DE102020211973A1

DE102020211973A1 - Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe

Info

Publication number: DE102020211973A1
Application number: DE102020211973.2A
Authority: DE
Inventors: Vyacheslav Brushkivskyy; Patrick Kniess
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-09-24
Filing date: 2020-09-24
Publication date: 2022-03-24
Also published as: US20230341006A1; CN116134251A; US12209617B2; WO2022063578A1

Abstract

Betätigungsvorrichtung (10) für ein Getriebe, mit einem Verstellelement (11), welches ausgehend von einem Aktuator rotatorisch verlagerbar ist, mit mindestens einem Betätigungselement (17), welches an einer Seite des Verstellelements (11) angeordnet ist und abhängig von einer Drehbewegung des Verstellelements (11) translatorisch verlagerbar ist, mit Wälzkörpern (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) derart angeordnet sind, dass jeder Wälzkörper in eine rampenförmig konturierte Nut (19) des Verstellelements (11) und in eine rampenförmig konturierte Nut (20) des jeweiligen Betätigungselements (17) eingreift. Die Wälzkörpern (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) angeordnet sind, sind in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen (21a, 21b) angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind Lagerkörper (24), die der Lagerung des Verstellelements (11) an einem gehäuseseitigen Grundelement (23) dienen, in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen (25, 26) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe.
Die DE 10 2016 208 788 A1 offenbart eine Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe, die der Betätigung von zwei Schaltelementen des Getriebes dient. Die Betätigungsvorrichtung verfügt über ein Verstellelement, wobei zu jeder Seite des Verstellelements jeweils ein Betätigungselement angeordnet ist. Zwischen dem Verstellelement und dem jeweiligen Betätigungselement sind Wälzkörper angeordnet, nämlich zwischen dem Verstellelement und einem ersten Betätigungselement erste Wälzkörper und zwischen dem Verstellelement und einem zweiten Betätigungselement zweite Wälzkörper. Die Wälzkörper greifen abschnittsweise sowohl in rampenförmig konturierte Nuten des Verstellelements als auch in rampenförmig konturierte Nuten des jeweiligen Betätigungselements ein, wobei ein Nutboden der jeweiligen Nut als Rampe ausgeführt ist. Durch eine Verlagerung des Verstellelements kann das jeweilige Betätigungselement verstellt werden, um über das jeweilige Betätigungselement ein jeweiliges Schaltelement zu betätigen.
Bei der Betätigung eines Stellelements eines Getriebes, wie zum Beispiel bei der Betätigung einer Bremse oder einer Kupplung des Getriebes, müssen von der Betätigungsvorrichtung hohe Kräfte und Drehmomente übertragen werden. Eine hohe Beanspruchung der Betätigungsvorrichtung kann zu einem Verschleiß und Ausfall derselben führen. Es besteht Bedarf daran, das Verschleißrisiko und Ausfallrisiko einer Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe zu reduzieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Betätigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 3 gelöst.
Bei der Betätigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sind Wälzkörpern, die zwischen dem Verstellelement und dem jeweiligen Betätigungselement angeordnet sind, in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen angeordnet.
Dann, wenn die Wälzkörper zwischen dem Verstellelement und dem jeweiligen Betätigungselement in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen angeordnet sind, kann die Belastung, die auf die einzelnen Wälzkörper wirkt, reduziert werden. Die Verschleißgefahr und damit Ausfallgefahr für die Wälzkörper und damit für die Betätigungsvorrichtung wird hierdurch reduziert.
Bei der Betätigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 3 sind Lagerkörper, die der Lagerung des Verstellelements an einem gehäuseseitigen Grundelement dienen, in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen angeordnet.
Dann, wenn die Lagerkörper, die der Lagerung des Verstellelements an dem gehäuseseitigen Grundelement dienen, in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen angeordnet sind, kann die Belastung der einzelnen Lagerkörper reduziert werden. Hiermit wird die Verschleißgefahr und damit Ausfallgefahr für die Lagerkörper und damit für die Betätigungsvorrichtung reduziert.
Vorzugsweise kombiniert eine Betätigungsvorrichtung die Merkmale der Betätigungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patentanspruch 3.
Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht in Axialrichtung auf eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung für ein Getriebe;
2 einen Querschnitt durch die Betätigungseinrichtung der 1;
3 ein Detail der 2;
4 eine erste Explosionsdarstellung der Betätigungseinrichtung der 1;
5 eine zweite Explosionsdarstellung der Betätigungseinrichtung der 1;
6 einen Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung;
7 ein Detail der 6;
8 einen Aktuator zur Betätigung der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtungen.

