DE102011103798A1

DE102011103798A1 - Zahnradwählvorrichtung und -steuerung für ein Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE102011103798A1
Application number: DE102011103798A
Authority: DE
Inventors: Shushan Bai; Vijay A. Neelakantan; Paul G. Otanez
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-03-29
Also published as: US8752443B2; US20110303033A1; CN102287531A; CN102287531B

Abstract

Zahnradwählvorrichtung für ein Getriebe, das ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad aufweist, die über eine Synchronisiereinrichtung mit einer Welle wahlweise in Eingriff gebracht werden können. Die Zahnradwählvorrichtung enthält einen Hydraulikaktuator, eine Zahnradauswahlgabel, die mit dem Aktuator in Eingriff ist, eine Führungsstange, die zur gemeinsamen Bewegung mit der Zahnradauswahlgabel befestigt ist, einen Arretierungsmechanismus, der in Kontakt mit einem ersten Rand der Führungsstange angeordnet ist, einen Positionssensor, der in Kontakt mit einem zweiten Rand der Führungsstange angeordnet ist, ein erstes und ein zweites Drucksteuerventil in Verbindung mit dem Hydraulikaktuator, einen Controller in elektrischer Kommunikation mit dem Positionssensor und mit dem ersten und mit dem zweiten Drucksteuerventil. Der Controller enthält eine Steuerlogiksequenz.

Description

GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Zahnradwählvorrichtung und -steuerung für ein Getriebe und insbesondere auf eine Zahnradwählvorrichtung, die einen Einflächenkolben mit einem Positionssensor aufweist, um eine Dreipositionssteuerung einer Synchronisiereinrichtung in einem Getriebe zu erzielen.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung dar und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
Typische Zahnradwählvorrichtungen für Doppelkupplungsgetriebe oder automatisierte Schaltgetriebe nutzen einen hydraulischen, elektromechanischen oder elektromagnetischen Aktuator, um eine Positionsregelung einer Synchronisiereinrichtung zu erzielen. Allerdings erfordern diese Systeme die Verwendung teurer Positionssensoren zum Identifizieren der Position der Synchronisiereinrichtung. Die Nutzung dieser Techniken in Zahnradwählvorrichtungen hat sich als kostspielig erwiesen und erfordert üblicherweise komplizierte Betriebsalgorithmen.
Eine weitere Alternative für die Betätigung eines Doppelkupplungsgetriebes oder automatisierten Schaltgetriebes verwendet Doppelkolben- oder Dreiflächen-Hydraulikaktuatoren. Während diese Typen von Aktuatoren im Betrieb keine Positionssensoren erfordern, werden die drei notwendigen Positionen der Synchronisiereinrichtung mit Positionsschaltern überwacht. Die Doppelkolben- oder Dreiflächenaktuatoren sind selbst immer noch kompliziert und erfordern einen größeren Packungsraum.
