DE102011011149B4

DE102011011149B4 - Multiplexe mechanische schaltanordnung

Info

Publication number: DE102011011149B4
Application number: DE102011011149.2A
Authority: DE
Inventors: Clinton E. Carey; Vijay A. Neelakanten; Bret M. Olson; James W. HAYNES
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2022-03-31
Anticipated expiration: 2031-02-15
Also published as: KR101220191B1; CN102162520B; US8677852B2; DE102011011149A1; KR20110097608A; CN102162520A; US20110203401A1

Abstract

Multiplexe mechanische Schaltanordnung, umfassend, in Kombination,einen bidirektionalen Linearaktuator (152), der ein längliches Ausgangselement (74) aufweist, das sich axial erstreckende Segmente von in Umfangsrichtung nicht kontinuierlichen Außenwindungen (76) umfasst,mehrere voneinander beabstandete Muffen (82, 84, 86), die um das Ausgangselement (74) herum angeordnet sind, wobei jede der Muffen (82, 84, 86) Segmente aus nicht kontinuierlichen Innenwindungen umfasst, die komplementär zu den Außenwindungen (76) sind, wobei jeder der Muffen (82, 84, 86) jeweils ein Zweistellungsaktuator (112) zugeordnet ist, der zum Rotieren der Muffe (82, 84, 86) mit der jeweiligen Muffe (82, 84, 86) gekoppelt ist, sowiezumindest eine Schaltgabelanordnung, die mit einer der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist, und ein Kupplungsbetätigungsgestänge, das mit der anderen der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen multiplexten elektromechanischen Mechanismus zur Kupplungs- und Zahnradbetätigung in einem Kraftfahrzeuggetriebe, und genauer eine multiplexe mechanische Schaltanordnung, die einen einzigen Aktuator mit mehreren unabhängig wählbaren Gestängen aufweist, die eine Kupplung und mehrere Zahnräder in einem Kraftfahrzeuggetriebe betätigen.
HINTERGRUND
Zur Hintergrundinformation sei an dieser Stelle vorab auf die Druckschriften DE 603 04 843 T2 , DE 103 47 492 A1 , DE 43 35 754 A1 und US 1 893 644 A verwiesen.
Gangschaltanordnungen für Kraftfahrzeuggetriebe nehmen verschiedene Formen an. In einem typischen manuellen Getriebe wirkt ein vom Bediener betätigter Schalthebel auf mehrere parallele Schaltschienen, und letztere umfassen Schaltgabeln, die mit Synchroneinrichtungen und Kupplungen in Eingriff stehen und diese verschieben, die einen gewünschten Gang einlegen. In Automatikgetrieben rücken hydraulisch betätigte Kupplungen und Bremsen, die durch mehrere Logik- und Steuerventile gesteuert werden, Elemente von Planetenradanordnungen ein, aus und bremsen diese. In einem neueren Getriebetyp, dem Doppelkupplungsgetriebe (DCT), werden mehrere Synchronkupplungen auf zwei Vorgelegewellen durch zugehörige Aktuatoren in und aus dem Eingriff verschoben, und zwei Eingangskupplungen treiben die Vorgelegewellen abwechselnd an.
Derartige Doppelkupplungsgetriebe bieten typischerweise fünf, sechs oder sieben Vorwärtsgänge oder Übersetzungen und einen Rückwärtsgang. In einem Doppelkupplungsgetriebe, das fünf Vorwärtsgänge und einen Rückwärtsgang aufweist, werden zumindest drei Aktuatoren, drei Schaltgestänge und drei Doppelsynchroneinrichtungen erforderlich sein. Die Aktuatoren, die typischerweise bidirektionale, elektrische oder hydraulische Einrichtungen sein werden, werden im Allgemeinen die teuersten Bauteile der Schaltanordnung sein. In einem typischen Sechsgang-Doppelkupplungsgetriebe werden zumindest vier Aktuatoren, vier Schaltgestänge, drei Doppelsynchroneinrichtungen und eine Einzelsynchroneinrichtung erforderlich sein. Wieder werden die Aktuatoreinrichtungen im Allgemeinen die teuersten Bauteile der Schaltanordnung sein.
