DE10393512B4

DE10393512B4 - Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zum Betätigen eines automatisierten Getriebes eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10393512B4
Application number: DE10393512.6T
Authority: DE
Inventors: Carmen Stumm; Gerd Ahnert; Joachim Hirt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2023-11-06
Also published as: AU2003292952A1; WO2004042246A2; WO2004042246A3; DE10393512D2

Abstract

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang, gekennzeichnet dadurch, dass ein Betätigungssystem mit mindestens einer Kupplung in Verbindung steht, wobei diese mit einem Kupplungsaktor (110) verbunden ist, an einem Motor (12, 105) des Kupplungsaktors (110) mindestens eine Zahnstange (109) und zwei Schneckenräder (107, 108) angeordnet sind, eine mit einer Motorwelle (104) des Motors (105) verbundene Schneckenwelle (106) die Schneckenräder (107, 108) antreibt, die Welle des Motors (105) und die Schneckenwelle (106) in einem Bauteil dargestellt sind, und zumindest zwei Schneckenräder (107, 108) gemeinsam die Zahnstange (109) antreiben, wobei die Schneckenräder (107, 108) in Verzahnungskontakt mit der Zahnstange (109) und der Schneckenwelle (106) stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang.
Gemäß 1 weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor 12 oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor 12 und Getriebe 4 angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Das Getriebe kann auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im Weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im Wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann.
Insbesondere bei Doppelkupplungsgetriebe-Kupplungsaktoren (DKG) und automatisierten Schaltgetriebe-Kupplungsaktoren (ASG) kann bevorzugt ein Schneckenradgetriebe mit einem Schubkurbelgetriebe kombiniert werden. Die höheren Antriebsmomente eines neuen Kupplungsstellermotors sind unter Umständen nicht mehr mit einem unbearbeiteten Plastikschneckenrad übertragbar.
Aus den Veröffentlichungen DE 103 13 383 A1 , DE 198 07 023 A1 und DE 855 929 B sind Kupplungsaktoren bekannt, die eine mechanische Strecke mit Schnecken- und/oder Zahnrädern aufweisen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es das oben beschriebene Problem der Stabilität wenigstens zu verbessern.
Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine mit der Motorwelle 104 eines Motors 105 verbundene Schneckenwelle 106 bevorzugt mehrere Schneckenräder 107, 108 antreibt. Die Schneckenräder 107, 108 können dann z. B. eine gemeinsame Zahnstange als Abtriebsglied 109 antreiben.
Auf diese Weise kann die Leistung des Aktormotors 105 z. B. über zwei Getriebestränge übertragen werden. Somit werden die in ihrer Auslegung sensibleren Getriebeteile in vorteilhafter Weise geringer belastet. Dies ist für die Schneckenradverzahnung und das Zahnstangengetriebe besonders vorteilhaft. Folglich ist auch für den Anwendungsfall mit Plastikschneckenrädern eine ausreichende Dimensionierung möglich. Der erforderliche Bauaufwand steigt bezogen auf die mögliche Leistungssteigerung nur gering an.
Im Weiteren wird eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der bevorzugt ein mehrfaches Schneckenradgetriebe vorgeschlagen wird, welches z. B. mit einer Zahnstange zur Huberzeugung gekoppelt ist
In 2 ist die oben beschriebene Ausgestaltung der Schneckenwelle 106 mit den Zahnrädern 107, 108 und der Zahnstange bzw. dem Abtriebsglied 109 schematisch angedeutet. Dabei sind durch Pfeile die jeweiligen Bewegungsrichtungen angedeutet. Bei dieser Ausgestaltung ist die Zahnstange 109 in einem rechten Winkel zu der Schneckenwelle 106 angeordnet.
In 3 ist eine weitere Anordnungsmöglichkeit dargestellt, wobei hier die Zahnstange 109 in einem vorbestimmten Winkel, welcher in 5 mit α bezeichnet ist, zur Schneckenwelle 106 angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, dass die Schneckenradritzel seitlich auf entsprechende Lagerbolzen aufgesteckt werden und somit mit der Schneckenwelle 106 und der Zahnstange 109 in Verzahnungskontakt kommen. Somit ist eine einfache Montage des Getriebes ohne Einschrauben einer Spindel- und Mutter-Paarung möglich.
Ferner wirken die Querkräfte der Zahnstange nicht direkt auf die Verzahnung des Schneckenradgetriebes. Somit ist eine einfache Bolzenlagerung der Schneckenräder möglich.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann auch eine doppelseitige Ausführung des Schneckenradgetriebes vorgesehen sein. Bei dieser Ausführung kann eine vollständige Axialkraftkompensation an der Schneckenwelle 106 erreicht werden. Somit muss die Schneckenwelle 106 nicht axial abgestützt werden und kann in einfachster Weise an die Motorwelle angeformt werden. Folglich sind die Motorwelle und die Schneckenwelle 106 bevorzugt ein gemeinsames Bauelement. Es ist auch möglich, dass zur Momentenübertragung eine Kerbverzahnung oder dergleichen zwischen der Motorwelle und der Schneckenwelle 106 verwendet wird.
Bei der Ausgestaltung mit gegenüber liegenden Ritzeln bzw. Schneckenrädern an der Zahnstange heben sich in vorteilhafter Weise die Verzahnungskräfte jeweils auf und es treten somit geringere Reibverluste auf.
Durch das vorgeschlagene Schneckenradgetriebe besteht die Möglichkeit z. B. einen hydraulischen Geberzylinder oder dergleichen mit der Zahnstange anzutreiben.
Das erfindungsgemäße Schneckengetriebe kann bevorzugt Kunststoffteile oder dergleichen als kombinierte Schneckenräder und Zahnstangenritzel in einem Teil aufweisen. Vorzugsweise können die Schneckenräder und auch das Zahnstangenritzel die gleiche Verzahnung aufweisen. Es ist auch möglich, dass andere Werkstoffe und auch andere Verzahnungen bei den einzelnen Elementen verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht eine Vielzahl von Anordnungsmöglichkeiten mit ähnlichen Bauteilen, sodass eine hohe Anpassungsfähigkeit bei der mechanischen Anbindung vorliegt.
Alternative Ausgestaltungen können Zwei- oder Mehrschneckenräder bevorzugt in einer paarweisen Anordnung vorsehen. Die Abtriebsrichtung der Zahnstange kann sowohl parallel, rechtwinklig oder in einem anderen geeigneten Winkel bezogen auf die Schneckenachse vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass lediglich Radsegmente bei den Schneckenrädern bzw. Ritzeln statt der Vollräder verwendet werden, um auf diese Weise eine Bauraumeinsparung zu erreichen. Denkbar ist es auch, dass anstelle von gestellfesten Schneckenrädern Losräder verwendet werden.
Es ist auch möglich, dass andere Getriebeformen, wie z. B. Schraubradgetriebe eingesetzt werden, um gerade verzahnte Teile, wie z. B. Feinstanzräder oder dergleichen, einsetzen zu können. Die Schneckenräder können auch aus anderen Werkstoffen, wie z. B. Sinterteilen oder Feinstanzteilen oder dergleichen gefertigt werden.
Im Folgenden wird ein Kupplungsaktor bevorzugt mit mehrfachem Spindelgetriebe erläutert.
Insbesondere bei Kupplungsaktoren für ein Parallelschaltgetriebe (PSG) können aufgrund der hohen Betätigungskräfte besondere Anforderungen an die Auslegung des Hubgetriebes auftreten.
Erfindungsgemäß ist ein mit der Motorwelle verbundenes Ritzel vorgesehen, welches mehrere Spindelmuttern des Spindelgetriebes des Kupplungsaktors antreibt. Durch die sich bewegenden Spindelmuttern wird die Hubbewegung der Spindel bewirkt. Vorzugsweise wird ein weiteres Getriebe verwendet, welches die Kräfte der beiden Spindelstangen auf ein Abtriebsglied zusammenfasst.
Auf diese Weise wird die Leistung des Aktormotors über zwei Getriebestränge übertragen. Somit werden die in ihrer Auslegung sensibleren Getriebeteile jeweils geringer belastet. Dies ist insbesondere für das Spindelgetriebe besonders vorteilhaft. Folglich ist auch bei der Verwendung von Kunststoffmuttern eine ausreichende Dimensionierung möglich.

