DE19756943A1

DE19756943A1 - Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes

Info

Publication number: DE19756943A1
Application number: DE19756943A
Authority: DE
Inventors: Lutz Dipl Ing Leimbach; Thomas Dipl Ing Wirth; Thomas Goeppner; Andreas Dipl Ing Ratte
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-06-24
Also published as: GB2332718B; US6112613A; GB9828370D0; FR2772866A1; GB2332718A

Description

Die Erfindung betrifft eine Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Schalt getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind bereits Stelleinrichtungen zur automatisierten Betätigung z. B. aus der DE 195 35 755 A1 und der DE 21 24 624 OS bekannt. Problematisch ist bei diesen Stelleinrichtungen, daß sie kompliziert aufgebaut sind und eine Vielzahl an Bauteilen umfassen. Die aus der DE 195 35 755 A1 bekannte Stelleinrichtung ist in axialer Fortset zung zur Schaltwelle angeordnet. Gerade in diesem Bereich ist der Bauraum aufgrund von immer kompakteren Motorgetriebeanordnungen sehr knapp.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Stelleinrichtung zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und seitlich von der Schaltwelle anordbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmale gelöst. Durch die Maßnahme, daß die Abtriebsteile der Stelleinheiten mit einem Hebel zusammenwirken, das mit der Schaltwelle verbunden ist, und mittels dessen aus einer von den Stelleinheiten eingeleiteten Bewegung jeweils eine Bewegung der Schaltwelle resultiert, ist die Stelleinheit seitlich von der Schaltwelle anordbar.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein gelenkig gelagertes Hebelelement vorzuse hen, das einerseits mit den Abtriebsteilen der Stelleinrichtung in Wirkverbindung steht und andererseits mit der Schaltwelle verbunden ist. Über diesen Hebel ist sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Bewegung auf die Schaltwelle übertragbar. Da beide Bewegungsarten mittels dieses Hebels auf die Schaltwelle übertragbar sind, ist die erforderliche Anzahl an Bauteilen reduziert.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, ein mit mindestens drei Armen ausgebildetes Hebelelement vorzusehen, wobei einer der Arme mit einer durch eine der Stelleinheiten vorbestimmte Drehachse, um die das Hebelelement durch diesen Stellantrieb auslenkbar ist, zusammenfällt. Bei solch einer Anordnung ändert sich die Position des Armes, der auf der Drehachse des Hebelelementes angeordnete und bezogen auf diese Rotati onsachse symmetrisch ausgebildet ist, bei Drehung des Hebelelementes um diese Dreh achse nicht.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt einen Winkelhebel vorzusehen, der drehbar ge lagert ist. Mittels dieses Winkelhebels sind die Stelleinheiten platzsparend parallel zuein ander anordbar. Auch können die Stelleinheiten parallel zur Schaltwelle angeordnet werden. Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in Unteransprüchen beschrieben. Im fol genden wird die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Stelleinrichtung mit parallel zueinander angeordneten Stelleinheiten;

Fig. 2 Stelleinrichtung mit winklig zueinander angeordneten Stelleinheiten.

Fig. 3 Draufsicht von Fig. 2,

Fig. 4 als Kreuzgelenk ausgebildetes Hebelelement.

