DE102010049860B4

DE102010049860B4 - Kurventrommel-Schaltmechanismus

Info

Publication number: DE102010049860B4
Application number: DE102010049860.2A
Authority: DE
Inventors: Vijay A. Neelakantan; Bret M. Olson; Jesse B. Bradley; Ajit S. Grewal
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2030-10-28
Also published as: DE102010049860A1; KR101220190B1; CN102052455A; CN102052455B; US8402859B2; KR20110049661A; US20110100144A1

Abstract

Kurventrommel-Schaltmechanismus für ein Doppelkupplungsgetriebe (10), der in Kombination umfasst:mindestens einen Schaltgabelkörper (98), der für eine bidirektionale Verlagerung angeordnet ist und einen Kurvenstößel (108) aufweist, wobei der Kurvenstößel (108) ein federvorbelastetes Element aufweist,eine Kurventrommel (122) mit mindestens einer Kurvenführungsbahn (130) zum Aufnehmen des federvorbelasteten Elements des Kurvenstößels (108), wobei die Kurvenführungsbahn (130) mindestens ein erstes Mittel zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines ersten Abschnitts (130L) der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in einer ersten Richtung und zum Lenken des Kurvenstößels entlang eines zweiten Abschnitts (130R) der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in einer entgegengesetzten zweiten Richtung und ein zweites Mittel zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines dritten Abschnitts der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in der ersten Richtung und zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines vierten Abschnitts der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in der zweiten Richtung aufweist, wobei der erste Abschnitt (130L) unmittelbar in den dritten Abschnitt übergeht, undein Antriebsmittel (140) zum bidirektionalen Drehen der Kurventrommel (122).

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Kurventrommel-Schaltmechanismus für Getriebe und insbesondere auf einen einzelnen motorbetriebenen Kurventrommel-Schaltmechanismus zum Betätigen von Schaltgabeln in einem Doppelkupplungsgetriebe.
HINTERGRUND
Schaltmechanismen für Kraftfahrzeuggetriebe nehmen viele Formen an. In einem typischen Handschaltgetriebe wird auf mehrere parallele Schaltschienen durch einen vom Fahrer geführten Schalthebel eingewirkt und sie umfassen Schaltgabeln, die mit Synchroneinrichtungen und Kupplungen in Eingriff stehen und diese verlagern, die einen gewünschten Gang erreichen. In Automatikgetrieben rücken hydraulisch betätigte Kupplungen und Bremsen, die durch mehrere Logik- und Steuerventile gesteuert werden, Elemente von Planetenradanordnungen ein, rücken sie aus und bremsen sie. In einem neueren Getriebetyp, dem Doppelkupplungsgetriebe (DCT), werden mehrere Synchronkupplungen an zwei Vorgelegewellen durch zugehörige Aktuatoren in und außer Eingriff verlagert.
Beispielsweise beschreibt die DE 102 03 633 A1 eine Schaltvorrichtung für ein Getriebe mit einem Kurventrieb, der ein auf einer Achse drehbar geführtes mit wenigstens einer Nutenbahn versehenes Schaltelement aufweist. In der Nutenbahn greift wenigstens ein Schaltmittel ein, das bei einer Drehung des Schaltelementes durch die Form der Nutenbahn entsprechend axial bewegbar ist. Die Nutenbahn weist einen als Hochschaltnut ausgebildeten Hochschaltweg und einen für eine Rückschaltung vorgesehenen Rückschaltweg auf. Der Rückschaltweg ist als eine Rückschaltnut ausgebildet, welche des Schaltmittel während einer Rückschaltung in eine einer Neutralposition äquivalenten axialen Schaltstellung führt.
Solche Doppelkupplungsgetriebe weisen typischerweise fünf, sechs oder sieben Vorwärtsgänge oder -drehzahlen und einen Rückwärtsgang auf. In einem typischen Doppelkupplungsgetriebe mit fünf Vorwärtsgängen und einem Rückwärtsgang sind mindestens drei Aktuatoren, drei Schaltgestänge und drei Doppelsynchronkupplungen erforderlich. Die Aktuatoren, die typischerweise bidirektionale, elektrische oder hydraulische Vorrichtungen sind, sind im Allgemeinen die teuersten Komponenten der Schaltanordnung. In einem typischen Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe sind mindestens vier Aktuatoren, Schaltgestänge und drei Doppelsynchronkupplungen und eine einzelne Synchronkupplung erforderlich. Wiederum ist das Betätigungssteuersystem im Allgemeinen die teuerste Komponente der Schaltanordnung.
Aufgrund ihrer ausgezeichneten Kraftstoffsparsamkeit und sportlichen Leistung, die jener eines Handschaltgetriebes entspricht, erlangen Doppelkupplungsgetriebe Anerkennung und Akzeptanz auf dem Markt. In Anbetracht dieses Trends dauert die Aktivität, die auf die Verbesserung aller Aspekte der Doppelkupplungsgetriebekonstruktion und des Doppelkupplungsgetriebebetriebs gerichtet ist, an und die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis einer solchen Aktivität.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Realisierung zu schaffen, die es dem Fahrer eines Fahrzeugs mit Doppelkupplungsgetriebe ermöglicht, spontan einen begonnenen Beschleunigungsvorgang abzubrechen, ohne dass sich dies ungünstig auf die Fahrsicherheit und den -komfort auswirkt.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Schaltmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Figurenliste
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken.

