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WO2006050773A1 - Betätigungsvorrichtung zur steuerung des gangwechsels eines kraftfahrzeuggetriebes - Google Patents

Betätigungsvorrichtung zur steuerung des gangwechsels eines kraftfahrzeuggetriebes Download PDF

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WO2006050773A1
WO2006050773A1 PCT/EP2005/010659 EP2005010659W WO2006050773A1 WO 2006050773 A1 WO2006050773 A1 WO 2006050773A1 EP 2005010659 W EP2005010659 W EP 2005010659W WO 2006050773 A1 WO2006050773 A1 WO 2006050773A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuating
coupling
housing
axis
actuating device
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2005/010659
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nader Vafai
Jörg Remse
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.)
Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Turbo GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo GmbH and Co KG
Publication of WO2006050773A1 publication Critical patent/WO2006050773A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
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    • F16H61/26—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/36—Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement being transmitted by a cable

Definitions

  • the invention relates to an actuating device for controlling the gear change of a motor vehicle transmission, in particular for use in commercial vehicles and buses, wherein the gear change transmission comprises a switching axis that can perform translational movements for the selection of the switching path and a rotating movement for switching, in detail with the features the preamble of claim 1.
  • a generic actuating device is previously known from the document EP 0 876 562 B1.
  • This includes an actuating element which is mechanically or via other power transmission means connected to the switching axis.
  • the switching operation still works relatively directly, but the operating forces increase due to the larger number of bearings for the coupling mechanism.
  • the actuator is thereby exposed to movements in different directions of movement in a shift gate, namely at least to the left or right to select the gear shift and forward and reverse to shift the gear change. It is known to transmit these movements from the actuator to the gear change transmission via corresponding power transmission means.
  • the transmission takes place via a plurality of Bowden cables, which are claimed exclusively on train. Conceivable, however, are other options.
  • Actuator springs back by itself in a certain position.
  • the document DE 199 00 820 A1 discloses a servo
  • a transmission supporting apparatus for a manual transmission comprising a shift lever connected to a shift operation member of a transmission by means of a transmission means for transmitting a shift movement, and a servo drive for moving the shift operation member.
  • the servo assisting device is a
  • Assigned control device for controlling the servo drive, wherein the shift lever is movable against the force of a spring means in its two opposite actuating directions.
  • a further embodiment of a servo-assisted actuating device for controlling the gear change is previously known from the document US 2002/0124669 A1.
  • the switching signal is converted to the shift lever in an electronic signal, which in turn is used to control the actual power transmission means on the transmission.
  • actuators, power transmission means and gear are executed in dissolved construction and spatially separated arranged and coupled to each other via corresponding ones of the connecting elements.
  • Actuator already known, which transmits the selection of the actuator directly via Bowden cables to the corresponding transmission means.
  • This embodiment is based on the purely mechanical transmission of the predetermined signal via the actuator and is thus in part only relatively difficult to operate.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a way of switching support, which allows to operate the actuator with low operating forces in a variety of installation situations, regardless of the spatial distance of the switching axis of
  • the actuating device for controlling the gear change of a vehicle transmission comprises a shift assistance device, which comprises a drive machine, which in the housing of the shift assistance device
  • Actuator is arranged and is mechanically connected to the actuating element.
  • the switching support device is associated with a control device, which is at least indirectly characterizing the movement of the actuating element size, or an intentional movement of the actuating element at least indirectly characterizing size, ie directly descriptive or indirectly descriptive of a functional relationship or proportional size in a manipulated variable for controlling the drive machine in the form of a servo drive implements.
  • the connection of the drive machine of the shift assistance device is preferably carried out within the housing of the actuator. This allows very short distances and a direct connection. To further reduce the required
  • the solution according to the invention makes it possible, regardless of the arrangement of the actuating device, in particular the actuating element in the vehicle and the vehicle transmission always with the lowest possible actuation force to realize the switching operation.
  • At least one of the following can be understood as meaning the variables which at least indirectly characterize the actuation of the operating element, wherein these are indicated at the beginning, that is to say at the beginning.
  • actuation for example, movement direction, actuating travel and / or angle descriptive sizes
  • the variables characterizing these are also determined during actuation. In this case, either the entire actuation path is monitored or a part which already clearly characterizes the desired gear to be engaged and thus the complete actuation path.
  • This can be arranged both in the housing of the actuator, on the housing of the actuator as well as in spatial distance from this. In the simplest case, this can be a simple transmission element which converts the actuating signal on the actuating element directly into a manipulated variable for the drive machine.
  • direct control in particular in terms of size, in which case additionally the movement of the actuating element and the intensity of the movement is detected. In the latter possibility, this may be a control device associated with the control device or in a remote location arrangement, this function can also be taken over by an existing anyway in the vehicle control device.
  • the corresponding signals can be transmitted electronically or wirelessly.
  • a coupling mechanism is selected, which is designed in terms of its design so that with small
  • the solution according to the invention is used for an actuating device according to claim 11.
  • This is a particularly advantageous embodiment, which is characterized in power transmission only by the application of tensile forces.
  • Figures 1a and 1b illustrate in a schematically simplified representation of the basic structure and the basic principle of an inventively designed actuator
  • Fig. 2a u. 2b illustrated in a schematic representation the structure of a particularly advantageous embodiment of the solution according to the invention
  • Fig. 3a and 3b illustrate in a schematic representation of the structure of a further particularly advantageous embodiment of the solution according to the invention.
  • Figure 1 a illustrates in a schematically simplified representation of the basic structure and the basic function of an inventively designed actuator 1 for controlling the gear change in a vehicle transmission 2, comprising a switching axis 3, which can perform a translational and / or rotational movement.