Anhand des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels einer Stelleinrichtung 1 wird zu nächst der prinzipielle Aufbau einer Stelleinrichtung 1 für die automatisierte Betätigung eines Schaltgetriebes näher beschrieben. Die Stelleinrichtung 1 umfaßt Stelleinhei ten 3, 5. Als Stelleinheit 3, durch die eine translatorische Bewegung der Schaltwelle 15 einleitbar ist, ist ein einfach wirkender Zylinder 21 vorgesehen, dem eine Rückstellfe der 27 zugeordnet ist. Für die Einleitung einer translatorischen Bewegung wird dieser einfach wirkende Zylinder 21 durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung angesteu ert. Bei Ansteuerung des einfach wirkenden Zylinders 21 führt ein Abtriebsteil 11 des Zylinders 21 eine translatorische Bewegung aus. Dieses Abtriebsteil 11 ist mit einer Welle 12 zumindestens axial fest verbunden. Auf dieser Welle 12 ist ein Verbindungse lement 19 gelagert. Dieses Verbindungselement weist einen radialen Vorsprung 45 mit einer Ausnehmung 47 auf. In dieser Ausnehmung 47 greift ein Kugelelement 41 eines Hebelelementes 9 ein. Dieses Hebelelement 9 weist mittig eine Kugel 40 als Gelenk 39 für die Bereitstellung einer gelenkigen Lagerung auf. Mittels dieser Kugel 40 ist das He belelement 9 sphärisch gelagert. Das gezeigte Hebelelement 9 ist einstückig ausgebildet und weist zwei Arme 35 auf. Der erste Arm ist, wie bereits zuvor beschrieben, mit dem Verbindungselement 17 mittels eines durch die Ausnehmung mit dem zugeordneten Kugelelement 41 gebildeten Kugelgelenkes 51 gelenkig verbunden. Die Kugel 40 weist zumindestens einen weiteren Arm 35 auf, der gelenkig mittels eines Kugelgelenkes 53 mit einem Anbindungselement 19 verbunden ist, wobei das Anbindungselement 19 seinerseits fest mit der Schaltwelle 15 verbunden ist.

Diese Stelleinrichtung 1 umfaßt eine weitere, in Form eines doppelt wirkenden Zylin ders 23 ausgebildete Stelleinheit 5. Dieser doppelt wirkende Zylinder 23 umfaßt ein translatorisch antreibbares Abtriebsteil 13, das über ein Kugelgelenk 57 mit einem Win kelhebel 9 verbunden ist. Dieser Winkelhebel 7 ist drehbar gelagert und umfaßt einen axialen Vorsprung 59, der in eine im Verbindungselement 17 ausgebildete Längsnut 61 eingreift. Die beiden Stelleinheiten 3,5 sind voneinander entkoppelt und wirken beide auf das Hebelelement 7, wobei aus der Ansteuerung der Stelleinheit 5 eine Rotations bewegung der Schaltwelle 15 und aus einer Stellbewegung der Stelleinheit 3 eine Translationsbewegung der Schaltwelle 15 resultiert. Bei dieser Ausführung ist ein dop pelt wirkender Zylinder 23 einer Betätigung der Schaltwelle 15 in Gangwahlrichtung zugeordnet.

Im folgenden wird die Funktion der Stelleinrichtung 1 kurz erläutert. Für eine translatori sche Bewegung der Schaltwelle 15 wird der einfach wirkende Zylinder 21 angesteuert. Das Abtriebsteil 11 dieses Zylinders 21 führt eine translatorische Bewegung aus, wobei die Welle 12 dieser translatorischen Bewegung folgt, wodurch auch das Verbindungse lement 17 translatorisch angetrieben wird. Mittels des Verbindungselementes wird diese Bewegung auf das Hebelelement 9 übertragen, wobei das gelenkig gelagerte Hebel element 9 um eine senkrecht zur eingeleiteten Bewegung hypothetischen Drehachse ro tiert. Durch diese Drehbewegung wird das Anbindungselement 19 in entgegengesetzter Richtung zur eingeleiteten Bewegung mittels des Hebelelementes 9 angetrieben.

