Getriebeaktors

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktor für Kraftfahrzeuggetriebe, sowie eine Steuerung zur Ansteuerung eines derartigen Aktors.

Unter einem erfindungsgemäßen Aktor ist insbesondere ein Getriebeaktor zu verstehen, welcher betätigend innerhalb eines Kraftfahrzeugs auf wenigstens eine der folgenden Einrichtungen: Fahrzeuggetriebe, Kupplung und Bremse betätigend wählend und/oder schaltend einwirkt.

Bekanntermaßen können die Gänge von Kraftfahrzeuggetrieben, wie beispielsweise automatisierten Schaltgetrieben (ASG), Parallelschaltgetrieben (PSG) bzw. Doppelkupplungsgetrieben (DKG) oder anderen ähnlichen Getrieben mittels eines Kraftfahrzeuggetriebeaktors ein- und ausgelegt werden, der dabei eine sogenannte äußere Getriebeschaltung bildet.

Beispielsweise ist es aus der DE 10 2004 038 955 A1 bekannt, genau einen Elektromotor in einem Kraftfahrzeuggetriebeaktor zu verwenden, um sowohl die Wählbewegungen, als auch die Schaltbewegungen im Getriebe durchzuführen. Ein entsprechender Getriebeaktor wird daher auch als 1 -Motor-Getriebeaktor bezeichnet.

Ferner ist es aus der DE 10 2006 054 901 A1 der Anmelderin bekannt, diesen 1 -Motor- Getriebeaktor so aufzubauen, dass eine Drehung eines Elektromotors als Antriebskraft für den Getriebeaktor in eine erste Richtung eine Schaltbewegung und eine entsprechende Bewegung des Elektromotors in die andere Richtung eine Wählbewegung der Schaltwelle des Getriebes bewirkt. Zum Schalten von einer Schaltbewegung in eine Wählbewegung weist der Getriebeaktor eine Verbindungseinrichtung auf, welche eine Spindelmutter mit entsprechenden Zahnstangen bzw. Zahnrädern zum Bewirken einer Schalt- bzw. Wählbewegung der Schaltwelle koppelt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen Aktor, insbesondere einen 1 -Motor- Getriebeaktor, in einer alternativen Bauform vorzustellen, welcher geeignet ist, ein automatisiertes Getriebe, wie ein PSG, ASG oder DKG und eine Kupplung zu betätigen. Er soll jeweils insbesondere sowohl für die Schalt-, als auch für die Wählbewegungen, sowie für die Kupp- lungsbetätigung verwendbar sein. Die Umschaltung zwischen Schalt -,Wähl und Kupplungs- betätigungsbewegung soll möglichst bauteilarm ausgeführt sein.

Erfindungsgemäß wird daher ein Getriebeaktor gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen. Eine Steuerung zur Ansteuerung dieses Getriebeaktors ist Gegenstand des Anspruchs 7. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es wird also insbesondere ein Aktor, das heißt ein Getriebeaktor für eine Kraftfahrzeuggetriebeeinrichtung, vorgeschlagen. Dieser Getriebeaktor weist genau einen Motor auf, welcher eine Spindel antreibt. Hierfür kann zwischen dem Getriebeaktor und der Spindel ein Getriebe vorgesehen sein, wobei dieses Getriebe vorzugsweise eine Übersetzung von mindestens aufweist. Die Spindel selber ist in Wirkverbindung mit einer Spindelmutter. Die Spindelmutter ihrerseits ist mit einer Schaltwelle zur Betätigung der Getriebeeinrichtung des Kraftfahrzeugs gekoppelt. Die Spindelmutter kann dabei entweder axial entlang der Spindel verfahren werden, das heißt, sie kann eine translatorische Bewegung ausführen, oder sie kann um die Spindel herum verschwenkt werden, das heißt, eine rotative Bewegung ausführen. Über ein Getriebe zwischen der Spindelmutter und der Schaltwelle wird die Bewegung der Spindelmutter, das heißt die rotatorische oder translatorische Bewegung, in eine Wähl- oder Schaltbewegung der Schaltwelle umgewandelt. Hierbei wird beispielsweise eine rotatorische Bewegung der Spindelmutter in eine Verschwenkbewegung, das heißt eine Rotativbewegung, der Schaltwelle zum Schalten bzw. Auslegen eines Ganges umgewandelt werden, oder eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine translatorische Bewegung der Schaltwelle längs ihrer eigenen Achse umgewandelt werden.

Zur Umwandlung einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle weist der Getriebeaktor ein Getriebe auf, welches die Spindelmutter, wenigstens zwei Zahnräder und ein Wellenrad, welches mit der Schaltwelle verbunden ist, umfasst. In einem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel ist die Spindelmutter selber nur genau mit einem Zahnrad gekoppelt. Über dieses eine Zahnrad wird dann die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung zunächst dieses Zahnrades und damit auch in eine entsprechende rotative Bewegung der Schaltwelle als Schaltbewegung umgewandelt.

Alternativ oder zusätzlich zu diesem Getriebe zur Umwandlung der translatorischen

Bewegung der Spindelmutter in eine Schaltbewegung der Schaltwelle kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe des Getriebeaktors, die Spindelmutter, ein Übersetzungszahnrad und zumindest einen Wähltopf umfasst. Der Wähltopf selber weist dabei eine periodische Bahnkurve, insbesondere in Form einer Aussparung über seinen Umfang, auf, welche mit der Schaltwelle wirkverbunden ist. Dieses Getriebe ist dabei so ausgestattet, dass es einen zweiten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter auf der Spindel gibt, welcher von dem ersten Stellungsbereich verschieden ist, und in welchem die Spindelmutter so mit dem Wähltopf verbunden ist, dass eine rotative Bewegung der Spindelmutter in eine im Wesentlichen periodisch wiederkehrende Heb- und Senkbewegung der Schaltwelle als Wählbewegung resultiert.