  • the actuating device 1 in this case comprises an actuating element 4 in the form of a shift lever or shift lever 5. This is mechanically connected to the shift axis 3.
  • the actuating device 1 further comprises a housing 6, in which the actuating element 4 is movably mounted or guided.
  • the housing 6 has for this purpose an opening 7, which is preferably carried out so that the movements of the shift lever 5 are not hindered. Therefore, a shift gate 8 would not necessarily be required.
  • actuating element 4 is rotatable depending on the embodiment and / or tiltable and / or slidably mounted in the axial direction.
  • the individual movements described for individual switching operations can also be superimposed on each other.
  • a shift assistance device 9 is provided, which comprises a drive machine 10, which is mechanically coupled to the activation element 4, wherein the attachment preferably takes place here within the housing 6.
  • the design of the coupling 12 takes the form of a simple lever mechanism 19.
  • an electric motor 14 is usually used, which takes over the function of a servomotor, due to the performance to be used on standard used in trucks wiper motors or similar standard products In particular, motors with a similar power range can be used.
  • the drive machine 10 is integrated in the housing 6 and stored there.
  • the control takes place via a control device 15, which may be in the form of a control unit or, in the case of an embodiment with a spatially distant arrangement of the components required for the realization of the control function, may also be designed as a virtual control device 15.
  • the control device 15 in the form of the control unit is integrated directly in the housing 6. Also conceivable is an arrangement on the housing 6 or in spatial distance to this. These further possibilities are shown in FIG. 1a in a schematically simplified representation with a broken line.
  • the drive machine 10 is associated with an adjusting device 16, which may be, for example, a device for controlling the power supply or the like. This adjusting device 16 is controlled via the control device 15, that is, either electronically or wirelessly coupled with this.
  • a device for detecting an actuation of the actuating element 17 is provided on the actuating element 4, which is preferably in the form of a signal generator and generates a corresponding signal for the control device 15, wherein on the basis of at least this signal, a drive of the drive machine 10 takes place.
  • Actuator 4 be executed in various ways.
  • a coupling structure in the form of a coupling mechanism 18 is selected, which is the Drive machine 10, in particular the drive shaft 11, connects to the actuating element 4.
  • the Drive machine 10 in particular the drive shaft 11 connects to the actuating element 4.
  • at least one rotational movement is always to be converted into a translatory or tilting movement or, in the case of a vertical design of the axis of the drive shaft 11, an additional deflection is required for the axis A 4 of the actuating element 4.
  • this is ensured as shown in Figure 1 a via a lever mechanism 19 which connects the actuating element 4 with the drive machine 10.
  • the solution according to the invention makes it possible to support a switching movement of the actuating element 4.
  • the necessary manual forces for bridging the synchronization of the transmission 2 are thus additionally electrically assisted, whereby a very simple solution was constructively found here.
  • connection of the switching support device 9 is carried on the actuating element 4 within the housing 6. It is also conceivable, however, according to the configuration of the actuating element 4 and the storage in the housing 6, a coupling of the connection between the engine 10 and the Actuator 4 outside the housing. 6
  • the inventive solution of the combination of an actuating element 4 with a switching support device 9 is not limited to a specific embodiment of an actuator 1.
  • the shift assist device 9 is designed with an actuating device 1.2 according to FIG. 1b in a highly schematized embodiment and according to FIGS. 2a and b and 3a and 3b.
  • the control device 15 and the prime mover 10 are integrated in the housing 6.
  • FIG. 2 a illustrates a view from the front on the basis of a first embodiment of the switching device, while FIG. 2 b shows a view from the rear.
  • the entire actuator is 1.2 designated.
  • the arrangement of the switching support device 9 is shown only very heavily schematized in broken lines. This comprises, as already stated, an actuating element 4.2, which is rotatably coupled to a block 20, which in turn is rotatably mounted in the housing 6.2 of the device.
  • the hook-shaped element 23 comprises two coupling points 24 and 25 which lie on both sides of the axis line 21 about which they can rotate.
  • the block 20 is provided with a coupling point 26 located on the axis line 21 about which the coupling points 24 and 25 can rotate, but on the other side of the axis line 22 as the coupling points 24 and 25.
  • the coupling points 24 and 25 are over two Bowden cables 27 and 28 connected to the coupling points 29 and 30, which are arranged on a structural part 31 which is rotatably connected to a structural part 32 which is fixedly connected to a switching axis 3 of a change gear 2, not shown.
  • the structural part 31 is rotatably connected to a reaction rod 33, which is coupled at its other end 34 to the housing of the gear change transmission, not shown.
  • the connected to the switching axis 3 construction part 32 is provided on its other side of the axis line and the switching axis 3 with a lever 35 which in turn has a coupling point 36, wherein the coupling point connected to the actuator 26 via a third Bowden cable 37 connected to the coupling point 36 is.
  • a third Bowden cable 37 connected to the coupling point 36 is.
  • the actuating element 4.2 according to FIG. 1a is moved to the right, for example, with the hook-shaped element 23 also rotates to the right and the coupling point 24 goes up while the coupling point 25 goes down.