Obwohl diese Kolbenaktuatoren für ihren beabsichtigten Zweck nutzbar sind, besteht ein ständiger Wunsch, die Komplexität sowohl des Steueralgorithmus als auch der Montage zu verringern und die Packungseffizienz der Zahnradwählvorrichtung zu verbessern, während ein robuster und zuverlässiger Betrieb bei niedrigen Kosten sichergestellt wird. Dementsprechend besteht im Gebiet Raum für eine verbesserte Zahnradwählvorrichtung, die eine kompakte Packung für eine Anwendung in beschränktem Raum, reduzierte Kosten und einen einfacheren Steueralgorithmus aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Zahnradwählvorrichtung für ein Getriebe, das ein erstes Zahnrad, ein zweites Zahnrad, und eine Synchronisiereinrichtung zum wahlweisen in Eingriff Bringen der Zahnräder an einer Welle aufweist, wobei die Zahnradwählvorrichtung einen Hydraulikaktuator, eine Zahnradauswahlgabel, ein erstes Drucksteuerventil, ein zweites Drucksteuerventil, einen ersten Positionssensor und einen Controller umfasst. Der Hydraulikaktuator weist einen Kolben auf, der gleitfähig in einer Bohrung angeordnet ist. Der Kolben und die Bohrung definieren eine erste Kammer und eine zweite Kammer. Die Zahnradauswahlgabel ist mit dem Kolben und mit der Synchronisiereinrichtung in Eingriff. Das erste Drucksteuerventil ist zum wahlweisen Liefern von Druckhydraulikfluid an die erste Kammer des Hydraulikaktuators konfiguriert. Das zweite Drucksteuerventil ist zum wahlweisen Liefern von Druckhydraulikfluid an die zweite Kammer des Hydraulikaktuators konfiguriert. Der erste Positionssensor ist zum Detektieren einer Betriebsposition der Zahnradauswahlgabel und/oder des Kolbens und/oder der Synchronisiereinrichtung konfiguriert. Der Controller steht in elektrischer Kommunikation mit dem ersten Positionssensor und mit dem ersten und mit dem zweiten Drucksteuerventil. Der Controller enthält eine Steuerlogik. Die Steuerlogik enthält eine erste Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das in Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads mit der Welle, eine zweite Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils, eine dritte Steuerlogik zum Detektieren und Speichern der Betriebsposition, eine vierte Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads von der Welle, eine fünfte Steuerlogik zum Abrufen der Betriebsposition, eine sechste Steuerlogik, um auf der Grundlage der abgerufenen Betriebsposition zu bestimmen, welches unter dem ersten und/oder dem zweiten Drucksteuerventil zu aktivieren ist, um das erste und/oder das zweite Zahnrad von der Welle außer Eingriff zu bringen, und eine siebente Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils zum außer Eingriff bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads.
In einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Steuerlogik ferner eine achte Steuerlogik zum Detektieren, dass das erste und/oder das zweite Zahnrad außer Eingriff gebracht worden ist/sind, und eine neunte Steuerlogik zum Deaktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Zahnradwählvorrichtung ferner eine Führungsstange, die zur gemeinsamen Bewegung mit der Zahnradauswahlgabel befestigt ist. Die Führungsstange weist eine Oberfläche auf, die einen Kerben- und/oder einen Nackenabschnitt enthält.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Zahnradauswahlvorrichtung einen Arretierungsmechanismus, der zum in Eingriff Bringen mit der Kerbe der Oberfläche der Führungsstange konfiguriert ist.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung ist der erste Positionssensor benachbart zu der Führungsstange angeordnet. Der Positionssensor enthält eine Rolle in Kontakt mit der Oberfläche der Führungsstange und/oder mit dem Nackenabschnitt der Führungsstange. Der Nockenabschnitt ist auf die Kerbe ausgerichtet.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Oberfläche der Führungsstange einen ersten Abschnitt, der zu der Kerbe benachbart ist, und einen zweiten Abschnitt, der zu dem ersten Abschnitt benachbart ist. Der erste Abschnitt und die Kerbe sind elektrisch leitend und der zweite Abschnitt ist elektrisch isoliert. An den Arretierungsmechanismus wird eine Spannung angelegt. Der erste Positionssensor enthält den ersten Abschnitt, den zweiten Abschnitt, die Kerbe und den Arretierungsmechanismus. Wenn der Arretierungsmechanismus mit dem ersten Abschnitt oder mit der Kerbe in Kontakt ist, empfängt der erste Positionssensor die Spannung und sendet ein Signal an den Controller.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält der Kolben einen Schlitz und ist die Zahnradauswahlgabel mit dem Schlitz in Eingriff. Der Schlitz ist etwas größer als die Zahnradauswahlgabel, was eine Relativbewegung zwischen dem Kolben und der Zahnradauswahlgabel zulässt.
In einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung enthält die Zahnradwählvorrichtung einen zweiten Positionssensor, der zum Detektieren einer zweiten Betriebsposition der Zahnradauswahlgabel konfiguriert ist, die eine erste Betriebsposition und/oder eine zweite Betriebsposition und/oder eine Neutralbetriebsposition ist.