Die Spindelmutter kann weiter in einen dritten axialen Stellungsbereich (50) verfahrbar sein, der insbesondere mit dem ersten axialen Stellungsbereich zumindest räumlich im Wesentlichen zusammenfällt. Die Spindelmutter weist für die Betätigung der Kupplung ein Betätigungselement auf, welches mit einer Betätigungsstrecke zur Betätigung wenigstens einer Kupplung wenigstens zusammenwirkt. Bei der Betätigungsstrecke kann es sich um eine Strecke aus der Menge mechanische-, pneumatische oder hydraulische Strecke handeln, wobei eine hydraulische Strecke aber auf Grund ihrer Verbreitung aber bevorzugt wird. Der dritte axiale Stellungsbereich ist dabei funktional so zu verstehen, dass hier eine weitere Bewegung der Spindel durch den Motor keine weitere Bewegung der Schaltwelle, bzw. des Schalthebels verursacht. Die Schaltwelle ist dann nach einer bestimmten Drehzahl, d.h. nach einem maximal Drehwinkel vom Spindeltrieb ausgekoppelt. Dieses kann z.B. dadurch geschehen, dass die Spindelmutter nicht mehr mit Zahnrädern zum Antrieb der Schaltwelle in Eingriff steht. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Schaltwelle mit oder ohne einer

Rastierungskomponents in Position gehalten wird.

Dieser dritte axiale Stellungsbereich kann räumlich mit dem ersten axialen Stellungsbereich im Wesentlichen zusammenfallen, wobei die Schaltwelle in diesem dritten axialen Stellungsbereich nicht mehr von der Spindelmutter angetrieben wird und die Spindelmutter statt dessen wenigstens mit dem Betätigungselement so zusammenwirkt, dass eine weitere Drehung der Spindel in einer Betätigung der Betätigungsstrecke (mechanische-, pneumatische oder hydraulische Strecke) in der Art eines Geberzylinders resultiert.

Es wird mithin zwischen vier im wesentlichen unterschiedlichen funktionalen Stellungen der Spindelmutter unterschieden. Die unterschiedlichen Funktionen werden dabei durch die An- steuerung der Spindel über den Antriebsmotor realisiert. In der ersten Funktion wird durch eine Rotation der Spindelmutter eine Wählbewegung der Schaltwelle erzeugt, in der zweiten und dritten Funktion wird durch eine Translationsbewegung der Spindelmutter eine Schaltbewegung des wenigstens einen Schalthebels induziert und in der vierten Funktion wird durch eine weitere translatorische Bewegung der Spindelmutter in die gleiche Richtung eine Betäti- gung der Kupplung verursacht, wobei hierzu eine gleichzeitige Schaltbewegung der Schaltwelle verhindert wird. Hierfür kann bspw. die Spindelmutter aus dem Eingriff mit den beiden Zahnrädern fahren.

Für die Betätigung der Kupplung verhält sich der Aktor dann im Wesentlichen wie ein

Geberzylinder. So kann die Spindelmutter ein Betätigungselement umfassen, welches in der Art eines Kolbens ein eine hydraulische Strecke einwirkt. Alternativ kann die Spindelmutter über das Betätigungselement auch auf einen entsprechenden Kolben einwirken. Auch andere, insbesondere mechanische oder pneumatische Strecken zur Betätigung der Kupplung können alternativ zwischen der Kupplung und dem Aktor vorgesehen sein.

Zur Umsetzung der translatorischen Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle ist es vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die beiden Zahnräder so voneinander entkoppelt sind, dass in dem ersten axialen Stellungsbereich immer nur genau ein Zahnrad in direkter oder indirekter Wirkverbindung mit der Spindelmutter ist. Je nach Zahnrad, welches mit der Spindelmutter in Wirkverbindung ist, wird dann eine rotative Schaltbewegung der Schaltwelle in die eine oder in die andere Richtung bewirkt. Dieser Aufbau von den beiden Zahnrädern und der Schaltwelle kann insbesondere so vorgesehen sein, dass beide Zahnräder in ein Wellenrad der Schaltwelle von im Wesentlichen entgegengesetzten Seiten eingreifen. Bei gleichem Drehsinn der einzelnen Zahnräder wird dann eine Rotation der Schaltwelle in unterschiedlichen Richtungen erzeugt. Entkoppelt sind die beiden Zahnräder dann insofern voneinander, dass sie jeweils frei in die eine oder andere Richtung rotieren können. Wird das eine Zahnrad über die Spindelmutter angetrieben, so kann das andere Zahnrad frei über die Kopplung mit der Schaltwelle mitrotieren. Eine Verbindung der beiden Zahnräder über die Spindelmutter ist dabei zu keinem Zeitpunkt gegeben. Es kann somit zu keiner Verspannung der Zahnräder untereinander führen. Die Entkopplung ist somit insbesondere als eine Entkopplung in Bezug auf die Spindelmutter zu verstehen.

Um jeweils zu gewährleisten, dass die Spindelmutter immer nur mit einem Zahnrad in

Wirkverbindung steht, ist es vorgesehen, dass die Spindelmutter als Zahnstange mit einer Verzahnung ausgebildet ist, wobei sich die Verzahnung nur über einen Teilumfang der Spindelmutter umfangsmäßig so erstreckt, dass die Spindelmutter wenigstens zwei unterschiedliche Winkelpositionen einnehmen kann, in denen die Verzahnung bei einer translatorischen Bewegung der Spindelmutter ausschließlich in das eine oder das andere Zahnrad eingreift. Auf diese Weise könnten sich auch noch mehr Winkelpositionen ergeben, in denen die Zahn- stange bzw. die Verzahnung der Spindelmutter in Bezug auf die Spindelmutter entkoppelte Zahnräder eingreift.

