rechten Seite, wobei links ein Eingriff mit dem Zahnrad 5b und rechts ein Eingriff mit dem Zahnrad 5a möglich ist. Dieses ist so in Figur 2c dargestellt. Für den hier dargestellten Fall, dass als Zielgang der Gang drei durch die Elektronik bestimmt ist, ist der Motor 2 entsprechend so angehalten worden, dass sich der Schalt- hebel 8 in seiner Endposition in der Neutralgasse zwischen den Gängen drei und sieben befindet, während sich gleichzeitig die Winkelposition der Verzahnung 1 1 so ergibt, dass sie in das Zahnrad 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7 eingreifen kann. In den Figuren 1 c, 2c und 3c ist nun dargestellt, wie die Umsetzung der Drehung des Motors 2 nach links 31 in ein Einlegen des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13 zum Einlegen des dritten Gangs resultiert. Die translatorische Bewegung der Spindelmutter 4 in Richtung 48 resultiert in einer Verdrehung des linken Zahnrads 5b gemäß Figur 2c in die Papierebene hinein, das heißt in eine Drehrichtung 49 nach rechts in Bezug auf seine Drehachse. Durch die Verbindung zwischen Zahnrad 5b und Wellenrad 6 der Schaltwelle 7 resultiert diese Rechtsdrehung 49 nun wieder in eine Linksdrehung 35 des Wellenrads 6 und damit der Schaltwelle 7. Das rechte Zahnrad 5a ist dabei nicht mit der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 verbunden und dreht sich frei mit dem Wellenrad 6 mit. Die Verdrehung der Schaltwelle 7 in Drehrichtung 35 resultiert dann in einem Verschwenken des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13, was bedeutet, dass der Schaltfinger des Schalthebels 8 eine hier nicht dargestellte Schaltschiene entsprechend bewegt und den neuen Gang 3 gemäß Figur 3c einlegt.
In den vorangegangenen Figuren wurde das Auslegen des ersten und Einlegen des dritten Gangs exemplarisch dargestellt. Hierbei wurde darauf verzichtet, die Funktion eines im Schalthebel 8 und in den nicht dargestellten Schaltschienen bereitgestellten„Active
Interlocks"® explizit darzustellen. Hierdurch wird vor dem Einlegen eines neuen Gangs immer gewährleistet, dass alle übrigen Gänge ausgelegt sind. Des weiteren ist die Anordnung der einzelnen Zahnräder hier nur exemplarisch anzusehen. Insbesondere kann die Kopplung der Spindelmutter 4 mit dem Übersetzungszahnrad 17 auch auf der entgegengesetzten Seite der Schaltwelle 7 bzw. des Abstützelements 9 vorgesehen sein. Hieraus würde resultieren, dass die Spindelmutter 4 sich translatorisch nach rechts bewegen würde, um den Gang auszulegen und nach links, um einen Gang einzulegen. Des weiteren könnten die Sperrrichtungen von Abstützelement 9 bzw. Verdrehsicherung 9 und Freilauf 28 jeweils in entgegengesetzter Richtung wirken, wodurch sich im Wesentlichen nur die Drehrichtung des Wähltopfs 19 ändern würde.
Insgesamt wird auf einfache Weise realisiert, dass eine Drehung des Motors 2 in eine erste Drehrichtung 26 ein vollständiges Auslegen der eingelegten Gänge und ein Verfahren des Schalthebels 8 in die Neutralgasse, verbunden mit einem anschließenden Wählvorgang, durch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 bewirkt, während die Umkehrung der Drehung des Motors 2 in Richtung 31 wiederum das Einlegen des gewünschten Gangs durch den Schalthebel 8 bewirkt. Hierbei muss insbesondere auf die Funktion des Sensors 29 hingewie- sen werden, welcher zusätzlich zu einem möglichen Sensor im Bereich des Motors 2 bereitgestellt sein muss, um hier über die Anzahl der Drehungen der Verzahnung 27, das heißt über die Umdrehungen des Wähltopfs 19, sowohl die genaue Position des Schalthebels 8 in der Neutralgasse, als auch die Winkelposition der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 zu bestimmen. Nur auf diese Weise kann exakt das Schalten des Schalthebels 8 in Richtung 13 für das Einlegen des gewünschten Gangs im richtigen Teilgetriebe gewährleistet werden.