Wenn in einem nochmals anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung die Zahnradauswahlgabel in der ersten Betriebsposition ist, ist der erste Positionssensor aktiviert und ist der zweite Positionssensor deaktiviert. Wenn die Zahnradauswahlgabel in der Position des zweiten Zahnrads ist, ist der erste Positionssensor deaktiviert und ist der zweite Positionssensor aktiviert. Wenn der Zahnradwahlhebel in der Neutralbetriebsposition ist, sind der erste Positionssensor und der zweite Positionssensor aktiviert.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen mit Bezug auf die folgende Beschreibung und auf die beigefügten Zeichnungen hervor, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf dieselbe Komponente, auf dasselbe Element oder auf dasselbe Merkmal beziehen.
ZEICHNUNGEN
Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken;
1 ist eine schematische Darstellung einer Zahnradwählvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Beispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Betreiben der Zahnradwählvorrichtung aus 1;
3A ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Zahnradwählvorrichtung in Übereinstimmung mit einem anderen Beispiel der vorliegenden Erfindung;
3B ist eine Tabelle, die den Zustand des ersten und des zweiten Positionssensors in Übereinstimmung mit dem in 3A gezeigten Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4A ist eine schematische Darstellung eines alternativen Positionsdetektionsschalters, die eine Arretierungskugel, eine Feder und eine Zahnradwähl-Führungsstange in einer Position außer Eingriff zeigt;
4B ist eine schematische Darstellung eines alternativen Positionsdetektierungsschalters, die eine Arretierungskugel, eine Feder und eine Zahnradwähl-Führungsstange in einer Zwischenposition zeigt; und
4C ist eine schematische Darstellung eines alternativen Positionsdetektierungsschalters, die eine Arretierungskugel, eine Feder und eine Zahnradwähl-Führungsstange in einer Eingriffsposition zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, die vorliegende Anwendung oder die vorliegenden Verwendungen nicht einschränken.
Anhand der Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Komponenten beziehen, ist in 1 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Zahnradwählvorrichtung 10 in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gezeigt und wird nun beschrieben. Die Zahnradwählvorrichtung 10 wird zum in Eingriff Bringen und zum außer Eingriff Bringen eines ersten Zahnrads 12 und eines zweiten Zahnrads 14 mit einer rotierenden Welle 16 durch Manipulieren einer Synchronisiereinrichtung 18 genutzt. Die Zahnradwählvorrichtung 10 enthält einen Hydraulikaktuator 20, ein erstes und ein zweites Drucksteuerventil 22, 24, eine Zahnradauswahlgabel 25, eine Führungsstange 26, einen Arretierungsmechanismus 28 und einen Positionssensor oder Positionsschalter 30 und wird durch einen Controller 31 betrieben.
Der Hydraulikaktuator 20 ist ein Zweipositionsaktuator, der einen Zweiflächenkolben 32 enthält, der gleitfähig innerhalb einer Bohrung 34 angeordnet ist. Die Bohrung 34 ist üblicherweise in einem Getriebegehäuse 36 oder in einem anderen Gehäuse gebildet. Die Bohrung 34 ist durch den Kolben 32 in einen ersten Abschnitt 34A und in einen zweiten Abschnitt 34B geteilt und weist ein geschlossenes Ende 34C und ein abgedichtetes Ende 34D, das dem geschlossenen Ende 34C gegenüberliegt, auf. Der erste Abschnitt 34A steht in Verbindung mit einem ersten Fluiddurchlass 34E und der zweite Abschnitt 34B steht in Verbindung mit einem zweiten Fluiddurchlass 34F. Der erste und der zweite Fluiddurchlass 34E, 34F stehen in Verbindung mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Drucksteuerventil 22, 24. Die Ventile 22, 24 liefern gemäß Befehl des Controllers 31 wahlweise Druckfluid an den ersten und an den zweiten Abschnitt 34A, 34B der Bohrung 34. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass andere Quellen für Druckfluid genutzt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Erfindung ein Mehr-Anschluss-Schiebekolbenventil enthalten, das einen einzelnen Eingangsanschluss und zwei wahlweise mit Druck beaufschlagte Ausgangsanschlüsse aufweist.