Durch Ansteuerung der Stelleinheit 5 führt das Abtriebsteil 13 eine translatorische Be wegung aus. Diese Bewegung wird über das Kugelgelenk 57 auf den Winkelhebel 7 übertragen. Aus der translatorischen Bewegung resultiert eine Drehbewegung des Win kelhebels 7, wobei der axiale Vorsprung 59 dieser Bewegung folgt. Über diesen Vor sprung wird das Verbindungselement 17 rotatorisch um eine Drehachse senkrecht zur Drehachse des Winkelhebels 7 angetrieben. Die Drehachse des Verbindungselemen tes 17 fällt mit der Bewegungsrichtung des Abtriebsteils 11 bzw. mit der Mittenachse der Welle 12 zusammen. Ist das Verbindungselement 17 drehbar, jedoch axial fest auf der Welle 12 gelagert, so kann das Abtriebsteil 11 fest mit der Welle 12 verbunden sein, bzw. einstückig mit der Welle 12 ausgebildet sein. Ist jedoch das Verbindungsele ment 17 fest mit der Welle 12 verbunden bzw. einstückig mit derselben ausgebildet, so ist das Abtriebsteil 11 zur Gewährleistung einer Entkoppelung der durch die Stelleinhei ten 3,5 einleitbaren Bewegung drehbar, jedoch axial fest mit der Welle 12 zu verbinden.

Fig. 2 und 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Stelleinrichtung 1, bei der die Stellein heiten 3, 5 winklig, hier rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Mittels dieser Stellein heiten 3, 5 ist das Hebelelement 9, das in diesem Ausführungsbeispiel drei Arme 35 aufweist, um zwei Drehachsen, die senkrecht zueinander angeordnet sind, antreibbar. Das Hebelelement 9 umfaßt eine Kugelelement 40, das Kugelsegmentflächen 31 um faßt, die auf gegensinnig ausgebildete Auflageflächen 33, ein Gelenk bildend, gelagert sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist als Stelleinheit 3 für die Einleitung einer Translations bewegung der Schaltwelle 15 ein doppelt wirkender Zylinder 23 vorgesehen. Mit dem Abtriebsteil 11 dieses doppelt wirkenden Zylinders 23 ist das Verbindungselement 17 drehbar, jedoch axial fest verbunden. Über das Kugelgelenk 51 ist das Verbindungsele ment 17 mit dem Hebelelement 9 verbunden. Das Hebelelement 9 ist seinerseits über das Kugelgelenk 53 mit dem Anbindungselement 19, das mit der Schaltwelle 15 fest verbunden ist, gelenkig verbunden. Das Hebelelement 9 weist ein weiteres Kugelge lenk 55 auf, über das das Abtriebsteil 13 der Stelleinheit 5 mit dem Hebelelement 9 zu sammenwirkt. Diese Stelleinheit 5 ist in Form eines einfach wirkenden Zylinders 21 aus gebildet, dem die Rückstellfeder 27 zugeordnet ist. Das Abtriebsteil 13 ist mit einer Füh rung 28 versehen, in die ein gehäusefester Vorsprung zur Vorgabe einer lageorientierten Montage des Abtriebsteils 13, eingreift. Nach Montage des Abtriebsteils 13 weist eine in demselben zur Bildung des Kugelgelenkes 55 vorgesehene Ausnehmung eine vorbe stimmte Orientierung auf.

Bei dieser Konstruktion ändert sich die Position des dritten Armes, der über das Kugelge lenk 55 mit dem Abtriebsteil 13 verbundenen ist, bei einer Auslenkung des Hebelele mentes 9 für eine Übertragung einer Bewegung, aus der eine Translationsbewegung der Schaltwelle resultiert, nicht, da dessen Mittenachse mit der Drehachse des Hebel elementes zusammenfällt.

Zur Drehentkopplung ist das Hebelelement 9 mittels eines Kugelgelenkes 51 mit dem Verbindungselement 17 verbunden, wobei das Verbindungselement 17 drehbar und axial fest auf den Abtriebsteil 11 bzw. der zugeordneten Welle 12 gelagert ist. Die Funktion der Stelleinrichtung 1 unterscheidet sich von der Funktionsweise der zuvor an hand von Fig. 1 beschriebenen Stelleinrichtung nicht.