Wie geschildert, ist in dem ersten axialen Stellungsbereich der Spindelmutter das Getriebe des Getriebeaktors so ausgebildet, dass eine translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotative Bewegung der Schaltwelle umgewandelt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Getriebeaktors ist es vorgesehen, dass hierfür eine Verdrehsicherung so bereit gestellt ist, dass die Spindelmutter in diesem ersten axialen Stellungsbereich gegenüber einem Gehäuse gegen Verdrehungen gesichert ist, das heißt abgestützt wird. Eine Rotation der Spindel führt dann in diesem ersten axialen Stellungsbereich immer in eine Axialbewegung der Spindelmutter. Weiterhin bevorzugt führt diese Axialbewegung nicht nur zu einer Betätigung der Schaltwelle über die geschilderten Zahnräder, sondern auch dazu, dass die Spindelmutter von dem ersten axialen Stellungsbereich in einen zweiten axialen Stellungsbereich bewegt wird, der außerhalb des ersten axialen Stellungsbereichs gelegen ist. Besonders bevorzugt ist das Getriebe des Getriebeaktors in diesem zweiten axialen Stellungsbereich dann so ausgebildet, dass die Spindelmutter in diesem zweiten axialen Stellungsbereich zumindest in einer ersten Drehrichtung der Spindel mit dieser mitdreht, ohne dabei gegenüber der Spindel axial zu wandern. Auf diese Weise kann vorteilhaft besonders einfach ein Schalten von einer Schaltbewegung der Schaltwelle im ersten axialen Stellungsbereich in eine Wählbewegung im zweiten axialen Stellungsbereich umgeschaltet werden. Dies geschieht automatisch durch die axiale Verlagerung der Spindelmutter, wobei die Schaltung dann abgeschlossen ist, wenn die Spindelmutter aus dem Wirkbereich der Verdrehsicherung des ersten axialen Stellungsbereichs herausbewegt wurde. Um auch wieder ein Schalten des Getriebes des Getriebeaktors von der Wählbewegung in die Schaltbewegung der Schaltwelle hinein zu ermöglichen, ist vorteilhafter Weise ein Freilauf vorgesehen, der die Spindelmutter in dem zweiten axialen Bereich auf der Spindel an einer rotativen Bewegung in einer zweiten Drehrichtung, die der ersten entgegengesetzt ist, hindert. Auf diese Weise kommt es durch eine Rotation der Spindel in die zweite Drehrichtung nicht zu einer Drehung der Spindelmutter, was bewirkt, dass sie axial entlang der Spindel bewegt wird, und so von dem zweiten axialen Stellungsbereich in den ersten axialen Stellungsbereich wieder hinein bewegt wird. Der Freilauf wirkt hier quasi als Verdrehsicherung.

Weiterhin ermöglicht der Freilauf vorteilhafter Weise auch, dass immer eine definierte

Wählbewegung der Schaltwelle ermöglicht wird, da ausschließlich eine rotative Bewegung der Spindelmutter in der ersten Drehrichtung für eine Umwandlung in eine translatorische Auf-AbBewegung der Schaltwelle zur Verfügung steht. Um die Steuerung des Motors des Getriebeaktors korrekt durchführen zu können, ist ein Sensor vorgesehen, welcher ein Signal ausgeben soll, welches die axiale Position des Schalthebels der Schaltwelle bzw. der Schaltwelle selber repräsentiert und/oder um eine Schaltbewegung des Schalthebels in die richtige Richtung einleiten zu können, ein Signal ausgibt, welches direkt oder zumindest indirekt Auskunft über die Winkelstellung, das heißt über die umfangsmäßige Positionierung der Verzahnung der Spindelmutter ausgibt. Dieser Sensor ist dafür im Bereich des Übersetzungszahnrads der Spindelmutter, oder eines zwischen diesen Elementen und mit diesem gekoppelten Organs bereitgestellt und kann aus ihrer Stellung bzw. aus ihrer jeweiligen Bewegung ein entsprechendes Signal generieren. So kann das Signal für die axiale Stellung des Schalthebels verwendet werden, um die Auf- und Abbewegung der Schaltwelle zu unterbrechen, in dem der Motor gestoppt wird und/oder die Drehbewegung des Motors in die erste Richtung so lange durchgeführt wird, bis sowohl der Schalthebel in der richtigen Schaltgasse steht, als auch die Verzahnung der Spindelmutter so winkelmäßig orientiert ist, dass das Zahnrad in der ersten axialen Stellung bzw. in dem ersten axialen Stellungsbereich in Eingriff mit der Spindelmutter gebracht werden kann, welches so mit der Schaltwelle gekoppelt ist, dass der Schalthebel in Richtung des gewünschten Ganges bewegt wird. Insbesondere ist hierbei zu beachten, dass die Schaltwelle zwischen zwei Teilgetrieben bereitgestellt sein kann, und die Bewegung des Schalthebels in die eine Richtung das Einlegen eines Ganges im ersten Teilgetriebe und die Bewegung des Schalthebels in die andere Richtung das Einlegen eines Ganges im anderen Teilgetriebe bewirkt.

Es ist ebenfalls vorgesehen, dass die Schaltwelle bzw. der Schalthebel in Kombination mit den Schaltschienen für die einzelnen Teilgetriebe eine Schaltkinematik in der Art eines Active Interlocks® nutzt. Das heißt, das Einlegen eines neuen Ganges bewirkt automatisch das unmittelbar vorherige Auslegen aller übrigen Gänge des gleichen Teilgetriebes. Hierdurch kann es zu keinen blockierenden Gangkombinationen in einem Teilgetriebe kommen. Zur Konstruktion dieser Active lnterlock®-Kinematik wird auf die DE 10 2013 203 284 A1 verwiesen, die hiermit in Bezug auf den Aufbau der Geometrie der Schalthebel und Schaltschienen Bezug genommen.