Der Kolben 32 enthält einen Kopfabschnitt 38 und einen Stangenabschnitt 40. Der Kopfabschnitt 38 weist eine erste und eine zweite Oberfläche 38A, 38B auf, während der Stangenabschnitt 40 ein erstes und ein zweites Ende 40A, 40B enthält, wobei das erste Ende 40A an der ersten Oberfläche 38A des Kopfabschnitts 38 befestigt ist. Der Stangenabschnitt 40 verläuft von dem Kopfabschnitt 38 durch das abgedichtete Ende 34C der Bohrung 34 und ordnet somit das zweite Ende 40B des Stangenabschnitts 40 außerhalb der Bohrung 34 an. In dem Stangenabschnitt 40 ist in der Nähe des zweiten Endes 40B ein Schlitz 40C gebildet. Der Schlitz 40C weist eine erste und eine zweite Wand 40D, 40E auf und ist zum Eingriff mit der Zahnradauswahlgabel 25 fähig.
Die Zahnradauswahlgabel 25 ist ein mechanisches Gestänge zwischen dem Kolben 32 des Hydraulikaktuators 20 und der Synchronisiereinrichtung 18. Die Zahnradauswahlgabel 25 übersetzt die Linearbewegung des Kolbens 32 zum Manipulieren der Synchronisiereinrichtung 18 und liefert die Axialbewegung, die für den Eingriff der Synchronisiereinrichtung 18 entweder mit dem ersten oder mit dem zweiten Zahnrad 12, 14 erforderlich ist. Die Zahnradauswahlgabel 25 enthält ein erstes Ende 25A und ein zweites Ende 25B, das dem ersten Ende gegenüberliegt. Das erste Ende 25A ist mit dem Schlitz 40C des zweiten Endes 40B des Stangenabschnitts 40 des Kolbens 32 in Eingriff. Die Wände 40D, 40E des Schlitzes 40C des zweiten Endes 40B des Kolbens 32 sind voneinander beabstandet, sodass der Schlitz 40C etwas größer als das erste Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 ist. Diese Anordnung liefert einen geringfügigen Betrag an Relativbewegung zwischen dem Kolben 32 und der Zahnradauswahlgabel 25, dessen Zweck im Folgenden ausführlicher beschrieben wird. Das zweite Ende 25B der Zahnradauswahlgabel 25 ist für den Eingriff der Synchronisiereinrichtung 18 gebildet. Außerdem enthält die Zahnradauswahlgabel 25 einen Mittelabschnitt 25C, der an der Führungsstange 26 befestigt ist.
Die Führungsstange 26 weist einen festen Abschnitt 26A und einen Kerbabschnitt 26B auf. Der feste Abschnitt 26A enthält einen Befestigungspunkt 26C, wo die Zahnradauswahlgabel 25 an der Führungsstange 26 befestigt ist. Der Kerbabschnitt 26B enthält einen ersten und einen zweiten Rand 42, 44. Der erste Rand enthält eine erste, eine zweite und eine dritte Kerbe 42A–C. Die erste, die zweite und die dritte Kerbe 42A–C sind zur Wechselwirkung mit dem Arretierungsmechanismus 28 gebildet, der an dem Getriebegehäuse 36 in der Nähe des Kerbabschnitts 26B der Führungsstange 26 angebracht ist. Der zweite Rand 44 der Führungsstange weist wenigstens einen Nockenabschnitt 44A auf. Der Nockenabschnitt 44A ist zur Wechselwirkung mit dem Positionsschalter 30 gebildet, der ebenfalls an dem Getriebegehäuse 36 angebracht ist. Die Führungsstange 26 ist durch ein Paar Lineargleitlager 43 eingeschränkt, die auf beiden Seiten des festen Abschnitts 26A der Führungsstange 26 angebracht sind.