  • the coupling point 26 remains in place, because this is located on the axis of rotation 21. Since the movements of the coupling points 24 and 25 via the Bowden cables 27 and 28 to the
  • the structural member 31 will rotate clockwise about its point of rotation. Because the construction part 31 is rotatably connected to a fixed element 38, the point of rotation or the axis of rotation 39 of the construction part 31 will go upwards and the switching axis will also be moved upward. Moving the actuator 4.2 in a different direction, that is, for example, to the left, the coupling point 24 is moved downward and the coupling point 25 upwards, which movements are transmitted via the Bowden cables 27 and 28 in turn to the coupling points 29 and 30. The construction part 31 then experiences a rotational movement in the counterclockwise direction, which results from the fact that the rotation axis 39 goes downwards and thus moves downwards onto the switching axis 3, that is to say in the vertical direction. If the actuator 4.2 moves forward or backward, thereby the block 20 will rotate about the axis line 22, wherein the coupling point 26 is moved upwards or downwards, which movement over the Bowden cable 37 to the
  • Coupling point 36 is forwarded. This has the consequence that the coupling point 36 is moved forward or backward, whereby then the switching axis 3 is set in a rotational movement. Simultaneously with the upward or downward movement of the coupling point 26, the coupling points 24 and 25 also move downward or upward, which movements transmitted via the Bowden cables 27 and 28 to the coupling points 29 and 30 on the structural part 31, which then also moves forward or backward and doing a rotational movement about the axis line of the switching axis 3 executes.
  • the control device in particular of the control unit 15 and the prime mover 10 and their coupling with the actuator 4.2.
  • FIG. 3 a illustrates, on the basis of a representation according to FIG. 1 b, the basic principle of the solution according to the invention in a modified actuating device 1.2, which operates on the basic principle of the embodiment shown in FIGS. 2 a, 2 b.
  • FIG. 3 b illustrates in detail the detail based on a view according to FIG.
  • the shift assistance device 9 is preferably completely integrated in the housing for guiding and supporting the actuating element 4.
  • Designs in dissolved construction, ie at least partially arranged outside of the housing elements are also conceivable LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • control device

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Gangwechsels eines Fahrzeuggetriebes, umfassend eine Schaltachse (3), die translatorische und/oder rotatorische Bewegungen ausführen kann; mit einem Betätigungselement (4), welches mechanisch mit der Schaltachse gekoppelt ist; mit einem Gehäuse (6), in welchem das Betätigungselement gelagert und bewegbar geführt ist; mit einer Schaltunterstützungseinrichtung (9). Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Gangwechsels eines Fahrzeuggetriebes ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: Die Schaltunterstützungseinrichtung umfasst eine Antriebsmaschine (10), die im Gehäuse der Betätigungsvorrichtung angeordnet ist und mechanisch mit dem Betätigungselement verbunden ist; mit einer der Schaltunterstützungseinrichtung zugeordneten Steuereinrichtung (15), die mit der Stelleinrichtung der Antriebsmaschine gekoppel ist; mit einer Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Betätigung des Betätigungselementes wenigstens mittelbar charakterisierenden Grösse und zur Generierung eines Signals zur Verarbeitung in der Steuereinrichtung zur Erzeugung eines Stellsignals für die Stelleinrichtung.

Description

Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Gangwechsels eines
Kraftfahrzeuggetriebes
Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung zum Steuern des Gangwechsels eines Kraftfahrzeuggetriebes, insbesondere zum Einsatz in Nutzkraftwagen und Bussen, wobei das Gangwechselgetriebe eine Schaltachse umfasst, die translatorische Bewegungen für die Wahl der Schaltstraße und einer rotierenden Bewegung zum Schalten ausführen kann, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist aus der Druckschrift EP 0 876 562 B1 vorbekannt. Diese umfasst dazu ein Betätigungselement, welches mechanisch oder über andere Kraftübertragungsmittel mit der Schaltachse verbunden ist. Die Schaltbedienung funktioniert dabei immer noch relativ direkt, jedoch nehmen die Bedienungskräfte bedingt durch die größere Anzahl von Lagerstellen für den Koppelmechanismus zu. Das Betätigungselement wird dabei Bewegungen in unterschiedlichen Bewegungsrichtungen in einer Schaltkulisse ausgesetzt, nämlich zumindest nach links oder rechts zur Wahl der Schaltstraße und vorwärts und rückwärts zum Schalten des Gangwechsels. Dabei ist es bekannt, diese Bewegungen vom Betätigungselement auf das Gangwechselgetriebe über entsprechende Kraftübertragungsmittel zu übertragen. Bei der in der Druckschrift EP 0 876 562 B1 beschriebenen Ausführung erfolgt die Übertragung über mehrere Bowdenzüge, die ausschließlich auf Zug beansprucht sind. Denkbar sind jedoch auch andere Möglichkeiten. Allen Ausführungen gemeinsam ist jedoch, dass die Kräfte vom Betätigungselement direkt auf die Schaltachse übertragen werden und bei räumlich stark entfernter Anordnung des Betätigungselementes vom Getriebe hier allein aufgrund der langen Übertragungswege und der Vielzahl von Lagerungs- und Führungsmöglichkeiten sehr hohe Kräfte am Bedienelement aufgebracht werden müssen, um diese Bewegung direkt in eine Bewegung der Schaltachse umsetzen zu können. Je nach Einbausituation können damit mit dem gleichen Betätigungselement und gleicher Getriebekonfiguration unterschiedliche Empfindungen bezüglich der aufzubringen Schaltkräfte verursacht werden. Femer stellt eine Schwergängigkeit der Betätigungsvorrichtung auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, insbesondere besteht hier auch unter Umständen die Möglichkeit, dass das
Betätigungselement von selbst wieder in eine bestimmte Position zurückspringt.
Betätigungsvorrichtungen zur Steuerung des Gangwechsels in Kraftfahrzeuggetrieben sind ferner aus nachfolgenden Druckschriften vorbekannt:
DE 199 00 820 A1
EP 0692 658 A1
US 2002/0124669 A1.
Die Druckschrift DE 199 00 820 A1 offenbart eine Servo-
Unterstützungsvorrichtung für ein Getriebe mit einer Handschaltung, umfassend einen Schalthebel, der mittels einer Übertragungseinrichtung zum Übertragen einer Schaltbewegung mit einem Schaltbetätigungsbauteil eines Schaltgetriebes verbunden ist, sowie einen Servoantrieb zum Bewegen des Schaltbetätigungsgliedes. Der Servo-Unterstützungsvorrichtung ist eine
Steuervorrichtung zum Steuern des Servoantriebes zugeordnet, wobei der Schalthebel gegen die Kraft einer Federeinrichtung in seine beiden entgegengesetzten Betätigungsrichtungen bewegbar ist.
Eine weitere Ausführung einer Servo unterstützten Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Gangwechsels ist aus der Druckschrift US 2002/0124669 A1 vorbekannt. Bei dieser Ausführung wird das Schaltsignal am Schalthebel in ein elektronisches Signal umgewandelt, welches wiederum zur Ansteuerung der eigentlichen Kraftübertragungsmittel am Getriebe dient.
Bei dieser Ausführung sind Betätigungselemente, Kraftübertragungsmittel und Getriebe in aufgelöster Bauweise ausgeführt und räumlich voneinander entfernt angeordnet und über entsprechende der Verbindungselemente miteinander gekoppelt.
Aus der Druckschrift EP 0692 658 A1 ist eine Ausführung eines
Betätigungselementes vorbekannt, welches die Auswahl am Betätigungselement direkt über Bowdenzüge an die entsprechenden Übertragungsmittel überträgt. Diese Ausführung basiert auf der rein mechanischen Übertragung des über das Betätigungselement vorgegebenen Signals und ist damit zum Teil nur relativ schwer zu betätigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit der Schaltunterstützung zu schaffen, die es erlaubt, das Betätigungselement auch mit geringen Betätigungskräften in unterschiedlichsten Einbausituationen zu bedienen, unabhängig von der räumlichen Entfernung der Schaltachse vom
Betätigungselement. Die erfindungsgemäße Lösung soll sich dabei durch einen geringen konstruktiven Aufwand auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Erfindungsgemäß umfasst die Betätigungsvorrichtung zur Steuerung des Gangwechsels eines Fahrzeuggetriebes eine Schaltunterstützungseinrichtung, welche eine Antriebsmaschine umfasst, die im Gehäuse der
Betätigungsvorrichtung angeordnet ist und mechanisch mit dem Betätigungselement verbunden ist. Der Schaltunterstützungsvorrichtung ist eine Steuereinrichtung zugeordnet, welche eine die Bewegung des Betätigungselementes wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, bzw. eine beabsichtigte Bewegung des Betätigungselementes wenigstens mittelbar charakterisierende Größe, d. h. direkt beschreibende oder indirekt über einen funktionalen Zusammenhang oder Proportionalität beschreibende Größe in eine Stellgröße zur Ansteuerung der Antriebsmaschine in Form eines Servoantriebes umsetzt. Die Anbindung der Antriebsmaschine der Schaltunterstützungseinrichtung erfolgt dabei vorzugsweise innerhalb des Gehäuses der Betätigungsvorrichtung. Dies ermöglicht sehr kurze Wege und eine direkte Anbindung. Zur weiteren Verringerung der erforderlichen
Unterstützungskräfte kann jedoch auch eine Anbindung außerhalb des Gehäuses vorgesehen werden, welche über lange Hebelwege entsprechend kleine Unterstützungskräfte von Seiten der Antriebsmaschine benötigt, um die Betätigung des Betätigungselementes optimal zu unterstützen. In diesem Fall kann auf sehr klein dimensionierte Servoantriebe bei gleichbleibend oder nur geringfügig vergrößertem Gehäuse der Betätigungsvorrichtung zurückgegriffen werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, unabhängig von der Anordnung der Betätigungsvorrichtung, insbesondere des Betätigungselementes im Fahrzeug und des Fahrzeuggetriebes immer mit möglichst geringer Betätigungskraft den Schaltvorgang zu realisieren.
Unter den die Betätigung des Bedienelementes wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen kann wenigstens eine der nachfolgend genannten verstanden werden, wobei diese bei Beginn, d. h. Einleitung der Betätigung des Bedienelementes und / oder während der Betätigung, d. h. zeitlich verzögert erfasst werden;
- die die Betätigung - beispielsweise Bewegungsrichtung, Betätigungsweg und/oder Winkel beschreibenden Größen
- die die Intensität beschreibenden Größen - beispielsweise Schnelligkeit
Um eine Unterstützung bis zur Einlegung zu gewährleisten, werden dabei während der Betätigung die diese charakterisierenden Größen ebenfalls ermittelt. Dabei wird entweder der gesamte Betätigungsweg überwacht oder aber ein Teil, der den gewünschten einzulegenden Gang und damit den vollständigen Betätigungsweg bereits eindeutig charakterisiert. Bezüglich der Anordnung der Steuereinrichtung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese kann sowohl im Gehäuse der Betätigungsvorrichtung, am Gehäuse der Betätigungsvorrichtung als auch in räumlicher Entfernung von diesem angeordnet sein. Dabei kann es sich hierbei im einfachsten Fall um ein einfaches Übertragungsglied handeln, welches das Betätigungssignal am Betätigungselement direkt in eine Stellgröße für die Antriebsmaschine umsetzt. Denkbar ist jedoch auch eine direkte Steuerung, insbesondere hinsichtlich der Größe, wobei hier zusätzlich noch die Bewegung des Betätigungselementes und die Intensität der Bewegung mit erfasst wird. Bei letztgenannter Möglichkeit kann es sich dabei um ein der Betätigungsvorrichtung zugeordnetes Steuergerät handeln oder aber bei räumlich entfernter Anordnung kann diese Funktion auch von einer ohnehin im Fahrzeug vorhandenen Steuereinrichtung mit übernommen werden. Die entsprechenden Signale können dabei elektronisch oder drahtlos übertragen werden.
