Getriebestelleinrichtung für ein automatisiertes Schaltgetriebe eines

Fahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Getriebestelleinrichtung zur hilfsenergiebetriebenen

Gangwahl bei einem automatisierten Schaltgetriebe eines Fahrzeuges, umfassend ein Stellergehäuse mit einer zumindest längsverstellbar hierin gelagerten Stellstange, die mit einem quer hierzu angeordneten Schaltfinger zur Schaltgassen- und Gangwahl zusammenwirkt, wobei eine elektrische oder druckmittelbetriebene Antriebseinheit zur Längsverstellung der Stellstange vorgesehen ist.

Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die

Kraftfahrzeugtechnik. Die hier interessierenden Getriebestelleinrichtungen werden beispielsweise bei automatisierten Schaltgetrieben eingesetzt, um mittels Hilfsenergie - vorzugsweise in Form von Druckluft - eine Schaltgassenwahl sowie eine Gangwahl zur Betätigung des Schaltgetriebes vorzunehmen. Gattungsgemäße

Getriebestelleinrichtungen weisen meist eine Vielzahl von Bauteilen auf, um die Schaltvorgänge durchzuführen. Meist sind wenigstens zwei verschiedene Aktuatoren vorgesehen, wobei jeweils ein Aktuator für die Wahl der Schaltgasse und der jeweils andere für die Wahl der Gänge eingesetzt wird. Durch die unterschiedlichen Aktuatoren und die Umsetzung der mechanischen Stellwege benötigen bekannte

Getriebestelleinrichtungen einen recht großen Bauraum.

Die DE 10 2010 009 338 A1 offenbart eine Getriebestelleinrichtung, bei welcher ein Gassenwahl-Stellzylinder zum Verschieben eines Gangwahlelements entlang einer Wählgasse und ein Gangwahl-Stellzylinder zum Verschieben des Gangwahlelements entlang der jeweiligen Schaltgassen zum Einlegen der Gänge vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen die Bauweise zu vereinfachen, indem für die Wählgasse ein

Rastelement vorgesehen ist, so dass der Gassenwahl-Stellzylinder anstatt einer den Schaltgassen entsprechenden Anzahl an Stellungen als Zylinder mit nur zwei Stellungen ausgeführt werden kann und die Zwischenstellungen mittels des Rastelements gehalten werden.

Aus der DE 10 2006 005 249 A1 geht eine andere Getriebestelleinrichtung hervor, welche eine Schaltwelle aufweist, die mittels eines Aktuators entlang ihrer Längsachse bewegbar ist. Auf der Schaltwelle ist ein Schaltfinger fest angebracht. Durch die axiale Bewegung der Schaltwelle wird der Schaltfinger in Überseinstimmung mit einer

Schaltstange gebracht. Mittels eines weiteren an der Schaltwelle angelenkten Aktuators wird diese um ihre Längsachse geschwenkt, so dass der Schaltfinger in Eingriff mit der entsprechenden Schaltstange gebracht wird und diese zum Einlegen eines Ganges verschiebt. Um den Schaltfinger herum ist eine Verriegelungseinrichtung angeordnet, die dazu dient, die nicht ausgewählten Schaltstangen mittels eines Anschlages in einer Neutralposition zu halten. Auch diese Bauweise benötigt einen recht großen Bauraum.

Die DE 10 2013 0066 390 A1 offenbart eine gattungsgemäße Getriebestelleinrichtung, bei welcher ein an dem Stellergehäuse gelagertes Stellelement vorgesehen ist, welches zum Schalten eines Ganges in eine erste Richtung bewegbar und zum Wählen einer Getriebegasse in eine zweite, von der ersten Richtung verschiedene, Richtung bewegbar ist. Diese Getriebestelleinrichtung zeichnet sich zwar durch einen einfachen Aufbau aus und kommt mit nur einem Aktuator in Form einer druckmittelbetriebenen Antriebseinheit aus, jedoch ist die Gangwahlmechanik des Schaltgetriebes auf diese eingeschränkten Betätigungsbewegungen abzustimmen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Getriebestelleinrichtung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine flexible

Schaltgassen- und Gangwahl in kompakter Baueweise ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird ausgehend von einer Getriebestelleinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der

Erfindung wieder.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine in einem Stellergehäuse längsverstellbar und verschwenkbar angeordnete Stellstange zumindest

abschnittsweise mit einem Bewegungsgewinde versehen ist, das mit einer drehbar im Stellergehäuse gelagerten Bewegungsmutter derart zusammenwirkt, dass die von der Antriebseinheit erzeugte Drehbewegung der Bewegungsmutter eine Längsbewegung der Stellstange zur Schaltgassenwahl erzeugt, wobei schaltbare Rastmittel zur

Fixierung der Bewegungsmutter an der Stellstange vorgesehen sind, um die Stellstange zur Gangwahl zusätzlich um die Längsachse zu verschwenken.

