DE102008025306B4

DE102008025306B4 - Schaltgabel-Betätigungssystem zur Steuerung der Synchronisiereinrichtungsstellung

Info

Publication number: DE102008025306B4
Application number: DE102008025306.5A
Authority: DE
Inventors: David A. Olds; Richard T. Tamba
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-05-30
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2028-05-28
Also published as: DE102008025306A1; CN101373023B; US20080295634A1; US7845247B2; CN101373023A

Abstract

Schaltgabel-Betätigungssystem (60) zum Steuern der Synchronisiereinrichtungsstellung bei einem automatisierten Getriebe (12), umfassend:
ein Stellgliedgehäuse (72), das wenigstens einen Kolbenhohlraum definiert, der eine erste Bohrung (101) mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Bohrung (104) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist, so dass das Stellgliedgehäuse (72) an einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Bohrung (101, 104) eine Schulter (106) bildet, besitzt; und
eine Kolbenanordnung (82D), die in dem wenigstens einen Kolbenhohlraum (78D) beweglich ist und durch wenigstens einen Außendurchmesser (96) ausgezeichnet ist, wobei der Außendurchmesser (96) größer als der zweite Durchmesser ist, derart, dass die Schulter (106) eine Bewegung der Kolbenanordnung (82D) in die zweite Bohrung (104) stoppt,
wobei die Kolbenanordnung mit der Synchronisiereinrichtung wirksam verbunden ist und wobei die Bewegung der Kolbenanordnung (82D) verschiedene Stellungen der Synchronisiereinrichtung einrichtet, die eine Neutralstellung umfassen, die der an der Schulter (106) gestoppten Kolbenanordnung (82D) entspricht;
dadurch gekennzeichnet , dass
in der Kolbenanordnung (82D) ein Schlitz (73) ausgebildet ist und das Schaltgabel-Betätigungssystem (60) ferner umfasst:
eine langgestreckte Schaltstange (64D);
eine Schaltgabel (62D), die sich von der Schaltstange (64D) in einen Wirkeingriff mit der Synchronisiereinrichtung erstreckt; und
eine Fingerverlängerung (68D), die von der Schaltgabel (62D) beabstandet ist und sich von der Schaltstange (64D) in den Schlitz (73) erstreckt, derart, dass die Bewegung der Kolbenanordnung (82D) die Fingerverlängerung (68D) bewegt, um die Synchronisiereinrichtung in die verschiedenen Stellungen zu verstellen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgabel-Betätigungssystem zum Steuern der Stellungen einer Synchronisiereinrichtung in einem automatisierten Vorgelegewellengetriebe.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Vorgelegewellengetriebe verwenden typischerweise Synchronisiereinrichtungen, um die Drehzahl von Zahnrädern mit einer Vorgelegewelle zu synchronisieren, bevor die Zahnräder mit der Vorgelegewelle in Eingriff gebracht werden, um den Leistungsfluss durch das Getriebe zu vervollständigen. Synchronisiereinrichtungen werden durch eine hydraulisch oder mechanisch betätigte Schaltgabel zwischen einer Neutralstellung, in der ein benachbartes Zahnrad nicht mit der Vorgelegewelle in Eingriff ist, und einer Eingriffsstellung, in der das Zahnrad mit der Vorgelegewelle in Eingriff ist, verstellt. Im Fall einer Doppelsynchronisiereinrichtung gibt es zwei verschiedene Eingriffsstellungen für zwei verschiedene Zahnräder, die konzentrisch mit der Vorgelegewelle beiderseits der Synchronisiereinrichtung angebracht sind. Eine genaue und schnelle Verstellung der Synchronisiereinrichtung ermöglicht ein zuverlässiges und sanftes Schalten des Getriebes.
Ein Schaltgabel-Betätigungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 40 38 170 A1 bekannt geworden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, mit einfachen Mitteln ein Verdrehen der Kolbenanordnung eines Schaltgabel-Betätigungssystems zu verhindern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Schaltgabel-Betätigungssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1, des Anspruchs 8 oder des Anspruchs 14 aufweist.
Es wird ein kompaktes, schnell ansprechendes Schaltgabel-Betätigungssystem geschaffen, das speziell für die Anwendung auf ein automatisiertes Vorgelegewellengetriebe geeignet ist. Das Schaltgabel-Betätigungssystem umfasst ein Stellgliedgehäuse, das einen Kolbenhohlraum und eine Kolbenanordnung mit drei Kolben, wovon vorzugsweise jeder eine Aluminiumlegierung ist und eine andere Oberfläche besitzt, definiert, die auf Fluiddruck ansprechen, um verschiedene Stellungen der Kolbenanordnung in dem Kolbenhohlraum einzurichten. Ein Stoppmechanismus wie etwa eine Schulter, die durch das Stellgliedgehäuse an der Grenzfläche von verschiedenen Bohrungen des Kolbenhohlraums gebildet ist, wirkt auf einen der Kolben ein, um eine Bewegung des Kolbens über den Stoppmechanismus hinaus zu verhindern. Mit der Kolbenanordnung ist eine Schaltgabel wirksam verbunden. Die drei Stellungen der Kolbenanordnung entsprechen verschiedenen Stellungen der Schaltgabel und der damit verbundenen Synchronisiereinrichtung. Vorzugsweise wird durch den Eingriff zwischen der Kolbenanordnung und dem Stoppmechanismus eine Neutralstellung der Synchronisiereinrichtung eingerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform gibt es vier Kolbenanordnungen, wovon jede mit einer anderen Doppelsynchronisiereinrichtung verbunden ist.