Wegen ihrer ausgezeichneten Kraftstoffwirtschaftlichkeit und ihres sportlichen Verhaltens, was die Fähigkeit einschließt, schnelle Schaltvorgänge abzuschließen, die wie die eines manuellen Getriebes sind, gewinnen Doppelkupplungsgetriebe auf dem Markt Anerkennung und Akzeptanz. Unter Berücksichtigung dieses Trends hält Aktivität, die auf die Verbesserung aller Aspekte der Konstruktion und des Betriebs von Doppelkupplungsgetrieben gerichtet sind, an, und die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis derartiger Aktivität.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen multiplexen elektromechanischen Mechanismus, der einen einzigen Linearaktuator mit mehreren unabhängig wählbaren Gestängen aufweist, die eine Kupplung betätigen und mehrere Zahnräder einrücken, zur Verwendung in Kraftfahrzeuggetrieben, wie etwa einem Doppelkupplungsgetriebe, bereit. Der Linearaktuator kann eine Kugelumlaufspindel, einen Planetenrollen-Gewindetrieb oder eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung sein, die in der Lage ist, eine bidirektionale lineare Bewegung eines Ausgangselements zu steuern. Mehrere lineare Kupplungen koppeln das Ausgangselement selektiv mit einem von mehreren Gestängen, die ausgebildet sind, die bidirektionale Bewegung auf das Ausgangselement zu übertragen. Eines der Gestänge ist mit einer Eingangs-(Haupt-)Kupplung des Getriebes gekoppelt und rückt diese ein, und die verbleibenden Gestänge sind mit Schaltgabeln und Synchronkupplungen gekoppelt und verschieben diese bidirektional, welche die Gang- bzw. Zahnradauswahl und -einrückung erreichen.
Diese Anordnung nutzt die Tatsache aus, dass in einem Doppelkupplungsgetriebe ungeradzahlige Gänge typischerweise gewählt werden, während die geradzahlige Kupplung eingerückt ist, wonach die ungeradzahlige Kupplung eingerückt wird und ein neuer geradzahliger Gang gewählt wird. Anders ausgedrückt ist es in einem Doppelkupplungsgetriebe niemals notwendig (oder erwünscht), Gangwechsel vorzunehmen und die Eingangskupplung auf der gleichen Vorgelegewelle zur gleichen Zeit einzurücken. Dies resultiert aus der Ausgestaltung eines typischen Doppelkupplungsgetriebes, bei dem alle ungeradzahligen Gänge bzw. Zahnräder auf einer Vorgelegewelle zusammen gruppiert und einer Eingangskupplung für einen ungeradzahligen Gang zugeordnet sind, und die geradzahligen Gänge bzw. Zahnräder und eine Kupplung für einen geradzahligen Gang ähnlich auf der anderen Vorgelegewelle angeordnet sind.
Somit ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Aktuator- und Gestängeanordnung zum Auswählen bestimmter Zahnräder bzw. Gänge und zum Einrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeuggetriebes vorzusehen.
Somit ist es ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine multiplexe mechanische Schaltanordnung zum Auswählen bestimmter Zahnräder bzw. Gänge und zum Einrücken einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes vorzusehen.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kugelumlaufspindel, einen Planetenrollen-Gewindetrieb oder eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung und eine Gestängeanordnung zum Auswählen bestimmter Zahnräder bzw. Gänge und zum Einrücken einer Kupplung eines Kraftfahrzeuggetriebes vorzusehen.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Kugelumlaufspindel, einen Planetenrollen-Gewindetrieb oder eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung und Gestängeanordnungen zum Auswählen bestimmter Zahnräder bzw. Gänge und zum Einrücken einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes vorzusehen.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine multiplexe mechanische Schaltanordnung, die ein lineares Ausgangselement und mehrere Gestängeanordnungen aufweist, zum Auswählen bestimmter Gänge bzw. Zahnräder und zum Einrücken einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes vorzusehen.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine multiplexen mechanische Schaltanordnung, die ein lineares Ausgangselement und Gestängeanordnungen aufweist, einschließlich Linearkupplungen, zum Auswählen bestimmter Gänge bzw. Zahnräder und zum Einrücken einer Kupplung eines Doppelkupplungsgetriebes, vorzusehen.