Zur Umwandlung der rotativen Bewegung der Spindelmutter im zweiten axialen Stellungsbereich in eine translatorische bzw. axiale Bewegung der Schaltwelle ist ein Übersetzungszahnrad vorgesehen, welches mit einem weiteren Zahnrad verbunden ist, welches wiederum bevorzugt momentenschlüssig mit der Spindelmutter verbunden werden kann. Das Übersetzungszahnrad weist dabei vorteilhafter Weise ein Übersetzungsverhältnis von 2:1 zu einer Verzahnung auf, die vorzugsweise als Kronenrad ausgebildet n dem Wähltopf angeordnet ist. Hierdurch kann eine genauere Positionierung der Schaltwelle in axialer Richtung erreicht werden, da die axiale Änderung des Schalthebels mittels des Wähltopfs langsamer durchgeführt wird als bei einer 1 :1 -Übersetzung. Insgesamt wird durch die Rotation der Spindelmutter eine Rotation des Übersetzungszahnrads in gleicher Drehrichtung wie die Spindelmutter erzeugt. Durch das Eingreifen des Übersetzungszahnrad in das Kronenrad des Wähltopfs wird der Wähltopf in einer Ebene 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad bzw. im Wesentlichen 90° versetzt zum Übersetzungszahnrad in Rotation versetzt, wobei besonders bevorzugt die Drehachse des Wähltopfs koaxial zur Achse der Schaltwelle verläuft bzw. bevorzugt mit dieser zusammenfällt. Die rotative Bewegung des Wähltopfs um die Schaltwelle herum wird mittels Führungsstiften, die durch eine periodische Bahnkurve des Wähltopfs hindurchgreifen und mit einer gehäusefesten Kulissenbahn verbunden ist, in eine Auf- und Abbewegung der Schaltwelle transformiert. Vorteilhafter Weise ist die Kulissenbahn dabei so ausgeführt, dass sie im Wesentlichen axial parallel zur Schaltwelle, das heißt koaxial zur Schaltwelle, verläuft. Die Führungsstifte unterliegen damit zwei Zwangsbedingungen, die eine Zwangsbedingung ist durch den Verlauf der Kulissenbahn vorgegeben und verhindert im Wesentlichen rotative Bewegungen der Schaltwelle, während die zweite Zwangsbewegung durch die Bahnkurve des Wähltopfs vorgegeben ist, welche sowohl umfangsmäßige, als auch axial verlaufende Anteile aufweist. Hierdurch wird eine Drehung des Wähltopfs in eine Axialbewegung der Führungsstifte und somit in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle transformiert.

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es auch vorgesehen sein kann, dass sich durch eine spezielle Orientierung der Kulissenbahn auch rotative und translatorische Bewegungsanteile der Schaltwelle für eine Schaltbewegung des Schalthebels überlagern können.

Während besonders bevorzugt mittels der Schaltwelle bzw. des Schalthebels auf der

Schaltwelle Gänge in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs geschaltet werden können, ist es zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass mittels des Schalthebels auch eine Kupplung oder eine Bremse betätigt werden kann. Dieses kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass in einem axialen Bereich auf der Schaltwelle statt einer Schaltschiene zum Schalten eines Ganges in einem Getriebe eine Schaltschiene oder allgemein ein Schaltelement zum Betätigen der Kupplung oder der Bremse bereitgestellt ist.

Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Schalt- und/oder Wählvorgangs bzw. zur Betätigung des erfindungsgemäßen Getriebeaktors ist des weiteren eine Steuerung zur An- steuerung des Getriebeaktors vorgesehen. Diese Steuerung ist hierbei insbesondere als Steuerungsverfahren zur Ansteuerung des Getriebeaktors zu verstehen. Des weiteren kann auch eine Steuerungsanordnung bereitgestellt sein, welche diese Steuerung durchführt.

Hierbei soll insbesondere das Auslegen des bisherigen Ganges so erfolgen, indem der Getriebeaktor zunächst so angesteuert wird, dass er die Spindel in eine erste Richtung antreibt. Da die Spindelmutter an der Verdrehsicherung abgestützt ist und gegen Verdrehungen gesichert ist, wird sie dann axial auf der Spindel wandern und durch einen Eingriff mit einem Zahnrad die translatorische Bewegung der Spindelmutter in eine rotatorische Bewegung der Schaltwelle umführen. Durch die Drehung des Zahnrads wird die Schaltwelle und darüber der Schalthebel so verschwenkt, dass der eingelegte Gang ausgelegt wird und der Schalthebel in eine Neutralgasse verlagert wird.

Befindet sich nun der Schalthebel in der Neutralgasse, so wird gemäß der Steuerung der Schalthebel eine Gasse mit dem gewählten neuen Gang verfahren. Dies wird dadurch erreicht, dass der Motor so angesteuert wird, dass er die Spindel weiterhin in die erste Drehrichtung antreibt. Die Spindelmutter wird dabei aus dem zweiten axialen Stellungsbereich verlagert, so dass sie nicht mehr von der Verdrehsicherung abgestützt wird und beginnt sich in die erste Drehrichtung zu drehen. An dieser Stelle ist die Spindelmutter momentenschlüssig mit dem weiteren Zahnrad verbunden, welches in ein Übersetzungszahnrad eingreift, welches wiederum das Kronenrad des Wähltopfs antreibt und somit über eine Bewegung der Führungsstifte in der Bahnkurve des Wähltopfs und einer Kulissenbahn eine axiale Verlagerung des Schalthebels bewirkt. Zur Ansteuerung des Motors ist weiterhin ein Sensor vorgesehen, der ein Sensorsignal ausgibt. Dieses Sensorsignal wird durch die Steuerung so verarbeitet, dass die Stellung des Schalthebels in der Gasse des gewählten Ganges erkannt wird und entsprechend die Steuerung so verfährt, dass nun ein neuer gewählter Gang eingelegt wird.

Hierfür wird der Motor weiterhin so angesteuert, dass gemäß des Sensorsignals sowohl der Schalthebel in der Gasse des gewählten Ganges liegt, als auch die Verzahnung der Spindelmutter winkelmäßig so positioniert ist, dass sie mit dem Zahnrad in Eingriff gelangen kann, welches für ein Verschwenken des Schalthebels in die Richtung des Teilgetriebes bewirken kann, in welchem der neu gewählte Gang liegt. In Abhängigkeit von diesem Sensorsignal und der Ansteuerung des Motors wird die Drehrichtung des Motors nach Erreichen der beschriebenen Position umgedreht, so dass die Spindelmutter aufgrund des Freilaufs, welcher hier als Verdrehsicherung wirkt, an der Rotation gehindert wird und axial nun wieder in den ersten axialen Stellungsbereich hineinverlagert wird und dort über das mittels der Verzahnung aus- gewählte Zahnrad ein Verschwenken des Schalthebels in Richtung des neuen gewählten Ganges bewirkt.