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Getriebe. 1 bis 5 zeigen unterschiedliche Ansichten und Details eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Betätigungsvorrichtung 10 für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Die Betätigungsvorrichtung 10 dient vorzugsweise der Betätigung eines reibschlüssigen Schaltelements des Getriebes, so zum Beispiel der Betätigung einer Kupplung oder einer Bremse.
Die Betätigungsvorrichtung 10 der 1 bis 5 verfügt über ein Verstellelement 11. Das Verstellelement 11 ist ausgehend von einem Aktuator 12 rotatorisch verlagerbar.
8 zeigt einen Ausschnitt aus dem Verstellelement 11 zusammen mit einem Aktuator 12 zur rotatorischen Verlagerung des Verstellelements 11. Das Verstellelement 11 verfügt radial außen über einen Verzahnungsabschnitt 13, über welchen das Verstellelement 11 mit dem Aktuator 12 in Wirkverbindung steht. Gemäß 8 verfügt der Aktuator 12 ebenfalls über einen Verzahnungsabschnitt 14, welcher in Eingriff mit dem Verzahnungsabschnitt 13 des Verstellelements 11 steht. Dieser Verzahnungsabschnitt 14 des Aktuators 12 ist an einem um eine Drehachse 15 schwenkbar gelagerten Hebel 16 des Aktuators 12 ausgebildet, wobei an diesem schwenkbaren Hebel 16 der eigentliche Aktuator 12, z.B. ein Motor, angreift.
Die Betätigungsvorrichtung 10 der 1 bis 5 verfügt über ein Betätigungselement 17, welches an einer axialen Seite des Verstellelements 11 angeordnet ist. Das Betätigungselement 17 ist abhängig von der Drehbewegung des Verstellelements 11 verlagerbar, und zwar translatorisch in Axialrichtung, um so ein Schaltelement des Getriebes zu betätigen.
Zwischen dem Verstellelement 11 und dem Betätigungselement 17 der Betätigungsvorrichtung 10 sind Wälzkörper 18 angeordnet. Jeder Wälzkörper 18 greift einerseits in eine rampenförmig konturierte Nut 19 an einer axialen Seite des Verstellelements 13 und andererseits in eine rampenförmig konturierte Nut 20 an einer axialen Seite des Betätigungselements 17 ein, wobei bei einer rampenförmig konturierten Nut sogenannte Nutböden dieser Nuten 19, 20 rampenartig ausgebildet sind. Infolge der rampenartigen Konturierung der Nuten 19, 20 kann die rotatorische Drehbewegung des Verstellelements 11 besonders vorteilhaft in eine translatorische Bewegung des Betätigungselements 17 umgesetzt werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Wälzkörper 18 in einem Wälzkörperring 21 positioniert, wobei die in dem Wälzkörperring 21 angeordneten Wälzkörper 18 von einem Käfig 22 gehalten sind.
Bei der Betätigungsvorrichtung 10 der 1 bis 5 ist an einer gegenüberliegenden axialen Seite des Verstellelements 11, die derjenigen axialen Seite gegenüberliegt, an welcher das Betätigungselement 17 angeordnet ist, ein gehäuseseitiges Grundelement 23 positioniert. Das gehäuseseitige Grundelement 23 ist zum Beispiel an einem Getriebegehäuse montiert. Das gehäuseseitige Grundelement 23 ist feststehend.
Das Verstellelement 17 ist über Lagerkörper 24 gegenüber dem gehäuseseitigen Grundelement 23 drehbar gelagert. Bei den Lagerkörpern 24 handelt es sich um Wälzlagerkörper.
Um den Verschleiß der Lagerkörper 24 infolge von hohen zu übertragenden Kräften und Momenten zu reduzieren, ist bei der Betätigungsvorrichtung 10 der 1 bis 5 vorgesehen, dass die Lagerkörper 24 in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen 25, 26 angeordnet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 sind die Lagerkörper 24 in zwei konzentrischen Lagerkörperringen 25, 26 angeordnet, wobei der Lagerkörperring 25 über einen größeren Durchmesser verfügt als der Lagerkörperring 26.
Wie am besten 3 entnommen werden kann, greifen die einzelnen Lagerkörper 24 der Lagerkörperringe 25, 26 in Nuten des Verstellelements 13 sowie des Grundelements 23 ein, nämlich in konzentrische Nuten 27, 28 des Verstellelements 13 sowie in konzentrische Nuten 29, 30 des Grundelements 23. So greifen die Lagerkörper 24 des größeren, radial äußeren Lagerkörperrings 25 in eine jeweilige Nut 27 des Verstellelements 13 und in eine jeweilige Nut 29 des Grundelements 23 ein. Die Lagerkörper 24 des radial inneren Lagerkörperrings 26 greifen in eine jeweilige Nut 28 des Verstellelements 13 und in eine jeweilige Nut 30 des Grundelements 23 ein. Diese Nuten 27, 28, 29, 30 sind in Umfangsrichtung umlaufend und sind nicht rampenförmig konturiert. In jeder dieser Nuten greifen mehrere Lagerkörper 24 ein, nämlich die Lagerkörper 24 des jeweiligen Lagerkörperrings 25, 26.