Es ist ein nochmals weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine multiplexen mechanische Schaltanordnung und mehrere Gestängeanordnungen zur paarweisen Benutzung zum Auswählen von Zahnrädern bzw. Gängen und zum Einrücken von Kupplungen in einem Doppelkupplungsgetriebe vorzusehen.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Veranschaulichungszwecken.

1 ist eine schematische Draufsicht eines beispielhaften Doppelkupplungsgetriebes, das die vorliegende Erfindung enthält;
2 ist ein vergrößerter Seitenaufriss eines Linearaktuator-Ausgangselements, das zwei Linearkupplungsmuffen aufweist, gemäß der vorliegenden Erfindung; und
3A ist eine schematische Stirnansicht eines Linearaktuator-Ausgangselements und einer Linearkupplungsmuffe gemäß der vorliegenden Erfindung in einer ersten, ausgerückten Stellung;
3B ist eine schematische Stirnansicht eines Linearaktuator-Ausgangselements und einer Linearkupplungsmuffe gemäß der vorliegenden Erfindung in einer zweiten eingerückten Stellung; und
4 ist eine schematische Ansicht eines Planetenrollen-Gewindetriebaktuators und eines Kupplungsgestänges gemäß der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein typisches Doppelkupplungsgetriebe veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Das Getriebe 10 umfasst ein Gehäuse 12, das mehrere Öffnungen, Bohrungen und Flansche aufweist, die die verschiedenen Bauteile, die in dem Getriebe 10 angeordnet sind, aufnehmen, örtlich festlegen und abstützen sowie diese schützen. Das Getriebe 10 umfasst eine Eingangswelle 14, die mit dem Ausgang einer Benzin-, Flex Fuel- oder Dieselmaschine, einer Hybridkraftanlage oder einem Elektromotor (nicht veranschaulicht) gekoppelt ist und durch diesen angetrieben wird. Die Eingangswelle 14 ist mit einer Eingangsstruktur oder einem Antriebsgehäuse 18 einer Doppelkupplungsanordnung 20 verbunden.
Die Doppelkupplungsanordnung 20 umfasst eine erste Haupt- oder Eingangskupplung 22, die den ungeradzahligen Zahnrädern bzw. Gängen des Getriebes 10 zugeordnet ist und eine erste Kupplungsausgangswelle 24 aufweist, die Bauteile innerhalb des Getriebes 10 antreibt, und eine zweite Haupt- oder Eingangskupplung 26, die den geradzahligen Gängen bzw. Zahnrädern und dem Rückwärtsgang des Getriebes 10 zugeordnet ist und eine zweite Kupplungsausgangshohlwelle, Antriebsröhre oder -element 28 aufweist, das ebenfalls Bauteile in dem Getriebe 10 antreibt. Eine erste Vorgelegewelle 30, die der ersten Hauptkupplung 22 zugeordnet ist, umfasst mehrere erste Zahnräder 32, 34, 36 und 38, die darauf frei drehbar angeordnet sind. Die Zahnräder 32, 34, 36 und 38 können zum Beispiel allen ungeradzahligen Zahnrädern bzw. Gängen, nämlich dem ersten, dritten, fünften und siebten in einem Siebenganggetriebe entsprechen. Eine zweite Vorgelegewelle 40, die der zweiten Hauptkupplung 26 zugeordnet ist, umfasst mehrere zweite Zahnräder 42, 44, 46 und 48, die darauf frei drehbar angeordnet sind. Die Zahnräder 42, 44, 46 und 48 können zum Beispiel den Rückwärtsgang und allen geradzahligen Gängen, nämlich dem zweiten, vierten und sechsten entsprechen.