1 ist eine schematische Draufsicht eines Fünfgang-Doppelkupplungsgetriebes mit einer Kurventrommel-Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine vergrößerte Draufsicht einer Kurventrommel, die in einer Kurventrommel-Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
3 ist eine ebene Musteranordnung der drei Kurvenführungsbahnen einer Kurventrommel, die in einer Kurventrommel-Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts einer Kurvenführungsbahn einer Kurventrommel gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer richtungsempfindlichen Stufe;
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts einer Kurvenführungsbahn einer Kurventrommel einer alternativen Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer richtungsempfindlichen Klappe;
6 ist eine alternative ebene Musteranordnung von vier Kurvenführungsbahnen einer Kurventrommel, die in einer Kurventrommel-Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
7 ist eine alternative ebene Musteranordnung von drei Kurvenführungsbahnen einer Kurventrommel, die in einer Kurventrommel-Schaltanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die zur Anordnung von 3 ähnlich ist, die jedoch Gangzustände ohne irgendeine Vorauswahl umfasst.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft. In 1 sollte erkannt werden, dass bestimmte Komponenten aus Gründen der Deutlichkeit aus ihren tatsächlichen Positionen und in die Betrachtungsebene gedreht wurden.
Mit Bezug auf 1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe 10 mit einem Kurventrommel-Schaltmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Doppelkupplungsgetriebe 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit mehreren Bohrungen, Öffnungen, Flanschen und dergleichen, die die Komponenten des Doppelkupplungsgetriebes 10 aufnehmen, anordnen und festhalten. Eine Eingangswelle 14 ist mit einem Antriebsaggregat (nicht dargestellt) wie z. B. einem Benzin-, Diesel-, Hybrid- oder elektrischen Antriebssystem gekoppelt und wird dadurch angetrieben. Die Eingangswelle 14 ist mit einem Eingang oder Gehäuse 16 einer Doppelkupplungsanordnung 18 gekoppelt. Die Doppelkupplungsanordnung 18 umfasst ein Paar von Eingangskupplungen, eine erste Eingangskupplung 20A und eine zweite Eingangskupplung 20B, die durch das Gehäuse 16 gemeinsam angetrieben werden. Die Doppelkupplungsanordnung 18 kann auch eine Vibrationsdämpfungsvorrichtung (nicht dargestellt) vom Schwungradtyp umfassen. Das Paar von Eingangskupplungen 20A und 20B wird durch ein jeweiliges Paar von hydraulischen, elektrischen oder pneumatischen Aktuatoren oder Betätigungsvorrichtungen 22A und 22B steuerbar eingerückt oder ausgerückt. Der gesteuerte Ausgang der ersten Eingangskupplung 20A treibt eine erste Antriebswelle 24A an und der gesteuerte Ausgang der zweiten Eingangskupplung 20B treibt eine zweite, konzentrisch angeordnete Hohlwelle 24B an.
Eines der Merkmale und einer der Vorteile von Doppelkupplungsgetrieben (10) ist die Geschwindigkeit eines benachbarten Gangschaltvorgangs, z. B. eines Hochschaltens vom zweiten Gang in den dritten Gang. Äußerst schnelle Schaltvorgänge sind möglich, da der Gang (Zahnrad), der als nächstes eingelegt werden soll (beispielsweise der dritte), durch Synchronisieren und Verbinden desselben mit seiner Vorgelegewelle (40A, 40B) vorgewählt oder vorarrangiert werden kann. Das tatsächliche Einrücken beinhaltet dann nur das Öffnen der Eingangskupplung (20A, 20B), die dem gegenwärtig eingelegten Gang (beispielsweise dem zweiten) zugeordnet ist, und das Einrücken der Eingangskupplung (20A, 20B), die dem neuen, gewünschten Gang (dem dritten) zugeordnet ist. Dieses Merkmal erfordert, dass die Gänge [bzw. Zahnräder] so angeordnet sind, dass benachbarte Gänge (beispielsweise der erste und der zweite, der zweite und der dritte) nicht durch dieselbe Eingangskupplung (20A, 20B) angetrieben werden. Der erste, der dritte und der fünfte Gang, also die ungeradzahligen Gänge, sind beispielsweise so angeordnet, dass sie durch eine Kupplung angetrieben werden, während der zweite, vierte und sechste Gang, also die geradzahligen Gänge, werden durch die andere Kupplung angetrieben werden - wodurch ein Wechsel der aktiven Eingangskupplungen (20A, 20B) ermöglicht wird, wenn ein normaler Hochschaltablauf durch die Gänge stattfindet.
Das Doppelkupplungsgetriebe 10 ist dazu konfiguriert, in dieser Weise zu arbeiten. An der ersten Antriebswelle 24A befindet sich ein erstes Antriebszahnrad 32 und ein größeres, zweites Antriebszahnrad 34. Das erste Antriebszahnrad 32 und das zweite Antriebszahnrad 34 sind mit der ersten Antriebswelle 24A gekoppelt und werden von dieser angetrieben. An der zweiten Hohlwelle 24B befinden sich ein drittes Antriebszahnrad 36 und ein kleineres, viertes Antriebszahnrad 38. Das dritte Antriebszahnrad 36 und das vierte Antriebszahnrad 38 sind mit der zweiten Hülse oder der zweiten Hohlwelle 24B gekoppelt und werden dadurch angetrieben.
