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DE102015203273A1 - Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung - Google Patents

Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung Download PDF

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DE102015203273A1
DE102015203273A1 DE102015203273.6A DE102015203273A DE102015203273A1 DE 102015203273 A1 DE102015203273 A1 DE 102015203273A1 DE 102015203273 A DE102015203273 A DE 102015203273A DE 102015203273 A1 DE102015203273 A1 DE 102015203273A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching element
pinion
toothing
cage
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015203273.6A
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English (en)
Inventor
Christian Alt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
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Publication of DE102015203273A1 publication Critical patent/DE102015203273A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16D28/00Electrically-actuated clutches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D13/00Friction clutches
    • F16D13/22Friction clutches with axially-movable clutching members
    • F16D13/38Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
    • F16D13/52Clutches with multiple lamellae ; Clutches in which three or more axially moveable members are fixed alternately to the shafts to be coupled and are pressed from one side towards an axially-located member
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltelement (10) mit einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung, die als Spindelantrieb (11) ausgebildet ist, umfassend zumindest einen Elektromotor (20) mit einem drehfest mit einer Motorwelle (21) des Elektromotors (20) verbundenen außenverzahnten Ritzel (22), einen Zahnradkranz (30) mit Innenverzahnung (31) und Außenverzahnung (32), zumindest ein in einem gegen Verdrehung gesicherten Käfig (40) drehbar gelagertes Doppelritzel (42), sowie einen auf das Schaltelement (10) wirkenden Zylinder (50) mit einer als Schneckenverzahnung ausgeführten Innenverzahnung (51). Das Doppelritzel (42) weist zwei axial hintereinander angeordneten Außenverzahnungen (43, 44) auf. Zylinder (50), Käfig (40) und Zahnradkranz (30) sind auf gleicher Mittelachse (60) axial neben dem Schaltelement (10) angeordnet. Der Zylinder (50) ist axial entlang der Mittelachse (60) relativ zum Schaltelement (10) verschiebbar, während Käfig (40) und Zahnradkranz (30) in axialer Richtung relativ zum Ritzel (22) fixiert sind. Das Ritzel (22) greift mit seiner Außenverzahnung (23) in die Außenverzahnung (32) des Zahnradkranzes (30) ein. Die schaltelementferne Außenverzahnung (43) des Doppelritzels (42) greift in die Innenverzahnung (31) des Zahnradkranzes (30) ein, während die schaltelementnahe Außenverzahnung (44) des Doppelritzels (42) als Schneckenverzahnung ausgeführt ist und in die Innenverzahnung (51) des Zylinders (50) eingreift.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schaltelement mit einer als Spindelantrieb ausgebildeten elektromechanischen Betätigungsvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeuggetriebe.
  • Elektromechanisch betätigbare Schaltelemente von Kraftfahrzeuggetrieben sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt.
  • Aus der US 7891261 B2 beispielsweise ist eine Lamellenkupplung mit einem auf das Lamellenpaket wirkenden Kolben bekannt, der hydraulisch betätigbar und über einen elektromotorisch antreibbaren Spindeltrieb in Stellung "Kupplung geschlossen" arretierbar ist. Dabei sind die Betätigungsrichtungen von Kolben und elektromotorischem Stellantrieb gleich.
  • Aus der DE 10 2006 049 281 A1 der Anmelderin sind mehrere Varianten einer innenbetätigten Klauenkupplung bekannt. Hierin wird vorgeschlagen, den zum Schließen und Öffnen der Klauenkupplung vorgesehenen Aktuator zentrisch innerhalb der Klauenkupplung anzuordnen und wahlweise als elektrisch ansteuerbaren Elektromotor oder als hydraulisch ansteuerbare Kolben-Zylinder-Einheit auszubilden.
  • Aus der DE 10 2006 049 283 A1 der Anmelderin sind mehrere Varianten einer innenbetätigten Synchronisierung bekannt, bei denen der zum Betätigen der Synchronisierung vorgesehenen Aktuator zentrisch innerhalb der Synchronisierung angeordnet und wahlweise als elektrisch ansteuerbaren Elektromotor oder als hydraulisch ansteuerbare Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet ist.