Ein erster der drei Kolben ist ein Ringkolben. Der zweite und der dritte Kolben sind eine Einheit bildend miteinander verbunden. Quer durch den Verschlussstopfen zwischen dem zweiten und dem dritten Kolben verläuft teilweise ein Schlitz. Das Schaltgabel-Betätigungssystem kann außerdem eine langgestreckte Schaltstange und eine Schaltgabel, die sich von der Schaltstange in einen Wirkeingriff mit der Synchronisiereinrichtung erstreckt, umfassen. Vorzugsweise ist die Kolbenanordnung im Allgemeinen axial auf die Schaltstange zentriert, was die Länge von Hydraulikfluidpfaden zu der Kolbenanordnung minimiert. Von der Schaltgabel ist eine Fingerverlängerung beabstandet, die sich von der Schaltstange in den Schlitz erstreckt, derart, dass eine Bewegung der Kolben die Fingerverlängerung bewegt, um die Synchronisiereinrichtung zu verstellen.
Vorzugsweise ist eine Sensoranordnung vorgesehen, die einen Magneten umfasst, der in jede Kolbenanordnung integriert (z. B. eingebettet) ist. Die Sensoranordnung umfasst außerdem einen Sensoraufnehmer, der in wirksamer Kommunikation mit dem Magneten an dem Stellgliedgehäuse angeordnet ist. Der Sensoraufnehmer dient dazu, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das der Stellung des Magneten und damit der Kolbenanordnung und, was am Wichtigsten ist, der Synchronisiereinrichtung entspricht. Die Fingerverlängerung kontaktiert den zweiten und den dritten Kolben, die eine Einheit bildend miteinander verbunden sind, in dem Schlitz und minimiert die Drehung der Kolben in dem Hohlraum, wodurch sichergestellt ist, dass der Magnet für eine wirksame Kommunikation mit dem Sensoraufnehmer stets richtig positioniert ist. Außerdem kann ein optionales Vorbelastungselement wie etwa eine vorgespannte Feder in einer Öffnung in dem zweiten und dem mit diesem verbundenen dritten Kolben innerhalb des Schlitzes gehalten sein, um zwischen der Fingerverlängerung und den eine Einheit bildenden zweiten und dritten Kolben zu ruhen und so die Kolbendrehung weiter zu reduzieren und dadurch eine genaue Magnetposition und ein entsprechendes durch den Sensoraufnehmer erzeugtes Signal zu gewährleisten.
Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Art und Weise zum Ausführen der Erfindung schnell deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem Doppelkupplungs-Vorgelegewellengetriebe mit vier Doppelsynchronisiereinrichtungen;
2 ist eine schematische perspektivische Darstellung in einer Teilansicht eines Schaltgabel-Betätigungssystem (wobei ein Abschnitt eines Stellgliedgehäuses weg geschnitten ist, um eine Stellgliedkolbenanordnung zu zeigen) zum Steuern der Stellung der Synchronisiereinrichtungen in dem Getriebe von 1;
3 ist eine schematische perspektivische Darstellung des Schaltgabel-Betätigungssystems von 2, wobei die Stellgliedkolbenanordnung und das Stellgliedgehäuse entfernt sind, um vier Schaltstangen mit Stellglied-Fingerverlängerungen und Schaltgabeln zu zeigen;
4 ist ein schematischer Grundriss einer der Kolbenanordnungen in einem Kolbenhohlraum des Stellgliedgehäuses von 2;
5A ist eine an den in 2 gezeigten Pfeilen 5A-5A aufgenommene und um 180 Grad gedrehte schematische Querschnittsdarstellung des Schaltgabel-Betätigungssystems, die einen in die Kolbenanordnung eingebetteten Magneten und einen an dem Stellgliedgehäuse befestigten Sensormechanismus zeigt;
5B ist eine an den in 2 gezeigten Pfeilen 5B-5B aufgenommene und um 180 Grad gedrehte schematische Teildarstellung, teilweise in einem Querschnitt, wobei eine optionale Feder in einem Schlitz der Kolbenanordnung gehalten ist und eine Stellglied-Fingerverlängerung in dem Schlitz gezeigt ist; und