Eine erste Vorgelegewelle oder Abtriebswelle 40A nimmt vier frei rotierende Zahnräder auf, die in zwei beabstandeten Paaren angeordnet sind. Jedes der vier Zahnräder steht mit einem der Antriebszahnräder 32, 34, 36 oder 38 in konstantem Eingriff. Ein erstes, großes Abtriebszahnrad 42, das die größte Drehzahlreduktion schafft und dem ersten Gang entspricht, steht mit dem ersten Antriebszahnrad 32 an der ersten Antriebswelle 24A in konstantem Eingriff. Ein zweites, kleinstes Abtriebszahnrad 44 schafft die kleinste Drehzahlreduktion und entspricht dem höchsten Gang, in diesem Fall dem fünften Gang. Das durch das zweite Abtriebszahnrad 44 geschaffene Verhältnis kann 1:1 sein oder das zweite Abtriebszahnrad 44 kann einen Schongang schaffen. Das zweite Abtriebszahnrad 44 steht mit dem zweiten Antriebszahnrad 34 an der ersten Antriebswelle 24A in konstantem Eingriff. Ein drittes Abtriebszahnrad 46 mit mittlerer Größe schafft ein mittleres Übersetzungsverhältnis, das dem vierten Gang entspricht. Das dritte Abtriebszahnrad 46 steht mit dem dritten Antriebszahnrad 36 an der zweiten Hohlwelle 24B in konstantem Eingriff. Ein viertes Abtriebszahnrad 48 mit mittlerer Größe schafft ein weiteres mittleres Übersetzungsverhältnis, das dem zweiten Gang entspricht. Das vierte Abtriebszahnrad 48 steht mit dem vierten Antriebszahnrad 38 an der zweiten Hohlwelle 24B in konstantem Eingriff. Ein erstes Ausgangszahnrad 50A ist mit der ersten Vorgelegewelle oder Abtriebswelle 40A gekoppelt und wird von dieser angetrieben.
Eine zweite Vorgelegewelle oder Abtriebswelle 40B nimmt zwei frei rotierende Zahnräder auf, die in einem beabstandeten Paar angeordnet sind. Jedes der Zahnräder steht mit einem Antriebszahnrad in konstantem Eingriff. Ein fünftes, kleineres Abtriebszahnrad 52 schafft ein weiteres mittleres Übersetzungsverhältnis, das dem dritten Gang entspricht. Das fünfte Abtriebszahnrad 52 steht mit dem zweiten Antriebszahnrad 34 an der ersten Antriebswelle 24A in konstantem Eingriff. Ein sechstes, größeres Abtriebszahnrad 54 sieht den Rückwärtsgang vor. Ein Rückwärtsgang-Zwischenrad 56 steht mit sowohl dem sechsten Abtriebszahnrad 54 als auch dem vierten Antriebszahnrad 38 an der Hohlwelle 24B in konstantem Eingriff. Ein zweites Ausgangszahnrad 50B ist mit der zweiten Vorgelegewelle oder Abtriebswelle 40B gekoppelt und wird von dieser angetrieben.
Das erste Ausgangszahnrad 50A und das zweite Ausgangszahnrad 50B stehen mit einem Ausgangszahnrad (nicht dargestellt), das mit einer Ausgangswelle 62 gekoppelt ist und diese antreibt, in Eingriff und treiben dieses gemeinsam an. Die Ausgangswelle 62 treibt wiederum eine Endantriebsanordnung (FDA) 64 an, die eine Kardanwelle, ein Verteilergetriebe, mindestens ein Differential, Achsen und Räder (alle nicht dargestellt) umfassen kann. Die erste Antriebswelle 24A und die Hohlwelle 24B sowie die Vorgelegewellen 40A und 40B sind vorzugsweise durch Paare von Kugellageranordnungen 66 drehbar abgestützt.
Es sollte erkannt werden, dass die tatsächlichen Zahlenübersetzungsverhältnisse, die durch die Abtriebszahnräder 42, 44, 46, 48, 52 und 54 (und ihre zugehörigen Antriebszahnräder) bereitgestellt werden, eine Frage der Konstruktionswahl auf der Basis der tatsächlichen Spezifikationen und gewünschten Eigenschaften des Fahrzeugs und seines Antriebsstrangs sind. Überdies sollte erkannt werden, dass die Anordnung der Abtriebszahnräder 42, 44, 46, 48, 52 und 54 an den Vorgelegewellen 40A und 40B nur erläuternd ist und dass sie mit der vorstehend angegebenen Maßgabe, dass die Zahnräder von benachbarten Übersetzungsverhältnissen, d.h. das erste und zweite, vierte und fünfte, so konfiguriert sein müssen, dass eine Eingangskupplung 20A, 20B einen Gang bereitstellt und die andere Eingangskupplung 20A, 20B das benachbarte Übersetzungsverhältnis bereitstellt, in anderen Anordnungen angeordnet sein können.