  • Aus der DE 19710121 C2 ist eine Vorrichtung zum elektromechanischen Schalten eines Gangwechselgetriebes bekannt, bei der eine Spindel auf eine Schaltstange des Gangwechselgetriebes wirkt. Zum Realisieren einer Schaltbewegung dieser Schaltstange wird aus einer Rotation der Spindel um ihre Spindelachse eine translatorische Bewegung der Schaltstange erzeugt. Hierzu sind ein Elektromotor und eine im Kraftfluss zwischen Elektromotorwelle und Spindel angeordnete elektrisch schaltbare Kupplung vorgesehen. Je nach Schaltstellung dieser Kupplung ist die Drehbewegung der Elektromotorwelle wahlweise in eine Rotations- oder eine Translationsbewegung der Spindel umsetzbar.
  • Aus der US 5024638 ist ein Automatgetriebe mit mehreren nasslaufenden Reibschaltelementen bekannt, die mittels einzelner Elektromotoren betätigt werden. Dabei treibt der dem jeweiligen Reibschaltelement zugeordnete Elektromotor über ein Stirnradgetriebe eine das entsprechende Schaltelement konzentrisch umschließende Schaltwalze in Art eines Kugelumlauf-Getriebes an, wobei diese Schaltwalze Axialkräfte auf ein Ausrücklager des entsprechenden Reibschaltelementes überträgt.
  • Aus der DE 10113300 A1 ist ein weiteres Automatgetriebe mit elektromotorisch betätigbaren Lamellenkupplungen bekannt, die vorzugsweise als nass laufende Schaltelemente ausgebildet sind, aber auch als trocken laufende Schaltelemente ausgebildet sein können. Jeder dieser elektromotorisch betätigbaren Kupplungen ist ein eigener Elektromotor zugeordnet, der axial unmittelbar neben dem zu betätigenden Lamellenpaket angeordnet ist, einen gehäusefesten Stator aufweist und einen axial beweglichen Rotor aufweist. Dabei ist dieser Rotor drehfest mit einer Spindelmutter verbunden, die ihrerseits mit einer Spindel in Schraubeingriff steht und über eine Tellerfeder auf die Außenlamellen des zu betätigenden Lamellenpaketes wirkt. Die Spindel wiederum ist fest mit einer Welle verbunden, auf der die Innenlamellen des zu betätigenden Lamellenpaketes verdrehfest angeordnet sind. Wird der Elektromotor bestromt, bewegt sich der Rotor entlang der Spindel axial in Richtung des zu betätigenden Lamellenpaketes und presst die Außenlamellen dieses Lamellenpaketes gegen die Innenlamellen dieses Lamellenpaketes.
  • Aus der DE 10 2012 220 073 A1 ist eine Anfahrkupplung mit einem elektromotorisch betätigbarem Zentralausrücker bekannt, wobei im Kraftfluss zwischen dem Elektromotor und dem Ausrücker ein Spindeltrieb angeordnet ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltelement mit einer alternativen elektromechanischen Betätigungsvorrichtung darzustellen. Dabei soll die elektromechanische Betätigungsvorrichtung kompakt ausgeführt sein und nicht mehr Bauraum benötigen als bekannte hydraulische Kupplungsbetätigungsvorrichtungen. Weiterhin soll die Betätigungsvorrichtung beim Schließen des Schaltelementes eine gute Regelbarkeit sicherstellen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Schaltelement mit einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung vorgeschlagen, die als Spindelantrieb ausgebildet ist, umfassend zumindest einen Elektromotor, dessen Motorwelle drehfest mit einem außenverzahnten Ritzel verbunden ist, einen Zahnradkranz mit einer Außenverzahnung und einer Innenverzahnung, zumindest ein in einem gegen Verdrehung gesicherten Käfig drehbar gelagertes Doppelritzel, sowie einen zum Betätigen des Schaltelementes auf das Schaltelement wirkenden Zylinder mit einer als Schneckenverzahnung ausgeführten Innenverzahnung. Dabei weist das Doppelritzel zwei axial hintereinander angeordnete Außenverzahnungen auf.
  • Zylinder, Käfig und Zahnradkranz sind auf gleicher Mittelachse und räumlich gesehen axial neben dem Schaltelement angeordnet, wobei der Zylinder axial entlang der Mittelachse relativ zum Schaltelement verschiebbar ist, während der Käfig und der Zahnradkranz in axialer Richtung relativ zum Ritzel fixiert sind. Der Käfig ist zusätzlich gegen Verdrehung gesichert, wie bereits erwähnt.
  • Die Außenverzahnung des Ritzels des zumindest einen Elektromotors greift in die Außenverzahnung des Zahnradkranzes ein. Die schaltelementferne Außenverzahnung des Doppelritzels greift in die Innenverzahnung des Zahnradkranzes ein, während die schaltelementnahe Außenverzahnung des Doppelritzels als Schneckenverzahnung ausgebildet ist und in die ebenfalls als Schneckenverzahnung ausgebildete Innenverzahnung des Zylinders eingreift. Demnach erzeugt eine Rotation der Motorwelle bzw. des Ritzes eine translatorische Bewegung des auf das Schaltelement wirkenden Zylinders, was zum Betätigen des Schaltelementes führt. Die am Doppelritzel beim Betätigen des Schaltelementes auftretenden Axialkräfte können in konstruktiv einfacher Weise an dem Käfig abgestützt werden.
  • Vorzugsweise ist die Motorwelle achsparallel zur Mittelachse von Zahnradkranz, Käfig und Zylinder angeordnet ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Elektromotor räumlich gesehen auf der dem Schaltelement abgewandten Seite des Ritzel angeordnet ist, in einem Bereich axial neben dem Käfig. Alternativ hierzu kann der Elektromotor räumlich gesehen auch auf der dem Schaltelement zugewandten Seite des Ritzel angeordnet ist, in einem Bereich radial über dem Käfig.
  • Der erfindungsgemäße Stellantrieb zeichnet sich durch eine sehr kompakte Bauform aus, die geeignet ist, eine in einem bestehenden Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehene hydraulische Schaltelement-Betätigungsvorrichtung bauraumneutral zu ersetzten.
  • Gegenüber den bekannten hydraulischen Schaltelement-Betätigungsvorrichtungen arbeitet der erfindungsgemäße Stellantrieb energie-effizienter: Zum einen ist keine aufwändige, leckage-behaftete elektro-hydraulische Ansteuerung erforderlich, um die gebotene Schaltqualität beim Schließen und Öffnen des Schaltelementes sicherzustellen. Zum anderen verbraucht der erfindungsgemäße Stellantrieb infolge der Selbsthemmung der verwendeten Schneckenverzahnung nur während des Schaltvorgangs Energie. Daher eignet sich der erfindungsgemäße Stellantrieb auch besonders für die Ansteuerung solcher Schaltelemente eines Kraftfahrzeuggetriebes, die im Rahmen einer Start-Stopp-Automatik des Kraftfahrzeugs bei stehendem oder startendem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs Drehmoment übertragen sollen.
  • Außerdem zeichnet sich der erfindungsgemäße Stellantrieb durch eine sehr hohe Leistungsdichte aus: Die vorgesehene Schneckenübersetzung ermöglicht trotz Verwendung einer vergleichsweise geringen elektromotorischen Antriebsleistung eine hohe Anpresskraft beim Schließen des zugeordneten Schaltelementes.
  • Außerdem zeichnet sich der erfindungsgemäße Stellantrieb durch eine sehr gute Regelbarkeit beim Betätigen des ihm zugeordneten Schaltelementes aus: Aufgrund der vorgesehenen Schneckenübersetzung ist die Auflösung der Axialbewegung des auf das Schaltelement wirkenden Zylinders sehr fein. Auch minimiert der erfindungsgemäße Stellantrieb die bei hydraulischen Schaltelement-Betätigungsvorrichtungen bekannt kritische Temperaturabhängigkeit der Schaltqualität.
  • Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, zum Antrieb des Zylinders mehrere, im Käfig umfangsverteilt angeordnete Doppelritzel vorzusehen, wobei jedes dieser Doppelritzel mit seiner schaltelementfernen Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Zahnradkranzes eingreift und mit seiner schaltelementnahen Außenverzahnung in die Innenverzahnung des Zylinders eingreift. Gegenüber der Ausführung mit nur einem Doppelritzel erlaubt dies, von den geometrischen Abmessungen her kleinere Doppelritzel zu verwenden, ohne bei der Drehmoment-Übertragungsfähigkeit Einbußen in Kauf nehmen zu müssen. Diese Ausgestaltung verbessert also die kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung weiter. Andererseits bewirkt die Verwendung von mehreren Doppelritzeln auch eine gute Zentrierung des auf das Schaltelement wirkenden Zylinders und damit eine verminderte Kippneigung des Zylinders beim Betätigen des Schaltelementes, was wiederum die Feinfühligkeit beim Regeln der Schaltelementbetätigung verbessert.
  • Im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, zum Antrieb des Zahnkranzes mehrere, am Zahnkranz umfangsverteilt angeordnete Elektromotoren vorzusehen, wobei jeder dieser Elektromotoren auf seiner Motorwelle ein mit der Motorwelle drehfest verbundenes außenverzahntes Ritzel aufweist, das mit der Außenverzahnung des Zahnradkranzes in Zahneingriff steht. Hierdurch wird das bereitzustellende Drehmoment, das zum Schließen des Schaltelementes erforderlich ist, auf mehrere Maschinen verteilt, was die Verwendung von kleiner dimensionierten Elektromotoren ermöglicht und somit die kompakte Bauform der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung weiter verbessert.
  • Das Schaltelement kann in beliebiger Bauart ausgebildet sein, beispielsweise als Reibschaltelement, als formschlüssiges Schaltelement oder als Synchronisierung. Solche Bauarten sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Ist das Schaltelement beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildet, kann der Zylinder des erfindungsgemäßen Spindelantriebs in konstruktiv einfacher Weise koaxial zum Lamellenpaket der Lamellenkupplung angeordnet sein und in Art eines Kolbens ähnlich der bekannten hydraulischen Kupplungsaktuatoren zum Betätigen der Lamellenkupplung axial auf das Lamellenpaket wirken.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Schaltelementes mit seiner elektromechanischen Betätigungsvorrichtung ist nicht auf den Einbau und Einsatz in einem Kraftfahrzeuggetriebe beschränkt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schaltelementes mit seiner elektromechanischen Betätigungsvorrichtung dargestellt ist
  • In der Figur mit Bezugszeichen 10 bezeichnet ist ein Schaltelement in vereinfachter Darstellung, hier beispielhaft ausgebildet als Reibschaltelement in Bauart einer Lamellenkupplung mit einem Lamellenpaket 70. Mit Bezugszeichen 11 bezeichnet ist eine als Spindelantrieb ausgebildete elektromechanische Betätigungsvorrichtung dieses Schaltelementes 10. Dieser Spindelantrieb 11 umfasst einen Elektromotor 20, einen Zahnradkranz 30, einen Käfig 40 und einen Zylinder 50.
  • Der Elektromotor 20 weist eine Motorwelle 21 auf, auf dessen Motorwelle 21 ein mit einer Außenverzahnung 23 versehenes Ritzel 22 angeordnet und drehfest mit der Motorwelle 21 verbunden ist. Der Zahnradkranz 30 weist eine Innenverzahnung 31 und eine Außenverzahnung 32 auf. Der Käfig 40 weist vier umfangsverteilt angeordnete Ausnehmungen 41 auf. In jeder dieser Ausnehmungen 41 ist ein Doppelritzel 42 eingesetzt, derart, dass das Doppelritzel 42 um seine Mittelachse rotieren kann und dass am Doppelritzel 42 auftretende Axialkräfte an dem Käfig 30 abgestützt werden. Jedes der vier Doppelritzel 42 weist zwei in axialer Richtung gesehen hintereinander angeordnete Außenverzahnungen 43, 44 auf. Der Zylinder 50 weist eine Innenverzahnung 51 auf und wirkt mit einer seiner Stirnflächen dann, wenn das Schaltelement 10 geschlossen wird und geschlossen ist, auf das Lamellenpaket 70 des Schaltelementes 10.