Um die erste Vorgelegewelle 30 herum und zwischen den Zahnrädern 32 und 34 ist eine erste Synchronkupplung 52 angeordnet. Die erste Synchronkupplung 52 kann entlang der ersten Vorgelegewelle 30 bidirektional verschoben werden, um zunächst eines der Zahnräder 32 oder 34 mit der ersten Vorgelegewelle 30 zu synchronisieren und dann zu koppeln. Eine zweite Synchronkupplung 54 ist um die erste Vorgelegewelle 30 herum zwischen den Zahnrädern 36 und 38 angeordnet. Die zweite Synchronkupplung 54 kann entlang der ersten Vorgelegewelle 30 bidirektional verschoben werden, um zunächst eines der Zahnräder 36 oder 38 mit der ersten Vorgelegewelle 30 zu synchronisieren und dann zu koppeln.
Um die zweite Vorgelegewelle 40 herum und zwischen den Zahnrädern 42 und 44 ist eine dritte Synchronkupplung 56 angeordnet. Die dritte Synchronkupplung 56 kann entlang der zweiten Vorgelegewelle 40 bidirektional verschoben werden, um zunächst eines der Zahnräder 42 oder 44 mit der zweiten Vorgelegewelle 40 zu synchronisieren und dann zu koppeln. Eine vierte Synchronkupplung 58 ist um die zweite Vorgelegewelle 40 herum zwischen den Zahnrädern 46 und 48 angeordnet. Die vierte Synchronkupplung 58 kann entlang der zweiten Vorgelegewelle 40 bidirektional verschoben werden, um zunächst eines der Zahnräder 46 oder 48 mit der zweiten Vorgelegewelle 40 zu synchronisieren und dann zu koppeln.
Die erste Synchronkupplung 52 wird durch eine erste Schaltgabel- und Schienenanordnung 62 eingerückt und verschoben; die zweite Synchronkupplung 54 wird durch eine zweite Schaltgabel- und Schienenanordnung 64 eingerückt und verschoben; die dritte Synchronkupplung 56 wird durch eine dritte Schaltgabel- und Schienenanordnung 66 eingerückt und verschoben, und die vierte Synchronkupplung 58 wird durch eine vierte Schaltgabel- und Schienenanordnung 68 eingerückt und verschoben.
Nun unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3A und 3B umfasst das Doppelkupplungsgetriebe 10 auch ein Paar multiplexe Schaltaktuatoranordnungen 70A und 70B, die im Wesentlichen identisch sind. Die erste multiplexe Schaltaktuatoranordnung 70A ist der ersten Vorgelegewelle 30, den ungeradzahligen Zahnrädern 32, 34, 36 und 38, der ersten und zweiten Synchronkupplung 52 und 54, der ersten und zweiten Schaltgabel- und Schienenanordnung 62 und 64 und der ersten Eingangskupplung 22 zugeordnet. Die zweite multiplexe Schaltaktuatoranordnung 70B ist der zweiten Vorgelegewelle 40, den Rückwärts- und geradzahligen Zahnrädern 42, 44, 46 und 48, der dritten und vierten Synchronkupplung 56 und 56, der dritten und vierten Schaltgabel- und Schienenanordnung 66 und 66 und der zweiten Eingangskupplung 26 zugeordnet. Dementsprechend wird nur die erste multiplexe Schaltaktuatoranordnung 70A vollständig beschrieben.
