DE102015203273A1 - Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung - Google Patents
Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung Download PDFInfo
- Publication number
- 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- Withdrawn
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 241000446313 Lamella Species 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D28/00—Electrically-actuated clutches
-
- 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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D13/00—Friction clutches
- F16D13/22—Friction clutches with axially-movable clutching members
- F16D13/38—Friction clutches with axially-movable clutching members with flat clutching surfaces, e.g. discs
- F16D13/52—Clutches 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
-
- 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
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
-
- 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
- F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
- F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
- F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
- F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
- F16H63/3043—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force comprising friction clutches or brakes
-
- 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
- F16H63/00—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
- F16H63/02—Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
- F16H63/30—Constructional features of the final output mechanisms
- F16H63/304—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force
- F16H2063/3063—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using screw devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
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 Lamellenpaket70 . Mit Bezugszeichen11 bezeichnet ist eine als Spindelantrieb ausgebildete elektromechanische Betätigungsvorrichtung dieses Schaltelementes10 . Dieser Spindelantrieb11 umfasst einen Elektromotor20 , einen Zahnradkranz30 , einen Käfig40 und einen Zylinder50 . - Der Elektromotor
20 weist eine Motorwelle21 auf, auf dessen Motorwelle21 ein mit einer Außenverzahnung23 versehenes Ritzel22 angeordnet und drehfest mit der Motorwelle21 verbunden ist. Der Zahnradkranz30 weist eine Innenverzahnung31 und eine Außenverzahnung32 auf. Der Käfig40 weist vier umfangsverteilt angeordnete Ausnehmungen41 auf. In jeder dieser Ausnehmungen41 ist ein Doppelritzel42 eingesetzt, derart, dass das Doppelritzel42 um seine Mittelachse rotieren kann und dass am Doppelritzel42 auftretende Axialkräfte an dem Käfig30 abgestützt werden. Jedes der vier Doppelritzel42 weist zwei in axialer Richtung gesehen hintereinander angeordnete Außenverzahnungen43 ,44 auf. Der Zylinder50 weist eine Innenverzahnung51 auf und wirkt mit einer seiner Stirnflächen dann, wenn das Schaltelement10 geschlossen wird und geschlossen ist, auf das Lamellenpaket70 des Schaltelementes10 . - Zylinder
50 , Käfig40 und Zahnradkranz30 sind auf gleicher Mittelachse60 angeordnet, räumlich gesehen axial neben dem Lamellenpaket70 . Dabei ist der Zylinder50 axial entlang der Mittelachse60 relativ zum Lamellenpaket70 verschiebbar, während der Käfig40 und der Zahnradkranz30 in axialer Richtung relativ zum Ritzel22 des Elektromotors20 fixiert sind und der Käfig40 zusätzlich gegen Verdrehung gesichert ist. Die Motorwelle21 ist achsparallel zur Mittelachse60 von Zahnradkranz30 , Käfig40 und Zylinder50 angeordnet ist. Um eine möglichst schlanke Bauform der Betätigungsvorrichtung zu erzielen, ist der Elektromotor20 räumlich gesehen auf der dem Lamellenpaket60 abgewandten Seite des Ritzel22 angeordnet ist, in einem Bereich axial neben dem Käfig30 . - Die Außenverzahnung
23 des Ritzels22 steht mit der Außenverzahnung32 des Zahnradkranzes30 in Zahneingriff. Dabei sind die Außenverzahnung32 des Zahnradkranzes30 und die Außenverzahnung23 des Ritzels22 als so genannte Normalverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation des Ritzels22 eine Rotation des Zahnradkranzes30 zur Folge hat. Die schaltelementferne Außenverzahnung43 jedes der vier Doppelritzels42 steht mit der Innenverzahnung31 des Zahnradkranzes30 in Zahneingriff. Dabei sind die Innenverzahnung31 des Zahnradkranzes30 und die schaltelementferne Außenverzahnung43 der Doppelritzels42 ebenfalls als Normalverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation des Zahnradkranzes30 eine Rotation der Doppelritzel42 zur Folge hat. Die schaltelementnahe Außenverzahnung44 jedes der vier Doppelritzel42 steht mit der Innenverzahnung51 des Zylinders50 in Zahneingriff. Dabei sind die Innenverzahnung51 des Zylinders50 und die schaltelementnahe Außenverzahnung44 der Doppelritzel42 als so genannte Schneckenverzahnung ausgebildet, sodass eine Rotation der Doppelritzel42 eine Axialbewegung des Zylinders50 zur Folge hat. - Um das Schaltelement
10 zu schließen, wird der Elektromotor20 derart bestromt, dass die Motorwelle21 in Rotation mit Drehrichtung24 gebracht. Der Spindeltrieb11 setzt die Motorwellenrotation in eine translatorische Bewegung52 des Zylinders50 um, der dann das durch die Übersetzung des Spindelantriebs11 verstärkte Antriebsmoment des Elektromotors20 als Axialkraft in Schließrichtung des Schaltelements10 auf das Lamellenpaket60 des Schaltelements10 überträgt. Ist das Schaltelement10 hinreichend geschlossen, ist also der im Lamellenpaket70 aufgebaute Reibschluss ausreichend hoch, um das vom Schaltelement10 zu übertragende Drehmoment sicher übertragen zu können, so wird die Bestromung des Elektromotors20 abgeschaltet, wobei die Selbsthemmung der Schneckenverzahnung das Anpressdruckniveau in dem Lamellenpaket70 aufrecht erhält. - Um das zuvor geschlossene Schaltelement
10 zu öffnen, wird der Elektromotor20 wiederum bestromt, jedoch mit in Bezug zum Schließvorgang umgekehrter Verpolung. Hieraus resultiert eine Rotation der Motorwelle21 mit Drehrichtung25 , die in eine translatorische Bewegung53 des Zylinders50 umgesetzt wird und zum Öffnen des Schaltelementes10 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)
- 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. - 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. - 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 ). - 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.