Zwischen dem ersten Abtriebszahnrad 42 und dem zweiten Abtriebszahnrad 44 ist eine erste Doppelsynchronkupplung (kurz: Synchronkupplung) 70 angeordnet. Die erste Synchronkupplung 70 ist mit der ersten Vorgelegewelle 40A durch einen Keilverzahnungssatz 72 verschiebbar gekoppelt und dreht sich damit. Die erste Synchronkupplung 70 umfasst Synchroneinrichtungen und Flächen- oder Klauenkupplungen (nicht dargestellt), die selektiv das erste Abtriebszahnrad 42 oder das zweite Abtriebszahnrad 44 mit der ersten Vorgelegewelle 40A synchronisieren und dann formschlüssig koppeln, wenn sie nach links oder rechts verlagert wird, wie in 1 dargestellt. Die erste Synchronkupplung 70 umfasst einen Umfangskanal oder eine Umfangsnut 74, die mit einer ersten Schaltgabel 76 in Eingriff steht, die sich von einem ersten zylindrischen Schaltgabelkörper 78 erstreckt.
Zwischen dem fünften Abtriebszahnrad 52 und dem Abtriebszahnrad 54 (Rückwärtsgang) ist eine zweite Doppelsynchronkupplung (kurz: Synchronkupplung) 80 angeordnet. Die zweite Synchronkupplung 80 ist mit der zweiten Vorgelegewelle 40B durch einen Keilverzahnungssatz 82 verschiebbar gekoppelt und dreht sich damit. Die zweite Synchronkupplung 80 umfasst Synchroneinrichtungen und Flächen- oder Klauenkupplungen (nicht dargestellt), die selektiv das fünfte Abtriebszahnrad 52 oder das Abtriebszahnrad 54 mit der zweiten Vorgelegewelle 40B synchronisieren und dann formschlüssig koppeln, wenn sie nach links oder rechts verlagert wird. Die zweite Synchronkupplung 80 umfasst einen Umfangskanal oder eine Umfangsnut 84, die mit einer zweiten Schaltgabel 86 in Eingriff steht, die sich von einem zweiten zylindrischen Schaltgabelkörper 88 erstreckt.
Zwischen dem dritten Abtriebszahnrad 46 und dem vierten Abtriebszahnrad 48 ist eine dritte Doppelsynchronkupplung (kurz: Synchronkupplung) 90 angeordnet. Die dritte Synchronkupplung 90 ist mit der ersten Vorgelegewelle 40A durch einen Keilverzahnungssatz 92 verschiebbar gekoppelt und dreht sich damit. Die dritte Synchronkupplung 90 umfasst auch Synchroneinrichtungen und Flächen- oder Klauenkupplungen (nicht dargestellt), die selektiv das dritte Abtriebszahnrad 46 oder das vierte Abtriebszahnrad 48 mit der ersten Vorgelegewelle 40A synchronisieren und dann formschlüssig koppeln, wenn sie nach links oder rechts verlagert wird. Die dritte Synchronkupplung 90 umfasst einen Umfangskanal oder eine Umfangsnut 94, die mit einer dritten Schaltgabel 96 in Eingriff steht, die sich von einem dritten zylindrischen Schaltgabelkörper 98 erstreckt.
Der erste Schaltgabelkörper 78 und der dritte Schaltgabelkörper 98 definieren beide zylindrische Durchgangsbohrungen, die eine erste stationäre Schaltschiene oder -stange 102 verschiebbar aufnehmen. Die Schaltgabelkörper 78 und 98 können sich folglich entlang der ersten Schaltschiene 102 frei bidirektional verlagern. Der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass die Schaltgabelkörper 78 und 98 an separaten Schienen angebracht und befestigt sein können, in welchem Fall sich die ganze Gabel- und Schienenanordnung während der Betätigung in den Lagerfächern verlagert. Der erste Schaltgabelkörper 78 umfasst einen ersten Kurven- oder Führungsbahnstößel 104 und der dritte Schaltgabelkörper 98 umfasst einen dritten, federvorbelasteten Kurven- oder Führungsbahnstößel (kurz: Führungsstößel oder Kurvenstößel) 108. Der dritte Kurven- oder Führungsbahnstößel 108 ist durch eine Druckfeder 110, die auch in 4 dargestellt ist, radial nach außen vorbelastet. Es sollte erkannt werden, dass andere Kurvenstößelmechanismen dieselbe Funktionalität bereitstellen können. Der zweite Schaltgabelkörper 88 definiert auch eine zylindrische Durchgangsbohrung, die eine zweite stationäre Schaltschiene oder -stange 112 verschiebbar aufnimmt. Der zweite Schaltgabelkörper 88 kann sich folglich entlang der zweiten Schaltschiene 112 frei bidirektional verlagern. Der zweite Schaltgabelkörper 88 umfasst einen zweiten Kurven- oder Führungsbahnstößel 106.