6 und 7 zeigen eine Weiterbildung der Betätigungsvorrichtung 10 der 1 bis 5, bei welcher auch die Wälzkörper 18, die zwischen dem Verstellelement 13 und dem Betätigungselement 17 angeordnet sind, in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen 21a, 21b angeordnet sind, und zwar in 6 und 7 in zwei Wälzkörperringen 21a, 21b, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei der radial äußere Wälzkörperring 21a über einen größeren Durchmesser verfügt als der radial innere Wälzkörperring 21b. Die Wälzkörper 18 jedes Wälzkörperrings 21a, 21b sind von einem jeweiligen Käfig 22 aufgenommen. Die Wälzkörper 18 jedes Wälzkörperrings 21a, 21b greifen in entsprechende Nuten 19a, 19b sowie 20a, 20b von Verstellelement 13 und Betätigungselement 17 ein. Nutböden dieser Nuten sind rampenartig konturiert. Diese Nuten sind in Umfangsrichtung nicht umlaufend. Jeder Wälzkörper 18 greift vorzugsweise in eine eigene Nut ein. So greifen die Wälzkörper 18 des größeren, radial äußeren Wälzkörperrings 21a in jeweilige Nuten 19a des Verstellelements 13 und in jeweilige Nuten 20a des Druckelements 17 ein. Die Wälzkörper 18 des radial inneren Wälzkörperrings 21b greifen in jeweilige Nuten 19b des Verstellelements 13 und in jeweilige Nuten 20b des Druckelements 17 ein. Dann, wenn die Wälzkörper 18, die zwischen Verstellelement 13 und Betätigungselement 17 angeordnet sind, in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen 21a, 21b angeordnet sind, kann die Verschleißgefahr für die Betätigungsvorrichtung 10 ebenfalls reduziert werden.
In dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 5 sind zwei Lagerkörperringe 25 und 26 sowie ein Wälzkörperring 21 vorhanden. Im Ausführungsbeispiel der 6 und 7 sind zwei Lagerkörperringe 25, 26 und zwei Wälzkörperringe 21a, 21b. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, ist auch eine Variante der Erfindung denkbar, in welcher lediglich ein Lagerkörperring, jedoch mehrere, insbesondere zwei, Wälzkörperringe vorhanden sind. Auch können mehr als zwei Lagerkörperringe zwischen Verstellelement 13 und Grundelement 23 und mehr als zwei Wälzkörperringe zwischen Verstellelement 13 und Betätigungselement 17 vorhanden sein.
Betätigungselement 17, Verstellelement 13 sowie Grundelement 23 sind in den gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils als ringartige Plattenelemente ausgeführt. So ist das Betätigungselement 17 als ringartige Druckplatte, das Verstellelement 13 als ringartige Verstellplatte und das Grundelement 23 als ringartige Grundplatte ausgebildet. Das Verstellelement 13 ist dabei in 1 bis 7 in Axialrichtung gesehen jeweils sandwichartig zwischen dem Betätigungselement 17 und dem Grundelement 23 positioniert. Die Nuten 19, 19a, 19b, 20, 20a, 20b von Betätigungselement 17 und Verstellelement 13, in welche die Walzkörper 18 eingreifen, und die Nuten 27, 28, 29, 30 von Verstellelement 13 und Grundelement 23, in welche die Lagerkörper 24 eingreifen, sind an einander zugewandten Axialseiten der Elemente 17, 13, 23 ausgebildet. Die Rampensteigungen der rampenartig konturierten Nutböden der Nuten 19, 19a, 19b, 20, 20a, 20b weisen in Axialrichtung.
Die Erfindung, die mehrere Wälzkörperringe und/oder mehrere Lagerkörperringe nutzt, kann auch bei einer Betätigungsvorrichtung zum Einsatz kommen, die mehr als ein Betätigungselement umfasst. So kann die Erfindung zum Beispiel auch bei dem Betätigungselement der DE 10 2016 208 788 A1 zum Einsatz kommen.
Mit der Erfindung kann die Belastung, die auf die Lagerkörper und/oder Wälzkörper im Betrieb einwirkt, reduziert werden. Hierdurch wird die Verschleißanfälligkeit und Ausfallgefahr für die Betätigungsvorrichtung verringert.
Bezugszeichenliste