- 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. - 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.
- Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (
10 ) als Reibschaltelement ausgebildet ist. - Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (
10 ) als Lamellenkupplung ausgebildet ist. - Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
- Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement als Synchronisierung ausgebildet ist.
- Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung nach einem oder mehrerer der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es als Schaltelement eines Kraftfahrzeuggetriebes ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015203273.6A DE102015203273A1 (de) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102015203273.6A DE102015203273A1 (de) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102015203273A1 true DE102015203273A1 (de) | 2016-08-25 |
Family
ID=56577635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102015203273.6A Withdrawn DE102015203273A1 (de) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102015203273A1 (de) |
Citations (13)
| 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 |
-
2015
- 2015-02-24 DE DE102015203273.6A patent/DE102015203273A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (13)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102007003107B4 (de) | Dreifachkupplung für Hybridantrieb mit Doppelkupplungsgetriebe | |
| EP3444156A1 (de) | Kraftfahrzeugbremse mit selbsthemmungsvorrichtung | |
| DE102016217826B3 (de) | Betätigungsvorrichtung einer Reibkupplung mit einem Aktor | |
| DE102016223277A1 (de) | Kupplungseinrichtung | |
| DE102012216601A1 (de) | Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einer Kupplung | |
| DE102013020468A1 (de) | Elektromechanisch und hydraulisch betätigbare Kraftfahrzeugbremse mit wahlweiser Selbsthemmung | |
| DE102014221090A1 (de) | Planetenwälzgetriebe und Aktor mit diesem | |
| DE102009042079A1 (de) | Kurbel-CVT-Gebriebe | |
| DE102007036097A1 (de) | Lastschaltelement | |
| DE102013202700A1 (de) | Planetenwälzgetriebe und Hydrostataktor mit diesem | |
| DE102017127146B3 (de) | Schaltgetriebe und Elektroantrieb mit einem Schaltgetriebe | |
| DE102013220531A1 (de) | Reibschaltelement | |
| DE102006045163A1 (de) | Doppelkupplung für ein Doppelkupplungsgetriebe | |
| DE102016215148A1 (de) | Betätigungseinrichtung für eine Reibungskupplung, Kupplungsanordnung sowie Kraftfahrzeugantriebsstrang | |
| DE102014220728A1 (de) | Betätigungsvorrichtung mit Spindeltrieb und Rotationslagesensor | |
| WO2017028863A1 (de) | Kupplungseinrichtung für hybridantrieb | |
| DE102012212961A1 (de) | Drehmomentübertragungsvorrichtung | |
| DE102007014831A1 (de) | Kupplungsaktuatorik mit einer Unterstützungseinrichtung und Kupplung mit einer solchen Kupplungsaktuatorik | |
| DE102015203273A1 (de) | Schaltelement mit elektromechanischer Betätigungsvorrichtung | |
| DE102010041413A1 (de) | Linearer Stellantrieb mit einer rotativ angetriebenen Welle | |
| DE102017129522A1 (de) | Kupplungsaktor für eine Reibungskupplung | |
| DE102011106019A1 (de) | Antriebsstrangabschnitt eines Kraftfahrzeugs und Verwendung einer elektrischen Antriebseinheit | |
| DE102010048127A1 (de) | Betätigungsvorrichtung für Kupplungen | |
| DE102015214978A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Betätigen von Stelleinheiten | |
| DE102014207080A1 (de) | Kupplungsaktor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |