DE19700936A1 - Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystemes oder eines Getriebes, wie Fahrzeug­ getriebes.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine oben genannte Vorrichtung zu schaffen, welche eine einfache Bauweise aufweist sowie mit wenigen Bauteilen aufgebaut werden kann und kostengünstig realisiert werden kann. Ebenso soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die einen geringen Bauraum in axialer und/oder in radialer Richtung aufweist. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die entweder in oder an der Getriebeglocke eines Kraftfahrzeuges angebracht werden kann oder mittels Gestänge- oder Druckmittelverbindung anwendbar ist.

Dies wird mittels einer Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wie Fahrzeuggetriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe, mit einer Steuereinheit mit zentraler Computereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel erreicht.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer obigen Vorrichtung mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnet ist und von einem koaxial zu der Getriebeeingangswelle rotierbaren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, es vorteilhaft ist, wenn zumindest ein koaxial zur Getriebeeingangswelle rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht und bei Relativverdrehung der beiden Mittel das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles in Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist.

Weiterhin müssen nach dem erfinderischen Gedanken bei einer Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles, beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystemes oder eines Getriebe, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe mit einer Steuereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Achse angeordnet ist und von einem koaxial zu dieser Achse rotierbaren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, vorteilhaft sein, wenn zumindest ein dazu koaxial ausgerichtetes rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht und bei Relativverdrehung das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles im Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist, das axial verlagerbare Betätigungsmittel wirkt über eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise Gestänge oder Bowdenzug, auf ein Betätigungselement des Drehmomentübertragungssystemes oder des Getriebes.

Weiterhin kann es nach dem erfinderischen Gedanken bei einer Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles, beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystemes oder eines Getriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe mit einer Steuereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Achse angeordnet ist und von einem koaxial zu dieser Achse rotierbaren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, vorteilhaft sein, wenn zumindest ein dazu koaxial ausgerichtetes rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht, wobei bei Relativverdrehung das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles im Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist, das axial verlagerbare Betätigungsmittel wirkt auf einen Geberzylinderkolben eines Druckmittelgeberzylinders, welcher über eine Druckmittelverbindung auf einen Nehmerzylinder wirkt und dieser auf ein Betätigungselement eines Drehmomentübertragungssystemes oder Getriebes wirkt.

Nach dem erfinderischen Gedanken kann es zweckmäßig sein, wenn der Antriebseinheit eine Übertragungsstufe, wie beispielsweise Getriebestufe, nachgeordnet ist, wobei eine Rotation eines Ausgangsteils der Getriebestufe in je eine Rotationsbewegung des ersten und des zweiten Mittels übertragen wird, wobei eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden Mitteln verursacht wird, welche eine axiale Verlagerung von zumindest dem ersten Mittel über einen Rampen- und Gegenrampenmechanismus bewirkt.

Zweckmäßig kann es sein, wenn das erste und das zweite Mittel an ihren radial äußeren Umfangsbereichen je einen Verzahnungsbereich aufweisen, wobei die beiden Verzahnungsbereiche unterschiedliche Radien oder Zähnezahlen aufweisen.

Zweckmäßig kann es sein, wenn das Ausgangsteil der Übertragungsstufe, wie Getriebestufe, zumindest ein Zahnrad aufweist, welches in axialer Richtung betrachtet einen ersten Verzahnungsbereich mit einem ersten Radius und einen zweiten Verzahnungsbereich mit einem zweiten Radius aufweist, wobei die Verzahnung des ersten Mittels in die Verzahnung des ersten Verzahnungsbereiches und die Verzahnung des zweiten Mittels in die Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereiches eingreift.

Nach dem erfinderischen Gedanken kann es zweckmäßig sein, wenn die Übertragungsstufe ein Stirnradgetriebe, ein Kegelradgetriebe, ein Schneckengetriebe oder eine Übertragungsstufe mit einem flexiblen Übertragungsmittel, wie Kette, Gliederband oder Riemen oder eine Kombination davon, aufweist.

Zweckmäßig kann es sein, wenn die Antriebseinheit ein Elektromotor ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Vorrichtung durch die axiale Verlagerung eines bewegbaren Bauteiles das von einem Drehmo­ mentübertragungssystem übertragbare Drehmoment einstellt wie ansteuert.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Vorrichtung durch die axiale Verlagerung eines bewegbaren Bauteiles die Getriebeübersetzung eines Getriebes einstellt wie ansteuert.

Besonders zweckmäßig kann es sein, wenn das Drehmoment­ übertragungssystem eine Kupplung, wie beispielsweise eine Reibungs­ kupplung, Magnetpulverkupplung, Wandlerüberbrückungskupplung oder eine Kupplung einer Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr eines Getriebes ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein Getriebe mit Synchronisiereinrichtung ist oder das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein Stufengetriebe nach Art der Vorgelegegetriebe oder der Planetengetriebe ist.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie Kegelscheibenum­ schlingungsgetriebe oder Toroidgetriebe, ist.