Mit Bezug auf 1 und 2 ist zwischen der ersten Schaltschiene 102 und der zweiten Schaltschiene 112 eine Kurvenzylinder- oder Kurventrommelanordnung 120 im Allgemeinen zentral angeordnet. Die Kurventrommelanordnung 120 umfasst eine rotierende Kurventrommel 122, die eine zylindrische Durchgangsöffnung 124 definiert und eine erste Kurvenführungsbahn 126, die mit dem ersten Kurven- oder Führungsbahnstößel 104 des ersten Schaltgabelkörpers 78 in Eingriff steht, eine zweite Kurvenführungsbahn 128, die mit dem zweiten Kurven- oder Führungsbahnstößel 106 des zweiten Schaltgabelkörpers 88 in Eingriff steht, und eine dritte komplexe Kurvenführungsbahn 130, die mit dem dritten, federvorbelasteten Kurven- oder Führungsbahnstößel 108 des dritten Schaltgabelkörpers 98 in Eingriff steht, aufweist. Die Kurventrommel 122 ist zur Drehung an einer Welle 134 abgestützt und befestigt, die mit dem Ausgang einer Drehzahlreduktionszahnradsatzanordnung 136 gekoppelt ist und dadurch angetrieben wird. Nahe oder innerhalb der Drehzahlreduktionszahnradsatzanordnung 136 ist in Erfassungsbeziehung mit der Welle 134 ein Drehpositionssensor 138 angeordnet, der Daten oder Signale hinsichtlich der aktuellen Drehposition der Welle 134 und der Kurventrommel 122 liefert. Die Drehzahlreduktionszahnradsatzanordnung 136 wird wiederum durch einen bidirektionalen Elektro- oder Hydraulikmotor (Antriebsmittel) 140 angetrieben.
Die erste Kupplungsbetätigungsvorrichtung 22A, die zweite Kupplungsbetätigungsvorrichtung 22B und der Elektro- oder Hydraulikmotor 140 stehen vorzugsweise unter der Steuerung eines Getriebesteuermoduls (TCM) 142, das mit Rückkopplungsdaten oder -signalen vom Drehpositionssensor 138 und anderen Befehlen wie z. B. Schaltbefehlen versehen wird. Das Getriebesteuermodul 142 ist typischerweise anderen elektronischen Fahrzeugbefehls- und Fahrzeugbetriebssystemen (nicht dargestellt) zugeordnet und kann physikalisch darin integriert sein.
Mit Bezug auf 3 ist eine ebene Musteranordnung einer Kurventrommel 122 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Am Beginn sollte erkannt werden, dass die Anordnung von 3 die Schaltmuster der drei Kurvenführungsbahnen 126, 128 und 130 relativ zueinander im Hinblick auf die Schaltaktivität darstellt. Sie stellt nicht die tatsächlichen Umfangsstellen der Anstiege und Abfälle der Führungsbahnen dar, da diese von den Umfangsstellen der Kurven- oder Führungsbahnstößel 104, 106 und 108 abhängen. Das heißt, wenn zwei Kurven- oder Führungsbahnstößel wie z. B. der erste Kurvenstößel 104 und der dritte Kurvenstößel 108 auf einer Seite der Kurventrommel 122 angeordnet sind und der zweite Kurvenstößel 106 auf der entgegengesetzten Seite der Kurventrommel 122, 180° von den anderen Kurvenstößeln 104 und 108, angeordnet ist, müsste die zweite (mittlere) Kurvenführungsbahn 128 tatsächlich 180° von der in 3 dargestellten Stelle gedreht oder verlagert sein, um mit dem um 180° verlagerten Kurvenstößel 106 zusammenzuwirken, während dennoch die gewünschte Schaltbeziehung und -sequenz bereitgestellt wird.
Abgesehen davon wird erkannt, dass, wenn die Kurventrommel 122 durch den Elektro- oder Hydraulikmotor 140 gedreht wird, sie sechs verschiedene aktive Positionen erreicht, die jeweils durch ein Paar von Gangwahlen, nämlich, rückwärts-erster, erster-zweiter, zweiter-dritter und so weiter, definiert oder bezeichnet sind. Diese doppelte Bezeichnung ist das Ergebnis von drei Erwägungen: erstens ist nur einer der zwei bezeichneten Gänge auf einmal aktiv oder eingelegt. Zweitens treten Gangschaltvorgänge, die durch Drehung der Kurventrommel 122 erreicht werden, nur bei einem Gang auf, dessen zugehörige Eingangskupplung 20A oder 20B inaktiv ist. Drittens sind die zwei bezeichneten Gänge immer ein Gang, der der ersten Eingangskupplung 20A zugeordnet ist, und ein anderer Gang, der der zweiten Eingangskupplung 20B zugeordnet ist. In dieser Weise ist, während ein Gang (und die zugehörige Eingangskupplung) aktiv ist, der benachbarte Gang inaktiv und kann gewechselt werden. Wie in 7 dargestellt, können eigenständige Gangzustände ohne Gangvorauswahl in der anderen Welle erreicht werden.
Im Zustand rückwärts-erster (R-1 in 3) werden folglich der zweite Schaltgabelkörper 88 und die zweite Synchronkupplung 80 nach rechts verlagert, um das sechste Abtriebszahnrad 54 mit der zweiten Vorgelegewelle 40B zu synchronisieren und zu verbinden, und der erste Schaltgabelkörper 78 und die erste Synchronkupplung 70 werden nach links verlagert, um das erste Abtriebszahnrad 42 mit der ersten Vorgelegewelle 40A zu synchronisieren und zu verbinden. Dann kann entweder die zweite Eingangskupplung 20B eingerückt werden, um den Rückwärtsgang durch das vierte Antriebszahnrad 38, das Rückwärtsgang-Zwischenrad 56, das sechste Abtriebszahnrad 54 und die zweite Vorgelegewelle 40B bereitzustellen, oder die erste Eingangskupplung 20A kann eingerückt werden, um den ersten Gang durch das erste Antriebszahnrad 32, das erste Abtriebszahnrad 42 und die erste Vorgelegewelle 40A bereitzustellen.
