DE60207898T2

DE60207898T2 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE60207898T2
Application number: DE60207898T
Authority: DE
Inventors: Yasushi Yamamoto
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2001-01-22
Filing date: 2002-01-21
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: EP1225372B1; JP2002286133A; EP1225372A2; EP1225372A3; JP4788092B2; US6848330B2; US20040177712A1; DE60207898D1; US6877391B2; US20020096007A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangwechselvorrichtung zum Schalten eines in ein Fahrzeug eingebauten Getriebes.
Beschreibung des Standes der Technik
Eine Gangwechselvorrichtung zum Schalten eines Getriebes umfasst einen Wählaktuator zum Betätigen eines Schalthebels in der Wählrichtung und einen Schaltaktuator zum Betätigen des Schalthebels in der Schaltrichtung.
Als der Wählaktuator und der Schaltaktuator werden allgemein Fluiddruckzylinder verwendet, indem der Fluiddruck wie etwa der Luftdruck oder der hydrostatische Druck als Quelle der Betätigung verwenden werden. Der Wählaktuator und der Schaltaktuator, die die Fluiddruckzylinder verwenden, erfordern ein Rohrleitungssystem, das die Fluiddruckquelle mit den Aktuatoren verbindet, ein elektromagnetisches Umschaltventil zum Umschalten des Strömungsdurchgangs des Betriebsfluids und Raum für dessen Anordnung, was zu einer Zunahme des Gewichts der Vorrichtung als Ganzes führt.
In den vergangenen Jahren sind ein Wählaktuator und ein Schaltaktuator vorgeschlagen worden, die durch Elektromotoren als eine Vorrichtung zum Schalten eines in ein Fahrzeug eingebauten Getriebes gebildet sind, wobei sie weder mit einer Druckluftquelle noch mit einer Hydraulikdruckquelle versehen ist. Im Gegensatz zu den Aktuatoren, die Fluiddruckzylinder verwenden, benötigen der Wählaktuator und der Schaltaktuator, die durch Elektromotoren gebildet sind, weder ein Rohrleitungsnetz zum Verbinden mit der Fluiddruck quelle noch das elektromagnetische Umschaltventil und können somit in einer kompakten Größe als Ganzes und mit einem verringerten Gewicht gebildet sein.
Der Aktuator, der einen Elektromotor verwendet, benötigt einen Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus, um eine vorgegebene Betriebskraft zu erhalten. Als der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus sind derjenige, der einen Kugelumlaufspindelmechanismus verwendet, und derjenige, der einen Zahnradmechanismus verwendet, vorgeschlagen worden. Allerdings sind die Aktuatoren, die den Kugelumlaufspindelmechanismus und den Zahnradmechanis- mus verwenden, nicht notwendig zufrieden stellend hinsichtlich der Haltbarkeit des Kugelumlaufspindelmechanismus und des Zahnradmechanismus und hinsichtlich der Haltbarkeit und der Betriebsgeschwindigkeit des Elektromotors.
DE 198 42 532 A1 , die den nächstliegenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Schaltvorrichtung zum Betätigen von Schaltelementen eines Mehrganggetriebes. Die Schaltvorrichtung besitzt einen Aktuator, der mit einem Element zur abwechselnden Betätigung der Schaltelemente in Wechselwirkung tritt, und einen Aktuator, der auf das Element einwirkt, um eines der Schaltelemente auszuwählen. Der Wählaktuator besitzt die Form eines elektromagnetischen Positionierungssystems, in das Kräfte in zwei entgegengesetzten Richtungen eingeführt werden können. Der Wählaktuator besitzt zwei Elektromagnete zum Betätigen des Elements.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gangwechsel vorrichtung zu schaffen, die mit einem Wählaktuator ausgestattet ist, der ausgezeichnete Haltbarkeit und eine hohe Betriebsgeschwindigkeit aufweist.
Zur Lösung der oben erwähnten Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Gangwechselvorrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Das Schalthebel-Tragelement umfasst eine zylindrische Schalthülse, die gleitfähig in axialer Richtung an einer Steuerwelle angeordnet ist, die in dem Gehäuse drehbar angeordnet ist und durch den Schaltaktuator zu einer Drehung in Schaltrichtung veranlasst wird. Ferner umfasst das Schalthebel-Tragelement eine Steuerwelle, die drehbar und in axialer Richtung gleitend in dem Gehäuse angeordnet ist und durch den Schaltaktuator zu einer Drehung in Schaltrichtung veranlasst wird.
Die Spule ist durch ein Paar Spulen gebildet, die in axialer Richtung benachbart angeordnet sind. Die magnetischen Bewegungsmittel sind durch einen ringförmigen Permanentmagneten gebildet, der an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements angebracht ist und in seinen beiden Stirnflächen in axialer Richtung Magnetpole besitzt und sich bewegende Joche besitzt, die in axialer Richtung des Permanentmagneten jeweils an dessen äußeren Seiten angeordnet sind.
Die magnetischen Bewegungsmittel umfassen ein sich bewegendes Joch, das an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements angebracht ist, und einen ringförmigen Permanentmagneten, der an der äußeren Umfangsfläche des sich bewegenden Jochs an gebracht ist und an der äußeren Umfangsfläche und an seiner inneren Umfangfläche Magnetpole besitzt, wobei das sich bewegende Joch einen zylindrischen Abschnitt, an dem der Permanentmagnet angebracht ist, und ringförmige Flansche, die an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts vorgesehen sind, besitzt, und wobei die äußeren Umfangsflächen der Flansche sich nahe bei der inneren Umfangsfläche des festen Jochs befinden.
Ferner umfassen die magnetischen Bewegungsmittel ein Zwischenjoch, das an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements angebracht ist, ein Paar ringförmiger Permanentmagneten, die entsprechend an beiden Seiten des Zwischenjochs angeordnet sind, um dieses zwischen sich zu halten, und in ihren beiden Stirnflächen in axialer Richtung Magnetpole besitzen, und sich bewegende Joche, die entsprechend an den äußeren Seiten des Paars Permanentmagneten in deren axialer Richtung angeordnet sind, wobei die sich bewegenden Joche ringförmige Flansche besitzen, die sich nahe der inneren Umfangsfläche des festen Jochs befinden. Es ist erwünscht, dass das Paar Permanentmagneten in den einander zugewandten Stirnflächen die gleiche Polarität haben.
Ferner ist es erwünscht, dass der Wählaktuator Wählposition-Begrenzungsmittel besitzt, um die Betriebsposition der Schalthülse entsprechend einem Schub, der an der Schalthülse proportional zu dem Betrag der der Spule zugeführten Leistung erzeugt wird, zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Schnittansicht, die eine Gangwechselvorrichtung ver anschaulicht, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist;
2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 1;
3 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B in 1;
4 sind Ansichten, die den Betrieb eines Wählaktuators veranschaulichen, der die in 1 gezeigte Gangwechselvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform bildet;
5 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt des Wählaktuators veranschaulicht, der die in 1 gezeigte Gangwechselvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform bildet;
6 sind Ansichten, die den Betrieb des Wählaktuators veranschaulichen, der die in 5 gezeigte Gangwechselvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform bildet;
7 ist eine Schnittansicht, die einen Hauptabschnitt des Wählaktuators veranschaulicht, der die in 1 gezeigte Gangwechselvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform bildet;
8 sind Ansichten, die den Betrieb des Wählaktuators veranschaulichen, der die in 7 gezeigte Gangwechselvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform bildet;
9 ist eine Schnittansicht, die die Gangwechselvorrichtung veranschaulicht, die gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet ist; und
10 ist eine Schnittansicht längs der Linie C-C in 9.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der beigefügten Zeichnung werden nun bevorzugte Ausführungsformen der gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten Gangwechselvorrichtung ausführlicher beschrieben.
1 ist eine Schnittansicht, die eine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildete Gangwechselvorrichtung veranschaulicht, 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie A-A in 1 und 3 ist eine Schnittansicht längs der Linie B-B in 1.