Bezüglich der konkreten Ausgestaltung in der Verbindung zwischen der Antriebsmaschine und dem Betätigungselement bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Im einfachsten Fall wird ein Koppelmechanismus gewählt, der hinsichtlich seiner Auslegung derart konzipiert ist, dass mit kleinen
Unterstützungskräften möglichst hohe Momente auf das Betätigungselement übertragen werden können.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die erfindungsgemäße Lösung für eine Betätigungsvorrichtung gemäß Anspruch 11 eingesetzt. Bei dieser handelt es sich um eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, die bei Kraftübertragung nur durch das Aufbringen von Zugkräften charakterisiert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt: Figur 1a und 1 b verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das Grundprinzip einer erfindungsgemäß gestalteten Betätigungsvorrichtung;
Fig. 2a u. 2b verdeutlichten in schematisierter Darstellung den Aufbau einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung;
Fig. 3a und 3b verdeutlichen in schematisierter Darstellung den Aufbau einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung.
Die Figur 1 a verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die Grundfunktion einer erfindungsgemäß gestalteten Betätigungsvorrichtung 1 zur Steuerung des Gangwechsels in einem Fahrzeuggetriebe 2, umfassend eine Schaltachse 3, welche eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung ausführen kann. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst dabei ein Betätigungselement 4 in Form eines Schaltknüppels oder Schalthebels 5. Dieser ist mechanisch mit der Schaltachse 3 verbunden. Die Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein Gehäuse 6, in welchem das Betätigungselement 4 bewegbar gelagert beziehungsweise geführt ist. Das Gehäuse 6 weist dazu eine Öffnung 7 auf, die vorzugsweise so ausgeführt wird, dass die Bewegungen des Schalthebels 5 nicht behindert werden. Deshalb wäre auch eine Schaltkulisse 8 nicht zwingend erforderlich.
Dazu ist das Betätigungselement 4 je nach Ausführung drehbar und/oder kippbar und/oder in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Dabei können die einzelnen beschriebenen Bewegungen für einzelne Schaltvorgänge auch einander überlagert sein. Erfindungsgemäß ist eine Schaltunterstützungseinrichtung 9 vorgesehen, welche eine Antriebsmaschine 10 umfasst, die mit dem Betätigungselement 4 mechanisch gekoppelt ist, wobei die Anbindung vorzugsweise hier innerhalb des Gehäuses 6 erfolgt. Dies bedeutet, dass je nach Ausgestaltung der Verbindung zwischen der Antriebswelle 11 der Antriebsmaschine 10 und dem Betätigungselement 4 ebenfalls eine entsprechende Kopplung 12 vorzusehen ist. Im einfachsten Fall erfolgt die Ausgestaltung der Kopplung 12 in Form eines einfachen Hebelmechanismus 19. Als Antriebsmaschine 10 wird in der Regel ein Elektromotor 14 verwendet, welcher die Funktion eines Servomotors übernimmt, wobei aufgrund der zu erbringenden Leistung auf standardmäßig in Lastfahrzeugen eingesetzte Scheibenwischermotoren oder ähnliche Standardprodukte, insbesondere Motoren mit einem ähnlichen Leistungsbereich zurückgegriffen werden kann. Wie bereits ausgeführt ist die Antriebsmaschine 10 im Gehäuse 6 integriert und dort gelagert. Die Ansteuerung erfolgt über eine Steuereinrichtung 15, welche in Form eines Steuergerätes vorliegen kann oder aber bei Ausführung mit räumlich entfernter Anordnung der zur Realisierung der Steuerungsfunktion erforderlichen Komponenten auch als virtuelle Steuereinrichtung 15 ausgebildet werden kann.
Die Steuereinrichtung 15 in Form des Steuergerätes ist dabei direkt im Gehäuse 6 integriert. Denkbar ist auch eine Anordnung am Gehäuse 6 oder in räumlicher Entfernung zu diesem. Diese weiteren Möglichkeiten sind in der Figur 1a dabei in schematisiert vereinfachter Darstellung mit unterbrochener Linie wiedergegeben. Der Antriebsmaschine 10 ist dazu eine Stelleinrichtung 16 zugeordnet, bei welcher es sich beispielsweise um eine Einrichtung zur Steuerung der Spannungsversorgung oder ähnliches handeln kann. Diese Stelleinrichtung 16 ist dabei über die Steuereinrichtung 15 ansteuerbar, das heißt entweder elektronisch oder drahtlos mit dieser gekoppelt. Ferner ist am Betätigungselement 4 eine Einrichtung zur Erfassung einer Betätigung des Betätigungselementes 17 vorgesehen, welche vorzugsweise in Form eines Signalgebers vorliegt und ein entsprechendes Signal für die Steuereinrichtung 15 generiert, wobei auf der Grundlage zumindest dieses Signals eine Ansteuerung der Antriebsmaschine 10 erfolgt. Wie bereits ausgeführt, kann die Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 10, insbesondere der Antriebswelle 11 und dem
Betätigungselement 4, verschiedenartig ausgeführt sein. Im einfachsten Fall wird eine Koppelstruktur in Form eines Koppelmechanismus 18 gewählt, die die Antriebsmaschine 10, insbesondere die Antriebswelle 11 , mit dem Betätigungselement 4 verbindet. Dabei ist je nach Anordnung der Antriebsmaschine 10 zumindest immer eine rotatorische Bewegung in eine translatorische oder Kippbewegung umzusetzen beziehungsweise bei senkrechter Ausführung der Achse der Antriebswelle 11 zur Achse A4 des Betätigungselementes 4 zusätzlich eine Umlenkung erforderlich. Im einfachsten Fall wird dies wie in der Figur 1 a dargestellt über einen Hebelmechanismus 19 gewährleistet, der das Betätigungselement 4 mit der Antriebsmaschine 10 verbindet. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht dabei eine Unterstützung einer Schaltbewegung des Betätigungselementes 4. Die notwendigen manuellen Kräfte zum Überbrücken der Synchronisation des Getriebes 2 werden somit zusätzlich elektrisch unterstützt, wobei konstruktiv hier eine sehr einfache Lösung gefunden wurde.