Im Anschluss, insbesondere unmittelbar nach dem Einlegen des neuen Ganges durch den Schalthebel kann es vorgesehen sein, dass zum Betätigen der Kupplung

der Motor weiter in die gleiche Drehrichtung so angesteuert wird, dass die Spindelmutter weiterhin axial in Richtung des ersten axialen Stellungsbereiches und ggf. darüber hinaus in den dritten axialen Stellungsbereich verlagert wird. Im dritten axialen Stellungsbereich wird ein weiteres Verschwenken des Schalthebels wenigstens vermieden. Eine weitere Bewegung der Spindelmutter führt dann dazu, dass eine Kupplung durch eine Betätigung einer hydraulischen oder ähnlichen Strecke mittels eines Betätigungselements der Spindelmutter betätigt wird.

Auf diese Weise wird erreicht, dass alleine mittels des beschriebenen Sensors der Punkt ermittelt wird, an welchem die Drehrichtung des Motors umgedreht wird und eine Wählbewegung in eine Schaltbewegung umgestellt wird.

Es sei darauf hingewiesen, dass zusätzlich auch ein Sensor im Bereich des Motors bereitgestellt sein kann, welcher zumindest Auskunft über die Stellung der Spindel als solche geben kann. Gegebenenfalls erste Kombinationen mit dem zweiten Sensor, welcher die Winkelposition der Spindelmutter bzw. die genaue Stellung des Schalthebels vorgibt, kann dann das beschriebene Steuerungsverfahren zur Ansteuerung des Getriebeaktors durchgeführt werden.

Ein erfindungsgemäßer Aktor, der in der Erfindung aber nicht beschränkt ist und aus dem sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können, ist in den folgenden Figuren dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 a-1 c den Getriebeaktor in unterschiedlichen Schaltpositionen als Systemschaltbild,

Figur 2a-2c eine hintere Aufsicht auf einen Teil des Getriebeaktors gemäß den Figuren

1 a-1 c,

Figur 3a-3c ein H-Schaltbild zur Abstraktion der Schaltbewegung, Figur 4 ein Aktor mit Betätigungselement und hydraulischer Strecke zum Kupplungsbe- tätigen, und

Figur 5 GASS-Architektur des Aktors nach Figur 4.

Die Figuren 1 bis 3 beschreiben den Aktor in seiner Funktion als Getriebeaktor 1 zum

Betätigen eines Getriebes, d.h. zum Ein- und Auslegen von Gängen und zum Wählen von neuen Gängen. Die Figuren 1 a bis 1 c zeigen einen Getriebeaktor 1 in unterschiedlichen Stellungen bzw. beim Durchführen unterschiedlicher Verfahrensschritte zum Wählen bzw. Schalten eines neuen Ganges. Mittels eines Motors 2 wird eine Stirnradverzahnung 25 über eine entsprechende Rotorwelle 30 angetrieben. Je nach Drehrichtung des Motors 2 rotiert die Rotorwelle 30 dann in Drehrichtung 26, oder in die entgegen der Drehrichtung 31 und mit ihr entsprechend die Stirnradverzahnung 25. Die Stirnradverzahnung 25 greift dabei in eine Hohlrad- innenverzahnung 32 ein, welche hier direkt eine Spindel 3 antreibt. Die Stirnradverzahnung 25 und die Hohlrad-innenverzahnung 32 bilden dabei ein Getriebe mit einer Übersetzung von mindestens 1 . Je nach Drehrichtung 26, 31 des Motors 2 dreht sich auch die Spindel 3 in eine erste Richtung 12, oder einer dieser entgegengesetzten zweiten Richtung 14.

Auf der Spindel 3 ist eine Spindelmutter 4 angeordnet. In Abhängigkeit von der Stemmung der Spindelmutter 4 auf der Spindel 3 ist die Spindelmutter 4 in Eingriff mit einem der Zahnräder 5a, 5b. Die Figur 2a zeigt hierfür einen Schnitt durch die Anordnung des Getriebeaktors 1 aus der Rückenansicht. Die Spindelmutter 4 ist, wie in der Figur 2a dargestellt, als Zahnstange mit einer einseitigen Verzahnung 1 1 ausgebildet. Je nach Winkelposition der Spindelmutter 4 ist diese Verzahnung 1 1 in Eingriff mit dem Zahnrad 5a oder 5b. Beide Zahnräder 5a und 5b sind dabei fest mit einem Wellenrad 6 einer Schaltwelle 7 verzahnt. An der Schaltwelle 7 selber ist ein Schalthebel 8 angeordnet, der wenigstens einen Schaltfinger und mehrere Auswerfernocken umfasst. Die Auswerfernocken des Schalthebels 8 sind dabei so ausgebildet, dass sie in der Art eines„Active Interlocks"® mit hier nicht dargestellten Schaltschienen der Teilgetriebe interagieren können. Zur Wirkung solch eines Active Interlocks® und zum Aufbau solch eines Active Interlocks® wird hier auf die nicht veröffentlichte DE 10 2013 203 284 der Anmelderin verwiesen, auf deren Inhalt hierzu Bezug genommen wird.