Eine Gangwechselvorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform ist durch einen Wählaktuator 3 und durch einen Schaltaktuator 5 gebildet. Der Wählaktuator 3 besitzt in der veranschaulichten Ausführungsform drei zylindrische Gehäuse 31a, 31b und 31c. In den drei Gehäusen 31a, 31b und 31c ist eine Steuerwelle 32 angeordnet, wobei beide Enden der Steuerwelle 32 auf beiden Seiten über Lager 33a und 33b drehbar durch die Gehäuse 31a und 31c getragen sind. In einem Zwischenabschnitt der Steuerwelle 32 ist ein Schiebekeil 321 gebildet. Eine einteilig mit einem Schalthebel 34 gebildete zylindrische Schalthülse 35 ist an den Schiebekeil 321 so angepasst, dass sie in axialer Richtung gleitet. Somit ist die Schalthülse 35 in axialer Richtung gleitfähig an der Steuerwelle 32 angeordnet, die drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist und als ein Schalthebel-Tragelement zum Tragen des Schalthebels wirkt. Der Schalthebel 34 und die Schalthülse 35 sind aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus rostfreiem Stahl hergestellt, wobei der Schalthebel 34 durch eine in dem unteren Abschnitt des mittleren Gehäuses 31b gebildete Öffnung 311b angeordnet ist. Ein Ende des Schalthebels 34 ist so konstruiert, dass es geeignet mit Schaltblöcken 301, 302, 303 und 304 in Eingriff ist, die an einer ersten Wählposition SP1, an einer zweiten Wählposition SP2, an einer dritten Wählposition SP3 und an einer vierten Wählposition SP4 angeordnet sind und einen Schaltmechanismus für ein nicht gezeigtes Getriebe bilden.
An der äußeren Umfangsfläche der Schalthülse 35 sind magnetische Bewegungsmittel 36 angeordnet. Die magnetischen Bewegungsmittel 36 sind durch einen ringförmigen Permanentmagneten 361, der an der äußeren Umfangsfläche der Schalthülse 35 angebracht ist und Magnetpole in beiden Stirnflächen in axialer Richtung besitzt, und durch ein Paar sich bewegender Joche 362 und 363, die an den Außenseiten des Permanentmagneten 361 in dessen axialer Richtung angebracht sind, gebildet. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Permanentmagnet 361 in der rechten Stirnfläche in den 1 und 2 in einen N-Pol magnetisiert, während er in der linken Stirnfläche in den 1 und 2 in einen S-Pol magnetisiert ist. Das obige Paar der sich bewegenden Joche 362 und 363 ist aus einem magnetischen Werkstoff in Ringform hergestellt. Die somit gebildeten magnetischen Bewegungsmittel 36 sind an ihrem rechten Ende (in den 1 und 2) des einen sich bewegenden Jochs 362 (rechte Seite in den 1 und 2) durch eine in der Schalthülse 35 gebildete Stufe 351 positioniert, während sie an ihrem linken Ende (in den 1 und 2) des anderen sich bewegenden Jochs 363 (linke Seite in 1 und 2) durch einen in die Schalthülse 35 eingepassten Sprengring 37 so positioniert sind, dass die Bewegung in ihrer axialen Richtung begrenzt ist. An der äußeren Umfangsseite der magnetischen Bewe gungsmittel 36 ist ein festes Joch 39 angeordnet, das die magnetischen Bewegungsmittel 36 umgibt. Das feste Joch 39 ist aus einem magnetischen Werkstoff in Zylinderform hergestellt und an der inneren Umfangsfläche des mittleren Gehäuses 31b angebracht. An der Innenseite des festen Jochs 39 sind ein Paar Spulen 40 und 41 angeordnet. Das Paar Spulen 40 und 41 ist auf einem Spulenkörper 42 gewickelt, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus einem Kunstharz hergestellt und an der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 angebracht ist. Das Paar Spulen 40 und 41 ist mit einer nicht gezeigten Leistungsquellenschaltung verbunden. Die Länge der Spule 40 in axialer Richtung entspricht nahezu einer Wähllänge von der ersten Wählposition SP1 bis zu der vierten Wählposition SP4. An beiden Seiten des festen Jochs 39 sind die Stirnwände 43 und 44 angebracht. Am Innenumfang der Stirnwände 43 und 44 sind Dichtungselemente 45 und 46 angebracht, die mit der äußeren Umfangsfläche der Schalthülse 35 in Kontakt gelangen.
Der Wählaktuator 3 der ersten Ausführungsform ist wie oben geschrieben gebildet und arbeitet anhand eines Prinzips eines Linearmotors, der durch die magnetischen Bewegungsmittel 36, die an der Schalthülse 35 angeordnet sind, die als das Schalthebel-Tragelement dient, durch das feste Joch 39 und durch das Paar Spulen 40 und 41 gebildet ist. Anhand von 4 wird nun der Betrieb beschrieben.
In dem Wählaktuator 3 gemäß der ersten Ausführungsform wird ein Magnetkreis 368 hergestellt, der, wie in den 4(a) und 4(b) gezeigt ist, durch den N-Pol des Permanentmagneten 361, durch ein sich bewegendes Joch 362, durch eine Spule 40, durch ein festes Joch 39, durch die andere Spule 41, durch das andere sich bewegende Joch 363 und durch den S-Pol des Permanentmagneten 361 verläuft.
Wenn in diesem Zustand dem Paar Spulen 40 und 41 wie in 4(a) gezeigt in den zueinander entgegengesetzten Richtungen elektrische Ströme zugeführt werden, wird durch die magnetischen Bewegungsmittel 36, d. h. durch die Schalthülse 35, wie durch einen Pfeil in 4(a) angegeben ist, wegen der Flemingschen Linke-Hand-Regel ein Schub nach rechts erzeugt. Wenn die elektrischen Ströme dem Paar Spulen 40 und 41 andererseits wie in 4(b) gezeigt in den genau entgegengesetzten Richtungen zu den Richtungen aus 4(a) zugeführt werden, wird durch die magnetischen Bewegungsmittel 36, d. h. durch die Schalthülse 35, wie durch einen Pfeil in 4(b) angegeben ist, wegen der Flemingschen Linke-Hand-Regel ein Schub nach links erzeugt. Der Betrag des durch die magnetischen Bewegungsmittel 36, d. h. durch die Schalthülse 35, erzeugten Schubs ist durch die Stärke der elektrischen Leistung bestimmt, die dem Paar Spulen 40 und 41 zugeführt wird.
Der Aktuator 3 in der veranschaulichten Ausführungsform besitzt erste Wählposition-Begrenzungsmittel 47 und zweite Wählposition-Begrenzungsmittel 48, um im Zusammenwirken mit den Betrag des Schubs, der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkt, d. h., der auf die Schalthülse 35 wirkt, die Position des Schalthebels 34 auf die erste Wählposition SP1, auf die zweite Wählposition SP2, auf die dritte Wählposition SP3 oder auf die vierte Wählposition SP4 zu begrenzen. Die ersten Wählposition-Begrenzungsmittel 47 umfassen Sprengringe 471 und 472, die in einem vorgegebenen Intervall in die rechten Endabschnitte (in den 1 und 2) des mittleren Gehäuses 31b eingepasst sind, eine Druckschraubenfeder 473, die zwischen den Sprengringen 471 und 472 angeordnet ist, einen sich bewegenden Ring 474, der zwischen der Druckschraubenfeder 473 und einem Sprengring 471 angeordnet ist, und einen Anschlag 475, um die Bewegung des sich bewegenden Rings 474 zu begrenzen, indem er in Kontakt damit gelangt, wenn der sich bewegende Ring 474 um einen vorgegebenen Betrag in den 1 und 2 nach rechts bewegt wird.