Vorteilhaft kann es insbesondere sein, wenn das Betätigungsmittel zumindest ein getriebeinternes Schaltelement betätigt, wobei die Gänge eines Getriebes automatisiert geschaltet werden.

Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn zwei Betätigungsmittel zum Wählen und zum Schalten der Gänge eines Getriebes getriebeinterne Schaltelemente betätigen.

Das Getriebe kann ein Fahrzeuggetriebe mit oder ohne Zugkraftunterbrechung bei einem Schaltvorgang des Getriebes sein. Weiterhin kann das Getriebe ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, sein. Als betätigbare Elemente eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes können axial verlagerbare Kegelscheiben oder damit verbindbare Elemente vorgesehen sein. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich weiterhin auf die ältere Anmeldungen DE 42 01 692 und DE 195 46 293, deren Inhalt ausdrücklich zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gehört.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges mit einem Drehmomentübertragungssystem und einem Getriebe,

Fig. 2 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3a und 3b jeweils einen Ausschnitt der Vorrichtung,

Fig. 4 eine Darstellung einer Vorrichtung mit Drehmoment­ übertragungssystem,

Fig. 5 eine Darstellung einer Vorrichtung mit Drehmoment­ übertragungssystem und

Fig. 6 eine Darstellung einer Anordnung von getriebeinternen Schaltelementen eines Getriebes.

Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Antriebsaggregat, wie Brennkraftmaschine, Verbrennungsmotor oder einfach Motor, welcher ein Drehmoment über ein Drehmomentübertragungssystem 3 und über ein Getriebe 4 an eine nachgeschaltete Welle 5 wirkungsmäßig abgibt. Das Drehmomentübertragungssystem kann auch dem Getriebe nachgeschaltet sein, wie es gegebenenfalls bei automatischen Getrieben zweckmäßig sein kann. In diesem Falle ist der Einsatz von stufenlos einstellbaren Getrieben, wie Kegelscheibenumschlingungsgetrieben im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen zu erwähnen, bei welchen ein nachgeschaltetes Drehmomentübertragungssystem vorteilhaft sein kann.

Das Drehmomentübertragungssystem 3 steuert über das einstellbare übertragbare Drehmoment das von dem Verbrennungsmotor 2 an das Getriebe übertragene Drehmoment mittels dem von einem Aktor oder einem angesteuerten Betätigungsmittel einstellbaren übertragbaren Drehmoment. Das Getriebe 4 ist über eine Antriebswelle oder Kardanwelle 5 mit einer Antriebsachse 6 des Fahrzeuges 1 verbunden. Das Drehmomentüber­ tragungssystem 3 kann als Kupplung, wie Reibungskupplung, Magnetpulverkupplung oder als Wandlerüberbrückungskupplung ausgestaltet sein. Die Kupplung kann ebenfalls als eine selbsteinstellende bzw. einen Ver­ schleiß nachstellende Kupplung ausgestaltet sein.

Das motorseitig an einem Eingangsteil des Drehmomentübertragungssystems an liegende Drehmoment, welches sich zumindest aus einer Differenz des aktuellen Motormoments minus einem Drehmoment aufgrund von Leistungsverzweigungen z. B. durch Nebenabtriebe ergibt, wird von einer An­ triebsseite 7 des Drehmomentübertragungssystems auf eine Abtriebsseite 8 des Drehmomentübertragungssystems übertragen. Das durch Nebenabtriebe oder Nebenverbraucher wie z. B. Klimaanlage, Lichtmaschine oder beispielsweise Lenkhilfpumpe abgezweigte Drehmoment kann aufgrund von Kenngrößen bestimmt und berücksichtigt werden, so daß das am Eingangsteil des Drehmomentübertragungssystems anliegende Drehmoment in Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes bestimmt werden kann. Der Betriebspunkt ist durch die aktuellen Parameter des Verbrennungsmotors oder des Getriebes oder des Fahrzeuges bestimmt, wie beispielsweise durch Motor-, Getriebeeingangs- oder Getriebeausgangsdrehzahlen, Motormoment, Drosselklappenstellung, Gaspedalstellung, Bremsbetätigung, Gangposition, Schaltabsichtssignal und andere in einem Fahrzeug bestimmbarer Größen.