6 ist eine schematische, perspektivische Darstellung des Stellgliedgehäuses aus den 2, 4 und 5A.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 einen Antriebsstrang 10, der ein Getriebe 12 mit einer Eingangswelle 14 besitzt, die über einen Drehmomentwandler 18 mit einem Motor 16 verbunden ist. Mit der Eingangswelle 14 sind Doppel-Eingangskupplungen CE, CO funktional verbunden, die abwechselnd wahlweise einrückbar sind, um die Eingangswelle 14 mit einer ersten Zwischenwelle 22 bzw. einer zweiten Zwischenwelle 24 zu verbinden. Vier Doppelsynchronisiereinrichtungen 26, 28, 30 und 32 besitzen Schaltmuffen 34A, 34B, 34C und 34D, die durch jeweilige Schaltgabeln (in den 2 und 3 gezeigt und beschrieben) wahlweise verschiebbar sind, um verschiedene Zahnräder mit jeweiligen Gegenwellen 36, 38 (hier auch als Vorgelegewellen bezeichnet) in Eingriff zu bringen, um ein dynamisches Schalten, d. h. die Vorauswahl eines Zahnrads, um das Zahnrad mit den entsprechenden Vorgelegewelle in Eingriff zu bringen, bevor die Vorgelegewelle eine Drehmomentlast trägt, d. h. vor dem Einrücken der Eingangskupplung CO oder CE, zu ermöglichen, wie bekannt ist. Jede betreffende Schaltgabel, wie in den 2 und 3 beschrieben ist, ist wahlweise bewegbar, um eine entsprechende der Schaltmuffen 34A, 34B, 34C und 34D in eine Neutralstellung (in 1 gezeigt) zu verschieben, und zwar in einer Richtung (d. h. nach links), um ein Zahnrad nach links mit einer entsprechenden Vorgelegewelle in Eingriff zu bringen, und in einer entgegengesetzten Richtung (d. h. nach rechts), um ein anderen Zahnrad nach rechts mit der Vorgelegewelle in Eingriff zu bringen, um unterschiedliche Leistungsflusspfade von der Eingangswelle 14 zu einem Ausgangselement 40 einzurichten und bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ein Drehmoment über das Getriebe 12 an einen Achsantriebsmechanismus 42 abzugeben. Wenn beispielsweise die Schaltmuffe 34A nach links verschoben wird, wird das Zahnrad 44 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 36 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34A nach rechts verschoben wird, wird das Zahnrad 46 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 36 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34B nach links verschoben wird, wird das Zahnrad 48 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 36 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34B nach rechts verschoben wird, wird das Zahnrad 50 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 36 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34C nach links verschoben wird, wird das Zahnrad 52 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 38 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34C nach rechts verschoben wird, wird das Zahnrad 54 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 38 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34D nach links verschoben wird, wird das Zahnrad 56 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 38 verbunden. Wenn die Schaltmuffe 34D nach rechts verschoben wird, wird das Zahnrad 58 zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 38 verbunden. Jede Schaltmuffe 34A, 34B, 34C und 34D ist unabhängig von den anderen verschiebbar, um wahlweise die benachbarten Zahnräder mit den jeweiligen Gegenwellen 36, 38 in Eingriff zu bringen.
In den 2 und 3 ist das Getriebe 12 mit einem Schaltgabel-Betätigungssystem 60 gezeigt, das vier Schaltgabeln besitzt, die jeweils mit den Muffen in Eingriff sind. Die Schaltgabeln 62A, 62B, 62C und 62D, die hier vereinfacht auch nur als Gabeln bezeichnet werden, sind an getrennten, im Allgemeinen parallelen Schaltstangen 64A, 64B, 64C und 64D angebracht, die ihrerseits durch Linearkugellager mit niedrigem Widerstand (nicht gezeigt) an der Mittenabstützung 66 und dem Gehäuse des Getriebes 12 unterstützt sind. In 2 ist die Schaltgabel 62C mit der Schaltmuffe 34C in Wirkeingriff, während die Schaltgabel 62D mit der Schaltmuffe 34D in Wirkeingriff ist. In 2 sind auch die Zahnräder 52, 54, 56 und 58, die zur gemeinsamen Drehung mit der Gegenwelle 38 wahlweise in Eingriff bringbar sind, gezeigt.