Der Arretierungsmechanismus 28 enthält ein Gehäuse 28A, eine Feder 28B, einen Stempel 28C und eine Kugel 28D. Das Gehäuse 28A ist entweder in dem Getriebegehäuse 36 gebildet oder daran befestigt. Der Stempel 28C ist in dem Gehäuse 28A angeordnet und die Feder 28B ist zwischen dem Stempel 28C und dem Gehäuse 28A angeordnet. Wenn der Stempel 28C die Feder 28B zusammendrückt, übt die Feder 28B eine Rückstellkraft auf den Stempel 28C aus. Die Kugel 28D ist zwischen dem Stempel und dem ersten Rand 42 des Kerbabschnitts 26A der Führungsstange 26 angeordnet.
Der Positionsschalter 30 ist an dem Getriebegehäuse 36 angebracht. Der Positionsschalter 30 enthält eine federbelastete Rolle 30A in Kontakt mit dem zweiten Rand 44 des Kerbabschnitts 26A der Führungsstange 26. Die Rolle 30A ist federbelastet, um von der Rolle 30A eine konstante Kraft auszuüben, damit die Rolle 30A der Kontur des Nockenabschnitts 44A des zweiten Rands 44 folgt. Der Positionsschalter 30 erzeugt ein ”Ein”-Signal, wenn die Rolle 30A mit dem Nockenabschnitt 44A in Kontakt ist, und ein ”Aus”-Signal, wenn die Rolle 30A nicht mit dem Nockenabschnitt 44A in Kontakt ist. Allerdings sollte gewürdigt werden, dass andere Verfahren zum Erfassen der Position genutzt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Erfindung einen Positionsschalter 30 enthalten, der an dem Getriebegehäuse 36 angebracht ist, um die Bewegung oder Position anderer Elemente der Vorrichtung wie etwa des Kolbens 32, der Zahnradauswahlgabel 25 und der Synchronisiereinrichtung 18 zu detektieren.
Der Controller 31 enthält allgemein eine elektronische Steuervorrichtung, z. B. ein Getriebesteuermodul, die bzw. das einen vorprogrammierten Digitalcomputer oder -prozessor, Steuerlogik, Speicher, der zum Speichern von Daten verwendet wird, und wenigstens eine E/A-Peripherieeinrichtung aufweist. Die Steuerlogik enthält mehrere Logikroutinen zum Überwachen, Manipulieren und Erzeugen von Daten. Die Steuerlogik kann in Hardware, in Software oder in einer Kombination aus Hardware und Software implementiert sein. Zum Beispiel kann die Steuerlogik die Form von Programmcode, der in der elektronischen Speicherablage gespeichert ist, und einer Motorsteuereinheitstabelle durch den Prozessor aufweisen. Der Controller empfängt Eingangsdaten von dem Positionsschalter 30, führt die Steuerlogik aus und sendet Befehlssignale an die Drucksteuerventile 22, 24. Diese Steuersignale enthalten z. B. Ein/Aus-Hydrauliksignale.
Eine Steuerlogik kann in Softwareprogrammcode implementiert sein, der durch den Prozessor des Controllers 31 für Steuerlogiksequenzen [engl.: ”a control logic sequences”] ausführbar ist. Eine solche Steuerlogiksequenz wird z. B. verwendet, wenn eine Anforderung zum außer Eingriff Bringen der Welle 16 und der Synchronisiereinrichtung 18 von dem ersten Zahnrad 12 empfangen wird. Die erste Steuerlogiksequenz enthält eine erste Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das in Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads 12, 14 mit der Welle 16, eine zweite Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils 22, 24, eine dritte Steuerlogik zum Detektieren und Speichern der Betriebsposition, eine vierte Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads 12, 14 von der Welle 16, eine fünfte Steuerlogik zum Abrufen der Betriebsposition, eine sechste Steuerlogik, um auf der Grundlage der abgerufenen Betriebsposition zu bestimmen, welches des ersten und/oder zweiten Drucksteuerventils 22, 24 zu aktivieren ist, um das erste und/oder das zweite Zahnrad 12, 14 von der Welle 16 außer Eingriff zu bringen, eine siebente Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils 22, 24 zum außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads 12, 14, eine achte Steuerlogik zum Detektieren, dass das erste und/oder das zweite Zahnrad 12, 14 außer Eingriff gebracht worden sind/ist, und eine neunte Steuerlogik zum Deaktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils 22, 24.