Wenn in einem wie in den 1 und 2 gezeigten Zustand dem Paar Spulen 40 und 41 ein elektrischer Strom mit einer Spannung von z. B. 2,4 V wie in 4(a) gezeigt zugeführt wird, wirkt das so gebildete erste Wählposition-Begrenzungsmittel 47 so, dass sich die magnetischen Bewegungsmittel 36 bewegen, d. h., dass sich die Schalthülse 35 in den 1 und 2 nach rechts bewegt, und dass das rechte Ende der Schalthülse 35 mit dem sich bewegenden Ring 474 in 1 und 2 in Kontakt gelangt, damit seine Position begrenzt wird. In diesem Zustand ist die Federkraft der Schraubenfeder 473 so eingestellt worden, dass sie größer als der Schub wird, der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkt, d. h., der auf die Schalthülse 35 wirkt. Somit wird die Schalthülse 35 in Kontakt mit dem sich bewegenden Ring 474 an einer Position, an der der sich bewegende Ring 474 mit dem einen Sprengring 471 in Kontakt ist, zu einem Halt gebracht. In diesem Fall wird der einteilig mit der Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 in die zweite Wählposition SP2 gebracht. Wenn nachfolgend dem Paar Spulen 40 und 41 der Strom mit einer Spannung von z. B. 4,8 V wie in 4(a) gezeigt zugeführt wird, ist der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkende Schub, d. h. der auf die Schalthülse 35 wirkende Schub, so eingestellt worden, dass er größer als die Federkraft der Schraubenfeder 473 wird. Dementsprechend bewegt sich die Schalthülse 35, die mit dem sich bewegenden Ring 474 in Kontakt gelangt ist, danach in den 1 und 2 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 473 nach rechts, wobei der sich bewegende Ring 474 an einer Position, an der der sich bewegende Ring 474 mit dem Anschlag 475 in Kontakt gelangt, zu einem Halt gebracht wird. In diesem Moment wird der einteilig mit der Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 in die erste Wählposition SP1 gebracht.
Nachfolgend werden die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48 beschrieben.
Die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48 umfassen Sprengringe 481 und 482, die in einem vorgegebenen Abstand in die linken Endabschnitte (in den 1 und 2) des mittleren Gehäuses 31b eingepasst sind, eine Schraubenfeder 483, die zwischen den Sprengringen 481 und 482 angeordnet ist, einen sich bewegenden Ring 484, der zwischen der Schraubenfeder 483 und einem Sprengring 481 angeordnet ist, und einen Anschlag 485, um die Bewegung des sich bewegenden Rings 484 zu begrenzen, indem er in Kontakt damit gelangt, wenn der sich bewegende Ring 484 um einen vorgegebenen Betrag in den 1 und 2 nach links bewegt wird.
Wenn in einem wie in den 1 und 2 gezeigten Zustand dem Paar Spulen 40 und 41 ein Strom mit einer Spannung von z. B. 2,4 V wie in 4(b) gezeigt zugeführt wird, wirkt das so gebildete erste Wählposition-Begrenzungsmittel 48 so, dass sich die magnetischen Bewegungsmittel 36 bewegen, d. h., dass sich die Schalthülse 35 in den 1 und 2 nach links bewegt, und dass das linke Ende der Schalthülse 35 mit dem sich bewegenden Ring 484 in 1 und 2 in Kontakt gelangt, damit seine Position begrenzt wird. In diesem Zustand ist die Federkraft der Schraubenfeder 483 so eingestellt worden, dass sie größer als der Schub wird, der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkt, d. h., der auf die Schalthülse 35 wirkt. Somit wird die Schalthülse 35 in Kontakt mit dem sich bewegenden Ring 484 an einer Position, an der der sich bewegende Ring 484 mit dem einen Sprengring 481 in Kontakt ist, zu einem Halt gebracht. In diesem Fall wird der einteilig mit der Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 in die dritte Wählposition SP3 gebracht. Wenn nachfolgend dem Paar Spulen 40 und 41 der Strom mit einer Spannung von z. B. 4,8 V wie in 4(b) gezeigt zugeführt wird, ist der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkende Schub, d. h. der auf die Schalthülse 35 wirkende Schub, so eingestellt worden, dass er größer als die Federkraft der Schraubenfeder 483 wird. Dementsprechend bewegt sich die Schalthülse 35, die mit dem sich bewegenden Ring 484 in Kontakt gelangt ist, danach in den 1 und 2 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 483 nach rechts, wobei der sich bewegende Ring 484 an einer Position, an der der sich bewegende Ring 484 mit dem Anschlag 485 in Kontakt gelangt, zu einem Halt gebracht wird. In diesem Moment wird der einteilig mit der Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 in die vierte Wählposition SP4 gebracht.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der veranschaulichten Ausführungsform, die mit den ersten Wählposition-Begrenzungsmitteln 47 und mit den zweiten Wählposition-Begrenzungsmitteln 48 versehen ist, der Schalthebel 34 durch Steuern der Menge elektrischer Leistung, die dem Paar Spulen 40 und 41 zugeführt wird, in eine vorgegebene Wählposition gebracht werden, ohne die Positionssteueroperation auszuführen.
Da die Schalthülse 35, die einteilig mit dem Schalthebel 34 gebildet ist und als das Schalthebel-Tragelement arbeitet, gemäß dem Wählaktuator 3 der ersten Ausführungsform, der die wie oben beschriebene Gangwechselvorrichtung 2 bildet, anhand des Prinzips eines Linearmotors arbeitet, der durch die magnetischen Bewegungsmittel 36, durch das feste Joch 39 und durch das Paar Spulen 40 und 41 gebildet ist, besitzt sie wegen des Nichtvorhandenseins eines Drehmechanismus verbesserte Haltbarkeit. Ferner ist anders als bei dem Aktuator, der einen Elektromotor verwendet, weder der Kugelumlaufspindelmechanismus noch der Zahnradmechanismus, der ein Untersetzungsgetriebe bildet, erforderlich. Somit ist der Wählaktuator in einer kompakten Größe gebildet und arbeitet mit einer erhöhten Geschwindigkeit.
Nachfolgend wird anhand der 5 und 6 eine zweite Ausführungsform des Wählaktuators beschrieben, der die Gangwechselvorrichtung 2 bildet. Der in 5 gezeigte Wählaktuator 3a gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt magnetische Bewegungsmittel 36a, die an der Schalthülse 35 angeordnet sind, die das Schalthebel-Tragelement ist, und eine Spule 40a, die an der Innenseite des festen Jochs 39 angeordnet ist, wobei diese verschieden von den magnetischen Bewegungsmitteln 36 und dem Paar Spulen 40, 41 des Wählaktuators 3 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind. Weitere Bestandteile können aber im Wesentlichen die gleichen wie die des Wählaktuators 3 der ersten Ausführungsform sein. Somit veranschaulicht 5 nur jene Elemente, die von denen des Wählaktuators 3 der ersten Ausführungsform verschieden sind. Ferner sind in 5 die Elemente, die die gleichen sind wie jene, die den Wählaktuator 3 der ersten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Der Wählaktuator 3a gemäß der zweiten Ausführungsform ist durch eine Spule 40a gebildet, die an der Innenseite des festen Jochs 39 angeordnet ist. Die Länge der Spule 40a in axialer Richtung ist nahe zu gleich der Wähllänge von der ersten Wählposition SP1 bis zu der vierten Wählposition SP4 eingestellt.
Die magnetischen Bewegungsmittel 36a umfassen ein sich bewegendes Joch 360a, das an der äußeren Umfangsfläche der Schalthülse 35 angebracht ist, die das Schalthebel-Tragelement ist, und einen ringförmigen Permanentmagneten 364a, der an der äußeren Umfangsfläche des magnetischen Jochs 360a angeordnet ist, die der inneren Umfangsfläche der Spule 40a zugewandt ist. Das sich bewegende Joch 360a ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und besitzt einen zylindrischen Abschnitt 361a, an dem ein Permanentmagnet 364a angebracht ist, und ringförmige Flansche 362a und 363a, die an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts 361a vorgesehen sind. Die äußeren Umfangsflächen der Flansche 362a und 363a befinden sich nahe bei der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39. Es ist erwünscht, dass der Spalt zwischen den äußeren Umfangsflächen der Flansche 362a, 363a und der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 so klein wie möglich ist. Unter Berücksichtigung von Produktionsfehlern ist der Spalt in der veranschaulichten Ausführungsform aber auf 0,5 mm eingestellt. Wie in 5 gezeigt ist, ist das rechte Ende des somit gebildeten sich bewegenden Jochs 360a durch eine in der Schalthülse 35 gebildete Stufe 351 positioniert, während sein linkes Ende durch einen Sprengring 365a positioniert ist, der so in die Schalthülse 35 eingepasst ist, dass seine Bewegung in axialer Richtung begrenzt ist. Der Permanentmagnet 364a hat Magnetpole in seiner äußeren Umfangsfläche und in seiner inneren Umfangfläche. In der veranschaulichten Ausführungsform ist in der äußeren Umfangsfläche ein N-Pol gebildet und ist in der inneren Umfangsfläche ein S-Pol gebildet. Der somit gebildete Permanentmagnet 364a ist an der äußeren Umfangsfläche des zylindri schen Abschnitts 361a des sich bewegenden Jochs 360a angebracht, wobei seine Bewegung in axialer Richtung durch die Sprengringe 366a und 367a begrenzt ist, die an beiden Seiten des Permanentmagneten 364a angeordnet sind und an den zylindrischen Abschnitten 361a angebracht sind.