Jede Schaltstange 64A, 64B, 64C und 64D besitzt eine daran angebrachte entsprechende Fingerverlängerung 68A, 68B, 68C und 68D, die von der entsprechenden Schaltgabel 62A, 62B, 62C und 62D beabstandet ist und sich in einer anderen Richtung als diese erstreckt. Die Fingerverlängerungen 68A, 68B, 68C und 68D sind beispielsweise durch Laserschweißen dauerhaft an die Schaltstangen 64A, 64B, 64C und 64D angefügt. Die Schaltstangen 64A, 64B, 64C und 64D bewegen sich mit den Gabeln 62A, 62B, 62C und 62D und den Fingerverlängerungen 68A, 68B, 68C und 68D. Jede Fingerverlängerung 68A, 68B, 68C und 68D erstreckt sich durch eine Öffnung 70 in einem Stellgliedgehäuse 72 in einen Schlitz 73 in einer Kolbenanordnung (der gezeigten Kolbenanordnung 82D, wobei drei weitere gleiche Kolbenanordnungen in getrennten Kolbenhohlräumen 78A, 78B und 78C untergebracht sind, die in 6 gezeigt sind). Die Kolbenanordnungen 82A-82D und das Stellgliedgehäuse 72 können als Stellgliedanordnung 76 bezeichnet werden. Durch die jeweiligen Stellgliedkolbenanordnungen (die in den 4 und 5A gezeigte Kolbenanordnung 82D und die in 6 gezeigte Kolbenanordnung 82A) wird eine Kraft direkt auf die Fingerverlängerungen 68A, 68B, 68C und 68D ausgeübt. Riffelungs- und Werkstoffspezifikationen für die Fingerverlängerungen 68A, 68B, 68C und 68D können durch Verwendung der Finitelementanalyse entwickelt werden.
In 6 ist die Stellgliedanordnung 76 näher gezeigt. Das Stellgliedgehäuse 72 beherbergt vier getrennte Kolbenhohlräume 78A, 78B, 78C und 78D, denen jeweils an einem Ende durch eine Ventilgehäuseanordnung 80 wahlweise Druckfluid zugeführt wird, um verschiedene Kolben jeder betreffenden verschiedenen Kolbenanordnung (nur die Kolbenanordnung 82A in 6 gezeigt) wahlweise zu bewegen, um die Stellung der in 3 gezeigten jeweiligen Schaltgabel 62A, 62B, 62C und 62D, die durch die Öffnung 70 mit der entsprechenden Kolbenanordnung in Wirkeingriff ist, zu bestimmen.
In 5A umfasst eine Positionssensoranordnung einen in jede betreffende Kolbenanordnung eingebetteten Magneten (wobei der in die Kolbenanordnung 82D eingebettete Magnet 84D gezeigt ist). Wie in 5A gezeigt ist, kann die Positionssensoranordnung außerdem einen Sensoraufnehmer 86D in Form eines Halleffekt-Sensors umfassen, der an dem Stellgliedgehäuse 72 befestigt und direkt auf die Kolbenanordnung 82D ausgerichtet ist. Die Größe eines elektrischen Stroms in dem Sensoraufnehmer 86D steht in einer Beziehung zu der Position des Magneten 84D. Da die Stellung der Kolbenanordnung 82D direkt mit der Stellung der entsprechenden Synchronisiereinrichtungs-Schaltgabel 62D von 3 zusammenhängt, liefern der Magnet 84D und der Sensoraufnehmer 86D eine auf die Zeit zur Ineingriffnahme eines ausgewählten Zahnrads bezogene Positionierungsrückkopplung, die ein solches Steuern des Hydraulikdrucks, dass ein abruptes Schalten verhindert wird, ermöglicht. Gleiche Magnete und Sensoraufnehmer sind in ähnlicher Weise angeordnet und arbeiten in der gleichen Weise wie jene, die in Bezug auf die Kolbenanordnung 82D gezeigt sind, um eine Positionsrückkopplung der anderen Kolbenanordnungen zu liefern. Anstatt in die Kolbenanordnungen eingebettet zu sein, könnten die Magnete 84D an der Außenfläche der jeweiligen Kolbenanordnungen befestigt oder auf andere Weise mit den Kolbenanordnungen eine Einheit bildend ausgeführt sein, um sich gemeinsam mit diesen zu drehen. Anstelle eines Halleffekt-Sensors in Kombination mit einem Magneten können viele andere Typen an sich bekannter Sensoranordnungen verwendet werden.
In den 2 und 5A verläuft der Schlitz 73 in der Kolbenanordnung 82D nur teilweise durch die Kolbenanordnung 82D. Die Fingerverlängerung 68D (siehe 2) verläuft durch eine Öffnung 70 in dem Stellgliedgehäuse 72 und belegt im Wesentlichen den gesamten Schlitz 73, um eine Drehung der Kolbenanordnung 82D zu verhindern. Somit wirkt der Schlitz 73 sowohl als Mechanismus zum Übertragen der Bewegung von der Fingerverlängerung 68D auf die Kolbenanordnung 82D als auch als Merkmal gegen Drehung für die Kolbenanordnung 82D, das sicherstellt, dass der Magnet 84D an einem Abschnitt des Umfangs des Kolbenhohlraums 78D angeordnet ist, der sich stets im Allgemeinen in Ausrichtung auf den Sensoraufnehmer 86D befindet (in 5A gezeigt).