Die Figur 4 zeigt den Getriebeaktor 1 gemäß den vorherigen Zeichnungen ergänzt um eine hydraulische Strecke 60 zum Betätigen einer Kupplung 61. Die Spindelmutter 4 weist hierfür ein Betätigungselement 51 auf, welches mit einem Kolben 52 einer hydraulischen Strecke 60 so zusammenwirkt, dass durch eine Verlagerung der Spindelmutter 4 der Kolben 52 in der hydraulischen Strecke 60 einen Druck aufbaut, der so auf einen Nehmerzylinder 62 einwirkt, dass die wenigstens eine Kupplung 61 betätigt wird. Bei der Kupplung 61 kann es sich beispielsweise um eine Teilkupplung einer Doppelkupplung handeln. Es kann sich insbesondere um eine trockene oder eine Nasskupplung handeln, wobei es sich bevorzugt um eine normal offene Kupplung 61 handlet.
In der hier dargestellten Position der Spindelmutter 4 befindet sich diese in einem dritten axialen Stellungsbereich 50. In dieser Position ist die Spindelmutter 4 weder mit dem Zahnrad 5a noch mit dem Zahnrad 5b gekoppelt, wird aber durch den Antrieb des Motors 2 weiter in Richtung 48 verlagert. Hierbei kann die Spindelmutter 4 über das Betätigungselement 51 auf den Kolben 52 wie oben beschrieben einwirken auf diese Weise kann unmittelbar nach einlegen eines Ganges im ersten axialen Stellungsbereich 40 durch den Schalthebel 8 über die Schaltwelle 7 die Kupplung 61 durch die Ansteuerung des Motors 2 betätigt werden. Die Betätigung kann insbesondere in einem Einrücken der entsprechenden Kupplung 61 bestehen.
Diese entsprechenden weiteren Funktionsschritte sind in dem entsprechenden H-Schaltbild, bzw. der GASS-Architektur gemäß Figur 5 gezeigt. Unmittelbar nach jedem Einlegen eines Ganges kann die Kupplung K betätigt werden. Bezuqszeichenliste
Getriebeaktor
Motor
Spindel
Spindelmutter
Zahnrad
Wellenrad
Schaltwelle
Schalthebel
Abstützelement
Gehäuse
Verzahnung
erste Richtung
erste Richtung
zweite Richtung
Bewegung
Zahnrad
Übersetzungszahnrad
Kronenrad
Wähltopf
Führungsstifte
Kulissenbahn
Bahnkurve
Verbindungsstelle
Wählbewegung
Stirnradverzahnung
Drehung
Verzahnung
Freilauf
Sensor
Rotorwelle
Hohlradinnenverzahnung
Drehung
Drehung
Spindelmutterzahnrad Drehung
Drehung
erster axialer Stellungsbereich zweiter axialer Stellungsbereich Drehrichtung
Drehachse
Zahnrad
Richtung
Drehrichtung
Linksrichtung
Richtung
Drehrichtung
Stellungsbereich
Betätigungselement
Kolben
hydraulische Strecke
Kupplung
Nehmerzylinder

Claims

Patentansprüche
Aktor zur Betätigung eines Getriebes und einer Kupplung mit genau einem Motor (2), einer von dem Motor
(2), ggf. über ein Getriebe vorzugsweise mit einer Übersetzung von mindestens 1 angetriebenen Spindel (3), einer mit der Spindel (3) in Wirkverbindung stehenden Spindelmutter (4), einer mit der Spindelmutter (4) wenigstens indirekt wirkverbundenen Schaltwelle (7), wobei die Spindelmutter (4) eine erste und eine zweite Bewegungsart aus der Menge rotative und translatorische Bewegungen ausführen kann, wobei die erste von der zweiten Bewegungsart verschieden ist, umfassend weiter wenigstens ein Getriebe, mittels dessen die erste Bewegungsart der Spindelmutter (4) in eine Wählbewegung und/oder die zweite Bewegungsart der Spindelmutter (4) in eine Schaltbewegung der Schaltwelle (7) umgewandelt wird dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe die Spindelmutter (4), zwei Zahnräder (5a, 5b) und ein Wellenrad (6), welches mit der Schaltwelle (7) verbunden ist und in einem ersten axialen Stellungsbereich (40) eine translatorische Bewegung der Spindelmutter (4) über genau eines der Zahnräder (5a, 5b) in eine rotative Bewegung der Schaltwelle (7) als Schaltbewegung umwandelt, oder die Spindelmutter (4), zwei Zahnräder (5a, 5b) und ein Wellenrad (6), welches mit der Schaltwelle (7) verbunden ist und in einem ersten axialen Stellungsbereich (40) eine translatorische Bewegung der Spindelmutter (4) über genau eines der Zahnräder (5a, 5b) in eine rotative Bewegung der Schaltwelle (7) als Schaltbewegung umwandelt, und die Spindelmutter (4), ein Übersetzungszahnrad (17) und einen Wähltopf (19) mit einer im Wesentlichen periodischen Bahnkurve (22), die mit der Schaltwelle (7) wirkverbunden ist und in einem zweiten axialen Stellungsbereich eine rotative Bewegung der Spindelmutter (4) in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Heb- und Senkbewegung der Schaltwelle (7) als Wählbewegung umwandelt aufweist, wobei die Spindelmutter (4) in einen dritten axialen Stellungsbereich (50) verfahrbar ist, die Spindelmutter (4) ein Betätigungselement (51 ) aufweist und das Betätigungselement (51 ) wenigstens mit einer Betätigungsstrecke, wie einer mechanischen oder pneumatischen, bevorzugt einer hydraulischen Strecke (60) zur Betätigung wenigstens einer Kupplung (61 ) zusammenwirkt.
Aktor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder (5a, 5b) voneinander entkoppelt sind, so dass in dem ersten axialen Stellungsbereich (40) immer nur genau ein Zahnrad (5a, 5b) in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit der Spindelmutter (4) ist und eine Schaltbewegung der Schaltwelle (7) in eine Richtung (13) bewirkt, wobei das Verschenken des ersten Zahnrades (5a) ein Verschwenken der Schaltwelle in eine erste Richtung (13) und das Verschwenken des zweiten Zahnrades (5b) ein Verschwenken der Schaltwelle (7) in ein zweite Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung (13) bewirkt.
3. Aktor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (4) als Zahnstange mit einer Verzahnung (1 1 ) ausgebildet ist, wobei sich die Verzahnung (1 1 ) über einen Teilumfang der Spindelmutter (4) umfangsmäßig so erstreckt, dass die Spindelmutter (4) wenigstens zwei unterschiedliche Winkelpositionen einnehmen kann, in denen die Verzahnung (1 1 ) bei einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter (4) ausschließlich in das eine oder das andere Zahnrad (5a, 5b) eingreift.
4. Aktor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Verdrehsicherung (9) vorgesehen ist, mittels welcher die Spindelmutter (4) in dem ersten axialen Stellungsbereich gegenüber einem Gehäuse (10) gegen Verdrehungen gesichert ist, wobei die Spindelmutter (4) in diesem ersten axialen Stellungsbereich axialbeweglich ist, und dass die Spindelmutter (4) in einer zweiten axialen Stellung, die außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs (40) gelegen ist, oder einem zweiten axialen Stellungsbereich (41 ), der außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs (40) gelegen ist, bei einer Drehung der Spindel (3) in einer ersten der beiden Drehrichtungen mit dieser Spindel (3) mitdreht, ohne dabei gegenüber der Spindel (3) axial zu wandern.
5. Aktor nach wenigstens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle (7) nach einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen der Spindelmutter (4) und/oder nach einem vorgegebenen Vortrieb der Spindelmutter (4) in Richtung des dritten axialen Stellungsbereichs (50) von der Spindelmutter (4) ausgekoppelt und / oder auch bei weiteren Bewegungen der Spindelmutter (4) in Richtung des dritten axialen Stellungsbereichs (50) in Position gehalten wird.
6. Aktor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte axiale Stellungsbereich (50) räumlich mit dem ersten axialen Stellungsbereich (40) im Wesentlichen zusammenfällt, wobei die Schaltwelle (7) in diesem dritten axialen Stellungsbereich (50) nicht mehr von der Spindelmutter (4) angetrieben wird und die Spindelmutter (4) statt dessen wenigstens mit dem Betätigungselement (51 ) so zusammenwirkt, dass eine weitere Drehung der Spindel (3) in einer Betätigung der hydraulischen Strecke (60) in der Art eines Geberzylinders resultiert.