Der Wählaktuator 3a gemäß der zweiten Ausführungsform ist wie oben beschrieben gebildet. Anhand von 6 wird nun der Betrieb beschrieben.
Wie in den 6(a) und 6(b) gezeigt ist, werden in dem Wählaktuator 3a der zweiten Ausführungsform durch den Permanentmagneten 364a ein erster Magnetflusskreis 368a und ein zweiter Magnetflusskreis 369a gebildet. Das heißt, in dem Wählaktuator 3a der zweiten Ausführungsform werden der erste Magnetkreis 368a, der durch den N-Pol des Permanentmagneten 364a, durch die Spule 40a, durch das feste Joch 39, durch den Flansch 362a des sich bewegenden Jochs 360a, durch den zylindrischen Abschnitt 361a des sich bewegenden Jochs 360a und durch den S-Pol des Permanentmagneten 364a verläuft, und der zweite Magnetkreis 369a, der durch den N-Pol des Permanentmagneten 364a, durch die Spule 40a, durch das feste Joch 39, durch den Flansch 363a des sich bewegenden Jochs 360a, durch den zylindrischen Abschnitt 361a des sich bewegenden Jochs 360a und durch den S-Pol des Permanentmagneten 364a verläuft, hergestellt. Wenn in diesem Zustand der Spule 40a ein elektrischer Strom in einer in 6(a) gezeigten Richtung zugeführt wird, wird an den magnetischen Bewegungsmitteln 36a, d. h. an der Schalthülse 35, wie in 6(a) durch einen Pfeil angegeben ist, ein Schub nach links erzeugt. Wenn der Strom der Spule 40a dagegen in einer zu der Richtung aus 6(a) entgegengesetzten Richtung wie in 6(b) gezeigt zugeführt wird, wird an den magnetischen Bewegungsmitteln 36a, d. h. an der Schalthülse 35, wie durch einen Pfeil in 6(b) angegeben ist, ein Schub nach rechts erzeugt. Da in dem Wählaktuator 3a gemäß der zweiten Ausführungsform, wie er in den 6(a) und 6(b) gezeigt ist, durch den Permanentmagneten 364a der erste Magnetflusskreis 368a und der zweite Magnetflusskreis 369a gebildet werden und da er einen Aufbau besitzt, bei dem sich die innere Umfangfläche des festen Jochs 39 nahe bei den äußeren Umfangsflächen der Flansche 362a und 363a des sich bewegenden Jochs 360a befindet, wird nur durch die Spule 40a ein großer Luftspalt für den Magnetfluss gebildet. Dementsprechend kann der Wählaktuator 3a der veranschaulichten Ausführungsform den Luftspalt in dem durch den Permanentmagneten 364a gebildeten Magnetflusskreis minimieren und somit einen großen Schub erzeugen.
Nachfolgend wird anhand der 7 und 8 eine dritte Ausführungsform des Wählaktuators beschrieben, der die Gangwechselvorrichtung 2 bildet. Der in 8 gezeigte Wählaktuator 3b gemäß der dritten Ausführungsform besitzt an der Schalthülse 35 als dem Schalthebel-Tragelement angeordnete magnetische Bewegungsmittel 36b, die verschieden von den magnetischen Bewegungsmitteln 36a des Wählaktuators 3a der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind. Dagegen können weitere Bestandteile im Wesentlichen die gleichen wie die des Wählaktuators 3a der zweiten Ausführungsform sein. Somit veranschaulicht 7 nur jene Elemente, die verschieden von denen des Wählaktuators 3a der zweiten Ausführungsform sind. Ferner sind in 7 die Elemente, die die gleichen sind wie jene, die den Wählaktuator 3a der zweiten Ausführungsform bilden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Der Wählaktuator 3b gemäß der dritten Ausführungsform ist wie der Wählaktuator 3a der zweiten Ausführungsform durch eine Spule 40b gebildet, die an der Innenseite des festen Jochs 39 angeordnet ist. Die Länge der Spule 40b in axialer Richtung ist nahezu gleich der Wähllänge von der ersten Wählposition SP1 bis zu der vierten Wählposition SP4 eingestellt.
Die magnetischen Bewegungsmittel 36b umfassen ein Zwischenjoch 361b, das an der äußeren Umfangsfläche der Schalthülse 35 als dem Schalthebel-Tragelement angebracht ist und der inneren Umfangsfläche der Spule 40b gegenüber liegt, ein Paar Permanentmagneten 362b und 363b, die jeweils an beiden Seiten des Zwischenjochs 361b angeordnet sind, um es zwischen sich zu halten, und ein Paar sich bewegender Joche 364b und 365b, die jeweils in ihrer axialen Richtung an den Außenseiten des Paars der Permanentmagnete 362b und 363b angeordnet sind. Das Zwischenjoch 361b ist aus einem magnetischen Werkstoff in Ringform hergestellt. Das Paar Permanentmagneten 362b und 363b besitzt in beiden Stirnflächen in seiner axialen Richtung Magnetpole. In der veranschaulichten Ausführungsform sind in den Stirnflächen, die einander zugewandt sind, N-Pole gebildet und sind in den äußeren Stirnflächen in ihrer axialen Richtung S-Pole gebildet. Das Paar sich bewegender Joche 364b und 365b ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und besitzt zylindrische Abschnitte 364c, 365c und ringförmige Flansche 364d, 365d, die jeweils an den äußeren Enden der zylindrischen Abschnitte 364c, 365c in ihrer axialen Richtung vorgesehen sind, wobei die äußeren Umfangsflächen der Flansche 364d und 365d nahe der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 sind. Der Spalt zwischen den äußeren Umfangsflächen der Flansche 364d, 365d und der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 ist wie in dem Magnetaktuator 3a der zweiten Ausführungsform auf 0,5 mm eingestellt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das oben erwähnte Paar sich bewegender Joche 364b und 365b jeweils durch die zylindrischen Abschnitte 364c, 365c und durch die Flansche 364d, 365d gebildet. Allerdings können hier die äußeren Umfangsflächen nur durch die Flansche gebildet sein, die sich nahe bei der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 befinden. Das somit gebildete Paar sich bewegender Joche 364b und 365b ist durch eine in der Schalthülse 35 gebildete Stufe 351 am rechten Ende (in 7) eines sich bewegenden Jochs 364b (rechte Seite in 7) positioniert und ist durch einen Sprengring 366b, der so in die Schalthülse 35 eingepasst ist, dass seine Bewegung in axialer Richtung begrenzt ist, an seinem linken Ende (in 7) des anderen sich bewegenden Jochs 365b (linke Seite in 7) positioniert.
Der Wählaktuator 3b gemäß der dritten Ausführungsform ist wie oben beschrieben gebildet. Anhand von 8 wird nun der Betrieb beschrieben.