Die erste multiplexe Schaltaktuatoranordnung 70A umfasst einen bidirektionalen Linearaktuator 72, der nachstehend ausführlicher beschrieben wird, und kann zum Beispiel eine Kugelumlaufspindel oder eine Planetenrollen-Gewindetriebeinrichtung oder eine hydraulische oder pneumatische Kolben- und Zylinderanordnung sein, die bevorzugt einen Linearausgangsstellungssensor oder -wandler aufweist. Der bidirektionale Linearaktuator 72 umfasst eine längliche Ausgangswelle oder ein längliches Ausgangselement 74. Das längliche Ausgangselement 74 definiert in Umfangsrichtung unterbrochene Außenwindungen 76 entlang seiner Länge. Die Außenwindungen 76 weisen irgendein zweckmäßig geformtes, bevorzugt symmetrisches Profil auf, wie zum Beispiel American Standard oder rund. Die Außenwindungen 76 weisen keine Steigung auf, d.h. sie sind gerade, nicht wendelförmig. Wie es am besten in 3 veranschaulicht ist, sind die vorstehenden Windungen 76 in Umfangsrichtung nicht kontinuierlich, d.h. sie erstrecken sich über drei nicht kontinuierliche Umfangsbereiche von geringfügig weniger als 60°, was sich mit drei Umfangsbereichen 78 von annähernd 60° abwechselt, die nicht mit Windungen versehen sind. Die Enden der Windungen 76 benachbart zu den offenen (nicht mit Windungen versehenen) Bereichen 78 sind bevorzugt abgeschrägt oder angefast, um schräge Oberflächen aufzuweisen, um den Eingriff der Windungen zu unterstützen und ein Anstoßen von Windungen zu vermeiden.
An axial voneinander beabstandeten Stellen entlang des Ausgangselements 74 befinden sich mehrere Linearkupplungen, die eine erste Schaltmuffe 82, eine zweite Schaltmuffe 84 und eine dritte Kupplungsmuffe 86 umfassen. Die erste Schaltmuffe 82 ist mit der ersten Schaltgabel- und Schienenanordnung 62 durch eine erste Kopplungseinrichtung 92 verbunden und verschiebt diese bidirektional, welche eine Relativdrehung zwischen der ersten Schaltmuffe 82 und der ersten Schaltgabel- und Schienenanordnung 62 zulässt. Die zweite Schaltmuffe 84 ist mit der zweiten Schaltgabel- und Schienenanordnung 64 durch eine zweite Kopplungseinrichtung 94 verbunden und verschiebt diese bidirektional, welche eine Relativdrehung zwischen der zweiten Schaltmuffe 84 und der zweiten Schaltgabel- und Schienenanordnung 64 zulässt. Die dritte Kupplungsmuffe 86 ist mit einer ersten Kupplungsgestängeanordnung 88 verbunden und verschiebt diese bidirektional, welche die erste Eingangskupplung 22 durch eine dritte Kopplungseinrichtung 96 einrückt und ausrückt, welche eine Relativdrehung zwischen der dritten Kupplungsmuffe 86 und der ersten Kupplungsgestängeanordnung 88 zulässt.
Jede der Schalt- und Kupplungsmuffen 82, 84 und 86 umfasst nicht kontinuierliche (vertiefte) Innenwindungen 102, die in einer Anordnung komplementär zu den Außenwindungen 76 an der Ausgangswelle oder dem Ausgangselement 74 ausgestaltet sind. Das heißt die Innenwindungen 102 haben bevorzugt ein symmetrisches Profil, wie zum Beispiel etwa American Standard oder rund ohne Steigung. Sie müssen natürlich komplementär zu den Außenwindungen 76 sein und mit diesen in Eingriff stehen können. Sie sind ebenfalls in einer internen, nicht kontinuierlichen Anordnung mit drei Bereichen von Windungen 102 von geringfügig weniger als 60° gleich beabstandet mit drei Bereichen 104 von annähernd 60° ohne Windungen angeordnet. Auf gleiche Weise sind die Enden der Windungen 102 benachbart zu den offenen (nicht mit Windungen versehenen) Bereichen 104 bevorzugt abgeschrägt oder angefast, um schräge Flächen vorzusehen, um den Eingriff der Windungen zu unterstützen und ein Anstoßen von Windungen zu vermeiden.