Über die Verzahnung 1 1 greift die Spindelmutter 4 je nach Winkelstellung immer nur in genau ein Zahnrad 5a oder 5b ein. In dem dargestellten Fall der Figur 2 greift die Verzahnung 1 1 in das rechte Zahnrad 5a ein. Eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 bewirkt dann bei einer Bewegung in Richtung 15 gemäß Figur 1 a eine Drehung 33 des rechten Zahnrads 5a. Diese Drehung 33 resultiert dann in eine Drehung 35 des Wellenrads 6, wodurch der Schalthebel 8 in die erste Richtung 13 verschwenkt wird und so aus seinem eingelegten Gang ausgelegt wird. In der Figur 3a ist ein H-Schaltbild dargestellt, welches zeigt, dass in den Figuren 1 a und 2a der Schalthebel 8 in einem Gang 4 eingelegt ist. Eine Drehung 35 des Wellenrads 6 bewirkt damit ein Auslegen des Schalthebels 8 in Richtung 13 aus dem Gang 4. In den Figuren 1 a und 2a ist die Situation gezeigt, in der sich die Spindelmutter 4 in einem ersten axialen Stellungsbereich 40 der Spindel 3 befindet. Hier ist die Spindelmutter 4 an einer

Verdrehsicherung in Form eines Abstützelements 9 gegen Verdrehungen gesichert. Das Abstützelement 9 ist dafür mit einem Gehäuse 10 fest verbunden. Eine Drehung des Motors 2 verursacht bei dieser Stellung immer eine axiale Bewegung der Spindelmutter 4. Eine Drehung in die erste Richtung 12 entspricht dabei einer axialen Bewegung 15 auf den Motor zu. Dieses verursacht dann durch den Eingriff zwischen der Verzahnung 1 1 und dem rechten Zahnrad 5a die geschilderte Bewegung des Schalthebels 8. Gleichzeitig bewegt sich dabei die Spindelmutter 4 axial in Richtung 15 aus dem Wirkungsbereich des Abstützelements 9 heraus und gelangt in den Wirkungsbereich des Zahnrads 16. Da aber die Spindelmutter 4 in dem Bereich wo sie über das Abstützelement 9 gegen Verdrehungen gesichert ist noch nicht rotativ bewegt wird, bleibt das Zahnrad 16 stillstehend. Dieser Stillstand des Zahnrads 16 ist zumindest so lange gegeben, bis der Auslegevorgang des Schalthebels 8 bezüglich des Ganges 4, wie in der Figur 3a gezeigt ist, abgeschlossen ist. Nach Abschluss des Auslegevorgangs befindet sich der Schalthebel 8 in der neutralen Gasse. Er kann dann frei axial entlang der Schaltwelle 7 in Richtung der Wählbewegung 24, wie in der Figur 1 a gezeigt, bewegt werden.

Erst wenn die Spindelmutter 4 vollständig aus dem ersten axialen Stellungsbereich 40 hinausgetreten ist und den Wirkkontakt mit dem Abstützelement 9 verloren hat, ist eine Wählbewegung 24 möglich, welche in den Figuren 1 b, 2b und 3b dargestellt ist. Wie zu den Figuren 1 a bis 3a beschrieben wurde, wird die Auslegebewegung des Ganges, das heißt die Verschwenkung des Schalthebels 8, mittels einer Rechtsdrehung des Motors 2 bewirkt. Hieraus resultiert auch eine Rechtsdrehung der Spindel 3 und damit eine axiale Verstellung der Spindelmutter 4 nach links in der Zeichnung. Mit dem Verlassen des ersten axialen Stellungsbereichs 40 wird die Spindelmutter 4 nicht mehr von dem Abstützelement 9 abgestützt und ist nicht mehr gegen Verdrehen gesichert. Spätestens wenn die Spindelmutter 4 an das Spindelmutterzahnrad 37 anstößt, verdreht es im gleichen Sinne und mit gleicher Geschwindigkeit wie die Spindel 3. Der Schalthebel 8 befindet sich dann in der Neutralgasse. Ohne Änderung der Motordreh richtung 26 startet dann der Wählvorgang des Getriebeaktors 1 . Der Motor 2 dreht weiter in Richtung 26, was, wie beschrieben, in einer Rechtsdrehung 38 der Spindelmut- ter 4 resultiert, was sich über das Zahnrad 16 entsprechend auf das Spindelmutterzahnrad 37 überträgt, welches sich dann auch in Drehrichtung 39 dreht. Über die Verzahnung mit dem Übersetzungszahnrad 17 wird dieses in eine entgegengesetzte Richtung 42 gedreht.

Das Übersetzungszahnrad 17 ist auf der motorzugewandten Seite mit einer Verzahnung 27 in einem Freilauf 28 so gelagert, dass die Linksdrehrichtung 42 des Übersetzungszahnrads 17 erlaubt ist. Auf der Drehachse 43 des Übersetzungszahnrads 17 ist ein Zahnrad 44 angeordnet, welches die Drehbewegung 42, das heißt die Bewegung der Spindelmutter in Richtung 38 über eine momentenschlüssige Verbindung, über ein Kronenrad 18 an den Wähltopf 19 weitergibt. Die Rechtsdrehung der Spindelmutter 4 in Richtung 38 wird dadurch in eine Rechtsdrehung des Wähltopfs 19 umgewandelt. Der rechtsumdrehende Wähltopf 19 dreht sich somit in Richtung 45 und transformiert mit Hilfe der auf seinem Umfang angeordneten Bahnkurve 22 und einer gehäusefesten Kulissenbahn 21 die Drehbewegung in Richtung 45 in eine Auf- und Abwärtsbewegung der Führungsstifte 20, die durch die Bahnkurve 22 in die Kulissenbahn 21 eingreifen und mit der Schaltwelle 7 verbunden sind. Die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 ist hier über Verbindungsstellen 23 der Schaltwelle 7 realisiert. Diese Auf- und Abbewegung der Führungsstifte 20 entspricht damit einer Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 in seiner neutralen Stellung. In dem hier dargestellten Fall verläuft die Kulissenbahn 21 parallel zur Schaltwelle 7. Die Bahnkurve 22 verläuft umfangsmäßig um den Wähltopf 19 herum in Art einer Zick-Zack-Kurve. Hier wäre auch eine Sinuskurve denkbar. In dem hier dargestellten Fall sind zwei Führungsstifte 20 vorgesehen, die in jeweils entgegengesetzt angeordneten Kulissenbahnen 21 eingreifen. Die Bahnkurve 22 ist daher so gestaltet, dass sie umfangsmäßig periodisch wiederkehrt und zwischen den beiden Kulissenbahnen 21 wenigstens eine ganzzahlige Periode der Bahnkurve 22 liegt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Bewegungsrichtung der beiden Führungsstifte 20 immer jeweils in die gleiche Richtung 24 zeigt.