Wie in den 8(a) und 8(b) gezeigt ist, werden in dem Wählaktuator 3b der dritten Ausführungsform durch das Paar Permanentmagneten 362b und 363b ein erster Magnetflusskreis 368b und ein zweiter Magnetflusskreis 369b gebildet. Das heißt, in dem Wählaktuator 3b der veranschaulichten Ausführungsform werden der erste Magnetkreis 368b, der durch den N-Pol des Permanentmagneten 362b, durch das Zwischenjoch 361b, durch die Spule 40b, durch das feste Joch 39, durch den Flansch 364d des sich bewegenden Jochs 364b, durch den zylindrischen Abschnitt 364c des sich bewegenden Jochs 364b und durch den S-Pol des Permanentmagneten 362b verläuft, und der zweite Magnetkreis 369b, der durch den N-Pol des Perma nentmagneten 363b, durch das Zwischenjoch 361b, durch die Spule 40b, durch das feste Joch 39, durch den Flansch 365d des sich bewegenden Jochs 365b, durch den zylindrischen Abschnitt 365c des sich bewegenden Jochs 365b und durch den S-Pol des Permanentmagneten 363b verläuft, hergestellt. Wenn in diesem Zustand der Spule 40b ein elektrischer Strom in einer in 8(a) gezeigten Richtung zugeführt wird, wird, wie durch einen Pfeil in 8(a) angegeben ist, an den magnetischen Bewegungsmitteln 36b, d. h. an der Schalthülse 35, ein Schub nach links erzeugt. Wenn der Strom andererseits der Spule 40b wie in 8(b) gezeigt, d. h. entgegengesetzt zu der Richtung aus 8(a), zugeführt wird, wird an den magnetischen Bewegungsmitteln 36b, d. h. an der Schalthülse 35, wie durch einen Pfeil in 8(b) angegeben ist, ein Schub nach rechts erzeugt.
Gemäß dem wie oben beschriebenen Wählaktuator 3b der dritten Ausführungsform ist das Paar Permanentmagneten 632b und 363b auf beiden Seiten des Zwischenjochs 361b angeordnet, um dieses zwischen sich zu halten, wobei die N-Pole in den einander zugewandten Stirnflächen des Paars Permanentmagneten 362b und 363b gebildet sind. Somit laufen die von den zwei Permanentmagneten 362b und 363b ausgehenden Magnetflüsse zu der Spule 40b, während sie voneinander abgestoßen werden. Somit verlaufen die Magnetflüsse in dem Wählaktuator 3b der dritten Ausführungsform rechtwinklig dazu durch die Spule 40b, wobei sie ermöglichen, dass das Paar Permanentmagneten 362b und 363b, d. h. die Abtriebswellen-Schalthülse 35, einen großen Schub erzeugt. Die S-Pole können in den einander zugewandten Stirnflächen des Paars Permanentmagneten 362b und 363b gebildet sein. Das heißt, es ist erwünscht, dass in den einander zugewandten Stirnflächen des Paars Permanentmagneten 362b und 363b der gleiche Pol gebildet ist. Ferner sind in dem Wählaktuator 3b der dritten Ausführungsform durch das Paar Permanentmagneten 362b und 363b wie in den 8(a) und 8(b) gezeigt der erste Magnetflusskreis 368b und der zweite Magnetflusskreis 369b hergestellt, wobei er den Aufbau hat, dass sich die inneren Umfangflächen des festen Jochs 39 nahe bei den äußeren Umfangsflächen der Flansche 364d, 365d des Paars sich bewegender Joche 364b, 365b befinden. Somit ist lediglich durch die Spule 40b ein großer Luftspalt für den Magnetfluss gebildet. Dementsprechend ermöglicht der Magnetaktuator 3b der dritten Ausführungsform, den Luftspalt in den Magnetflusskreisen, die auf dem Paar Permanentmagneten 362b und 363b beruhen, zu minimieren und einen großen Schub zu erzeugen.
Nachfolgend wird anhand von 3 kurz der Schaltaktuator 5 beschrieben.
Der veranschaulichte Schaltaktuator 5 umfasst eine erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 und eine zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 zum Betätigen eines Betätigungshebels 50, der an der Steuerwelle 32 angebracht ist, die in den Gehäusen 31a, 31b, 31c des Wählaktuators 3 angeordnet ist. Der Betätigungshebel 50 besitzt eine Bohrung 501, die so in seinem unteren Abschnitt gebildet ist, dass sie sie an die Steuerwelle 32 angepasst ist. In eine in der inneren Umfangsfläche der Bohrung 501 gebildete Keilnut 502 und in eine in der äußeren Umfangsfläche der Steuerwelle 32 gebildete Keilnut 322 ist ein Keil 503 eingepasst, so dass sich der Betätigungshebel 50 als einheitliche Konstruktion zusammen mit der Steuerwelle 32 dreht. Der Betätigungshebel 50 ist durch eine in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 31a, der in den 1 und 2 auf der linken Seite ist, gebildete Öffnung 311a angeordnet.
Nachfolgend wird die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 beschrieben.
Die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 umfasst ein Gehäuse 61, einen festen Eisenkern 62, der aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und in dem Gehäuse 61 angeordnet ist, einen Betätigungsstab 63, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und durch eine Durchgangsbohrung 621 angeordnet ist, die in dem mittleren Abschnitt des festen Eisenkerns 62 gebildet ist, einen sich bewegenden Eisenkern 64, der aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt ist und an dem Betätigungsstab 63 angebracht ist, und eine Elektromagnetspule 66, die auf einen Spulenkörper 65 gewickelt ist, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus Kunstharz hergestellt und zwischen dem Gehäuse 61 und dem sich bewegenden Eisenkern 64 sowie einem festen Eisenkern 62 angeordnet ist. Die somit gebildete erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 arbeitet so, dass der sich bewegende Eisenkern 64 durch den festen Eisenkern 62 angezogen wird, wenn der Elektromagnetspule 66 ein elektrischer Strom zugeführt wird. Im Ergebnis bewegt sich der an dem sich bewegenden Eisenkern 64 angebrachte Betätigungsstab 63 in 3 nach links, wobei sein Ende auf den Betätigungshebel 50 wirkt, um ihn an der Steuerwelle 32 als Mitte in Uhrzeigerrichtung zu drehen. Dadurch erfährt der einteilig mit der an der Steuerwelle 32 angebrachten Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 eine Schaltoperation in einer Richtung.
Nachfolgend wird die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 beschrieben.
Die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 ist an der der ersten Elektromagnet-Zylinderspule 6 gegenüberliegenden Seite angeordnet. Die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 umfasst wie die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 ebenfalls ein Gehäuse 71, einen festen Eisenkern 72, der aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt und in dem Gehäuse 71 angeordnet ist, einen Betätigungsstab 73, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und durch eine Durchgangsbohrung 721 angeordnet ist, die in dem mittleren Abschnitt des festen Eisenkerns 72 gebildet ist, einen sich bewegenden Eisenkern 74, der aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt ist und an dem Betätigungsstab 73 angebracht ist, und eine Elektromagnetspule 76, die auf einen Spulenkörper 75 gewickelt ist, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus Kunstharz hergestellt und zwischen dem Gehäuse 71 und dem sich bewegenden Eisenkern 74 sowie dem festen Eisenkern 72 angeordnet ist. Die somit gebildete zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 arbeitet so, dass der sich bewegende Eisenkern 74 durch den festen Eisenkern 72 angezogen wird, wenn der Elektromagnetspule 76 ein elektrischer Strom zugeführt wird. Im Ergebnis bewegt sich der an dem sich bewegenden Eisenkern 74 angebrachte Betätigungsstab 73 in 3 nach rechts, wobei sein Ende auf den Betätigungshebel 50 wirkt, um ihn an der Steuerwelle 32 als Mitte entgegen der Uhrzeigerrichtung zu drehen. Daraufhin erfährt der einteilig mit der an der Steuerwelle 32 angebrachten Schalthülse 35 gebildete Schalthebel 34 eine Schaltoperation in der anderen Richtung.
Die Gangwechselvorrichtung gemäß der veranschaulichten Ausführungsform besitzt einen Wählpositionssensor 8 zum Erfassen der Position der Schalthülse 35 als dem einteilig mit dem Schalthebel 34 gebildeten Schalthebel-Tragelement, d. h. zum Erfassen von dessen Position in Wählrichtung. Der Wählpositionssensor 8 umfasst ein Potentiometer, wobei eine Drehwelle 81 davon an einem Ende eines Hebels 82 befestigt ist. Ein an dem anderen Ende des Hebels 82 befestigter Eingriffstift 83 ist mit einer in der Schalthülse 35 gebildeten Eingriffsnut 352 in Eingriff gebracht. Somit schwenkt der Hebel 82 an der Drehwelle 81 als einer Mitte, während sich die Schalthülse 35 in 2 nach rechts oder links bewegt, wobei sich die Drehwelle 81 dreht, um die Betriebsposition der Schalthülse 35 zu erfassen, d. h., um deren Position in Wählrichtung zu erfassen. Der Schalthebel 34 wird in Reaktion auf ein Signal von dem Wählpositionssensor 8 durch Steuern der Spannung und der Richtung des den Spulen 40 und 41 (40a und 40b) des Wählaktuaktors 3 (3a und 3b) zugeführten elektrischen Stroms unter Verwendung nicht gezeigter Steuermittel in eine gewünschte Wählposition gebracht.