Im ersten Gang kann der Elektro- oder Hydraulikmotor 140 erregt werden, um die Kurventrommel 122 in die erste-zweite Position (1-2 in 3) zu drehen. Während einer solchen Drehung bleiben der erste Schaltgabelkörper 78 und die erste Synchronkupplung 70 in Position und die erste Eingangskupplung 20A bleibt eingerückt, um den ersten Gang bereitzustellen, während sich der dritte Schaltgabelkörper 98 verlagert und die dritte Synchronkupplung 90 das vierte Abtriebszahnrad 48 mit der ersten Vorgelegewelle 40A synchronisiert und verbindet. Wenn es erwünscht ist oder befohlen wird, wird die erste Eingangskupplung 20A gelöst und die zweite Eingangskupplung 20B wird eingerückt, um den zweiten Gang durch das vierte Antriebszahnrad 38 und das vierte Abtriebszahnrad 48 bereitzustellen.
Wenn das Doppelkupplungsgetriebe 10 durch eine normale Hochschaltsequenz fortschreitet, während das vierte Abtriebszahnrad 48 und die zweite Eingangskupplung 20B eingerückt sind, was den zweiten Gang bereitstellt, wird der Elektro- oder Hydraulikmotor 140 erregt, um die Kurventrommel 122 in die Position zweiter-dritter (2-3 in 3) zu drehen. In dieser Position hat sich der zweite Schaltgabelkörper 88 nach links bewegt und die zweite Synchronkupplung 80 hat das fünfte Abtriebszahnrad 52 mit der zweiten Vorgelegewelle 40B synchronisiert und in Eingriff gebracht, um den dritten Gang bereitzustellen. Das Öffnen der zweiten Eingangskupplung 20B und Einrücken der ersten Eingangskupplung 20A stellt folglich den dritten Gang bereit.
Während das fünfte Abtriebszahnrad 52 eingerückt ist, kann wiederum die Kurventrommel 122 in die Position dritter-vierter (3-4) gedreht werden. Nun verlagern sich der dritte Schaltgabelkörper 98 und die dritte Synchronkupplung 90 nach links, um das dritte Abtriebszahnrad 46 mit der ersten Vorgelegewelle 40A zu synchronisieren und zu verbinden, was den vierten Gang bereitstellt. Das Öffnen der ersten Eingangskupplung 20A und das Einrücken der zweiten Eingangskupplung 20B erreichen folglich den vierten Gang. Der fünfte Vorwärtsgang des Doppelkupplungsgetriebes 10, der durch das zweite Antriebszahnrad 34, das zweite Abtriebszahnrad 44 und die erste Vorgelegewelle 40A bereitgestellt wird, wird in einer ähnlichen Weise durch Verlagerung des ersten Schaltgabelkörpers 78 und der ersten Synchronkupplung 70 nach rechts, Lösen der zweiten Eingangskupplung 20B und Einrücken der ersten Eingangskupplung 20A erreicht. Die Kurventrommel 122 kann in eine weitere sechste Position 5-2 gedreht werden. Diese Position bereitet ein Sprungherunterschalten vom fünften Gang in den zweiten Gang vor, das stattfinden kann, wenn ein Bedarf an einer sehr schnellen Fahrzeugbeschleunigung im fünften Gang besteht. Eine weitere Drehung der Kurventrommel 122 bereitet ein Herunterschalten vom fünften Gang in den vierten Gang vor, um ein sequentielles Herunterschalten zu ermöglichen. In diesem Fall wird in der vierten-fünften (4-5) Position ein Bedarf an einem Sprungherunterschalten vom fünften in den zweiten Gang eingeleitet; die Kurventrommel 122 kann in die fünftezweite (5-2) Position gedreht werden. Wenn sich jedoch der Fahrer umentscheidet, direkt bevor das tatsächlich Schalten von Kupplung zu Kupplung vollendet wird, kann es erforderlich sein, in die vierte-fünfte (4-5) Position zurückzukehren. Dies wird durch Drehen der Kurventrommel 122 weiter vorwärts in die Sinneswandelposition (COM-Position) und dann Drehen der Kurventrommel 122 rückwärts in die vierte-fünfte (4-5) Position von dort, wo normale sequentielle Herunterschaltvorgänge stattfinden können, erreicht. Diese Anordnung schafft die Fähigkeit zum Erreichen eines Herunterschaltens vom fünften in den zweiten Gang, während gleichzeitig eine Sinneswandelsituation ermöglicht wird, in der die Schaltanordnung aus einem Sprungherunterschalten aussteigen kann und normale, sequentielle Herunterschaltvorgänge weiterführen kann. Die Komponenten, die diese spezialisierten Herunterschaltvorgänge erreichen, werden direkt nachstehend beschrieben.