Mit anderen Worten erfordert die erfindungsgemäße Lösung zur Schaltgassen- und Gangwahl nur eine einzige Antriebseinheit, welche sowohl die Verstellkraft für die Schaltgassenwahl als auch für die Gangwahl aufbringt. Zusätzlich werden schaltbare Rastmittel zum Feststellen der Bewegungsmutter benötigt, die sich bauraumsparend in das Stellergehäuse integrieren lassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Rastmittel einen axial verstellbaren Rastkolben mit einem an einer der Bewegungsmutter zugewandten Stirnseite angeordneten Verzahnungskranz auf, der mit einem korrespondierenden Verzahnungskranz an der Bewegungsmutter zusammenwirkt. Während der

Schaltgassenwahl befinden sich die einander zugewandten Verzahnungskränze außer Eingriff. Somit ist die Bewegungsmutter während der Schaltgassenauswahl frei drehbar und verfährt die Stellstange in Axialrichtung. Kommen nun die einander zugewandten Verzahnungskränze in Eingriff, so wird durch Feststellen der Bewegungsmutter gegenüber der Stellstange eine Verschwenkbewegung derselben erzeugt, welche die Gangwahl ermöglicht. Zur Realisierung der Verschwenkbewegung ist der Rastkolben über eine formschlüssige Welle-Narbe-Verbindung rotationsfest aber längs verschiebbar an der Stellstange angebracht. Die Welle-Narbe-Verbindung kann beispielsweise als

Passfederverbindung, Keilwellenverbindung oder dergleichen ausgebildet sein. Greifen die einander zugeordneten Verzahnungskränze von Bewegungsmutter und Rastkolben ineinander, so kann die Drehbewegung der Bewegungsmutter auf den Rastkolben übertragen werden. Durch die Führung des Rastkolbens mittels formschlüssiger Welle- Narbe-Verbindung wird die Drehbewegung weiter auf die Stellstange übertragen. Somit findet anstatt der ausgehenden Axialbewegung der Stellstange mit dem hieran angebrachten Schaltfinger eine Verschwenkbewegung dieser beiden Bauteile statt, wodurch der Gang im Schaltgetriebe eingelegt wird. Um den Gang wieder auszulegen und eine andere Schaltgasse zu wählen, verläuft der Ablauf rückwärts.

Die Axialverstellung des Rastkolbens erfolgt vorzugsweise über eine im Stellergehäuse ausgebildete druckmittelbeaufschlagbare Druckkammer. Hierfür wird der Rastkolben an der dem Verzahnungskranz gegenüberliegenden Stirnseite ventilgesteuert

vorzugsweise mit Druckluft beaufschlagt, um die einander zugeorndeten

Verzahnungskränze einzukuppeln. Mit Hilfe einer entgegenwirkenden Rückstellfeder gelangt der Rastkolben in die unbetätigte Ausgangsstellung. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, die Axialverstellung des Rastkolbens über einen im Stellergehäuse untergebrachten elektromechanischen Linearantrieb auszuführen, beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten.

Gemäß einer weiteren, die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, die rückstellende Hubbewegung des Rastkolbens mit einem stellergehäuseseitigen axialen Endrastanschlag zu begrenzen. Die Lösung der Verzahnungskränze und die Axialbewegung der Stellstange dürfen nur dann möglich sein, wenn der Schaltfinger wieder komplett in seine Ausgangsposition gelangt ist. Das bedeutet, dass der

Schaltfinger nicht ausgelenkt ist und kein Gang eingelegt ist, was einer N-Stellung des automatisierten Schaltgetriebes entspricht. Zu diesem Zweck rastet der axiale

Endrastanschlag in N-Stellung am Rastkolben ein, wodurch nur dann die in Eingriff stehenden Verzahnungskränze ausgekoppelt werden. Gleichzeitig wirkt der Endanschlag im eingerasteten Zustand als Verdrehsicherung für den Rastkolben. Da Rastkolben und Stellstange über die Welle-Narbe-Verbindung zusammenwirken, wird gleichzeitig eine Verdrehsicherung für die Stellstange erreicht, so lange sich die

Getriebestelleinrichtung im Schaltgassenwahlmodus befindet. Damit ist sichergestellt, dass sich die Stellstange während der Schaltgassenwahl nur entlang ihrer Längsachse verschieben und nicht verdrehen lässt.

Zur Gewährleistung der Axial- und Schwenkbewegung der Stellstange ist diese vorzugsweise mit beiden Endbereichen über im Stellergehäuse eingebrachte

Gleitlagerhülsen geführt. Zwischen der Stellstange und den Gleitlagerhülse besteht eine leichte Spielpassung.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden gemeinsam mit der

Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Getriebestelleinrichtung mit einem

Elektromotor als Antriebseinheit, und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Getriebestelleinrichtung mit einem

Druckmittelzylinder als Antriebseinheit.