Ferner besitzt die Gangwechselvorrichtung 2 der veranschaulichten Ausführungsform einen Schalthub-Positionssensor 9 zum Erfassen der Drehposition, d. h. zum Erfassen der Schalthubposition, der Steuerwelle 32, die an der Schalthülse 35 als dem einteilig mit dem Schalthebel 34 gebildeten Schalthebel-Tragelement angebracht ist. Der Schalthub-Positionssensor 9 umfasst ein Potentiometer, wobei seine Drehwelle 91 mit der Steuerwelle 32 verbunden ist. Wenn sich die Steuerwelle 32 dreht, dreht sich somit die Drehwelle 91, um die Drehposition, d. h. die Schalthubposition, der Steuerwelle 32 zu erfassen.
Nachfolgend wird anhand der 9 und 10 die gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildete Gangwechselvorrichtung beschrieben. In der in den 9 und 10 gezeigten Gang wechselvorrichtung 10 sind die Elemente, die im Wesentlichen die gleichen sind wie jene der in den 1 bis 3 gezeigten Gangwechselvorrichtung 2, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
9 ist eine Schnittansicht, die die gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildete Gangwechselvorrichtung veranschaulicht, während 10 eine Schnittansicht längs der Linie C-C in 9 ist. Die in den 9 und 10 gezeigte Gangwechselvorrichtung 10 ist wie die in den 1 bis 3 gezeigte Gangwechselvorrichtung 2 durch einen Wählaktuator 11 und einen Schaltaktuator 5 gebildet. Der Wählaktuator 11 umfasst in der veranschaulichten Ausführungsform drei zylindrische Gehäuse 12a, 12b und 12c, die miteinander verbunden sind. Das Gehäuse 12a in den 9 und 10 besitzt auf der linken Seite an seinem linken Ende eine Stirnwand 121a, ist an seinem rechten Ende geöffnet und besitzt eine Öffnung 122a, die in seinem unteren Abschnitt gebildet ist. Das Gehäuse 12a auf der linken Seite ist mit einem Schaltaktuator-Befestigungsabschnitt 123a versehen, der so gebildet ist, dass er nach unten vorsteht. In dem Schaltaktuator-Befestigungsabschnitt 123a ist eine Öffnung 124a gebildet, die mit der Öffnung 312a in Verbindung steht und rechtwinklig zu der axialen Richtung des Gehäuses ist. Die beiden Enden des mittleren Gehäuses 12b sind geöffnet und es besitzt eine Öffnung 121b, die in seiner Mitte in dem unteren Abschnitt gebildet ist. Das Gehäuse 12c an der rechten Seite ist am linken Ende in den 9 und 10 geöffnet und am rechten Ende in den 9 und 10 mit einer Stirnwand 121c versehen.
In den so gebildeten drei Gehäusen 12a, 12b und 12c ist eine Steuerwelle 13 angeordnet, die an ihren beiden Enden durch Axiallager 141 und 142, die in die Stirnwand 121a des Gehäuses 12a auf der linken Seite eingebaut sind und in die Stirnwand 121c des Gehäuses 12c auf der rechten Seite eingebaut sind, so getragen ist, dass sie sich dreht und in axialer Richtung gleitet. Die Steuerwelle 13 ist durch einen nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa rostfreien Stahl gebildet und besitzt ein Zahnwellenprofil 131, das in ihrem Mittelabschnitt gebildet ist. Ein Befestigungsabschnitt 341 des Schalthebels 34 ist an das an der Steuerwelle 13 gebildete Zahnwellenprofil 131 angepasst, wobei seine Bewegung in axialer Richtung durch Sprengringe 151 und 152 begrenzt ist, die an seinen beiden Seiten in die Steuerwelle 13 eingepasst sind. Somit arbeitet der Schalthebel 34 einteilig mit der Steuerwelle 13. Somit arbeitet die Steuerwelle 13 als ein Schalthebel-Tragelement, das den Schalthebel so trägt, dass er in axialer Richtung gleitet und sich dreht. Der Schalthebel 34 ist durch eine Öffnung 121b angeordnet, die in dem unteren Abschnitt des mittleren Gehäuses 12b gebildet ist. Das Ende des Schalthebels 34 ist so konstruiert, dass es geeignet mit den Schaltblöcken 301, 302, 303 und 304 in Eingriff ist, die an der ersten Wählposition SP1, an der zweiten Wählposition SP2, an der dritten Wählposition SP3 und an der vierten Wählposition SP4 angeordnet sind und den Schaltmechanismus für das nicht gezeigte Getriebe bilden.
An der äußeren Umfangsfläche der Steuerwelle 13 eines Abschnitts, der dem Gehäuse 12c auf der rechten Seite entspricht, sind magnetische Bewegungsmittel 36 angeordnet. Wie in der in den 1 und 3 gezeigten Ausführungsform sind die magnetischen Bewegungsmittel 36 durch einen ringförmigen Permanentmagneten 361, der an der äußeren Umfangsfläche der Steuerwelle 13 angebracht ist und Magnetpole in beiden Stirnflächen in seiner axialen Richtung besitzt, und durch ein Paar sich bewegender Joche 362 und 363, die an den Außenseiten des Permanentmagneten 361 in dessen axialer Richtung angeordnet sind, gebildet. Der Permanentmagnet 361 ist in der veranschaulichten Ausführungsform in der rechten Stirnfläche in den 9 und 10 in einen N-Pol magnetisiert und ist in der linken Stirnfläche in den 9 und 10 in einen S-Pol magnetisiert. Die somit gebildeten magnetischen Bewegungsmittel 36 sind auf beiden Seiten durch Sprengringe 371 und 372 positioniert, die an der Steuerwelle 13 angebracht sind, und von der Bewegung in axialer Richtung begrenzt. An der äußeren Umfangsseite der magnetischen Bewegungsmittel 36 ist ein festes Joch 39 angeordnet, das die magnetischen Bewegungsmittel 36 umgibt. Das feste Joch 39 ist aus einem magnetischen Werkstoff in einer zylindrischen Form hergestellt und an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 12c auf der rechten Seite angebracht. An der Innenseite des festen Jochs 39 sind ein Paar Spulen 40 und 41 angeordnet. Das Paar Spulen 40 und 41 ist auf einen Spulenkörper 42 gewickelt, der aus einem nichtmagnetischen Werkstoff wie etwa aus einem Kunstharz hergestellt und an der inneren Umfangsfläche des festen Jochs 39 angebracht ist. Das Paar Spulen 40 und 41 ist mit einer nicht gezeigten Leistungsquellenschaltung verbunden. Der Schub wird an den magnetischen Bewegungsmitteln 36, d. h. an der Steuerwelle 13, je nach der dem Paar Spulen 40 und 41 zugeführten elektrischen Leistung in den gleichen Richtungen wie in der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsform erzeugt. An beiden Seiten des festen Jochs 39 sind Stirnwände 43 und 44 angebracht. An den inneren Umfängen der Stirnwände 43 und 44 sind Dichtungselemente 45 und 46 so angebracht, dass sie mit der äußeren Umfangsfläche der Steuerwelle 13 in Kontakt gelangen.