In 4 ist eine der Kolbenanordnungen 82D, die in den Kolbenhohlraum 78D des Stellgliedgehäuses 72 eingepasst ist, näher gezeigt. Die Kolbenanordnung 82D umfasst drei Kolben 90, 92 und 94, vorzugsweise jeweils aus einer Aluminiumlegierung. Der erste Kolben 90 ist ein Ringkolben mit einem Außendurchmesser 96 und einem Innendurchmesser 98 an einer inneren Bohrung, die im Wesentlichen durch die Länge des Kolbens 90 verläuft und an einem Abschnitt mit einer Stirnöffnung 100 endet. Der Außendurchmesser 96 passt in eine erste Bohrung 101 des Kolbenhohlraums 78D. Der zweite Kolben 92 besitzt einen Außendurchmesser 102, der in eine zweite Bohrung 104 des Kolbenhohlraums 78D passt. Der Außendurchmesser 96 des ersten Kolbens 90 ist größer als die zweite Bohrung 104, wobei der Kolben 90 durch eine Schulter 106 des Stellgliedgehäuses 72, die dort ausgebildet ist, wo die erste und die zweite Bohrung 101, 104 aneinander grenzen, mechanisch daran gehindert wird, sich weiter nach rechts, als in 4 gezeigt ist, zu bewegen. Der zweite Kolben 92 ist mit dem dritten Kolben 94 verbunden, um sich mit diesem zu bewegen, wobei dazwischen der Schlitz 73 gebildet ist.
In 5B ist die Fingerverlängerung 68D in dem Schlitz 73 der verbundenen Kolben 92, 94 gezeigt (wobei in dem Querschnitt der Kolbenanordnung 82D nur der Kolben 94 gezeigt ist; zwecks Klarheit in der Zeichnung sind der Kolben 90 und das Stellgliedgehäuse 72 nicht gezeigt). Optional ist zum Reduzieren eines Zwischenraums 85 zwischen der Fingerverlängerung 68D und der Kolbenanordnung 82D an dem Schlitz 73 eine Öffnung 87 in den zusammengefügten Kolben 92, 94 vorgesehen (siehe 5A; wobei die Öffnung 87 auch in 4 gezeigt ist), die ein Vorbelastungselement 89 wie etwa eine vorgespannte Feder hält (wobei zugunsten der Klarheit in der Zeichnung das Vorbelastungselement 89 nicht in der Querschnittsansicht in Fig. 5B und nicht in 5A gezeigt ist). Das Vorbelastungselement 89 reduziert ferner die Drehung der Kolbenanordnung 82D von 4, um die korrekte Ausrichtung des Sensoraufnehmers 86D und des Magneten 84D, die in 5A gezeigt sind, weiter zu gewährleisten und eine genaue Magnetposition und ein entsprechendes durch den Sensoraufnehmer 86D erzeugtes Signal zu gewährleisten. Das Vorbelastungselement könnte aus irgendeinem Werkstoff wie etwa Kunststoff, Gummi, Federstahl, Edelstahl oder einer Kombination aus diesen gefertigt sein.
Wie gezeigt ist, ermöglichen Kanäle 108, 110 das Zuführen oder Ablassen von Hydraulikfluid zu und von dem Abschnitt des Kolbenhohlraums 78D links von dem Kolben 94, der als Kammer 112 bezeichnet wird, und dem Abschnitt rechts von dem Kolben 92, der als Kammer 114 bezeichnet wird. Die Kolben 90, 92, 94 sind in den Stellungen gezeigt, die durch den sowohl auf eine erste Oberfläche 116 als auch auf eine zweite Oberfläche 118 ausgeübten Hydraulikdruck bedingt sind, wobei sich die in 2 gezeigte Fingerverlängerung 68D, die sich in den Schlitz 73 erstreckt, in einer ersten Position befindet, die einer Neutralstellung der Schaltmuffe 34D von 2 entspricht. Da die Neutralstellung durch die Schulter 106 definiert ist, ist neutral eine feste, mechanisch genaue Position, die eine unerwünschte Teileinrückung oder ein Mitnehmen der Synchronisiereinrichtung 32 von 1 verhindert, wie es zugunsten geringer Drehverluste und einer längeren Synchronisiereinrichtungslebensdauer erforderlich ist. Wenn das Fluid in der Kammer 114 abgelassen wird, bewegen sich die eine Einheit bildend verbundenen Kolben 92, 94 nach rechts, wobei eine erste Oberfläche 116 des Kolbens 94 mit Hydraulikdruck beaufschlagt wird und sich die Fingerverlängerung 68D, die sich in den Schlitz 73 erstreckt, in einer zweiten Position befindet, in der sich die wirksam verbundene Schaltmuffe 34D nach rechts bewegt, um das Zahnrad 58 mit der Gegenwelle 38 in Eingriff zu bringen. Wenn stattdessen das Fluid in der Kammer 112 abgelassen wird, wirkt der Hydraulikdruck auf eine zweite Oberfläche 118 ein, wobei sich der Kolben 90 und die verbundenen Kolben 92, 94 gemeinsam nach links in eine Position bewegen, die der dritten Stellung der Schaltmuffe 34D von 1 entspricht, in der die Schaltmuffe 34D das Zahnrad 56 zur Drehung mit der Gegenwelle 36 in Eingriff bringt. Somit sind die Hydraulikfluiddurchgänge von der Ventilgehäuseanordnung 80 (in 6 gezeigt) zu der Kolbenanordnung 82D relativ kurz, insbesondere im Vergleich zu Systemen, die Stellgliedkolben an den Enden der Schaltstange besitzen. Da sich die Kolbenanordnungen nicht an den Enden der Schaltstangen 64A-64D befinden (siehe z. B. Kolbenanordnung 82D in 2), ist die axiale Gesamtlänge des Schaltgabel-Betätigungssystems 60 im Vergleich zu solchen System kürzer. Außerdem ermöglicht der kürzere Pfad für Druckfluid eine kurze Ansprechzeit der Stellglieder und eine kompakte Anordnung des Schaltgabel-Betätigungssystems 60.