Claims

Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe im Antriebsstrang, gekennzeichnet dadurch, dass ein Betätigungssystem mit mindestens einer Kupplung in Verbindung steht, wobei diese mit einem Kupplungsaktor (110) verbunden ist, an einem Motor (12, 105) des Kupplungsaktors (110) mindestens eine Zahnstange (109) und zwei Schneckenräder (107, 108) angeordnet sind, eine mit einer Motorwelle (104) des Motors (105) verbundene Schneckenwelle (106) die Schneckenräder (107, 108) antreibt, die Welle des Motors (105) und die Schneckenwelle (106) in einem Bauteil dargestellt sind, und zumindest zwei Schneckenräder (107, 108) gemeinsam die Zahnstange (109) antreiben, wobei die Schneckenräder (107, 108) in Verzahnungskontakt mit der Zahnstange (109) und der Schneckenwelle (106) stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit einer Motorwelle verbundenes Ritzel vorgesehen ist, welches mit mehreren Spindelmuttern (121, 122) des Spindelgetriebes des Kupplungsaktors (110) in Verbindung steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenradgetriebe doppelseitig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die ineinander greifenden Bauteile mit gleicher oder ungleicher Verzahnung versehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenräder aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Plastwerkstoff bestehen und auf einfachen Bolzen gelagert sind.