DE102008006061A1

DE102008006061A1 - Active-Interlock Einheit und Parallelschaltgetriebe mit einer Active-Interlock Einheit

Info

Publication number: DE102008006061A1
Application number: DE102008006061A
Authority: DE
Inventors: Sarah Anne Galpin; Paul Towle
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-08-28

Abstract

Eine Active-Interlock-Einheit, insbesondere für ein Parallelschaltgetriebe, enthält eine auf einer Schaltwelle Schaltaktorik mit einem mit Schaltschienen zusammenwirkenden Schaltfingermechanismus und einer Auslegegeometrie, wobei an der Schaltaktorik ein Mittel zum direkten Erfassen der Position von zumindest einer der Schaltschienen, insbesondere ein Abstandssensor, angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Active-Interlock Einheit, die zum Steuern eines Schaltvorgangs von einem Ausgangsgang in einen Zielgang in einem Schaltgetriebe, insbesondere einem Parallelschaltgetriebe, verwendet wird.
Ein so genannter Active-Interlock Mechanismus, der beispielsweise für ein Parallelschaltgetriebe verwendet wird, ist zum Beispiel aus der WO 2006/097073 oder der DE 102 06 561 A1 bekannt. Bei einem solchen Active-Interlock Mechanismus enthält die Active-Interlock Schaltaktorik zumindest einen mit einer Schaltgabel zusammenwirkenden Schaltfinger oder Hauptbetätigungselement, und eine Auslegegeometrie bzw. Nebenbetätigungselement, wobei die Auslegegeometrie beispielsweise einen Auslegefinger oder einen Auslegenocken enthält. Gewöhnlicherweise sind eine Mehrzahl von Auslegegeometrien mit einem Schaltfinger auf einer Schaltwelle angeordnet, so dass sie entlang der Schaltwelle in Axialrichtung verschiebbar aber zusammen mit dieser drehbar sind. Der Schaltfinger und die Auslegegeometrien wirken mit den Schaltschienen derart zusammen, dass mittels des Schaltfingers eine Schaltschiene zum Einlegen eines Zielgangs verschoben wird, wobei gleichzeitig mittels der Auslegegeometrien sichergestellt wird, dass keine anderen Gänge auf der gleichen Eingangswelle gleichzeitig eingelegt sind, indem diese durch die Auslegegeometrien ausgelegt werden.
Dazu weisen die Schaltschienen Ausnehmungen auf, die mit den Auslegegeometrien bzw. den Schaltfingern in Wechselwirkung gelangen, wobei jedoch die Ausnehmungen bzw. Öffnungen merklich größer als der Schaltfinger sind, was es ermöglicht, dass sich der Schaltfinger aus der Gangeinlegeposition wegbewegt, während die jeweilige Schaltschiene in der Gangeinlegeposition verbleibt. Der Schaltfinger kann sich dann zu einer anderen Schaltschiene bewegen und einen Gang auf dieser Schaltschiene einlegen, wobei der vorher eingelegte Gang durch die Auslegegeometrien ausgelegt wird.
Bei derartigen Active-Interlock Einheiten ist es erforderlich, dass die Position des Schaltfingers überwacht wird.
Die Schaltwelle wird mittels eines Motors zur Drehung angetrieben. Meist ist ein zweiter Motor vorgesehen, der als Wellenmotor dient und eine Spindel antreibt, die die Schaltfinger und Auslegegeometrien verschiebt. Die Motoren sind beispielsweise als bürstenlose Motoren gestaltet.
Zur Überwachung der Position des Schaltfingers werden inkrementell arbeitende Sensoren verwendet, die in diesen Schalt- bzw. Wellenmotoren angeordnet sind. Aufgrund der Folge der erfassten Inkremente wird auf die Position der Schaltschienen geschlossen. Diese Position der Schaltschienen wird jedoch nicht gesondert überwacht.
Dies bringt jedoch das Problem mit sich, dass möglicherweise die Position der Schaltschienen innerhalb des Getriebes unbekannt werden könnte, da sich der Schaltfinger nicht ständig in Berührung mit den Schaltschienen befindet. Dies kann beispielsweise geschehen, wenn ein Bruch im Schalt- oder Wellenmechanismus auftritt, so dass trotz einer inkrementellen Verschiebung die Schaltschienen nicht entsprechend bewegt werden, oder wenn aus anderen Gründen das Positionsinkrement einmal oder mehrmals hintereinander nicht genau erfasst wird. Dies führt dann dazu, dass möglicherweise unbeabsichtigt mehrere Gänge der gleichen Eingangswelle gleichzeitig eingelegt werden, was zu erheblichen Getriebeschäden führen kann.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Active-Interlock Einheit vorzusehen, die zuverlässig durch Erfassen der Position der Schaltschienen über den Getriebegangwahlzustand Auskunft geben kann.