  • Zylinder 50, Käfig 40 und Zahnradkranz 30 sind auf gleicher Mittelachse 60 angeordnet, räumlich gesehen axial neben dem Lamellenpaket 70. Dabei ist der Zylinder 50 axial entlang der Mittelachse 60 relativ zum Lamellenpaket 70 verschiebbar, während der Käfig 40 und der Zahnradkranz 30 in axialer Richtung relativ zum Ritzel 22 des Elektromotors 20 fixiert sind und der Käfig 40 zusätzlich gegen Verdrehung gesichert ist. Die Motorwelle 21 ist achsparallel zur Mittelachse 60 von Zahnradkranz 30, Käfig 40 und Zylinder 50 angeordnet ist. Um eine möglichst schlanke Bauform der Betätigungsvorrichtung zu erzielen, ist der Elektromotor 20 räumlich gesehen auf der dem Lamellenpaket 60 abgewandten Seite des Ritzel 22 angeordnet ist, in einem Bereich axial neben dem Käfig 30.
  • Die Außenverzahnung 23 des Ritzels 22 steht mit der Außenverzahnung 32 des Zahnradkranzes 30 in Zahneingriff. Dabei sind die Außenverzahnung 32 des Zahnradkranzes 30 und die Außenverzahnung 23 des Ritzels 22 als so genannte Normalverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation des Ritzels 22 eine Rotation des Zahnradkranzes 30 zur Folge hat. Die schaltelementferne Außenverzahnung 43 jedes der vier Doppelritzels 42 steht mit der Innenverzahnung 31 des Zahnradkranzes 30 in Zahneingriff. Dabei sind die Innenverzahnung 31 des Zahnradkranzes 30 und die schaltelementferne Außenverzahnung 43 der Doppelritzels 42 ebenfalls als Normalverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation des Zahnradkranzes 30 eine Rotation der Doppelritzel 42 zur Folge hat. Die schaltelementnahe Außenverzahnung 44 jedes der vier Doppelritzel 42 steht mit der Innenverzahnung 51 des Zylinders 50 in Zahneingriff. Dabei sind die Innenverzahnung 51 des Zylinders 50 und die schaltelementnahe Außenverzahnung 44 der Doppelritzel 42 als so genannte Schneckenverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation der Doppelritzel 42 eine Axialbewegung des Zylinders 50 zur Folge hat.
  • Um das Schaltelement 10 zu schließen, wird der Elektromotor 20 derart bestromt, dass die Motorwelle 21 in Rotation mit Drehrichtung 24 gebracht. Der Spindeltrieb 11 setzt die Motorwellenrotation in eine translatorische Bewegung 52 des Zylinders 50 um, der dann das durch die Übersetzung des Spindelantriebs 11 verstärkte Antriebsmoment des Elektromotors 20 als Axialkraft in Schließrichtung des Schaltelements 10 auf das Lamellenpaket 60 des Schaltelements 10 überträgt. Ist das Schaltelement 10 hinreichend geschlossen, ist also der im Lamellenpaket 70 aufgebaute Reibschluss ausreichend hoch, um das vom Schaltelement 10 zu übertragende Drehmoment sicher übertragen zu können, so wird die Bestromung des Elektromotors 20 abgeschaltet, wobei die Selbsthemmung der Schneckenverzahnung das Anpressdruckniveau in dem Lamellenpaket 70 aufrecht erhält.