Die Vorrichtung zum Betätigen eines betätigbaren Bauteiles, wie beispielsweise zum Ansteuern bzw. Ein- und/oder Ausrücken eines Drehmo­ mentübertragungssystems, wie Kupplung, besteht zumindest aus einem Aktor 9 und einer Steuereinheit 10. Die Steuereinheit kann eine zentrale Computereinheit aufweisen, welche mittels eines implementierten Steuerprogramms die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems durchführt. Das Steuerprogramm kann in Form von Hardware, d. h. beispielsweise als elektronische Schaltung oder in Form vom Software vorliegen oder implementiert sein.

Die Steuereinheit mit beispielsweise einer Leistungselektronik und einer Steuerelektronik kann mit Sensoren und/oder anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise einem Elektroniksystem eines Antiblockiersystems (ABS), einer Motorelektronik oder einer Antischlupfregelung (ASR), in Signalverbindung stehen. Dazu ist eine Übertragung von Daten über einen Datenbus zweckmäßig. Eine Ansteuerung des Aktors 9, wie insbesondere des Antriebs­ einheit 11 des Aktors 9, wie Elektromotor, erfolgt durch die Steuereinheit 10. Die Steuereinheit berechnet anhand von eingehenden bzw. vorliegenden Si­ gnalen und/oder bestimmter beispielsweise in Speichern abgelegter Größen, welchen Wert eine Steuergröße im nächsten Steuerzyklus, wie Takt, annehmen soll und gibt entsprechend eine Stellgröße für ein Stellglied vor.

Die Stellgröße, welche über einen elektrischen Übertragungsweg an das Stellglied übertragen wird, bestimmt das übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 erfolgt die Vorgabe der Stellgröße durch die Steuereinheit an die Antriebseinheit und die Antriebseinheit verursacht eine Betätigung eines Betätigungsmittels 12 entsprechend der Vorgabe durch die Steuereinheit 10.

Als Sensoren stehen beispielsweise ein Drosselklappensensor 13, ein Motordrehzahlsensor 14 und ein Tachosensor 15 sowie Gangerkennungs- und Schaltabsichtserkennungssensoren 16 und 17 zur Verfügung. Weiterhin kann an dem Aktor 9 oder an dem Betätigungsmittel 12 oder direkt an dem Drehmomentübertragungssystem 3 ein Kupplungswegsensor 18 angeordnet sein, welcher den Ein- oder Ausrückzustand bzw. das übertragbare Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems detektiert.

Das Steuergerät 10 ist in einem Gehäuse angeordnet, welches die Leistungs- und Steuerelektronik aufnehmen kann. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann das Steuergerät auch als Bauteil oder Modul, beispielsweise einer Motor­ elektronik, vorgesehen sein bzw. mit dieser integriert sein. In Abhängigkeit von den Bauraumverhältnissen oder von thermischen Anforderungen kann die Leistungselektronik auch räumlich von der Steuerelektronik getrennt sein.

Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt beispielsweise bei einer Reibungskupplung mit Tellerfeder, sowohl bei gezogenen als auch gedrückten Kupplung, durch eine axiale Bewegung des Betätigungsmittels, wodurch die Angriffsbereiche der Tellerfederzungen für beispielsweise ein Betätigen mittels Ausrücklager zumindest axial verlagert werden und dadurch das übertragbare Drehmoment gezielt verändert oder eingestellt werden kann.

Die axiale Bewegung bzw. die Einstellung der axialen Position des Betätigungsmittels 12, welches auf ein Ausrückelement wirkt, steuert die Druckplatte einer Kupplung auf eine Position zwischen zwei Endpositionen bzw. fixieren diese in einer solchen Position, wobei das übertragbare Drehmoment auch von der Einrückposition abhängig ist. Die eine Endposition entspricht dabei einem völlig eingerückten Kupplungszustand und die andere Endposition einem ausgerückten Kupplungszustand. Zur Ansteuerung eines ausgewählten übertragbaren Drehmomentes kann somit die Kupplung bzw. die Druckplatte der Kupplung auf eine Zwischenposition zwischen den beiden Endpositionen positioniert werden. Im Falle einer Ansteuerung eines übertragbaren Drehmoments, welches geringer als das momentan anliegende Motormoment ist, folgt ein zumindest zeitweises geringfügiges Schlupfen der Kupplung. Im Falle einer Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringfügig über dem momentan anliegenden Motormoment ist, folgt im wesentlichen ein Haften, wobei bei zeitweiligen Drehmomentstößen oder Drehmomentschwankungen ab einer gewissen vorgebbaren Amplitude ein kurzzeitiges Schlupfen resultiert. Dieser gezielt eingesetzte Schlupf im Antriebsstrang bei Drehmomentstößen dient der Schwingungsisolation und kann in verschiedenen Betriebsbereichen gezielt eingesetzt werden.

Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystemes kann nun dynamisch nach der Methode der Momentennachführung erfolgen. Dies bedeutet, daß das von dem Drehmomentübertragungssystem übertragbare Drehmoment stets um einen beispielsweise betriebspunktabhängigen Faktor X und/oder um einen Summanden Y größer oder kleiner als das momentan an liegende Motormoment angesteuert wird. Die Ansteuerung nach der Momentennach­ führung gewährleistet insbesondere eine schnelle Reaktion der Betätigungsvorrichtung auf schnelle Änderungen von Betriebsparametern, im Vergleich zu einer vollständig geschlossenen Kupplung.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 50, welche beispielsweise eine Kupplung 51, wie Reibungskupplung, als Drehmo­ mentübertragungssystem umfaßt. Die zugehörige Kupplungsscheibe ist in der Fig. 2 des Ausführungsbeispieles nicht explizit dargestellt. Eine solche Kupplungsscheibe ist jedoch allgemein bekannt. Die Reibungskupplung 51 weist zumindest im wesentlichen einen Kupplungsdeckel 52 auf, welcher an einem Schwungrad eines Kraftfahrzeuges angeordnet oder befestigt ist. Das Schwungrad kann ein geteiltes Schwungrad sein, welches zwischen den Schwungmassen zumindest einen Torsionsschwingungsdämpfer wirkungs­ mäßig angeordnet hat und an der Abtriebswelle der antreibenden Brennkraftmaschine drehfest angeordnet ist. Im axialen und radialen Bereich zwischen der Reibfläche 54 der Druckplatte 53 der Reibungskupplung und der Reibfläche eines Schwungrades ist in der Regel eine Kupplungsscheibe mit Reibbelägen angeordnet, welche mit einer nachgeschalteten Welle 55 drehfest verbunden ist.

Das an dem Drehmomentübertragungssystem 3, 51 eingangsseitig anliegende Motormoment wird in Wirkungsrichtung von den Reibflächen von Schwungrad und Druckplatte 53 über die Kupplungsscheibe ausgangsseitig an die Getriebeeingangswelle 55 eines nachgeschalteten Getriebes geleitet bzw. übertragen. Das Getriebe, das als Stufengetriebe ausgebildet sein kann ist in Fig. 2 mittels des Funktionsblocks 56 schematisch dargestellt.

Ein Kraftfahrzeug mit einem Getriebe 4, 56 weist in aller Regel eine Vor­ richtung zur Wahl der Getriebeübersetzung 19, wie Schalthebel, auf, wobei dies ein manueller Betätigungshebel sein kann oder eine Vorrichtung zur automatisierten Einstellung der Getriebeübersetzung oder zur Betätigung von getriebeinternen Schaltelementen sei kann. An oder mit diesem Betätigungs­ hebel ist ein Sensoriksystem mit zumindest einem Sensor 16, 17 wirkver­ bunden oder angeordnet. Dieses Sensoriksystem detektiert Bewegungen und Positionen beispielsweise des Betätigungshebels 19 und leitet die ermittelten Daten in Form von Signalen an die zentrale Steuereinheit 10 weiter. Die zentrale Steuereinheit ermittelt anhand der Signale, ob eine Schaltabsicht des Fahrers vorliegt und der Betätigungshebel 19 bewegt wird. Weiterhin kann die Vorrichtung mittels der Sensorik 16, 17 feststellen, welche Getriebeübersetzung bzw. ob die Neutralstellung momentan gewählt ist. Ist eine Schaltabsicht aufgrund von Position oder Bewegung des Betätigungsmittels ermittelt worden, steuert die Steuereinheit 10 das Drehmomentübertragungssystem an, damit die Änderung der Getriebeüber­ setzung durchführbar ist.

Bei einer Betätigung eines Drehmomentübertragungssystems 3, 51, wie Reibungskupplung, mittels eines Aktors kann ein mittels eines Elektromotors angetriebenes Ausrücksystem vorteilhaft sein. In Fig. 2 erfolgt die Betätigung des Drehmomentübertragungssystems 3, 51 mittels eines von der zentralen Steuereinheit angesteuerten Elektromotors 65, welcher symbolisch dargestellt ist. Weiterhin können aber auch andere Antriebsvorrichtungen statt des Elektromotors eingesetzt werden.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird der Betrag des übertragbaren Drehmomentes mittels der Anpressung der Reibbeläge einer nicht dargestellten Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und der Druckplatte gesteuert. Zu diesem Zweck wird die Druckplatte mittels einer Tellerfeder 57 in Richtung auf das Schwungrad beaufschlagt, wobei die Anpresskraft mittels einer weiteren Beaufschlagung bzw. Positionierung der Tellerfederzungen 58 gesteuert werden kann. Zur Ansteuerung der Position der Tellerfederzungen 58 steht ein Ausrücklager 59 mit Wälzkörpern in Wirkkontakt mit radial innen liegenden Angriffsbereichen 58a der Tellerfederzungen 58.