Durch die Verbindung der Führungsstifte 20 mit der Schaltwelle 7 wird die gesamte

Schaltfingereinheit, das heißt der Schalthebel 8, in der neutralen Gasse so lange gehoben oder gesenkt, das heißt es wird eine Wählbewegung 24 so lange ausgeübt, wie sich der Motor 2 im Rechtslauf 26 befindet. Über ein Sensor 29, welcher im Bereich der Verzahnung 27 am Freilauf 28 bereitgestellt ist, kann die Anzahl der Umdrehungen des Zahnrads 44 in Drehrichtung 42 überwacht werden. Da das Verhältnis zwischen Kronenrad 18 und Zahnrad 44 bezüglich der Übersetzung bekannt ist, kann aus der Anzahl der Umdrehungen des Übersetzungszahnrads 17 in Drehrichtung 42 direkt auf die Stellung der Führungsstifte 20 und damit auf die Position des Schalthebels 8 geschlossen werden. Bei Erreichen der Zielgasse, in diesem Fall in Figur 3b durch den Punkt zwischen dem dritten und dem siebten Gang, wird die Auf- und Abwärtsbewegung der Schaltwelle gestoppt. Jeder Zielpunkt in der Neutralgasse für den Schalthebel 8 kann dabei während der Wählbewegung 24 von oben oder unten angefahren werden. Durch das Übersetzungsverhältnis zwischen Spindelmutter 4 und Wähltopf 19 bzw. Kronenrad 18 entscheidet diese Anfahrtsrichtung über die winkelmäßige Stellung der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4. Wie bereits angesprochen, entscheidet diese Winkelposition der Verzahnung 1 1 darüber, welches Zahnrad 5a oder 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7, das heißt zum Schalten des Schalthebels 8, betätigt wird. Hieraus resultiert dann das Einlegen des einen oder anderen Gangs, in diesem Fall zum Beispiel des dritten oder siebten Gangs, gemäß Figur 3b. Der Sensor 29 ermittelt daher die Position des Führungstopfs 19 und damit der Führungsstifte 20 exakt so, dass sowohl die Zielposition des Schalthebels 8, als auch die Winkelposition der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 in Abhängigkeit vom gewünschten nächsten Gang angefahren wird. Genau dann wird die Rotation 26 des Motors 2 angehalten.

Vor der Zielgasse wird die Motordrehrichtung von einer Rechtsdrehung 26 in eine

Linksdrehung 31 umgeschaltet. Damit dreht auch die Spindel 3 nun auch in die zweite Richtung 14, das heißt nach links. Die Spindelmutter 4 könnte nun entweder mit der Spindel 3 mitdrehen, oder nach rechts verschoben werden. Über das Zahnrad 16 ist die Spindelmutter 4 über das Übersetzungszahnrad 17 und die Verzahnung 27 mit dem Freilauf 28 verbunden, welcher die Drehung des Übersetzungszahnrads 17 in eine Drehrichtung 46 entgegengesetzt zur Drehrichtung 42, das heißt nach rechts, verhindert, das heißt das Übersetzungszahnrad 17 und damit auch die Spindelmutter 4 gegen eine entsprechende Verdrehung sperrt. Eine Drehung der Spindelmutter 4 in Linksrichtung 47 ist somit nicht möglich und dieser

rotatorische Freiheitsgrad der Spindelmutter 4 ist in diesem zweiten axialen Stellungsbereich 41 , in dem die Spindelmutter 4 mit dem Zahnrad 16 gekoppelt ist, gesperrt. Sie kann daher bei einer Drehung 31 des Motors 2 nach links dieser Linksdrehung in die zweite Richtung 14 der Spindel 3 nicht folgen und kann nur rotatorisch in Richtung 48 nach rechts bewegt werden. Durch diese Sperrung des Übersetzungszahnrads 17 durch den Freilauf 28 wird entsprechend eine Drehmomentübertragung vom Motor 2 auf die Wählkinematik verhindert. Der Wähltopf 19 wird nicht verdreht, wodurch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 verhindert wird. Je nach gewünschtem Zielgang befindet sich die Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 dann auf der von hinten gesehenen linken oder rechten Seite, wobei links ein Eingriff mit dem Zahnrad 5b und rechts ein Eingriff mit dem Zahnrad 5a möglich ist. Dieses ist so in Figur 2c dargestellt. Für den hier dargestellten Fall, dass als Zielgang der Gang drei durch die Elektronik bestimmt ist, ist der Motor 2 entsprechend so angehalten worden, dass sich der Schalt- hebel 8 in seiner Endposition in der Neutralgasse zwischen den Gängen drei und sieben befindet, während sich gleichzeitig die Winkelposition der Verzahnung 1 1 so ergibt, dass sie in das Zahnrad 5b zum Verschwenken der Schaltwelle 7 eingreifen kann. In den Figuren 1 c, 2c und 3c ist nun dargestellt, wie die Umsetzung der Drehung des Motors 2 nach links 31 in ein Einlegen des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13 zum Einlegen des dritten Gangs resultiert. Die translatorische Bewegung der Spindelmutter 4 in Richtung 48 resultiert in einer Verdrehung des linken Zahnrads 5b gemäß Figur 2c in die Papierebene hinein, das heißt in eine Drehrichtung 49 nach rechts in Bezug auf seine Drehachse. Durch die Verbindung zwischen Zahnrad 5b und Wellenrad 6 der Schaltwelle 7 resultiert diese Rechtsdrehung 49 nun wieder in eine Linksdrehung 35 des Wellenrads 6 und damit der Schaltwelle 7. Das rechte Zahnrad 5a ist dabei nicht mit der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 verbunden und dreht sich frei mit dem Wellenrad 6 mit. Die Verdrehung der Schaltwelle 7 in Drehrichtung 35 resultiert dann in einem Verschwenken des Schalthebels 8 in die erste Richtung 13, was bedeutet, dass der Schaltfinger des Schalthebels 8 eine hier nicht dargestellte Schaltschiene entsprechend bewegt und den neuen Gang 3 gemäß Figur 3c einlegt.