Auf beiden Seiten des Schalthebels 34 sind erste Wählposition-Begrenzungsmittel 47a und zweite Wählposition-Begrenzungsmittel 48a vorgesehen, um im Zusammenwirken mit dem Betrag des Schubs, der an den magnetischen Bewegungsmitteln 36, d. h. an der Steuerwelle 13 als dem Schalthebel-Tragelement, proportional zum Betrag der dem Paar Spulen 40 und 41 zugeführten elektrischen Leistung erzeugt wird, die Position des Schalthebels 34 auf die erste Wählposition SP1, auf die zweite Wählposition SP2, auf die dritte Wählposition SP3 oder auf die vierte Wählposition SP4 zu begrenzen. Die ersten Wählposition-Begrenzungsmittel 47a befinden sich zwischen dem Schalthebel 34 und einer Lagerbuchse 15, die in den 9, 10 am rechten Ende des mittleren Gehäuses 12b angeordnet ist und die aus einem Kunstharz mit guter Gleiteigenschaft hergestellt ist und die Steuerwelle 13 so trägt, dass sie in axialer Richtung gleitet und sich dreht. Die ersten Wählposition-Begrenzungsmittel 47a sind durch einen ringförmigen sich bewegenden Ring 471a, der längs der Steuerwelle 13 gleiten kann, durch einen ringförmigen Anschlag 472a, der auf der rechten Seite des sich bewegenden Rings 471a angeordnet ist und durch die Lagerbuchse 15 von der Bewegung nach rechts in den 9 und 10 begrenzt ist, und durch eine Druckschraubenfeder 473a, die zwischen dem sich bewegenden Ring 471a und dem ringförmigen Anschlag 472a angeordnet ist, gebildet. Der sich bewegende Ring 471a gelangt in Kontakt mit einer Stufe 474a, die in dem mittleren Abschnitt des mittleren Gehäuses 12b gebildet ist, und ist von der Bewegung nach links über den in den 9 und 10 gezeigten Zustand hinaus begrenzt.
Die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 84a befinden sich zwischen dem Schalthebel 34 und einem zylindrischen Abstandshalter 16, der in den 9 und 10 am linken Ende des mittleren Gehäuses 12b angeordnet ist. Die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48a sind durch einen ringförmigen sich bewegenden Ring 481a, der längs der Steuerwelle 13 gleiten kann, durch einen ringförmigen Anschlag 482a, der auf der linken Seite des sich bewegenden Rings 481a angeordnet ist und durch den zylindrischen Abstandshalter 16 von der Bewegung nach links in den 9 und 10 begrenzt ist, und durch eine Druckschraubenfeder 483a, die zwischen dem sich bewegenden Ring 481a und dem ringförmigen Anschlag 482a angeordnet ist, gebildet. Der sich bewegende Ring 481a gelangt in Kontakt mit einer Stufe 484a, die in dem mittleren Abschnitt des mittleren Gehäuses 12b gebildet ist, und ist von der Bewegung nach rechts über den in den 9 und 10 gezeigten Zustand hinaus begrenzt.
Der in den 9 und 10 gezeigte Wählaktuator 10 ist wie oben beschrieben gebildet. Es wird nun kurz der Betrieb beschrieben.
Wenn dem Paar Spulen 40 und 41, die den Wählaktuator 10 bilden, keine elektrische Leistung zugeführt wird (kein Strom zugeführt wird), werden der sich bewegende Ring 471a und der sich bewegende Ring 481a wegen der Federkräfte der Druckschraubenfeder 473a, die die ersten Wählposition-Begrenzungsmittel 47a bildet, und der Druckschraubenfeder 483a, die die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48a bildet, mit den Stufen 474a und 484a, die in den mittleren Abschnitt des mittleren Gehäuses 12b gebildet sind, in Kontakt gebracht. Im Ergebnis ist der an der Steuerwelle 13 angebrachte Schalthebel 34 zwischen der zweiten Wählposition SP2 und der dritten Wählposition SP3, die in den 9 und 10 in Wählrichtung (Rechts-Links-Richtung in den 9 und 10) gezeigt sind, in einem freien Zustand.
Wenn in einem in den 9 und 10 gezeigten Zustand dem Paar Spulen 40, 41, die den Wählaktuator 10 bilden, in der gleichen Weise wie in 4(a) gezeigt ein Strom mit einer Spannung von z. B. 2,4 V zugeführt wird, erzeugen die magnetischen Bewegungsmittel 36, d. h. erzeugt die Steuerwelle 13, die das Schalthebel-Tragelement ist, einen Schub nach rechts in den 9 und 10, wobei sie sich in den 9 und 10 so nach rechts bewegt, dass der Befestigungsabschnitt 341 des Schalthebels 34 mit dem sich bewegenden Ring 471a in Kontakt gelangt. Die Belastung der Druckschraubenfeder 473a ist hier größer als der Schub des Wählaktuators 10 eingestellt worden, wenn die Spannung von 2,4 V angelegt wird, so dass der sich bewegende Ring 471a nicht verschoben wird. Somit gelangt die Steuerwelle 13 an einer Position, an der das rechte Ende des Befestigungsabschnitts 341 des Schalthebels 34 mit dem sich bewegenden Ring 471a, der die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 47a bildet, in Kontakt gelangt, zu einem Halt. Im Ergebnis wird der an der Steuerwelle 13 angebrachte Schalthebel 34 in die zweite Betriebsposition SP2 gebracht.
Wenn nachfolgend dem Paar Spulen 40 und 41 in der gleichen Weise wie in 4(a) gezeigt ein Strom mit einer Spannung z. B. von 4,8 V zugeführt wird, ist der Schub, der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkt, d. h. der auf die Steuerwelle 13 wirkt, die das Schalthebel-Tragelement ist, wirkt, größer als die Federkraft der Druckschraubenfeder 473a eingestellt worden, die die ersten Wählposition-Begrenzungsmittel 47a bildet. Dementsprechend bewegt sich der Schalthebel 34 in einem Zustand, in dem er mit dem sich bewegenden Ring 471a in Kontakt ist, gegen die Federkraft der Druckschraubenfeder 473a in den 9 und 10 nach rechts und kommt an einer Position, an der der sich bewegende Ring 471a mit dem Anschlag 472a in Kontakt gelangt, zu einem Halt. In diesem Moment wird der an der Steuerwelle 13 angebrachte Schalthebel 34 in die erste Wählposition SP1 gebracht.
Wenn in einem in den 9 und 10 gezeigten Zustand dem Paar Spulen 40, 41, die den Wählaktuator 10 bilden, in der gleichen Weise wie in 4(b) gezeigt ein Strom mit einer Spannung von z. B. 2,4 V zugeführt wird, erzeugen die magnetischen Bewegungsmittel 36, d. h. erzeugt die Steuerwelle 13, die das Schalthebel-Tragelement ist, einen Schub nach links in den 9 und 10, wobei sie sich in den 9 und 10 so nach links bewegt, dass der Befestigungsabschnitt 341 des Schalthebels 34 mit dem sich bewegenden Ring 481a in Kontakt gelangt. Die Belastung der Druckschraubenfeder 483a ist hier größer als der Schub des Wählaktuators 10 eingestellt worden, wenn die Spannung von 2,4 V angelegt wird, so dass der sich bewegende Ring 481a nicht verschoben wird. Somit gelangt die Steuerwelle 13 an einer Position, an der das rechte Ende des Befestigungsabschnitts 341 des Schalthebels 34 mit dem sich bewegenden Ring 481a, der die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48a bildet, in Kontakt gelangt, zu einem Halt. Im Ergebnis wird der an der Steuerwelle 13 angebrachte Schalthebel 34 in die dritte Betriebsposition SP3 gebracht.
Wenn nachfolgend dem Paar Spulen 40 und 41 in der gleichen Weise wie in 4(b) gezeigt ein Strom mit einer Spannung z. B. von 4,8 V zugeführt wird, ist der Schub, der auf die magnetischen Bewegungsmittel 36 wirkt, d. h. der auf die Steuerwelle 13 wirkt, die das Schalthebel-Tragelement ist, wirkt, größer als die Federkraft der Druckschraubenfeder 483a eingestellt worden, die die zweiten Wählposition-Begrenzungsmittel 48a bildet. Dementsprechend bewegt sich der Schalthebel 34 in einem Zustand, in dem er mit dem sich bewegenden Ring 481a in Kontakt ist, gegen die Federkraft der Druckschraubenfeder 483a in den 9 und 10 nach links und kommt an einer Position, an der der sich bewegende Ring 481a mit dem Anschlag 482a in Kontakt gelangt, zu einem Halt. In diesem Moment wird der an der Steuerwelle 13 angebrachte Schalthebel 34 in die vierte Wählposition SP4 gebracht.