Diese Aufgabe wird mit einer Active-Interlock Einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Position der Schaltschienen direkt zu erfassen statt einer indirekten Erfassung über die inkrementellen Bewegungen des Schalt- und Wählmotors. Dies bedeutet, dass die Position der Schaltschienen mittels z. B. eines Abstandssensors, der als Mittel zur direkten Erfassung der Position dient, jederzeit genau erfasst werden kann, unabhängig davon, ob möglicherweise ein Versagen in der Schaltmotorik trotz scheinbar korrekt wiedergegebener Inkremente vorliegt, was zu Fehlern in der Erfassung der Position der Schaltschienen führen könnte. Damit kann man verhindern, dass Getriebeschaltungen vorgenommen werden, welche das Getriebe beschädigen.
Ein Abstandssensor ist ein einfaches Mittel zum direkten Erfassen der aktuellen Position der Schaltschienen.
Vorzugsweise ist der Abstandsensor am Schaltfingermechanismus, d. h. entweder direkt am Schaltfinger selbst oder an dem die Schaltwelle umfassenden Bereich in der Gegend des Schaltfingers angeordnet. Dies ermöglicht eine genaue Erfassung der Position der Schaltschienen.
Weiter ist es bevorzugt zum Erreichen einer genauen Positionserfassung, dass der Abstandssensor im Wesentlichen unter einem rechten Winkel zum Schaltfinger radial zur Schaltwelle vorgesehen ist. Dies bedeutet, dass der Sensor parallel zur Schienenbewegung ist, wenn der Schaltfinger im Zentrum seiner Schaltbewegung ist. Auch dies verbessert die Erfassungsgenauigkeit und die Einfachheit der Berechnungen.
Diese Anordnung ist speziell dann vorteilhaft, wenn die Schaltschienen jeweils eine geometrisch definierte und zu einer Ebene durch eine Schaltwellenachse, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schaltschiene ist, symmetrische Ausnehmungen aufweisen. Dann kann mittels eines Abstandssensors aufgrund reiner Abstandsmessungen ohne weitere Information von inkrementellen Sensoren des Schalt- bzw. Wählmotors erfasst und bestimmt werden, ob ein Gang eingelegt ist und gegebenenfalls welcher der Gänge, der mit einer gleichen Schaltschiene einzulegen ist, eingelegt ist, indem lediglich die erfassten Abstände zu der Ausnehmungswand ausgewertet werden.
Dazu ist vorzugsweise der Abstandssensor angepasst, zwischen drei verschiedenen Abständen zwischen dem Sensor und der Schaltschienenausnehmungswand zu unterscheiden.
Als geeignete Sensoren kommen z. B. ein mit Induktionsstrom arbeitender Sensor oder ein kapazitiver Sensor beispielsweise in Betracht.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft und anhand der beigefügten Figuren beschrieben, in denen
1 eine Active-Interlock Einheit in perspektivischer Ansicht zeigt;
2 die Schaltschienenbewegung in Beziehung zu dem Abstandssensor für den Zu stand, in dem kein Gang eingelegt ist, zeigt;
3 eine Ansicht entsprechend 2 ist, wobei einer der mit Schaltschiene 2 einlegbaren Gänge eingelegt ist; und
4 eine Ansicht entsprechend 2 und 3 ist, wobei der andere der mit Schaltschiene 2 einzulegenden Gänge eingelegt ist.
1 zeigt eine Active-Interlock Einheit 10, wie sie beispielsweise bei Fahrzeugen mit automatisiertem Parallelschaltgetriebe mit Heckantrieb zur Anwendung kommt. Die zentrale Schaltwelle 12 besitzt für die dargestellte Anwendung einen Schaltfinger 14 und mehrere Auslegegeometrien 16. In der dargestellten Ausführungsform sind 3 Auslegegeometrien 16 vorhanden. Der Schaltfinger 14 und die Auslegegeometrien 16 sind in Axialrichtung der Schaltwelle 12 mittels einer Muffe 18 verschiebbar gelagert, so dass sie zusammen entlang der Axialrichtung der Schaltwelle 12 verschoben werden können. Gleichzeitig ist die Verbindung zwischen der Schaltwelle 12 und Muffe 18 der Active-Interlock Einheit 10 so gewählt, dass diese nicht zueinander verdrehbar sind, d. h. dass der Schaltfinger 14 und die Auslegegeometrien 16 einer Drehung der Schaltwelle 12 folgen. Die Active-Interlock Einheit weist ferner einen Schaltmotor (nicht dargestellt) und einen Wählmotor (nicht dargestellt) auf, die dazu dienen, die Schaltwelle 12 beispielsweise über einen Getriebemechanismus zur Drehung anzutreiben und die Schaltfinger 14 und die Auslegegeometrien 16 entlang der Schaltwelle 12 zu verschieben. Die Motoren, d. h. der Schaltmotor, der über einen Getriebemechanismus die Schaltwelle 12 antreibt, und der Wählmotor, der eine Spindel antreibt, die die Schaltfinger 14 und Auslegegeometrien 16 verschiebt, können beispielsweise als bürstenloser Motor gestaltet sein.
In 1 sind ferner Teilbereiche der Schaltschienen 28 gezeigt. In der dargestellten Ausführungsform sind vier Schaltschienen 28 vorgesehen. In jeder Position des Schaltfingers 14 wirkt eine Auslegegeometrie 16 auf die anderen Schaltschienen, die der gleichen Gruppe von Gängen, beispielsweise gerade Gänge oder ungerade Gänge, die an der gleichen Eingangswelle eingelegt werden, zugeordnet sind.