Jeder der Schalt- und Kupplungsmuffen 82, 84 und 86 ist ein Zweistellungsaktuator zugeordnet, wie etwa eine elektrische Solenoid- oder hydraulische oder pneumatische Kolben- und Zylinderanordnung. Ein erster Schaltaktuator 112 rotiert die erste Schaltmuffe 82 über ungefähr 60° durch ein Gestänge 114, um die Windungen 176 und 102 innerhalb der ersten Schaltmuffe 82 vollständig in Eingriff zu bringen oder zu lösen, und sie mit dem Ausgangselement 74 axial zu koppeln oder zu entkoppeln. Ein zweiter Schaltaktuator 116 rotiert die zweite Schaltmuffe 84 über ungefähr 60° durch ein Gestänge 118, um die Windungen 76 und 102 innerhalb der zweiten Schaltmuffe 84 vollständig in Eingriff zu bringen oder zu lösen, und sie mit dem Ausgangselement 74 axial zu koppeln oder zu entkoppeln. Ein dritter Kupplungsaktuator 122 rotiert die dritte Kupplungsmuffe 86 über ungefähr 60° durch ein Gestänge 124, um die Windungen 76 und 102 innerhalb der dritten Kupplungsmuffe 86 vollständig in Eingriff zu bringen oder zu lösen, und sie mit dem Ausgangselement 74 axial zu koppeln oder zu entkoppeln.
Obgleich herausgefunden worden ist, dass drei abwechselnde mit Windungen versehene und nicht mit Windungen versehene Bereiche einen ausgezeichneten Betrieb und eine ausgezeichnete Lebensdauer bieten, ist festzustellen, dass mehr oder weniger mit Windungen versehene Bereiche in den Muffen 82, 84 und 86 und dem Ausgangselement 74 mit einer entsprechenden Einstellung der Drehung der Muffen 82, 84 und 86 benutzt werden können. Weniger Bereiche, zum Beispiel zwei abwechselnde mit Windungen versehene und nicht mit Windungen versehene Bereiche, die sich jeweils über ungefähr 90° erstrecken, würden eine größere (ungefähr 90°) Rotation der Muffen 82, 84 und 86 erfordern, wohingegen mehr mit Windungen versehene Bereiche, zum Beispiel vier abwechselnde mit Windungen versehene und nicht mit Windungen versehene Bereiche weniger (ungefähr 45°) Rotation der Muffen 82, 84 und 86 erfordern würden, wohingegen sechs abwechselnde mit Windungen versehene und nicht mit Windungen versehene Bereiche noch weniger (ungefähr 30°) Rotation der Muffen 82, 84 und 86 erfordern würden.
Schließlich umfasst das Getriebe 10 eine Ausgangswelle 128, die eine Achsantriebsanordnung 130 direkt antreibt, die eine Kardanwelle, ein Differential, Achsen und Räder und Reifen (alle nicht veranschaulicht) umfassen kann.