Die Vorrichtung weist ein erstes Mittel 60 und ein zweites Mittel 61 auf, welche konzentrisch zu einer Achse, wie beispielsweise zur Getriebeeingangswelle 55 angeordnet und zumindest im wesentlichen verdrehbar oder rotierbar angeordnet sind. Das erste Mittel 60 ist zumindest relativ zu dem Mittel 61 axial verlagerbar, wobei bei Relativverdrehung des ersten Mittels zu dem zweiten Mittel eine axiale Verlagerung durch die Wirkung von Rampen und Gegenrampen erfolgt. Das zweite Mittel 61 ist in diesem Ausführungsbeispiel axial fest angeordnet. Das eine, axial verlagerbare Mittel 60 trägt ein Ausrücklager zur Betätigung des Tellerfederzungen.

Das zweite konzentrisch zur Getriebeeingangswelle 55 angeordnete verdrehbare oder rotierbare Mittel 61 wird von einem Trägerteil 62 koaxial zur Getriebeeingangswelle rotierbar getragen. Das Trägerteil weist einen in axialer Richtung röhrenförmigen ausgebildeten Bereich 62a und einen radialen Bereich 62b auf, welcher zur Befestigung dient. Das Bauteil 62 ist mit seinem röhrenförmigen Teilbereich koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei zwischen dem radial inneren Bereich des Teiles 60 und dem Außenumfang des Trägerteiles 62a Wälzkörper 63 bzw. Wälzlager oder ein Gleitlager angeordnet ist. Weiterhin sind zwischen dem Bereich 62b des Trägerteiles und dem Körper 60 Wälzkörper oder ein Wälzlager oder ein Gleitlager angeordnet.

Das erste Mittel 60 ist derart angeordnet, daß es von dem zweiten Mittel 61 getragen wird und zumindest relativ zu diesem rotierbar ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, wenn die beiden Mittel 60 und 61 auf einem Element 62 gelagert sind und das erste Mittel axial verlagerbar ist und das zweite Mittel axial fest angeordnet ist. In einem Bereich axial zwischen den zwei Bauteilen ist ein Rampenmechanismus 66 ausgebildet, wobei Rampen an dem ersten Mittel 60 und Gegenrampen an dem zweiten Mittel 61 vorgesehen sind. Die Rampen sind in Umfangsrichtung der Mittel 60, 61 angeordnet oder ausgebildet und mit einer Steigung in axialer Richtung versehen, so daß bei einer Relativverdrehung der zwei Mittel 60, 61 eine axiale Verschiebung relativ zueinander erfolgt. Bei einem axial feststehenden rotierbaren Mittel 61 resultiert eine axialen Bewegung des Mittels 61.

Die Steuereinheit ist in Fig. 2 als schematischer Block 10 dargestellt, welcher über die Verbindung 70 mit dem Motor, wie Elektromotor, in Signalverbindung steht. Weiterhin sind die Pfeile 71 dargestellt, welche Signalverbindungen mit Sensoren und/oder anderen Elektronikeinheiten charakterisieren sollen.

Die Vorrichtung kann mit koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordneten ersten und zweiten Mitteln vorgesehen sein oder aber als anderweitig angeordnete Vorrichtung, welche über eine mechanische Verbindung, wie Ausrückgestänge, oder eine Druckmittelverbindung wirkende Vorrichtung.

Bei einer mit koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordneten ersten und zweiten Mitteln vorgesehenen Vorrichtung kann ein Ansteuerelement, wie Elektromotor, vorhanden sein, welcher eine Drehbewegung der ersten und zweiten Mittel über beispielsweise ein Getriebe mit einem Stirnrad 72 und 73 verursacht. Das Stirnrad 73 hat einen ersten Bereich mit einer Verzahnung 73a und einen zweiten Bereich mit einer Verzahnung 73b, wobei die beiden Verzahnungsbereiche unterschiedliche Radien oder Zähnezahlen aufweisen. Der Bereich 73a treibt das erste Mittel 60 an, wobei der Bereich 73b das Mittel 61 antreibt. Eine Rotation des Zahnrades 73 bewirkt somit je eine Rotation der Mittel 60 und 61, wobei zwischen den Drehzahlen der Mittel 60 und 61 eine Drehzahldifferenz entsteht. Durch die Drehzahldifferenz wird mittels der Rampen und Gegenrampen das mittel 60 relativ zu dem Mittel 61 axial verlagert und eine Axialbewegung des Betätigungsmittels verursacht, wodurch die Reibungskupplung ein- oder ausgerückt bzw. angesteuert wird. Die Verzahnung des Mittels 60 gleitet dabei axial in der Verzahnung 73a des Zahnrades 73.