In 2 ist des Weiteren eine Schaltstangen-Arretierung 120 gezeigt, die am Ende jeder betreffenden Schaltstange ausgebildet ist (bei den Schaltstangen 64C und 64D gezeigt, jedoch auch an den in 3 gezeigten Schaltstangen 64A und 64B ausgebildet). Jeder betreffenden Schaltstangen-Arretierung 120 ist ein Neutral-Arretierstift 122 zugeordnet, der eine federbelastete Kugel besitzt, die in der jeweiligen Schaltstangen-Arretierung 120 eingefangen ist, wenn sich die betreffende Schaltstange 64A, 64B, 64C und 64D in der Neutralstellung befindet. Wenn sich die Schaltstange in eine der beiden Eingriffsstellungen (d. h. nach rechts oder nach links) bewegt, rastet die Kugel des Neutral-Arretierstifts 122 über einen die Schaltstangen-Arretierung 120 definierenden Steg ein, was dazu beiträgt, dass sich die entsprechende Schaltgabel und die damit verbundene Synchronisiereinrichtung schnell in die gewünschte Eingriffsstellung bewegen. Die Schaltstangen-Arretierungen 120 sowie die mechanische Schulter 106 jeder Kolbenanordnung (siehe 4) unterstützen das Sicherstellen einer Neutralstellung der Kolbenanordnung wie etwa der Kolbenanordnung 82D, ohne eine Beaufschlagung der Kolbenanordnung mit Druck zu erfordern.

Claims

Schaltgabel-Betätigungssystem (60) zum Steuern der Synchronisiereinrichtungsstellung bei einem automatisierten Getriebe (12), umfassend: ein Stellgliedgehäuse (72), das wenigstens einen Kolbenhohlraum definiert, der eine erste Bohrung (101) mit einem ersten Durchmesser und eine zweite Bohrung (104) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser ist, so dass das Stellgliedgehäuse (72) an einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Bohrung (101, 104) eine Schulter (106) bildet, besitzt; und eine Kolbenanordnung (82D), die in dem wenigstens einen Kolbenhohlraum (78D) beweglich ist und durch wenigstens einen Außendurchmesser (96) ausgezeichnet ist, wobei der Außendurchmesser (96) größer als der zweite Durchmesser ist, derart, dass die Schulter (106) eine Bewegung der Kolbenanordnung (82D) in die zweite Bohrung (104) stoppt, wobei die Kolbenanordnung mit der Synchronisiereinrichtung wirksam verbunden ist und wobei die Bewegung der Kolbenanordnung (82D) verschiedene Stellungen der Synchronisiereinrichtung einrichtet, die eine Neutralstellung umfassen, die der an der Schulter (106) gestoppten Kolbenanordnung (82D) entspricht; dadurch gekennzeichnet , dass in der Kolbenanordnung (82D) ein Schlitz (73) ausgebildet ist und das Schaltgabel-Betätigungssystem (60) ferner umfasst: eine langgestreckte Schaltstange (64D); eine Schaltgabel (62D), die sich von der Schaltstange (64D) in einen Wirkeingriff mit der Synchronisiereinrichtung erstreckt; und eine Fingerverlängerung (68D), die von der Schaltgabel (62D) beabstandet ist und sich von der Schaltstange (64D) in den Schlitz (73) erstreckt, derart, dass die Bewegung der Kolbenanordnung (82D) die Fingerverlängerung (68D) bewegt, um die Synchronisiereinrichtung in die verschiedenen Stellungen zu verstellen.