Somit wird durch Drehen der Schaltwelle 12 bewirkt, dass die Auslegegeometrien 16 die ihnen zugeordneten Schaltschienen zunächst in eine neutrale Position bringen und anschließend mittels des Schaltfingers 14 der gewählte Gang durch Verschieben der zugehörigen Schaltschiene 28 eingelegt wird. Dadurch wird sichergestellt, dass innerhalb jeder Gruppe immer nur ein Gang geschaltet ist. Wird die Anordnung für ein Parallelschaltgetriebe vorgese hen, so kann gleichzeitig jeweils ein Gang unterschiedlicher Gruppen, beispielsweise ein gerader und ein ungerader Gang, wenn es eine Ganggruppe für gerade Gänge und eine Ganggruppe für ungerade Gänge gibt, geschaltet sein. Wird in diesem Fall ein Gang einer Gruppe ein- oder ausgelegt, bleibt in der anderen Gruppe alles unverändert.
Die Anordnung der Active-Interlock Einheit 10 weist ferner einen Abstandssensor 20 auf. Der Abstandssensor, beispielsweise ein induktiver Sensor oder ein kapazitiver Sensor, ist mit einer entsprechenden Stromversorgung nach Bedarf versehen und leitet die Erfassungssignale an eine Schaltsteuerung zur Auswertung weiter. Der Abstandssensor 20 ist radial zur Schaltwelle 12 an einem Ort angebracht, der in axialer Richtung der Schaltwelle 12 dem Schaltfinger 14 entspricht. Der Abstandssensor 20 ist vorzugsweise am Schaltfinger 14 bzw. an dessen Bereich, an dem dieser an der Schaltwelle 12 angebracht ist, beispielsweise der Muffe 18, vorgesehen. Außerdem ist der Abstandssensor 20 im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Schaltfingers 14 angeordnet, d. h. im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene, die die Schaltwellenachse beinhaltet und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schaltschienen ist. Dies bedeutet, dass der Sensor parallel zur Schaltschienenbewegung ist, wenn der Schaltfinger im Zentrum seiner Schaltbewegung ist. Andererseits, wenn der Schaltfinger im neutralen Gebiet ist, es möglich, dass der Abstandssensor erfasst, welche Gänge eingelegt sind.
Dies wird anhand von 2 bis 4 erläutert. Insbesondere wird durch Erfassen von drei verschiedenen Abständen ermittelt, welche der Schaltschienen nahe bei oder weit entfernt vom Sensor ist, wodurch darauf geschlossen werden kann, welcher Gang gerade eingelegt ist.
In einem in 2 gezeigten Zustand, in dem alle Schaltschienen 28₁ bis 28₄ in einem neutralen Zustand sind, d. h. kein Gang eingelegt ist, sind alle Schaltschienen einen bestimmten Abstand a vom Sensor 20 entfernt. Wenn, wie in 3 dargestellt ist, beispielsweise bei der Schaltschiene 28₂ ein Gang eingelegt ist, verändert sich der Abstand a zwischen dem Abstandssensor 20 und der jeweiligen Schaltschiene, insbesondere zu der Wand von deren Ausnehmung, in die die Active-Interlock Einheit mit den Schaltfingern 14 und den Auslegegeometrien 16 eingeführt ist.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der zweite Abstand b zwischen der Schaltschiene 28₂ und dem Abstandssensor 20 deutlich geringer als der Abstand a, insbesondere nahezu Null, wenn die jeweilige Schaltschiene zu einer Seite verschoben ist, so dass sich die Ausnehmungswand dem Sensor annähert und einer der beiden mit der Schaltschiene 28₂ einlegbaren Gänge eingelegt ist.
Wenn andererseits der andere mit der Schaltschiene 28₂ wählbare Gang eingelegt ist, ist die Schaltschiene 28₂ aus der in 2 dargestellten Position nach rechts verschoben, wie es in 4 gezeigt ist. Dies bedeutet, dass ein Abstand c zwischen dem Abstandssensor 20 und der Wand der Ausnehmung der Schaltschiene 28₂ , in die Active-Interlock Einheit eingeführt ist, vorliegt, der deutlich größer als der Abstand a ist.
Dies bedeutet, dass es bei der beschriebenen Anordnung des Abstandssensors 20 ausreicht, zwischen drei deutlich unterscheidbaren Abständen a, b, c zwischen der Wand der Ausnehmung der Schaltschiene 28 und dem Abstandssensor 20 zu unterscheiden, um die jeweilige Position der Schaltschiene bestimmen zu können. Insbesondere gilt b < a < c, wobei a der Abstand zwischen der Schaltschienenausnehmungswand und dem Abstandssensor in der neutralen Position der Schaltschiene, d. h. ohne eingelegten Gang, und b, c die Abstände bei eingelegten Gängen bezeichnen. Dies bedeutet auch, dass unabhängig von etwaigen Einflüssen durch die Arbeitsbedingungen innerhalb des Getriebes eine zuverlässige Bestimmung möglich ist, in welcher Position sich die jeweilige Schaltschiene befindet. Außerdem ist die Erfassung der Position der Schaltschienen unabhängig davon, wie die Active-Interlock Einheit 10 betätigt wird. Beispielsweise ist auch bei hydraulischer Betätigung die Position der Schaltschienen mittels des Abstandssensors 20 erfassbar.