Der Betrieb ist unkompliziert. Um zum Beispiel den fünften Gang zu wählen, der zu Veranschaulichungs- und Erläuterungszwecken als das Zahnrad 36 auf der ersten Vorgelegewelle 30 angenommen wird, wird der zweite Aktuator 116 mit Energie beaufschlagt, um die zweite Schaltmuffe 84 aus der in 3A veranschaulichten Stellung in die in 3B veranschaulichte Stellung zu drehen. Wenn die Innenwindungen 102 mit den Außenwindungen 76 in Eingriff stehen, ist die zweite Schaltmuffe 84 mit dem Ausgangselement 74 verbunden und die Betätigung des bidirektionalen Linearaktuators 72 verschiebt das Ausgangselement 74, die zweite Schaltmuffe 84, die zweite Schaltgabel- und Schienenanordnung 64 und die zweite Synchronkupplung 54 nach links in 1, um zunächst das Zahnrad 36 mit der ersten Vorgelegewelle 30 zu synchronisieren und dann zu koppeln. Anschließend wird die Energie von dem zweiten Schaltaktuator 116 weggenommen, um die zweite Schaltmuffe 84 von dem Ausgangselement 74 zu entkoppeln, und der dritte Kupplungsaktuator 122 wird mit Energie beaufschlagt, um die dritte Schaltmuffe 86 zu drehen, wobei die Außenwindungen 76 und die Innenwindungen 102 in Eingriff gebracht werden und das Ausgangselement 74 mit der ersten Eingangskupplungs-Gestängeanordnung 88 gekoppelt wird. Eine bidirektionale Bewegung des Ausgangselements 74 kann dann benutzt werden, um die erste Eingangskupplung 22 einzurücken und auszurücken. Es ist festzustellen, dass, obgleich der vorhergehende Auswahlprozess des fünften Gangs erfolgt, das Getriebe 10 zum Beispiel im vierten Gang, dem Zahnrad 46 der zweiten Vorgelegewelle 40, arbeiten kann, das durch eine ähnliche Reihe von Schritten durch die zweite multiplexe Schaltaktuatoranordnung 70B und Einrückung der zweiten Eingangskupplung 26 gewählt worden ist.
Nun unter Bezugnahme auf 4 ist eine bevorzugt bidirektionale Linearaktuator- und Kupplungsgestängeanordnung veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 150 bezeichnet. Die bidirektionale Linearaktuator- und Kupplungsgestängeanordnung 150 umfasst einen Planetenrollen-Gewindetrieblinearaktuator 152, der bevorzugt einen bidirektionalen, bürstenlosen Dreiphasen-Gleichstrom-(DC-)Motor 154 umfasst, der eine Planetenrollen-Gewindetriebanordnung 156 direkt antreibt. Eine elektromagnetische Bremse 158 ist mit dem Ausgang des Elektromotors 154 gekoppelt und kann mit Energie beaufschlagt werden, um eine Drehung des Motors 154 und einen Wechsel der Stellung des Ausgangselements 74 des Planetenrollen-Gewindetrieblinearaktuators 152 zu unterbinden. Ein Wandler 162, wie etwa ein Hall-Effekt-Sensor, kann in dem Linearaktuator 152 enthalten sein und benutzt werden, um Daten an einen Controller 164, der in 1 veranschaulicht ist, wie etwa ein Getriebesteuermodul (TCM), im Hinblick auf die gegenwärtige Stellung des Ausgangselements 74 zu liefern. Weitere Details des Planetenrollen-Gewindetrieblinearaktuators 152 können aus US 5 557 154 A , das hierin durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschafft werden.
Das Ausgangselement 74, wie es oben beschrieben ist, nimmt die dritte Kupplungsmuffe 86 auf, die funktional mit einem Ende eines einseitigen Hebels 166 verbunden ist, der einen Teil der ersten Kupplungsgestängeanordnung 88 bildet. Das andere Ende des einseitigen Hebels 166 ist in einem feststehenden Drehzapfen 168 gelagert, der an dem Gehäuse 12 angebracht ist. Ein erstes Kupplungsaktuatorverbindungsstück 172 verbindet einen dazwischen liegenden Punkt des einseitigen Hebels 166 mit der ersten Eingangskupplung 22. Einer Verschiebung des Ausgangselements 74 nach rechts in 4 verschiebt die Kupplungsgestängeanordnung 88 nach rechts und komprimiert die Scheiben der ersten Eingangskupplung 22, wodurch Drehmoment von der Eingangswelle 14 auf die erste Kupplungsausgangswelle 24 übertragen wird.