Bei der in der Figur 1a dargestellten Ausführung erfolgt die Anbindung der Schaltunterstützungseinrichtung 9 am Betätigungselement 4 innerhalb des Gehäuses 6. Denkbar ist jedoch auch, entsprechend der Ausgestaltung des Betätigungselementes 4 und der Lagerung im Gehäuse 6, eine Ankopplung der Verbindung zwischen der Antriebsmaschine 10 und dem Betätigungselement 4 außerhalb des Gehäuses 6.
Die erfindungsgemäße Lösung der Kombination eines Betätigungselementes 4 mit einer Schaltunterstützungseinrichtung 9 ist nicht auf eine konkrete Ausführung einer Betätigungsvorrichtung 1 beschränkt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird die Schaltunterstützungseinrichtung 9 jedoch mit einer Betätigungsvorrichtung 1.2 gemäß Figur 1b in stark schematisierter Ausführung und gemäß der Figuren 2a und b und 3a und 3b ausgeführt. Bei diesen sind die Steuereinrichtung 15 sowie die Antriebsmaschine 10 im Gehäuse 6 integriert.
Die Figur 2a verdeutlicht dabei anhand einer ersten Ausführungsform der Schalteinrichtung eine Ansicht von vorn, während die Figur 2b eine Ansicht von hinten wiedergibt. Dabei ist die gesamte Betätigungsvorrichtung mit 1.2 bezeichnet. Die Anordnung der Schaltunterstützungseinrichtung 9 ist nur ganz stark schematisiert wiedergegeben in unterbrochener Linienführung. Diese umfasst wie bereits ausgeführt ein Betätigungselement 4.2, das rotierbar mit einem Block 20 gekoppelt ist, der seinerseits im Gehäuse 6.2 der Einrichtung rotierbar gelagert ist. Die Achslinien 21 und 22, um die herum jeweils ein hakenförmiges Element 23 und der Block 20 rotieren können, kreuzen sich dabei in einem 90 Grad Winkel. Das hakenförmige Element 23 umfasst zwei Ankoppelpunkte 24 und 25, die an beiden Seiten der Achslinie 21 liegen, um die sie rotieren können. Der Block 20 ist mit einem Ankoppelpunkt 26 versehen, der auf der Achslinie 21 gelegen ist, um die die Ankoppelpunkte 24 und 25 rotieren können, jedoch an der anderen Seite der Achslinie 22 als die Ankoppelpunkte 24 und 25. Die Ankoppelpunkte 24 und 25 sind über zwei Bowdenzüge 27 und 28 mit den Ankoppelpunkten 29 und 30 verbunden, die an einem Konstruktionsteil 31 angeordnet sind, das rotierbar mit einem Konstruktionsteil 32 verbunden ist, welches fest mit einer Schaltachse 3 eines nicht dargestellten Wechselgetriebes 2 verbunden ist. Der Konstruktionsteil 31 ist rotierbar mit einer Reaktionsstange 33 verbunden, die mit ihrem anderen Ende 34 mit dem Gehäuse des nicht dargestellten Gangwechselgetriebes gekoppelt ist. Das mit der Schaltachse 3 verbundene Konstruktionsteil 32 ist an seiner anderen Seite der Achslinie sowie der Schaltachse 3 mit einem Hebel 35 versehen, der seinerseits einen Ankoppelpunkt 36 hat, wobei der mit dem Betätigungselement verbundene Ankoppelpunkt 26 über einen dritten Bowdenzug 37 mit dem Ankoppelpunkt 36 verbunden ist. Zur Spannung des Außenzuges des dritten Bowdenzuges 37 in Zugrichtung des Innenzugs werden alle Züge in ihrer Zugrichtung vorgespannt, so dass ein Spiel im System vollständig ausgeglichen werden kann. Zu erkennen ist hier femer die Anordnung der Antriebsmaschine 10, sowie des Koppelmechanismus 18 mit dem Betätigungselement 4.2. Die Funktionsweise der Einrichtung gestaltet sich wie folgt:
Um die richtige Schaltstraße zu wählen, wird das Betätigungselement 4.2 gemäß Figur 1a zum Beispiel nach rechts bewegt, wobei das hakenförmige Element 23 ebenfalls nach rechts rotiert und der Ankoppelpunkt 24 aufwärts geht, während der Ankoppelpunkt 25 abwärts geht. Der Ankoppelpunkt 26 bleibt dabei an Ort und Stelle, weil dieser sich auf der Rotationsachse 21 befindet. Da die Bewegungen der Ankoppelpunkte 24 und 25 über die Bowdenzüge 27 und 28 an die
Ankoppelpunkte 29 und 30 übertragen werden, wird das Konstruktionsteil 31 im Uhrzeigersinn um seinen Rotationspunkt drehen. Weil das Konstruktionsteil 31 rotierbar mit einem ortsfesten Element 38 verbunden ist, wird dabei der Rotationspunkt beziehungsweise die Rotationsachse 39 des Konstruktionsteils 31 aufwärts gehen und die Schaltachse ebenfalls mit nach oben bewegt werden. Bewegt man das Betätigungselement 4.2 in einer anderen Richtung, das heißt beispielsweise nach links, wird der Ankoppelpunkt 24 abwärts und der Ankoppelpunkt 25 aufwärts bewegt, welche Bewegungen über die Bowdenzüge 27 und 28 wiederum auf die Ankoppelpunkte 29 und 30 übertragen werden. Das Konstruktionsteil 31 erfährt dann eine Rotationsbewegung im Gegenuhrzeigersinn, was daraus hinausläuft, dass die Rotationsachse 39 abwärts geht und damit auf die Schaltachse 3 abwärts, das heißt in vertikaler Richtung bewegt wird. Wird das Betätigungselement 4.2 vorwärts oder aber rückwärts bewegt, wird dadurch der Block 20 um die Achslinie 22 rotieren, wobei der Ankoppelpunkt 26 aufwärts oder abwärts bewegt wird, welche Bewegung über dem Bowdenzug 37 an den