Nachfolgend wird der Schaltaktuator 5 beschrieben.
Der veranschaulichte Schaltaktuator 5 umfasst eine erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 und eine zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 zum Betätigen des Betätigungshebels 50, der an seinem unteren Abschnitt an das Zahnwellenprofil 131 der Steuerwelle 13 so angepasst ist, dass er in axialer Richtung gleitet. An beiden Seiten des unteren Abschnitts des Betätigungshebels 50 sind Lagerbuchsen 17 und 18 angeordnet, die aus einem Kunstharz mit guter Gleiteigenschaft hergestellt sind, um die Steuerwelle 13 so zu tragen, dass sie in axialer Richtung gleitet und sich dreht. Die eine Lagerbuchse 17 ist durch eine in dem mittleren Gehäuse 12b gebildete Stufe von einer Bewegung nach rechts in den 9 und 10 begrenzt, während die andere Lagerbuchse 18 durch eine in dem Gehäuse 12a auf der linken Seite gebildete Stufe von einer Bewegung nach links in den 9 und 10 begrenzt ist. Somit ist der zwischen den Lagerbuchsen 17 und 18 angeordnete Betätigungshebel 50 von einer Bewegung in axialer Richtung begrenzt. Der Betätigungshebel 50 ist so angeordnet, dass er in die in dem unteren Abschnitt des Gehäuses 12a auf der linken Seite gebildete Öffnung 122a eingeführt ist, während sein Ende in der Mitte der in dem Schaltaktuator-Befestigungsabschnitt 123a gebildeten Öffnung 124a ankommt. Die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 und die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 zum Betätigen des so gebildeten Betätigungshebels 50 sind auf beiden Seiten des Schaltaktuator-Befestigungsabschnitts 123a angebracht.
Die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 und die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7 sind im Wesentlichen in der gleichen Weise wie die erste Elektromagnet-Zylinderspule 6 und die zweite Elektromagnet-Zylinderspule 7, die in 3 gezeigt sind, gebildet und werden hier nicht noch einmal beschrieben.
Die in den 9 und 10 gezeigte Ausführungsform hat den Fall der Verwendung der magnetischen Bewegungsmittel 36 der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform als magnetische Bewegungsmittel behandelt. Allerdings ist es ebenfalls zulässig, die magnetischen Bewegungsmittel 36a und die magnetischen Bewegungsmittel 36b zu verwenden, die in den 5 und 7 gezeigt sind.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung gebildete Gangwechselvorrichtung zeigt die wie im Folgenden beschriebene Aktion und Wirkung.
Das heißt, in dem Wählaktuator, der die Gangwechselvorrichtung der vorliegenden Erfindung bildet, arbeitet das Schalthebel-Tragelement, das den Schalthebel trägt, anhand des Prinzips eines Linearmotors, der durch ein magnetisches Bewegungsmittel, ein festes Joch und eine Spule gebildet ist. Somit weist der Wählaktuator eine verbesserte Haltbarkeit auf, da er keinen Drehmechanismus besitzt, während er einen kompakten Aufbau und eine erhöhte Betriebsgeschwindigkeit aufweist, da er keinen Verringerungsmechanismus benötigt, der durch einen Kugelumlaufspindelmechanismus oder durch einen Zahnradmechanismus gebildet ist, der von dem Aktuator, der einen Elektromotor verwendet, verwendet wird.

Claims

Gangwechselvorrichtung (2), die einen Wählaktuator (3; 3a; 3b; 11) zum Betätigen eines Schalthebels (34) in einer Wählrichtung und einen Schaltaktuator (5) zum Betätigen des Schalthebels (34) in einer Schaltrichtung umfasst, wobei: der Wählaktuator (3; 3a; 3b; 11) ein Gehäuse (31a, 31b, 31c; 12a, 12b, 12c), ein Schalthebel-Tragelement (35; 13), das in dem Gehäuse (31a, 31b, 31c; 12a, 12b, 12c) so angeordnet ist, dass es in einer axialen Richtung gleitet, und den Schalthebel (34) trägt, magnetische Bewegungsmittel (36; 36a, 36b), die am äußeren Umfang des Schalthebel-Tragelements (35; 13) angeordnet sind, ein festes Joch (39), das die magnetischen Bewegungsmittel (36; 36a; 36b) umgibt, und eine Spule (40, 41; 40a, 40b), die an der Innenseite des festen Jochs (39) angeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das feste Joch (39), das die magnetischen Bewegungsmittel (36; 36a; 36b) umgibt, zylindrisch ist, die magnetischen Bewegungsmittel (36; 36a; 36b) einen ringförmigen Permanentmagneten umfassen, der an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements (35; 13) befestigt ist, und die Richtung eines Schubs, der in den magnetischen Bewegungsmitteln (36; 36a; 36b) erzeugt wird, durch Ändern der Richtung eines der Spule (40, 41; 40a; 40b) zugeführten elektrischen Stroms geändert wird.
Gangwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der das Schalthebel-Tragelement eine zylindrische Schalthülse (35) umfasst, die in axialer Richtung gleiten kann und an einer Steuerwelle (32) angeordnet ist, die in dem Gehäuse (31a, 31b, 31c) drehbar angeordnet ist und durch den Schaltaktuator (5) zu einer Drehung in Schaltrichtung veranlasst wird.
Gangwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei das Schalthebel-Tragelement eine Steuerwelle (13) umfasst, die drehbar und in axialer Richtung des Gehäuses (12a, 12b, 12c) gleitend angeordnet ist und durch den Schaltaktuator zu einer Drehung in Schaltrichtung veranlasst wird.
Gangwechselvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: die Spule durch ein Paar Spulen (40, 41) gebildet ist, die in axialer Richtung benachbart angeordnet sind; und der ringförmige Permanentmagnet (361) in seinen beiden Stirnflächen in axialer Richtung Magnetpole besitzt und sich bewegende Joche (362, 363) besitzt, die in axialer Richtung des Permanentmagneten (361) jeweils an dessen äußeren Seiten angeordnet sind.
Gangwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die magnetischen Bewegungsmittel (36a) ein sich bewegendes Joch (360a) umfassen, das an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements (35) angebracht ist, und der ringförmige Permanentmagnet (364) an der äußeren Umfangsfläche und an seiner inneren Umfangsfläche Magnetpole besitzt; wobei das sich bewegende Joch (360a) einen zylindrischen Abschnitt (361a), an dem der Per manentmagnet (364a) angebracht ist, und ringförmige Flansche (362a, 363a), die an beiden Enden des zylindrischen Abschnitts (361a) vorgesehen sind, besitzt, und die äußeren Umfangsflächen der Flansche (362a, 363a) sich nahe bei der inneren Umfangsfläche des festen Jochs (39) befinden.
Gangwechselvorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, bei der: die magnetischen Bewegungsmittel (36b) ein Zwischenjoch (361b), das an der äußeren Umfangsfläche des Schalthebel-Tragelements (35) angebracht ist, ein Paar ringförmiger Permanentmagneten (362b, 363b), die entsprechend an beiden Seiten des Zwischenjochs (361b) angeordnet sind, um dieses zwischen sich zu halten, und in ihren beiden Stirnflächen in axialer Richtung Magnetpole besitzen, und sich bewegende Joche (364b, 365b), die entsprechend an den äußeren Seiten des Paars Permanentmagneten (362b, 363b) in deren axialer Richtung angeordnet sind, umfassen; wobei die sich bewegenden Joche (364b, 365b) ringförmige Flansche (364d, 365d) besitzen, die sich in der Nähe der inneren Umfangsfläche des festen Jochs (39) befinden.
Gangwechselvorrichtung nach Anspruch 6, bei der das Paar Permanentmagneten (362b, 363b) in den einander zugewandten Stirnflächen die gleiche Polarität haben.
Gangwechselvorrichtung (2) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Wählaktuator (3; 11) Wählposition-Begrenzungsmittel (47, 48; 47a, 48a) besitzt, um die Betriebsposition des Schalthebel-Tragelements (35; 13) entsprechend einem Schub, der an dem Schalthebel-Tragelement (35; 13) proportional zu dem Betrag der der Spule (40, 41) zugeführten elektrischen Leistung zu begrenzen.