Anhand von Fig. 4 wird eine weitere mögliche Ausführungsform eines Hebelelemen tes 9 beschrieben. Dieses Hebelelement 9 ist mehrteilig in Form eines Kreuzgelenkes 43 ausgebildet. Dieses Kreuzgelenk 43 umfaßt eine Mittenwelle 63 und einen Hebel 10. Die Mittenwelle 63 ist drehbar gelagert und weist einen axialen Vorsprung auf, der für die Bildung des Kugelgelenkes 55 vorgesehen ist. Auf gleicher axialer Höhe der Mitten welle weist die letztgenannte eine Ausnehmung 8 auf, die die Mittenwelle 63 durch dringt. Durch diese Ausnehmung 8 durchdringt der Hebel 10 die Mittenwelle 63. Der Hebel 10 ist drehbar um eine Drehachse, die in axialer Fortsetzung zum bezüglich dieser Drehachse rotationssymmetrisch ausgebildeten Vorsprung des Kugelgelenkes 55 ver läuft, gelagert.

Dieses Hebelelement weist drei Hebelarme 35 auf, die mit zwei Stelleinheiten, wie be reits anhand von Fig. 2 und 3 beschrieben, in Wirkverbindung stehen.

Bezugszeichenliste

1

Stelleinrichtung

3

Stelleinheit

5

Stelleinheit

7

Winkelhebel

8

Ausnehmung

9

Hebelelement

10

Hebel

11

Abtriebsteil

12

Welle

13

Abtriebsteil

15

Schaltwelle

17

Verbindungselement

19

Anbindungselement

20

Welle

21

einfach wirkend, Zylinder

23

doppeltwirkend, Zylinder

27

Rückstellfeder

28

Führung

29

gehäusefester Vorsprung

31

Auflagefläche

33

Kugelsegmentfläche

35

Arm

37

Drehachse

39

Gelenk

40

Kugel

41

Kugelgelenk

43

Kreuzgelenk

45

Vorsprung

47

Ausnehmung

49

Kugelelement

51

Kugelgelenk

53

Kugelgelenk

55

Kugelgelenk

57

Kugelgelenk

59

axialer Vorsprung

61

Längsnut

Claims

1. Stelleinrichtung zur automatisierten Betätigung eines Schaltgetriebes mit wenigstens zwei Stelleinheiten, deren Abtriebsteile translatorisch antreibbar sind, durch die eine Schaltwelle des Schaltgetriebes rotatorisch und translatorisch für eine Gang- und Gassenwahl antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorisch antreibbaren Abtriebsteile (11, 13) mit einem Hebelelement (9) zusammenwirken, das mit der Schaltwelle (15) verbunden ist und das mittels zumin destens eines Gelenkes (39) gelenkig gelagert ist.

2. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stelleinheiten (3, 5) Hydraulikzylinder (21, 23) vorgesehen sind.

3. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (3, 5) winkelig zueinander angeordnet sind.

4. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinheiten (3, 5) parallel zueinander angeordnet sind.

5. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindestens ein Abtriebsteil (11, 13) eines der Stelleinheiten (3, 5) über einen drehbar gelagerten Winkelhebel (7) mit dem Hebelelement (9) gekoppelt ist.

6. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelelement (9) mindestens eine Kugelsegmentfläche (33) umfaßt, die mit einer gegensinnig ausgebildeten Auflagefläche (31) eine sphärische Lagerung bereit stellend, zusammenwirkt.

7. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelelement (9) mittels eines Kreuzgelenkes (43) gelenkig gelagert ist.

8. Stelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelelement (9) mindestens drei Arme (35) für die Übertragung von einge leiteten Bewegungen aufweist.

9. Stelleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mittenachse einer der Arme (35) mit einer durch eine Stelleinheit (3, 5) vor gegebenen Drehachse, um die des Hebelelementes (9) durch diese Stelleinheit (3, 5) antreibbar ist, zusammenfällt.