7. Steuerung zur Ansteuerung eines Aktors (1 ) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden; wenn ein neuer Gang gewählt und eine Kupplung betätigt wird: i) Auslegen des bisherigen Ganges, indem, der Motor (2) des Getriebeaktors so angesteuert wird, dass er zunächst die Spindel (3) in eine erste Drehrichtung (12) antreibt, wobei die Spindelmutter (4) in einem ersten axialen Stellungsbereich (40) durch ein Verdrehsicherung (9) gegen Verdrehungen gesichert ist und axial auf der Spindel (3) wandert und mit einem Zahnrad (5a, 5b) so in Eingriff steht, dass durch die axiale Bewegung der Spindelmutter (4) das Zahnrad (5a, 5b) die Schaltwelle (7) und darüber den Schalthebel (8) so verschwenkt, dass der eingelegte Gang ausgelegt wird und der Schalthebel (8) in eine Neutralgasse verlagert wird, ii) Verfahren des Schalthebels (8) in eine Gasse mit dem gewählten neuen Gang, indem der Motor (2) nachdem der Gang ausgelegt wurde so angesteuert wird, dass er die Spindel (3) weiter in die erste Drehrichtung (12) antreibt, so dass die Spindelmutter (4) aus dem ersten axialen Stellungsbereich (40) in einen zweiten axialen Stellungsbereich ohne Verdrehsicherung (9) axial verlagert wird, die Spindelmutter (4) im zweiten axialen Stellungsbereich einen
Momentenschluss mit einem Zahnrad (16) eingeht,
die Drehung der Spindelmutter (4) über das Zahnrad (16), ein mit diesem verzahnten Übersetzungszahnrad (17) und ein Kronenrad (18) auf einen Wähltopf (19) übertragen wird,
die Drehbewegung des Wähltopfes (19) eine periodische Auf- und Abbewegung der Schaltwelle (7) über Führungsstifte (20) bewirkt,
und so der Schalthebel (8) axial mit der Schaltwelle (7) in die Gasse des gewählten neuen Ganges verlagert wird, wobei die Steuerung in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines Sensors (29) die Stellung des Schalthebels (8) in der Gasse des gewählten Ganges erkennt, Einlegen des gewählten neuen Ganges, indem
in Abhängigkeit von der Lage des gewählten Ganges in Bezug auf die Schaltwelle (7)
der Motor (2) so angesteuert wird, dass er die Spindel (3) so in die erste Drehrichtung (12) antreibt, dass Spindelmutter (4) so verdreht wird, dass ihre Winkellage der einer Position entspricht, bei der eine Verzahnung (1 1 ) der Spindelmutter (4) in dem ersten axialen Stellungsbereich (40) mit dem Zahnrad (5a, 5b) in Eingriff kommen kann, welches ein Verschwenken der Schaltwelle (7) und damit des Schalthebels (8) in Richtung des gewählten neuen Ganges bewirken kann, die Drehrichtung des Motors (2) in die entgegengesetzte Richtung zur ersten Drehrichtung (12) umgestellt wird, so dass die Spindelmutter (4) auf Grund eines Freilaufs (28) an dem Übersetzungszahnrad (17) an einer Verdrehung gehindert und infolgedessen axial in Richtung des ersten axialen Stellungsbereichs (40) verlagert wird und dort über einen Eingriff der Verzahnung (1 1 ) in das Zahnrad (5a, 5b) ein Verschwenken des Schalthebels (8) zum Einlegen des neuen gewählten Ganges bewirkt.
Betätigen der Kupplung (61 ), indem
der Motor (2) weiter so angesteuert wird, dass die Spindelmutter (4) weiterhin axial in Richtung des ersten axialen Stellungsbereiches (40) und ggf. darüber hinaus in den dritten axialen Stellungsbereich (50) verlagert wird und dort ein weiteres Verschwenken des Schalthebels (8) wenigstens vermieden und eine Kupplung (61 ) durch eine Betätigung einer Betätigungsstrecke wie einer mechanischen oder pneumatischen Strecke, bevorzugt einer hydraulischen Strecke (60) mittels eines Betätigungselements (51 ) der Spindelmutter (4) betätigt wird.
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