Mit Bezug auf 2, 3 und 4 offenbart die Untersuchung der ersten Kurvenführungsbahn 126 und der zweiten Kurvenführungsbahn 128 in 2 ihre gleichmäßige, bidirektionale Art, das heißt sie definieren einzelne, kontinuierliche Führungsbahnen, die dieselbe seitliche Position befehlen, egal ob eine gegebene Stelle durch Drehung der Kurventrommel 122 im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn erreicht wird. Dies ist bei der dritten, komplexen Kurvenführungsbahn 130 nicht der Fall. Wie in 3 und 4 dargestellt, umfasst die dritte Kurvenführungsbahn 130 Absätze oder Stufen, die effektiv die dritte Kurvenführungsbahn 130 richtungsempfindlich machen.
Ein erster Absatz oder eine erste Stufe 132A zwischen den Positionen 2-3 und 3-4 lenkt den dritten federvorbelasteten Kurvenstößel 108 zur linken Führungsbahn 130L (welche in einem ersten Abschnitt 130L enthalten ist), wenn er sich von der Position 2-3 zur Position 3-4 bewegt, lenkt jedoch in der entgegengesetzten Richtung den Kurvenstößel 108 zu einer Bewegung gerade entlang der rechten Führungsbahn 130R (welche in einem zweiten Abschnitt 130R enthalten ist) zur Kurvenführungsbahn 130 (ermöglicht dies). Die linke Führungsbahn 130L weist eine glatte Aufwärtsrampe in der Tiefe, die ab der 2-3-Position beginnt, zur Stufe 132C auf. Die rechte Führungsbahn 130R weist eine glatte Aufwärtsrampe in der Tiefe, die ab der 5-2-Position beginnt, zum ersten Absatz oder zur ersten Stufe 132A auf. Ebenso lenkt ein zweiter Absatz oder eine zweite Stufe 132B zwischen den Positionen 4-5 und 5-2 den dritten Kurvenstößel 108 von der linken Führungsbahn 130L zur rechten Führungsbahn 130R, wenn er sich von der Position 4-5 zur Position 5-2 bewegt, lenkt jedoch in der entgegengesetzten Richtung den Kurvenstößel 108 zu einer Bewegung gerade entlang der linken Führungsbahn 130L (ermöglicht dies). Ein dritter Absatz oder eine dritte Stufe 132C, auch zwischen den Positionen 4-5 und 5-2, lenkt den dritten Kurvenstößel 108 von der linken Führungsbahn 130L zur rechten Führungsbahn 130R in einer Drehrichtung der Kurventrommel 122 und stellt sicher, dass der dritte Kurvenstößel 108 in der rechten Führungsbahn 130R bleibt, wenn sich der dritte Kurvenstößel 108 von der Position 5-2 zur Position 4-5 und darüber hinaus bewegt. Ein vierter Absatz oder eine vierte Stufe 132D ist angeordnet, um die Rückkehr des dritten Kurvenstößels 108 zur linken Führungsbahn 130L (und zum vierten Gang) sicherzustellen, wenn die Kurventrommel 122 über die 5-2-Position hinaus gedreht wird. In Abhängigkeit vom Umfang der Drehung der Kurventrommel 122, die, wie vorstehend angegeben, unter der Steuerung des Getriebesteuermoduls 142 stattfindet, kann folglich ein Herunterschalten vom fünften Gang in entweder den zweiten Gang entlang der rechten Führungsbahn 130R oder in den vierten Gang entlang der linken Führungsbahn 130L durchgeführt werden.
Eine alternative Konstruktion zum federvorbelasteten Kurvenstößel 108 und den Absätzen oder Stufen 132 ist in 5 dargestellt. Hier ist in einer dritten Kurvenführungsbahn 130' an einer Kurventrommel 122' und zwischen den Führungsbahnen 130L' und 130R' eine schwenkende, federvorbelastete Klaue oder Klappe 150 angeordnet. Die Klaue oder Klappe 150 ist für eine begrenzte Schwenkbewegung an einem Drehstift 152 angebracht und in die in 5 dargestellte Position durch eine Feder 154 vorbelastet. Die Feder 154 kann eine Blattfeder, eine zylindrische Feder, die um den Drehstift 152 angeordnet ist, oder irgendeine andere Konfiguration sein, die die geeignete Vorbelastungs- oder Rückstellkraft für die Klappe 150 vorsieht. Ein herkömmlicher (nicht federvorbelasteter) dritter Kurvenstößel 156 ist innerhalb der dritten Kurvenführungsbahn 130' angeordnet.
Die federvorbelastete Klappe 150 schafft denselben richtungsempfindlichen Betrieb für den dritten Schaltgabelkörper 98 und die zugehörigen Komponenten und kann an denselben Kurvenstellen wie der federvorbelastete Kurvenstößel 108 und die Absätze oder Stufen 132 verwendet werden. Am Schnittpunkt der linken Führungsbahn 130L' und der rechten Führungsbahn 130R' zwischen den Schaltpositionen 2-3 und 3-4 lenkt beispielsweise die federvorbelastete Klappe 150 den dritten Kurvenstößel 156 nach links zur linken Führungsbahn 130L' während einer Drehrichtung der Kurventrommel 122', lenkt jedoch den Kurvenstößel 156 gerade entlang der rechten Führungsbahn 130R' in der entgegengesetzten Drehrichtung.