Die Fig. 3a zeigt einen Ausschnitt der Fig. 2, wobei das Zahnrad 73 mit seinen Verzahnungsbereichen 73a und 73b dargestellt ist, welches von einem nicht dargestellten Stirnrad angetrieben wird. Das Element 60 greift mit seinem Verzahnungsbereich 60a in den Verzahnungsbereich 73a und das Element 61 mit seinem Verzahnungsbereich 61a in den Verzahnungsbereich 73b des Elementes 73. Zwischen den beiden Mitteln 60 und 61 sind Rampen und Gegenrampenbereiche 66 vorhanden, welche bei einer Relativverdrehung der Mittel 60 und 61 eine axiale Verlagerung des Mittels 60 bewirken, wobei die axiale Verlagerung durch den Pfeil 80 dargestellt ist. Weiterhin trägt das Mittel 60 ein Ausrücklager 81. Das Mittel 61 ist durch Wälzkörper 82a und 82b gelagert, wobei zwischen dem Mittel 60 und dem Mittel 61 ebenfalls Wälzkörper 83 im Bereich der Rampen und Gegenrampen vorhanden sein können. Das Mittel 60 wird von dem Mittel 61 getragen.

In Fig. 3b erkennt man ebenfalls das Element 73 mit den Verzahnungsbereichen 73a und 73b, wobei das Mittel 60 und das Mittel 61 mit ihren Verzahnungsbereichen 60a und 61a in die Verzahnungsbereiche 73a und 73b eingreifen. Im Bereich 66 sind Rampen und Gegenrampen vorhanden, wobei Wälzkörper 83 im Bereich dieser Rampen und Gegenrampen angeordnet sein können.

Das Element 60 wird durch die Wälzkörper 84 gelagert, wobei das Mittel 61 durch die Wälzkörper 82a und 82b gelagert wird.

Die Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 50, wie sie bereits in den Fig. 2 bis 3b dargestellt ist, mit einer Antriebseinheit 65 und einer Steuereinheit 10, welche über die Signalverbindung 70 miteinander verbunden sind. Weiterhin erkennt man Signalleitungen 71, über welche die Steuereinheit 10 mit Sensoren und/oder anderen Elektronikeinheiten in Wirkverbindung steht.

Die Vorrichtung 50 ist mit ihrem Ausgangselement 100 über ein Gestänge 101 mit einem Geberzylinderkolben 102 eines Druckmittelgeberzylinders 103 verbunden. Der Geberzylinder 103 steht über die Druckmittelleitung 104 mit einem Druckmittelnehmerzylinder 105 in Wirkverbindung, wobei das Ausgangsteil 106 des Nehmerzylinders über einen Mechanismus, wie Ausrückgabel 107, das Drehmomentübertragungssystem 108 mit Schwungrad 109, Druckplatte 110, Kupplungsscheibe 111 und Ausrücklager 112 beaufschlagt.

Die Vorrichtung 50 kann wie in Fig. 4 dargestellt in einem Gehäuse 120 angeordnet sein, welches innerhalb des Fahrzeuges angeordnet ist, wobei eine Anordnung innerhalb der direkten Nähe der Kupplungsglocke, bzw. Getriebeglocke, nicht zwingend notwendig ist.

Weiterhin erkennt man innerhalb des Nehmerzylinders einen Kraftspeicher 121, welcher als Kompensationsfeder zur Unterstützung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Ein- und/oder Ausrücken des Drehmomentübertragungssystemes vorgesehen ist.

Die Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 50 mit der Antriebseinheit 56 und der Steuereinheit 10, welche über die Signalleitung 70 miteinander in Signalverbindung stehen und weiterhin weist die Steuereinheit Signaleingänge 71 auf zur Verbindung mit Sensoren oder anderen Elektronikeinheiten. Wie bereits in Fig. 4 dargestellt ist die Vorrichtung mit den Bauteilen 60 und 61 nicht koaxial zu einer Getriebeeingangswelle sonder koaxial zu einem Zapfen 130 angeordnet, und das Ausgangselement 100 ist über ein Gestänge 131 mit einer Ausrückgabel 107 des Drehmomentübertragungssystemes 108 wirkverbunden. Das Drehmomentübertragungssystem weist ein Schwungrad 109, eine Druckplatte 110, eine Kupplungsscheibe 111 und ein Ausrücklager 112 auf.

Das Gestänge 131 kann als mechanische Hebel- oder Gestängeverbindung im üblichen Sinne oder als Anordnung mit Bowdenzügen oder in einer anderen mechanischen Verbindung realisiert sein.