Gemäß Fig. 1 besteht die Getriebestelleinrichtung im Wesentlichen aus einem

Stellergehäuse 1 , in welchem eine längs verstellbare und schwenkbare Stellstange 2 untergebracht ist. An der Stellstange 2 ist ein Schaltfinger 3 befestigt, welcher quer zur Längsachse der Stellstange 2 verläuft und mit dem distalen Ende zur Schaltgassen- und Gangwahl mit dem - hier nicht weiter dargestellten - Schaltgetriebe eines

Fahrzeuges zusammenwirkt.

Eine elektrische Antriebseinheit 4 in Form eines Elektromotors ist bei diesem

Ausführungsbeispiel zur Verstellung der Stellstange 2 vorgesehen. Ein Antriebsritzel 5 der elektrischen Antriebseinheit 4 kommt in eine hierzu korresponierende

Außenverzahnung einer Bewegungsmutter 6 zum Eingriff. Die Stellstange 2 ist mit einem Bewegungsgewinde 7 versehen. Das Bewegungsgewinde 7 der Stellstange 2 wirkt mit der drehbar im Stellergehäuse 1 gelagerten Bewegungsmutter 6 derart zusammen, dass die von der Antriebseinheit 4 erzeugte Drehbewegung der

Bewegungsmutter 6 eine Längsbewegung der Stellstange 2 zur Auswahl einer der Schaltgassen 8 des Schaltgetriebes erzeugt.

Um die Stellstange 2 zu Gangwahl zusätzlich um die Längsachse zu verschwenken, sind der Bewegungsmutter 6 zusätzliche Rastmittel zugeordnet. Die Rastmittel bestehen aus einem axial verstellbaren Rastkolben 9, der an einer der

Bewegungsmutter 6 zugewandten Stirnseite einen Verzahnungskranz 10a aufweist. Der rastkolbenseitige Verzahnungskranz 10a korrespondiert mit einem

bewegungsmutterseitigen Verzahnungskranz 10b in der vorstehend beschriebenen Weise.

Der Rastkolben 9 ist über eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung 10 rotationsfest aber längs verschiebbar an der Stellstange 2 angebracht. Die Axialverstellung des Rastkolbens 9 zur Herstellung eines Verzahnungseingriffes der miteinander

korrespondierenden Verzahnungskränze 10a und 10b erfolgt über eine

Druckmittelbeaufschlagung einer Druckkammer 12, welche im Stellergehäuse 1 ausgebildet ist. Über ein Belüftungsventil 13 erfolgt die Befüllung der Druckkammer 12 mit Druckluft, um den Rastkolben 9 in Eingriff mit der Bewegungsmutter 6 zu bringen, so dass in dem insoweit hergestellten Gangwahlmodus durch die Antriebseinheit 4 ein Verschwenken der Stellstange 2 zur Gangwahl innerhalb der zuvor ausgewählten Schaltgasse 8 erfolgt. Der Gangwahlmodus wird durch Entlüftung der Druckkammer 12 über das Entlüftungsventil 14 beendet, wobei eine zwischen der Bewegungsmutter 6 und dem Rastkolben 9 in Axialrichtung angeordnete Rückstellfeder 15 den Rastkolben 9 wieder in die Ausgangslage bringt, welche dem Schaltgassenwahlmodus entspricht.

Zur Fixierung der N-Stellung des Schaltgetriebes ist seitens des Stellergehäuses 1 ein axialer Endrastanschlag 16 für den Rastkolben 9 vorgesehen. Die beiden distalen Endbereiche der Stellstange 2 sind im Stellergehäuse 1 hier zugeordnete

Gleitlagerhülsen 17a, 17b geführt.

Im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei dem anderen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ein doppeltwirkender Druckmittelzylinder als Antriebseinheit 4' verwendet. Dessen zeichnerische Darstellung ist hier

schematisch: Die Antriebseinheit 4' ist um 90° verdreht, derart gegenüber der

Bewegungsmutter 6 positioniert, dass deren Zahnstange 18 an der Außenverzahnung der Bewegungsmutter 6 zum Eingriff kommt.

Über eine Hin- und Herbewegung der Antriebseinheit 4' durch entsprechend

wechselseitige Beaufschlagung des Druckmittelzylinders mit vorzugsweise Druckluft wird die Bewegungsmutter 6 verstellt.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beiden vorstehend beschriebenen

Ausführungsbeispiele. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die schaltbaren Rastmittel mit einem

elektromechanischen Aktuator - beispielsweise mit einem Elektromagneten - zu betätigen, um eine Umschaltung vom Schaltgassenwahlmodus in den Gangwahlmodus und umgekehrt herbei zu führen. BEZUGSZEICHENLISTE

1 Stellergehäuse

2 Stellstange

3 Schaltfinger

4 Antriebseinheit

5 Antriebsritzel

6 Bewegungsmutter

7 Bewegungsgewinde

8 Schaltgassen

9 Rastkolben

10 Verzahnungskranz

1 1 Welle-Nabe-Verbindung

12 Druckkammer

13 Belüftungsventil

14 Entlüftungsventil

15 Rückstellfeder

16 Endrastanschlag

17 Gleitlagerhülse

18 Zahnstange