10: Active-Interlock Einheit
12: Schaltwelle
14: Schaltfinger
16: Auslegegeometrie
18: Muffe
20: Abstandssensor
28: Schaltschiene
a: Abstand
b: Abstand
c: Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2006/097073 [0002]
- DE 10206561 A1 [0002]

Claims

Active-Interlock Einheit (10), insbesondere für ein Parallelschaltgetriebe, enthaltend eine auf einer Schaltwelle (12) angeordnete Schaltaktorik mit einem mit Schaltschienen (28) zusammenwirkenden Schaltfingermechanismus (14) und einer Auslegegeometrie (16), wobei an der Schaltaktorik ein Mittel (20) zum direkten Erfassen der Position von zumindest einer der Schaltschienen (28) angeordnet ist.
Active-Interlock Einheit (10), wobei das Mittel zum direkten Erfassen der Position ein Abstandssensor (20) ist.
Active-Interlock Einheit (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (20) am Schaltfingermechanismus (14) angeordnet ist.
Active-Interlock Einheit (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (20) unter im Wesentlichen einem rechten Winkel zum Schaltfinger (14) radial zu der Schaltwelle (12) vorgesehen ist.
Active-Interlock Einheit (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschienen (28) jeweils eine geometrisch definierte und zu einer Ebene durch eine Schaltwellenachse, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der Schaltschiene (28) ist, symmetrische Ausnehmung aufweisen.
Active-Interlock Einheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandssensor (20) ein Induktionsstrom Sensor oder ein kapazitiver Sensor ist.
Active-Interlock Einheit (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (20) zum direkten Erfassen der Position angepasst ist, den Abstand zur Begrenzung der Ausnehmung in Bewegungsrichtung einer Schaltschiene (28) zu erfassen.
Active-Interlock Einheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (20) zum direkten Erfassen der Position angepasst ist, zumindest drei verschiedene Abstände zwischen dem Sensor (20) und einer Schaltschienenausnehmungswand zu erfassen.
Getriebe, insbesondere Parallelschaltgetriebe, mit einer Active-Interlock Einheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.