Die Fig. 6 zeigt ein getriebeinternes Schaltelement 200, welches in Schaltstangen eines Stufengetriebes eingreift, um die Gänge 1 bis 5 und den Rückwärtsgang innerhalb der Schaltgassen des Getriebes einzulegen. Der Mechanismus basiert darauf, daß das Element 200 mittels einer Verschiebung in axialer Richtung der Achse 201 bewegt werden kann, wobei zwischen den Schaltgassen 202 gewählt wird und bei einer Bewegung des Elementes 200 in axialer Richtung der Achse 203 ein Schalten der Gänge innerhalb der Schaltachsen 202 erfolgt.

Wird nun die Stange 204 von einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in axialer Richtung der Achse 205 beaufschlagt, so verschiebt sich das Element 200 entlang der Stange 206, so daß zwischen den Gassen 202 des Getriebes gewählt wird. Beaufschlagt eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung die Stange 207, so wird das Element 200 verkippt, so daß beispielsweise bei einer gewählten Gassen 202a bei einer Beaufschlagung in Richtung 208 der zweite Gang eingelegt wird, und bei einer Beaufschlagung des Elementes 207 in Richtung 209 der erste Gang in dem Getriebe eingelegt wird. Die Beaufschlagung der Stangen 204 und 207 durch zumindest ein oder zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen nach den Fig. 4 oder 5 kann durch ein mechanisches Gestänge oder eine Druckmittelbetätigungsvorrichtung, wie beispielsweise Pneumatik- oder Hydraulikvorrichtung, erfolgen, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht direkt am Getriebe angeordnet sein muß. Dadurch daß der Bauraum der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einer Verwendung einer Druckmittelverbindung im wesentlichen frei gewählt werden kann, kann das System auch als "add-on" System für bereits vorhandene Stufenschaltgetriebe eingesetzt werden, bei welchen die zentrale Schaltwelle über einen Mechanismus in axialer und rotatorischer Richtung beaufschlagt wird, um die Gänge des Schaltgetriebes automatisiert zu schalten.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird bei Verwendung eines Elektromotors die Drehbewegung des Motors in eine langsame Drehbewegung mit Hilfe eines dazu geeigneten Getriebes umgewandelt oder in eine langsame Relativbewegung umgewandelt und mit einem weiteren Getriebe die langsame Drehbewegung oder die langsame Relativdrehung in eine axiale Hubbewegung zur Kupplungsbetätigung oder Getriebebetätigung umgesetzt. Ein Getriebe das dies erreichen kann, ist ein hochübersetzendes Umlaufrädergetriebe, wie beispielsweise Cyclo-, Wolfrom- oder vergleichbare Getriebe, bei dem die langsame Relativgeschwindigkeit zweier koaxialer Bauelemente über eine Rampe und Gegenrampe am Umfang den Hub realisiert, wobei sich gleichzeitig ein Rad in der Verzahnung axial verschiebend abstützt. Vorzugsweise wird der Steg/Exzenter festgehalten und einer der beiden relativ langsam drehenden Bauteile über einen konventionellen Antrieb, wie beispielsweise Zahnriemen, reibschlüssige Umschlingungsgetriebe, Zahnräder oder ähnliches, mit dem Elektromotor gekoppelt. Die gleiche Wirkung läßt sich mit zwei Stirnrädern erreichen, die über eine gehäusefeste Räderkopplung eine geringe Relativdrehzahl erhalten und ebenfalls über eine Rampe und Gegenrampe die beiden Stirnräder axial zur Kupplungsbetätigung oder Getriebebetätigung bewegt.

Die Elemente zur Drehzahlverminderung und die Bauelemente zur Umsetzung einer langsamen Drehung in eine axiale Hubbewegung werden mit den gleichen Bauteilen ausgeführt und minimieren dadurch den Bauaufwand. Die Drehzahlverminderung wird durch Ausnutzung einer geringen Zähnezahldifferenz von Zahnrädern erzeugt. Durch Antrieb beider Trägerbauteile für die Differenzbildung ergibt sich ein Standrädergetriebe mit wesentlich geringerem Bauaufwand als für Planetengetriebe. Die Übertragung der Aktordrehbewegung, wie Drehbewegung der Elektromotorausgangswelle, erfolgt über Umschlingungsgetriebe oder vorteilhafter durch Zahnradgetriebe mit Elementen, die bereits für die Differenzbildung vorhanden sind.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmale zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzie­ lung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel(e) der Be­ schreibung beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Ab­ änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen­ ten oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wie Fahrzeuggetriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe, mit einer Steuereinheit mit zentraler Computereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel.

2. Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wie Fahrzeuggetriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe, mit einer Steuereinheit mit zentraler Computereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlagerbaren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Getriebeeingangswelle des Getriebes an­ geordnet ist und von einem koaxial zu der Getriebeeingangswelle rotier­ baren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein koaxial zur Getriebeeingangswelle rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht und bei Relativverdrehung das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation ver­ setzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles im Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist.

3. Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder eines Getriebes, wie Fahrzeuggetriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe, mit einer Steuereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlager­ baren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Achse angeordnet ist und von einem koaxial zu dieser Achse rotierbaren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein dazu koaxial ausgerichtetes rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht und bei Relativverdrehung das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles im Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist, das axial verlagerbare Betätigungsmittel wirkt über eine mechanische Verbindung, wie beispielsweise Gestänge oder Bowdenzug, auf ein Betätigungselement des Drehmomentübertragungssystems oder des Getriebes.

4. Vorrichtung zur Betätigung eines betätigbaren Bauteiles eines Aggregates, wie beispielsweise eines Drehmomentübertragungssystems oder Getriebes, im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Antriebsaggregat und einem Getriebe, wie Fahrzeuggetriebe, mit einer Steuereinheit, die mit Sensoren und gegebenenfalls mit anderen Elektronikeinheiten in Signalverbindung steht, mit einem axial verlager­ baren Betätigungsmittel, welches im wesentlichen koaxial zu einer Achse angeordnet ist und von einem koaxial zu dieser Achse rotierbaren und axial verlagerbaren ersten Mittel getragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein dazu koaxial ausgerichtetes rotierbares axial festes zweites Mittel angeordnet ist, welches mit dem ersten Mittel über Rampen und Gegenrampen in Wirkkontakt steht und bei Relativverdrehung das erste Mittel axial verlagert wird, wobei das erste und das zweite Mittel mittels einer Antriebseinheit in Rotation versetzt werden und die Drehzahl des ersten Bauteiles im Vergleich zu der Drehzahl des zweiten Bauteiles im wesentlichen unterschiedlich ist, das axial verlagerbare Betätigungsmittel wirkt auf einen Geberzylinderkolben eines Druckmittelgeberzylinders, welcher über eine Druckmittelverbin­ dung auf einen Nehmerzylinder wirkt und dieser auf ein Betätigungs­ element eines Drehmomentübertragungssystems oder Getriebes wirkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebseinheit eine Übertragungsstufe, wie beispielsweise Getriebestufe, nachgeordnet ist, wobei eine Rotation eines Ausgangsteiles der Getriebestufe in je eine Rotationsbewegung des ersten und des zweiten Mittels übertragen wird, wobei eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden Mitteln verursacht wird, welche eine axiale Verlagerung von zumindest dem ersten Mittel über einen Rampen- und Gegenrampenmechanismus bewirkt.

6. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Mittel an ihren radial äußeren Umfangsbereichen je einen Verzahnungsbereich aufweisen, wobei die beiden Verzahnungsbereiche unterschiedliche Radien oder Zähnezahlen aufweisen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil der Übertragungsstufe, wie Getriebestufe, zumindest ein Zahnrad aufweist, welches in axialer Rich­ tung betrachtet einen ersten Verzahnungsbereich mit einem ersten Radius und einen zweiten Verzahnungsbereich mit einem zweiten Radius aufweist, wobei die Verzahnung des ersten Mittels in die Verzahnung des ersten Verzahnungsbereiches und die Verzahnung des zweiten Mittels in die Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereiches eingreift.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsstufe ein Stirnradgetriebe, ein Kegelradgetriebe, ein Schneckengetriebe oder eine Übertragungsstufe mit einem flexiblen Übertragungsmittel, wie Kette, Gliederband oder Riemen, oder eine Kombination davon aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit ein Elektromotor ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch die axiale Verlagerung eines bewegbaren Bauteiles das von einem Drehmomentübertragungssystem übertragbare Drehmoment einstellt, wie ansteuert.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung durch die axiale Verlagerung eines bewegbaren Bauteiles die Getriebeübersetzung eines Getriebes einstellt, wie ansteuert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmomentübertragungssystem eine Kupplung, wie beispielsweise eine Reibungskupplung, Magnet­ pulverkupplung, Wandlerüberbrückungskupplung oder eine Kupplung einer Einrichtung zur Drehrichtungsumkehr eines Getriebes, ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein Getriebe mit Synchronisiereinrichtungen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein Stufengetriebe nach Art der Vorgelegegetriebe oder der Planetengetriebe ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie Kegelscheiben­ umschlingungsgetriebe oder Toroidgetriebe ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsmittel zumindest ein getriebeinternes Schaltelement betätigt, wobei die Gänge eines Getriebes automatisiert geschaltet werden.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Betätigungsmittel zum Wählen und zum Schalten der Gänge eines Getriebes getriebeinterne Schaltelemente betätigen.