Schaltgabelbetätigung nach Anspruch 1, wobei die Kolbenanordnung (82D) umfasst: einen ersten ringförmigen Kolben (90), der in Ansprechen auf Fluiddruck auf eine erste Oberfläche (116) von ihm in der ersten Bohrung (101) beweglich ist, wobei die erste Oberfläche (116) durch einen Innendurchmesser und den wenigstens einen Außendurchmesser (96) des ersten ringförmigen Kolbens (90) definiert ist; einen zweiten Kolben (92) mit einem zweiten Außendurchmesser (102), der eine zweite Oberfläche (118) definiert, der in Ansprechen auf Fluiddruck auf die zweite Oberfläche (118) in der zweiten Bohrung (104) beweglich ist; und einen dritten Kolben (94), der mit dem zweiten Kolben (92) eine Einheit bildend verbunden ist, um sich mit diesem zu bewegen, und einen dritten Durchmesser besitzt, der eine dritte Oberfläche (116) definiert, wobei der dritte Kolben (94) in Ansprechen auf Fluiddruck auf die dritte Oberfläche (116) in dem inneren Durchmesser des ersten Kolbens (90) beweglich ist, wobei die Bewegung des ersten, des zweiten und des dritten Kolbens (90, 92, 94) entsprechende unterschiedliche Stellungen der Synchronisiereinrichtung einrichtet, die die durch die Bewegung des ersten Kolbens (90) eingerichtete Neutralstellung umfassen.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei der Schlitz (73) nur teilweise durch die Kolbenanordnung (82D) verläuft, derart, dass die Fingerverlängerung (68D), wenn sie sich in dem Schlitz (73) befindet, so auf die Kolbenanordnung (82D) einwirkt, dass die Drehung der Kolbenanordnung (82D) reduziert wird.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 3, wobei die Kolbenanordnung (82D) eine Öffnung (87) an dem Schlitz (73) aufweist und ferner umfasst: ein Vorbelastungselement (89), das sich in die Öffnung (87) erstreckt und durch die Kolbenanordnung (82D) in dem Schlitz (73) gehalten wird und das im Wesentlichen einen Zwischenraum (85) zwischen der Kolbenanordnung (82D) und der Fingerverlängerung (68D) belegt, wenn sich die Fingerverlängerung (68D) in dem Schlitz (73) befindet, um die Drehung der Kolbenanordnung (82D) weiter zu reduzieren.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Kolbensensoranordnung, die umfasst: einen Magneten (84D), der als eine Einheit mit der Kolbenanordnung (82D) verbunden ist, um sich mit dieser zu bewegen; und einen Sensoraufnehmer (86D), der an dem Stellgliedgehäuse (72) angeordnet und ausgestaltet ist, um die Position des Magneten (84D) zu erfassen und ein Signal zu liefern, das der Position des Magneten (84D) entspricht, um eine Rückkopplung der Kolbenanordnungsstellung und dadurch der entsprechenden Synchronisiereinrichtungsstellung zu liefern.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 3, wobei die Kolbenanordnung (82D) im Wesentlichen axial auf die Schaltstange (64D) zentriert ist.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kolbenanordnung (82D) eine Aluminiumlegierung ist.
Schaltgabel-Betätigungssystem zum Steuern der Stellung einer Synchronisiereinrichtung, umfassend: ein Stellgliedgehäuse (72), das einen Kolbenhohlraum (78D) definiert; eine Kolbenanordnung (82D), die drei Kolben (90, 92, 94) mit drei unterschiedlichen Oberflächen (116, 118) besitzt, die auf Fluiddruck ansprechen, um drei Stellungen der Kolbenanordnung (82D) in dem Kolbenhohlraum (78D) einzurichten; einen Stoppmechanismus, der auf eine der Bohrungen einwirkt, um eine Bewegung des einen der Kolben (90, 92, 94) über den Stoppmechanismus hinaus zu verhindern; und eine Schaltgabel (62D), die mit der Kolbenanordnung (82D) wirksam verbunden ist, wobei die drei Stellungen der Kolbenanordnung (82D) unterschiedlichen Stellungen der Schaltgabel (62D) entsprechen; dadurch gekennzeichnet, dass ein erster der Kolben (90) ein Ringkolben ist und wobei ein zweiter und ein dritter der Kolben (92, 94) zu einer Einheit verbundene zylindrische Kolben mit unterschiedlichen Außendurchmessern sind, die einen Verschlussstopfen mit einem Schlitz (73) bilden, der teilweise quer durch den Verschlussstopfen zwischen dem zweiten und dem dritten Kolben (92, 94) verläuft, wobei das Schaltgabel-Betätigungssystem ferner umfasst: eine langgestreckte Schaltstange (64D), wobei sich die Schaltgabel (62D) von der Schaltstange (64D) in einen Wirkeingriff mit der Synchronisiereinrichtung erstreckt; und eine Fingerverlängerung (68D), die von der Schaltgabel (62D) beabstandet ist und sich von der Schaltstange (64D) in den Schlitz (73) erstreckt, derart, dass eine Bewegung der Kolben (90, 92, 94) die Fingerverlängerung (68D) bewegt, um die Synchronisiereinrichtung in die drei Stellungen zu verstellen.