  • Um das zuvor geschlossene Schaltelement 10 zu öffnen, wird der Elektromotor 20 wiederum bestromt, jedoch mit in Bezug zum Schließvorgang umgekehrter Verpolung. Hieraus resultiert eine Rotation der Motorwelle 21 mit Drehrichtung 25, die in eine translatorische Bewegung 53 des Zylinders 50 umgesetzt wird und zum Öffnen des Schaltelementes 10 führt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Schaltelement
    11
    elektromechanische Betätigungsvorrichtung des Schaltelementes; Spindelantrieb
    20
    Elektromotor des Spindelantriebs
    21
    Motorwelle des Elektromotors
    22
    Ritzel des Elektromotors
    23
    Außenverzahnung des Ritzels
    24
    Drehrichtung von Motorwelle und Ritzel beim Schließen des
    Schaltelementes
    25
    Drehrichtung von Motorwelle und Ritzel beim Öffnen des
    Schaltelementes
    30
    Zahnradkranz des Spindelantriebs
    31
    Innenverzahnung des Zahnradkranzes
    32
    Außenverzahnung des Zahnradkranzes
    40
    Käfig des Spindelantriebs
    41
    Ausnehmung des Käfigs
    42
    Doppelritzel des Spindelantriebs
    43
    schaltelementferne Außenverzahnung des Doppelritzels
    44
    schaltelementnahe Außenverzahnung des Doppelritzels
    50
    Zylinder des Spindelantriebs
    51
    Innenverzahnung des Zylinders
    52
    Bewegungsrichtung des Zylinders beim Schließen des Schaltelementes
    53
    Bewegungsrichtung des Zylinders beim Öffnen des Schaltelementes
    60
    Mittelachse von Zahnradkranz, Käfig und Zylinder
    70
    Lamellenpaket des Schaltelementes
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7891261 B2 [0003]
    • DE 102006049281 A1 [0004]
    • DE 102006049283 A1 [0005]
    • DE 19710121 C2 [0006]
    • US 5024638 [0007]
    • DE 10113300 A1 [0008]
    • DE 102012220073 A1 [0009]

Claims (11)

  1. Schaltelement (10) mit einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung, wobei diese Betätigungsvorrichtung als Spindelantrieb (11) ausgebildet ist, umfassend zumindest einen Elektromotor (20), dessen Motorwelle (21) drehfest mit einem eine Außenverzahnung (23) aufweisenden Ritzel (22) verbunden ist, einen eine Innenverzahnung (31) und eine Außenzahnung (32) aufweisenden Zahnradkranz (30), zumindest ein in einem Käfig (40) drehbar gelagertes Doppelritzel (42), sowie einen zum Betätigen des Schaltelementes (10) auf das Schaltelement (10) wirkenden Zylinder (50) mit einer als Schneckenverzahnung ausgeführten Innenverzahnung (51), wobei der Zylinder (50), der Käfig (40) und der Zahnradkranz (30) auf gleicher Mittelachse (60) und räumlich gesehen axial neben dem Schaltelement (10) angeordnet sind, wobei der Zylinder (50) axial entlang der Mittelachse (60) relativ zum Schaltelement (10) verschiebbar ist, wobei der Käfig (40) und der Zahnradkranz (30) in axialer Richtung relativ zum Ritzel (22) fixiert sind und der Käfig (40) zusätzlich gegen Verdrehung gesichert ist, wobei das Doppelritzel (42) zwei axial hintereinander angeordnete Außenverzahnungen (43, 44) aufweist, wobei die Außenverzahnung (23) des Ritzels (22) des zumindest einen Elektromotors (20) in die Außenverzahnung (32) des Zahnradkranzes (30) eingreift, wobei die schaltelementferne Außenverzahnung (43) des Doppelritzels (42) in die Innenverzahnung (31) des Zahnradkranzes (30) eingreift, und wobei die schaltelementnahe Außenverzahnung (44) des Doppelritzels (42) als Schneckenverzahnung ausgeführt ist und in die Innenverzahnung (51) des Zylinders (50) eingreift.
  2. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorwelle (21) achsparallel zur Mittelachse (60) von Zahnradkranz (30), Käfig (40) und Zylinder (50) angeordnet ist.
  3. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (20) räumlich gesehen auf der dem Schaltelement (10) abgewandten Seite des Ritzel (22) angeordnet ist, in einem Bereich axial neben dem Käfig (30).
  4. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor räumlich gesehen auf der dem Schaltelement zugewandten Seite des Ritzel angeordnet ist, in einem Bereich radial über dem Käfig.
  5. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Zylinders (50) mehrere, im Käfig (40) umfangsverteilt angeordnete Doppelritzel (42) vorgesehen sind, wobei jedes dieser Doppelritzel (42) mit seiner schaltelementfernen Außenverzahnung (43) in die Innenverzahnung (31) des Zahnradkranzes (30) eingreift und mit seiner schaltelementnahen Außenverzahnung (44) in die Innenverzahnung (51) des Zylinders (50) eingreift.
  6. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Zahnkranzes mehrere, am Zahnkranz umfangsverteilt angeordnete Elektromotoren vorgesehen sind, wobei jeder dieser Elektromotoren auf seiner Motorwelle ein mit der Motorwelle drehfest verbundenes außenverzahntes Ritzel aufweist, das mit der Außenverzahnung des Zahnradkranzes in Zahneingriff steht.