In den vorangegangenen Figuren wurde das Auslegen des ersten und Einlegen des dritten Gangs exemplarisch dargestellt. Hierbei wurde darauf verzichtet, die Funktion eines im Schalthebel 8 und in den nicht dargestellten Schaltschienen bereitgestellten„Active

Interlocks"® explizit darzustellen. Hierdurch wird vor dem Einlegen eines neuen Gangs immer gewährleistet, dass alle übrigen Gänge ausgelegt sind. Des weiteren ist die Anordnung der einzelnen Zahnräder hier nur exemplarisch anzusehen. Insbesondere kann die Kopplung der Spindelmutter 4 mit dem Übersetzungszahnrad 17 auch auf der entgegengesetzten Seite der Schaltwelle 7 bzw. des Abstützelements 9 vorgesehen sein. Hieraus würde resultieren, dass die Spindelmutter 4 sich translatorisch nach rechts bewegen würde, um den Gang auszulegen und nach links, um einen Gang einzulegen. Des weiteren könnten die Sperrrichtungen von Abstützelement 9 bzw. Verdrehsicherung 9 und Freilauf 28 jeweils in entgegengesetzter Richtung wirken, wodurch sich im Wesentlichen nur die Drehrichtung des Wähltopfs 19 ändern würde.

Insgesamt wird auf einfache Weise realisiert, dass eine Drehung des Motors 2 in eine erste Drehrichtung 26 ein vollständiges Auslegen der eingelegten Gänge und ein Verfahren des Schalthebels 8 in die Neutralgasse, verbunden mit einem anschließenden Wählvorgang, durch eine Wählbewegung 24 des Schalthebels 8 bewirkt, während die Umkehrung der Drehung des Motors 2 in Richtung 31 wiederum das Einlegen des gewünschten Gangs durch den Schalthebel 8 bewirkt. Hierbei muss insbesondere auf die Funktion des Sensors 29 hingewie- sen werden, welcher zusätzlich zu einem möglichen Sensor im Bereich des Motors 2 bereitgestellt sein muss, um hier über die Anzahl der Drehungen der Verzahnung 27, das heißt über die Umdrehungen des Wähltopfs 19, sowohl die genaue Position des Schalthebels 8 in der Neutralgasse, als auch die Winkelposition der Verzahnung 1 1 der Spindelmutter 4 zu bestimmen. Nur auf diese Weise kann exakt das Schalten des Schalthebels 8 in Richtung 13 für das Einlegen des gewünschten Gangs im richtigen Teilgetriebe gewährleistet werden.

Die Figur 4 zeigt den Getriebeaktor 1 gemäß den vorherigen Zeichnungen ergänzt um eine hydraulische Strecke 60 zum Betätigen einer Kupplung 61. Die Spindelmutter 4 weist hierfür ein Betätigungselement 51 auf, welches mit einem Kolben 52 einer hydraulischen Strecke 60 so zusammenwirkt, dass durch eine Verlagerung der Spindelmutter 4 der Kolben 52 in der hydraulischen Strecke 60 einen Druck aufbaut, der so auf einen Nehmerzylinder 62 einwirkt, dass die wenigstens eine Kupplung 61 betätigt wird. Bei der Kupplung 61 kann es sich beispielsweise um eine Teilkupplung einer Doppelkupplung handeln. Es kann sich insbesondere um eine trockene oder eine Nasskupplung handeln, wobei es sich bevorzugt um eine normal offene Kupplung 61 handlet.

In der hier dargestellten Position der Spindelmutter 4 befindet sich diese in einem dritten axialen Stellungsbereich 50. In dieser Position ist die Spindelmutter 4 weder mit dem Zahnrad 5a noch mit dem Zahnrad 5b gekoppelt, wird aber durch den Antrieb des Motors 2 weiter in Richtung 48 verlagert. Hierbei kann die Spindelmutter 4 über das Betätigungselement 51 auf den Kolben 52 wie oben beschrieben einwirken auf diese Weise kann unmittelbar nach einlegen eines Ganges im ersten axialen Stellungsbereich 40 durch den Schalthebel 8 über die Schaltwelle 7 die Kupplung 61 durch die Ansteuerung des Motors 2 betätigt werden. Die Betätigung kann insbesondere in einem Einrücken der entsprechenden Kupplung 61 bestehen.

Diese entsprechenden weiteren Funktionsschritte sind in dem entsprechenden H-Schaltbild, bzw. der GASS-Architektur gemäß Figur 5 gezeigt. Unmittelbar nach jedem Einlegen eines Ganges kann die Kupplung K betätigt werden. Bezuqszeichenliste

Getriebeaktor

Motor

Spindel

Spindelmutter

Zahnrad

Wellenrad

Schaltwelle

Schalthebel

Abstützelement

Gehäuse

Verzahnung

erste Richtung

erste Richtung

zweite Richtung

Bewegung

Zahnrad

Übersetzungszahnrad

Kronenrad

Wähltopf

Führungsstifte

Kulissenbahn

Bahnkurve

Verbindungsstelle

Wählbewegung

Stirnradverzahnung

Drehung

Verzahnung

Freilauf

Sensor

Rotorwelle

Hohlradinnenverzahnung

Drehung

Drehung

Spindelmutterzahnrad Drehung

Drehung

erster axialer Stellungsbereich zweiter axialer Stellungsbereich Drehrichtung

Drehachse

Zahnrad

Richtung

Drehrichtung

Linksrichtung

Richtung

Drehrichtung

Stellungsbereich

Betätigungselement

Kolben

hydraulische Strecke

Kupplung

Nehmerzylinder