10: Betätigungsvorrichtung
11: Verstellelement
12: Aktuator
13: Verzahnungsabschnitt
14: Verzahnungsabschnitt
15: Drehachse
16: Hebel
17: Verstellelement
18: Wälzkörper
19: Nut
19a: Nut
19b: Nut
20: Nut
20a: Nut
20b: Nut
21: Wälzkörperring
21a: Wälzkörperring
21b: Wälzkörperring
22: Käfig
23: Grundelement
24: Lagerkörper
25: Lagerkörperring
26: Lagerkörperring
27: Nut
28: Nut
29: Nut
30: Nut

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

DE 102016208788 A1 [0002, 0025]

Claims

Betätigungsvorrichtung (10) für ein Getriebe, mit einem Verstellelement (11), welches ausgehend von einem Aktuator rotatorisch verlagerbar ist, mit mindestens einem Betätigungselement (17), welches an einer Seite des Verstellelements (11) angeordnet ist und abhängig von einer Drehbewegung des Verstellelements (11) translatorisch verlagerbar ist, mit Wälzkörpern (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) derart angeordnet sind, dass jeder Wälzkörper in eine rampenförmig konturierte Nut (19) des Verstellelements (11) und in eine rampenförmig konturierte Nut (20) des jeweiligen Betätigungselements (17) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörpern (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) angeordnet sind, in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen (21a, 21b) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerkörper (24), die der Lagerung des Verstellelements (17) an einem gehäuseseitigen Grundelement (23) dienen, in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen (25, 26) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung (10) für ein Getriebe, mit einem Verstellelement (11), welches ausgehend von einem Aktuator rotatorisch verlagerbar ist, mit mindestens einem Betätigungselement (17), welches an einer Seite des Verstellelements (11) angeordnet ist und abhängig von einer Drehbewegung des Verstellelements (11) translatorisch verlagerbar ist, mit Wälzkörpern (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) derart angeordnet sind, dass jeder Wälzkörper in eine rampenförmig konturierte Nut (19) des Verstellelements (11) und in eine rampenförmig konturierte Nut (20) des jeweiligen Betätigungselements (17) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass Lagerkörper (24), die der Lagerung des Verstellelements (11) an einem gehäuseseitigen Grundelement (23) dienen, in mindestens zwei konzentrischen Lagerkörperringen (25, 26) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (18), die zwischen dem Verstellelement (11) und dem jeweiligen Betätigungselement (17) angeordnet sind, in mindestens zwei konzentrischen Wälzkörperringen (21a, 21b) angeordnet sind.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (18) des jeweiligen Wälzkörperrings (21, 21a, 21b) in einem jeweiligen Käfig (22) geführt sind.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe ein einziges Betätigungselement (17) aufweist, welches als ringartige Druckplatte ausgebildet ist, an einer ersten Axialseite des Verstellelements (11), welches als ringartige Verstellplatte ausgebildet ist, das Betätigungselement (17) angeordnet sind, an einer gegenüberliegenden zweiten Axialseite des Verstellelements (11) das Grundelement (23) angeordnet ist, welches als ringartige Grundplatte ausgebildet ist, die Wälzkörper (18) zwischen dem Betätigungselement (17) und dem Verstellelement (11) angeordnet sind, das Verstellelement (11) radial außen einen Verzahnungsabschnitt (13) trägt, über welchen das Verstellelement (11) mit dem Aktuator (12) in Wirkverbindung bringbar ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6 und einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerkörper (24) zwischen dem Grundelement (23) und dem Verstellelement (11) angeordnet sind.