Claims

Multiplexe mechanische Schaltanordnung, umfassend, in Kombination, einen bidirektionalen Linearaktuator (152), der ein längliches Ausgangselement (74) aufweist, das sich axial erstreckende Segmente von in Umfangsrichtung nicht kontinuierlichen Außenwindungen (76) umfasst, mehrere voneinander beabstandete Muffen (82, 84, 86), die um das Ausgangselement (74) herum angeordnet sind, wobei jede der Muffen (82, 84, 86) Segmente aus nicht kontinuierlichen Innenwindungen umfasst, die komplementär zu den Außenwindungen (76) sind, wobei jeder der Muffen (82, 84, 86) jeweils ein Zweistellungsaktuator (112) zugeordnet ist, der zum Rotieren der Muffe (82, 84, 86) mit der jeweiligen Muffe (82, 84, 86) gekoppelt ist, sowie zumindest eine Schaltgabelanordnung, die mit einer der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist, und ein Kupplungsbetätigungsgestänge, das mit der anderen der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, die ferner zumindest eine Synchronkupplung (52, 54, 56), die mit der Schaltgabelanordnung in Eingriff steht und von dieser verschoben wird, und eine Reibkupplung umfasst, die durch das Kupplungsbetätigungsgestänge betätigt wird.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei der bidirektionale Linearaktuator (152) eine Planetenrollen-Gewindetriebanordnung (156) umfasst, die durch einen Elektromotor (154) angetrieben wird.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei das Ausgangselement (74) drei in Umfangsrichtung abwechselnde Bereiche von Windungen und ohne Windungen umfasst.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei die Muffen (82, 84, 86) jeweils drei abwechselnde Bereiche von Windungen und ohne Windungen umfassen.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, die ferner einen zweiten bidirektionalen Aktuator umfasst, der ein Ausgangselement (74), mehrere voneinander beabstandete Muffen (82, 84, 86) an dem Ausgangselement (74), mehrere Zweistellungsaktuatoren (112), wobei jeder der Muffen (82, 84, 86) jeweils ein Zweistellungsaktuator (112) zugeordnet ist, und eine Kupplung, die mit einer der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist, und zumindest eine Schaltgabelanordnung, die mit der anderen der Muffen (82, 84, 86) gekoppelt ist, umfasst.
Multiplexe mechanische Schaltanordnung nach Anspruch 1, wobei der zumindest einen Schaltgabelanordnung und dem Kupplungsbetätigungsgestänge Getriebebauteile auf einer Vorgelegewelle (30) zugeordnet sind.
Multiplexe elektromechanische Schaltanordnung, umfassend, in Kombination, einen bidirektionalen Linearaktuator (152), der ein längliches Ausgangselement (74) aufweist, das mehrere sich axial erstreckende Segmente von in Umfangsrichtung nicht kontinuierlichen Außenwindungen (76) umfasst, zumindest zwei voneinander beabstandete Muffen (82, 84, 86), die um das Ausgangselement (74) herum angeordnet sind, wobei jede der Muffen (82, 84, 86) gleich viele Segmente aus nicht kontinuierlichen Innenwindungen umfasst, die komplementär zu den Außenwindungen (76) sind, wobei jeder der Muffen (82, 84, 86) jeweils ein Zweistellungsaktuator (112) zugeordnet ist, der zum Rotieren der Muffe (82, 84, 86) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung mit der jeweiligen Muffe (82, 84, 86) gekoppelt ist, eine Synchronkupplungs- und Schaltgabelanordnung, die funktional zwischen einer der Muffen (82, 84, 86) und der Synchronkupplung (52, 54, 56) angeordnet ist, und eine Eingangskupplung und ein Kupplungsgestänge, das funktional zwischen einer anderen der Muffen (82, 84, 86) und der Kupplung angeordnet ist.
Multiplexe elektromechanische Schaltanordnung nach Anspruch 8, wobei der bidirektionale Linearaktuator (152) einen bürstenlosen Gleichstrom-Elektromotor und einen Stellungswandler umfasst.
Multiplexe elektromechanische Schaltanordnung nach Anspruch 8, wobei der bidirektionale Linearaktuator (152) eine Planetenrollen-Gewindetriebanordnung (156) umfasst, die durch einen Elektromotor (154) angetrieben wird.