  7. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) als Reibschaltelement ausgebildet ist.
  8. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
  9. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
  10. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als Synchronisierung ausgebildet ist.
  11. Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehrerer der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Schaltelement eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525273A (en) * 1968-01-23 1970-08-25 Thomas Machine Inc Differential drive mechanism
US5024638A (en) 1987-12-26 1991-06-18 Aisin Aw Co., Ltd. Actuator for a frictional engaging device
DE19713423A1 (de) * 1996-04-03 1997-11-06 Luk Getriebe Systeme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Betätigung eines Getriebes
DE19832015A1 (de) * 1997-08-06 1999-02-11 Luk Getriebe Systeme Gmbh Betätigungsvorrichtung
DE19710121C2 (de) 1997-03-12 1999-09-16 Adwest Heidemann Einbeck Gmbh Vorrichtung zum elektromechanischen Schalten eines Gangwechselgetriebes
DE10113300A1 (de) 2001-03-19 2002-10-02 Compact Dynamics Gmbh Lastschalt-Automatgetriebe für Fahrzeuge
DE10334468A1 (de) * 2003-07-29 2005-03-03 Gkn Driveline International Gmbh Axialverstellvorrichtung mit Tellerfeder-Übersetzung
DE102006049283A1 (de) 2006-10-19 2008-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zum drehfesten Verbinden einer Welle mit wenigstens einem drehbar auf der Welle gelagerten Bauteil
DE102006049281A1 (de) 2006-10-19 2008-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zum Betätigen eines als Losrad ausgeführten Zahnrades einer Getriebeeinrichtung
DE102008000646A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Zf Friedrichshafen Ag Anordnung zum Schalten von zumindest zwei Losrädern
DE102008016783A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kupplungsbetätigungseinrichtung
US7891261B2 (en) 2007-08-16 2011-02-22 GM Global Technology Operations LLC Clutch actuation system with locking mechanism and method of controlling engagement of a clutch
DE102012220073A1 (de) 2012-11-05 2014-05-08 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Elektromechanisches Kupplungsbetätigungssystem und Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3525273A (en) * 1968-01-23 1970-08-25 Thomas Machine Inc Differential drive mechanism
US5024638A (en) 1987-12-26 1991-06-18 Aisin Aw Co., Ltd. Actuator for a frictional engaging device
DE19713423A1 (de) * 1996-04-03 1997-11-06 Luk Getriebe Systeme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Betätigung eines Getriebes
DE19710121C2 (de) 1997-03-12 1999-09-16 Adwest Heidemann Einbeck Gmbh Vorrichtung zum elektromechanischen Schalten eines Gangwechselgetriebes
DE19832015A1 (de) * 1997-08-06 1999-02-11 Luk Getriebe Systeme Gmbh Betätigungsvorrichtung
DE10113300A1 (de) 2001-03-19 2002-10-02 Compact Dynamics Gmbh Lastschalt-Automatgetriebe für Fahrzeuge
DE10334468A1 (de) * 2003-07-29 2005-03-03 Gkn Driveline International Gmbh Axialverstellvorrichtung mit Tellerfeder-Übersetzung
DE102006049283A1 (de) 2006-10-19 2008-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zum drehfesten Verbinden einer Welle mit wenigstens einem drehbar auf der Welle gelagerten Bauteil
DE102006049281A1 (de) 2006-10-19 2008-04-30 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung zum Betätigen eines als Losrad ausgeführten Zahnrades einer Getriebeeinrichtung
US7891261B2 (en) 2007-08-16 2011-02-22 GM Global Technology Operations LLC Clutch actuation system with locking mechanism and method of controlling engagement of a clutch
DE102008000646A1 (de) * 2008-03-13 2009-09-17 Zf Friedrichshafen Ag Anordnung zum Schalten von zumindest zwei Losrädern
DE102008016783A1 (de) * 2008-04-02 2009-10-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kupplungsbetätigungseinrichtung
DE102012220073A1 (de) 2012-11-05 2014-05-08 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Elektromechanisches Kupplungsbetätigungssystem und Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung

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