Ankoppelpunkt 36 weitergeleitet wird. Dies hat zur Folge, dass der Ankoppelpunkt 36 vorwärts oder rückwärts bewegt wird, wodurch dann die Schaltachse 3 in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Gleichzeitig mit der Auf- oder Abwärtsbewegung des Ankoppelpunktes 26 bewegen sich die Ankoppelpunkte 24 und 25 ebenfalls abwärts oder aufwärts, welche Bewegungen über die Bowdenzüge 27 und 28 an die Ankoppelpunkte 29 und 30 auf das Konstruktionsteil 31 übertragen, welches dann ebenfalls vorwärts oder rückwärts bewegt und dabei eine Rotationsbewegung um die Achslinie der Schaltachse 3 ausführt. Zu erkennen in den Figuren 2a und 2b ist dabei in schematisch vereinfachter Darstellung die Anordnung der Steuereinrichtung, insbesondere des Steuergerätes 15 sowie der Antriebsmaschine 10 und deren Kopplung mit dem Betätigungselement 4.2. Mit dieser Schaltelementunterstützungseinrichtung 9 wird somit ein Kraftverstärker geschaffen, der die vom Fahrer auf das Betätigungselement 4.2 ausgeübten Kräfte sehr gering sein lässt, da diese quasi über die Schaltelemeηtunterstützungseinrichtung 9 zusätzlich auf die Bowdenzüge 27 und 28 übertragen werden.
Eine analoge Ausführung, jedoch mit in den Ansichten erfolgter Vertauschung der Bowdenzuganschlussanordnung, ist in den Figuren 3a und 3b wiedergegeben. Figur 3a verdeutlicht anhand einer Darstellung gemäß Figur 1b das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung in einer modifizierten Betätigungsvorrichtung 1.2, welche nach dem Grundprinzip der in den Figuren 2a, 2b dargestellten Ausführung arbeitet. Zu erkennen ist hier ebenfalls die Integration der Schaltunterstützungsvorrichtung 9 in das Gehäuse und ferner die Anordnung der Steuereinrichtung 15 wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig im Gehäuse. Figur 3b verdeutlicht dabei im Detail anhand einer Ansicht gemäß Figur 2a den
Aufbau der Betätigungsvorrichtung 1.2. Da diese nach dem gleichen Grundprinzip wie in Figur 2a, 2b fungiert, werden für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet. Auf die Funktion wird im Einzelnen nicht gesondert eingegangen. Diesbezüglich wird auf die Ausführungen zu den Figuren 2a, 2b verwiesen.
Bei den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungen ist vorzugsweise die Schaltunterstützungseinrichtung 9 vollständig im Gehäuse zur Führung und Lagerung des Betätigungselementes 4 integriert. Ausführungen in aufgelöster Bauweise, d. h. zumindest mit teilweise außerhalb des Gehäuses angeordneten Elementen sind ebenfalls denkbar Bezugszeichenliste
1 , 1.2 Betätigungsvorrichtung
2. Fahrzeuggetriebe
3. Schaltachse
4, 4.2 Betätigungselement
5 Schaltknüppel
6 Gehäuse
7 Öffnung
8 Schaltkulisse
9 Schaltunterstützungseinrichtung
10 Antriebsmaschine
11 Antriebswelle
12 Kopplung
13 Hilfskulisse
14 Elektromotor
15, 15', 15", Steuereinrichtung
16 Stelleinrichtung
17 Einrichtung zur Erfassung der Betätigung des
Betätigungselementes
18 Koppelmechanismus
19 Hebelmechanismus
20 Block
21 Achslinie
22 Achslinie
23 hakenförmiges Element
24 Ankoppelpunkt
25 Ankoppelpunkt
26 Ankoppelpunkt
27 Bowdenzug
28 Bowdenzug 29 Ankoppelpunkt
30 Ankoppelpunkt
31 Konstruktionsteil
32 Konstruktionsteil
33 Reaktionsstange
34 Ende
35 Hebel
36 Ankoppelpunkt
10 37 Bowdenzug
38 ortsfestes Element
39 Rotationsachse

Claims

Patentansprüche
1. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) zur Steuerung des Gangwechsels eines Fahrzeuggetriebes (2), umfassend eine Schaltachse (3), die translatorische und/oder rotatorische Bewegungen ausführen kann;
1.1 mit einem Betätigungselement (4, 4.2), welches mechanisch mit der Schaltachse (3) gekoppelt ist;
1.2 mit einem Gehäuse (6), in welchem das Betätigungselement (4, 4.2) gelagert und bewegbar geführt ist;
1.3 mit einer Schaltunterstützungseinrichtung (9); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.4 die Schaltunterstützungseinrichtung (9) umfasst eine Antriebsmaschine (10), die im Gehäuse (6) der Betätigungsvorrichtung (1, 1.2) angeordnet ist und mechanisch mit dem Betätigungselement (4, 4.2) verbunden ist;
1.5 mit einer der Schaltunterstützungseinrichtung (9) zugeordneten Steuereinrichtung (15), die mit der Stelleinrichtung (16) der Antriebsmaschine (10) gekoppelt ist;
1.6 mit einer Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer, die Betätigung des Betätigungselementes (4, 4.2) wenigstens mittelbar charakterisierenden
Größe und zur Generierung eines Signals zur Verarbeitung in der Steuereinrichtung (15) zur Erzeugung eines Stellsignals für die Stelleinrichtung (16).
2. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 1 , dadurch charakterisiert, dass die Steuereinrichtung (15) im Gehäuse (6) angeordnet ist.
3. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 1 , dadurch charakterisiert, dass die Steuereinrichtung (15) am Gehäuse (6) angeordnet ist.
4. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 1 , dadurch charakterisiert, dass die Steuereinrichtung (15) in räumlicher Entfernung zum Gehäuse (6, 6.2) angeordnet ist.
5. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (10) über einen Koppelmechanismus (18) mit dem Betätigungselement (4.2) verbunden ist.
6. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelmechanismus (18) als Hebelmechanismus (19) ausgebildet ist.
7. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Koppelmechanismus
(18) an das Betätigungselement (4, 4.2) innerhalb des Gehäuses (6) erfolgt.
8. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anbindung des Koppelmechanismus (18) an das Betätigungselement (4, 4.2) außerhalb des Gehäuses (6) erfolgt.
9. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppelmechanismus (18) in einer Hilfskulisse (13) geführt ist.
10. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung zwischen dem Betätigungselement (4, 4.2) mit der Schaltachse (3) mindestens einen Bowdenzug umfasst. 11. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
11.1 das Betätigungselement (4, 4.2) ist mit einem hakenförmigen Element (23) und einem Block (20) verbunden, die derartig in der Betätigungsvorrichtung
(1 , 1.2) gelagert sind, dass diese eine Kippbewegung um eine erste Achslinie (21) herum sowie eine Kippbewegung um eine zweite Achslinie (22) ausführen können, wobei die Achslinien (21 , 22) sich kreuzen;
11.2 das hakenförmige Element (23) weist einen ersten (24) und einem zweiten Ankoppelpunkt (25) auf, die an einer Seite der zweiten Achslinie (22) und an beiden Seiten der ersten Achslinie (21) liegen, und der Block (20) weist einen dritten Ankopplungspunkt (26) auf, der an der anderen Seite der zweiten Achslinie (22) auf der ersten Achslinie (21) angeordnet ist, wobei die Ankoppelpunkte (24, 25, 26) mit Ankoppelpunkten (29, 30, 36) von wenigstens einem weiteren zweiten Konstruktionselement (32) verbunden sind, das mit der Schaltachse (3) durch Kraftübertragungsmittel (27, 28, 37) zusammenwirkt, die ausschließlich in einer einzigen Richtung wirkende Kräfte übertragen;
11.3 das hakenförmige Element (23) und der Block (20) sind mit zwei senkrechten Achsen (21 , 22) versehen, die im Gehäuse (6) angeordnet sind, wobei die Schaltachse (3) mit dem zweiten Konstruktionselement (32) gekoppelt ist, das an einer Seite der Schaltachs-Achslinie mit einem rotierbar damit verbundenen ersten Konstruktionselement (31) ausgeführt ist, das mit den zwei zu beiden Seiten einer Rotationsachse gelegenen Ankoppelpunkten (29, 30) versehen ist;
11.4 das erste Konstruktionselement (31) ist rotierbar mit einer mit dem Gangwechselgetriebe verbundenen Reaktionsstange (33) gekoppelt, wobei der erste und Ankopplungspunkt (29, 30) mit den Ankopplungspunkten (24, 25) am hakenförmigen Element (23) verbunden sind; 11.5 das zweite Konstruktionselement (32) weist an der, dem ersten
Konstruktionselement gegenüberliegenden Seite der Schaltachs-Achslinie einen Ankopplungspunkt (36) auf, wobei der Ankopplungspunkt (36) mit dem Ankopplungspunkt (26) des Blocks (20) und des hakenförmigen Elementes (23) verbunden ist;
11.6 die Kraftübertragungsmittel (27, 28, 37) sind fest mit den Ankopplungspunkten (29, 30, 36, 24, 25, 26) der einzelnen
Konstruktionselemente (31, 32), des Blocks (20) und des hakenförmigen Elementes (23) gekoppelt.
12. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsmittel derart mit dem zweiten
Konstruktionselement (32) und dem ersten Konstruktionselement (23) verbunden sind, dass die hin- und hergehende Bewegung der Schaltachse (3, 3.2) quer zu dem Teil der Kraftübertragungsmittel (27, 28, 37) ausgerichtet ist, der direkt an die Konstruktionselement (32, 23) angrenzt.
13. Betätigungsvorrichtung (1 , 1.2) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsmittel durch hydraulische Mediumsäulen gebildet werden, die in dazu geeigneten Leitungen enthalten sind, wobei jede Leitung an ihren beiden Enden mit einem Zylinder versehen ist, in dem ein Kolben enthalten ist, dessen Stange mit einem dazugehörenden Ankoppelpunkt gekoppelt ist und die Mediumsäulen jeweils ausschließlich auf Druck beansprucht sind.
14. Betätigungsvorrichtung (1, 1.2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsmittel (27, 28, 37), die den genannten dritten Ankoppelpunkt (26) am ersten Konstruktionselement und den genannten weiteren Ankoppelpunkt (36) am zweiten Konstruktionselement (32) miteinander verbinden, vorgespannt sind.
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