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 8, wobei der Kolbenhohlraum (78D) konzentrische Bohrungen mit verschiedenen Durchmessern aufweist und wobei der Stoppmechanismus eine zwischen den verschiedenen Bohrungen gebildete Schulter (106) des Kolbenhohlraums (78D) ist.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine Positionssensoranordnung, die umfasst: einen Magneten (84D), der als eine Einheit mit der Kolbenanordnung (82D) verbunden ist, um sich mit dieser zu bewegen; und einen Sensoraufnehmer (86D), der in wirksamer Kommunikation mit dem Magneten (84D) an dem Stellgliedgehäuse (72) angeordnet und ausgestaltet ist, um ein Signal zu liefern, das der Position des Magneten (84D) und dadurch der Kolbenanordnung (82D) entspricht, zu liefern.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 10, wobei die Fingerverlängerung (68D) die Drehung der Kolbenanordnung (82D) verhindert, um dadurch zu gewährleisten, dass der Magnet (84D) für eine wirksame Kommunikation mit dem Sensoraufnehmer (86D) positioniert ist.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 11, wobei die Kolbenanordnung (82D) eine Öffnung (87) an dem Schlitz (73) aufweist und ferner umfasst: ein Vorbelastungselement (89), das sich in die Öffnung (87) erstreckt und durch die Kolbenanordnung (82D) in dem Schlitz (73) gehalten wird und das im Wesentlichen einen Zwischenraum zwischen (85) der Kolbenanordnung (82D) und der Fingerverlängerung (68D) belegt, wenn sich die Fingerverlängerung (68D) in dem Schlitz (73) befindet, um die Drehung der Kolbenanordnung (82D) weiter zu reduzieren und die Position des Magneten (84D) und das Signal, das dieser entspricht, zu stabilisieren.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 10, wobei der Sensoraufnehmer (86D) ein Halleffekt-Sensor ist.
Schaltgabel-Betätigungssystem zum Steuern der Stellung einer Synchronisiereinrichtung, umfassend: ein Stellgliedgehäuse (72), das einen Kolbenhohlraum (78D) definiert; eine Kolbenanordnung (82D) aus Aluminiumlegierung, die drei Kolben (90, 92, 94) mit drei unterschiedlichen Oberflächen besitzt, die auf Fluiddruck ansprechen, um drei Stellungen der Kolbenanordnung (82D) in dem Kolbenhohlraum (78D) einzurichten, wobei in der Kolbenanordnung (82D) ein Schlitz (73) ausgebildet ist, der teilweise hindurch verläuft; einen Stoppmechanismus , der auf einen der Kolben (90, 92, 94) einwirkt, um eine Bewegung des einen der Kolben (90, 92, 94) über den Stoppmechanismus hinaus zu verhindern; eine langgestreckte Schaltstange (64D), wobei die Kolbenanordnung (82D) im Wesentlichen axial mit Bezug auf die Schaltstange (64D) zentriert ist; eine Schaltgabel (62D), die sich von der Schaltstange (64D) in einen Wirkeingriff mit der Synchronisiereinrichtung erstreckt; und eine Fingerverlängerung (68D), die von der Schaltgabel (62D) an der Schaltstange (64D) beabstandet ist und sich von der Schaltstange (64D) in den Schlitz (73) erstreckt, derart, dass eine Bewegung der Kolben (90, 92, 94) die Fingerverlängerung (68D) bewegt, um die Schaltgabel (62D) und daher die Synchronisiereinrichtung in drei verschiedene Stellungen zu verstellen, die den drei Stellungen der Kolbenanordnung (82D) entsprechen, wobei die Fingerverlängerung (68D) auf die Kolbenanordnung (82D) einwirkt, um eine Drehung der Kolbenanordnung (82D) im Wesentlichen zu verhindern.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 14, ferner umfassend: eine Positionssensoranordnung, die umfasst: einen Magneten (84D), der in die Kolbenanordnung (82D) integriert ist; und einen Sensoraufnehmer (86D), der in wirksamer Kommunikation mit dem Magneten (84D) an dem Stellgliedgehäuse (72) angeordnet und ausgestaltet ist, um ein Signal zu liefern, das der Position des Magneten (84D) und dadurch der Kolbenanordnung (82D) und der entsprechenden Synchronisiereinrichtungsstellung entspricht, zu liefern.
Schaltgabel-Betätigungssystem nach Anspruch 15, wobei die Kolbenanordnung (82D) eine Öffnung (87) an dem Schlitz (73) aufweist und ferner umfasst: ein Vorbelastungselement (89), das sich in die Öffnung (87) erstreckt und durch die Kolbenanordnung (82D) in dem Schlitz (73) gehalten wird und das im Wesentlichen einen Zwischenraum (85) zwischen der Kolbenanordnung (82D) und der Fingerverlängerung (68D) belegt, wenn sich die Fingerverlängerung (68D) in dem Schlitz (73) befindet, um die Drehung der Kolbenanordnung (82D) weiter zu reduzieren und die Position des Magneten (84D) und das Signal, das dieser entspricht, zu stabilisieren.