6 stellt ein alternatives Schaltmuster 160 mit vier Kurvenführungsbahnen 162, 164, 166 und 168 an einer Kurventrommel wie z. B. der Kurventrommel 122 dar. Im Wesentlichen wurde die dritte Kurvenführungsbahn 130 der in 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform, die dem zweiten und dem vierten Gang zugeordnet ist, in zwei vollständig unabhängige Führungsbahnen 164 und 166 getrennt. Eine solche Trennung schafft eine verbesserte Konstruktion und Schaltflexibilität. Es sollte erkannt werden, dass das alternative Schaltmuster 160 in den Führungsbahnen 164 und 166 entweder den federvorbelasteten Kurvenstößel 108 und die Absätze oder Stufen 132 oder die federvorbelastete Klappe 150 an mehreren Stellen verwendet. Wenn sich die Kurventrommel in einer Richtung dreht, die Hochschaltvorgänge bereitstellt, sind folglich die Kurvenstößelwege und -positionen und ausgewählten Gänge durch die durchgezogenen schwarzen Linien der Kurvenführungsbahnen 162, 164, 166 und 168 dargestellt. Wenn sich jedoch die Kurventrommel in der Rückwärtsrichtung dreht, sind die Kurvenstößelwege und -positionen in den Kurvenführungsbahnen 164 und 166 und die ausgewählten Gänge durch die punktierten Linien dargestellt.
Mit Bezug auf 1 und 7 stellt 7 eine alternative ebene Musteranordnung von drei Kurvenführungsbahnen einer Kurventrommel 122 dar, die in einer Kurventrommelanordnung 120 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die zur Anordnung von 3 ähnlich ist, die jedoch Gangzustände ohne irgendeine Vorauswahl umfasst. Wiederum sind die zwei Kurvenführungsbahnen, die dem ersten und dem fünften Gang und dem dritten und dem Rückwärtsgang zugeordnet sind, nicht richtungsempfindlich, sondern der Gangzustand der dritten Führungsbahn für den zweiten und den vierten Gang ist dies. In dieser dritten (rechten) Führungsbahn kann entweder der Absatz oder die Stufe 132A und der federvorbelastete Kurvenstößel 108, die in 4 dargestellt sind, oder die Klaue oder Klappe 150, die in 5 dargestellt ist, verwendet werden, um die Richtungsempfindlichkeit bereitzustellen. In den oberen Gängen hängt folglich, ob der zweite oder der vierte Gang ausgewählt wird, von der Drehrichtung und der vorherigen Aktivität der Kurventrommel 122 ab.
Folglich sollte erkannt werden, dass ein Doppelkupplungsgetriebe 10 mit der Kurventrommelanordnung 120 der vorliegenden Erfindung nicht nur zur Bereitstellung einer herkömmlichen Sequenz von Hochschaltvorgängen mit einer einzelnen Kurventrommel- und Elektro- oder Hydraulikmotor-Antriebsanordnung, sondern auch zur Bereitstellung von Sprungherunterschaltvorgängen durch die in 4 und 5 dargestellten richtungsempfindlichen Anordnungen in der Lage ist.

Claims

Kurventrommel-Schaltmechanismus für ein Doppelkupplungsgetriebe (10), der in Kombination umfasst: mindestens einen Schaltgabelkörper (98), der für eine bidirektionale Verlagerung angeordnet ist und einen Kurvenstößel (108) aufweist, wobei der Kurvenstößel (108) ein federvorbelastetes Element aufweist, eine Kurventrommel (122) mit mindestens einer Kurvenführungsbahn (130) zum Aufnehmen des federvorbelasteten Elements des Kurvenstößels (108), wobei die Kurvenführungsbahn (130) mindestens ein erstes Mittel zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines ersten Abschnitts (130L) der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in einer ersten Richtung und zum Lenken des Kurvenstößels entlang eines zweiten Abschnitts (130R) der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in einer entgegengesetzten zweiten Richtung und ein zweites Mittel zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines dritten Abschnitts der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in der ersten Richtung und zum Lenken des Kurvenstößels (108) entlang eines vierten Abschnitts der Kurvenführungsbahn (130) in Ansprechen auf die Drehung der Kurventrommel (122) in der zweiten Richtung aufweist, wobei der erste Abschnitt (130L) unmittelbar in den dritten Abschnitt übergeht, und ein Antriebsmittel (140) zum bidirektionalen Drehen der Kurventrommel (122).
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, der ferner mindestens eine Synchronkupplung (90) umfasst, die mit dem Schaltgabelkörper (98) verbunden ist und durch diesen verlagert wird.
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, der ferner mindestens eine Vorgelegewelle (40A,) und mehrere Zahnräder (42, 44, 46, 48) umfasst, die an der Vorgelegewelle (40A) angeordnet sind.
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Kurventrommel (122) zur Drehung an einer Welle (134) abgestützt ist und die Welle (134) mit dem Antriebsmittel (140) gekoppelt ist.
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Kurventrommel (122) eine zweite Kurvenführungsbahn (128) und eine dritte Kurvenführungsbahn (126) umfasst.
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Antriebsmittel (140) einen bidirektionalen Elektromotor und einen Drehzahlreduktionszahnradsatz (136) umfasst.
Kurventrommel-Schaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Kurventrommel (122) mit einer Welle (134) gekoppelt ist, die durch das Antriebsmittel (140) angetrieben wird, und das Antriebsmittel (140) einen Sensor (138) zum Detektieren einer Drehposition der Welle (134) umfasst.