Anhand von 2 und weiter anhand von 1 wird nun ein Ablaufplan eines Verfahrens 60 zum Steuern der Zahnradwählvorrichtung 10 beschrieben, das den Betrieb der Zahnradwählvorrichtung 10 ausführt. 1 veranschaulicht die Zahnradwählvorrichtung 10 in einer Neutralbetriebsposition. Das Verfahren beginnt mit Block 62 in der Neutralbetriebsposition und geht entweder zum Block 64, wenn eine erste Zahnradanforderung erfolgt, oder zum Block 66, wenn eine zweite Zahnradanforderung erfolgt, über. Wenn z. B. bei Block 64 eine erste Zahnradanforderung erfolgt, geht das Verfahren zum Block 68 über, wo das erste Drucksteuerventil 22 aktiviert wird, um den ersten Abschnitt 34A der Bohrung 34 mit Hydraulikfluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Hydraulikfluid füllt den ersten Abschnitt 34A der Bohrung 34 und beaufschlagt ihn mit Druck und implementiert somit eine resultierende Kraft auf die erste Oberfläche 38A des Kopfabschnitts 38 des Kolbens 32. Die Kraft auf die erste Oberfläche 38A des Kopfabschnitts 38 regt den Kolben 32 in Richtung des abgedichteten Endes 34C der Bohrung 34 an. Während sich der Kolben 32 bewegt, bewegt sich der Stangenabschnitt 40 ebenfalls, wobei der Kontakt zwischen der ersten Wand 40D des Schlitzes 40C und dem ersten Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 die Zahnradauswahlgabel 25 drängt, sich in dieselbe Richtung wie der Kolben 32 zu bewegen. Da das zweite Ende 25B der Zahnradauswahlgabel 25 mit der Synchronisiereinrichtung 18 in Eingriff ist, bewegt sich die Synchronisiereinrichtung 18 ebenfalls in derselben Richtung zu dem ersten Zahnrad 14. Gleichzeitig bewegt sich ebenfalls die an der Zahnradauswahlgabel 25 befestigte Führungsstange 26, sodass die Kugel 28D des Arretierungsmechanismus 28 in die dritte Kerbe 42C der Führungsstange 26 einzutreten beginnt. Wenn die Synchronisiereinrichtung 18 mit dem ersten Zahnrad 14 synchronisiert wird, tritt die Arretierungskugel 28D in die dritte Kerbe 42C ein. Zur gleichen Zeit, während die Arretierungskugel 28D in die dritte Kerbe 42C eintritt, beginnt die Rolle 30A des Positionsschalters 30, aus dem Nockenabschnitt 44A des zweiten Rands 44 der Führungsstange 26 auszutreten und bewegt die Rolle 30A in eine ”AUS”-Position. Im Block 70 wird die Position des ersten Zahnrads des Blocks 72 in dem Speicher des Controllers 31 gespeichert. Die Zahnradposition wird später in dem Verfahren 60 verwendet, damit der Controller 31 die Position der Synchronisiereinrichtung 18 kennt. Im Block 72 wird die Synchronisiereinrichtung 18 in der Position des ersten Zahnrads in Eingriff gebracht.
Wenn im Block 66 die zweite Zahnradanforderung erfolgt, geht das Verfahren 60 zum Block 86 über, wo das zweite Drucksteuerventil 24 aktiviert wird, um den zweiten Abschnitt 34B der Bohrung 34 mit Hydraulikfluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Hydraulikfluid füllt den zweiten Abschnitt 34B der Bohrung 34 und beaufschlagt ihn mit Druck und implementiert somit eine resultierende Kraft auf die zweite Oberfläche 38B des Kopfabschnitts 38 des Kolbens 32. Die Kraft auf die zweite Oberfläche 38B des Kopfabschnitts 38 regt den Kolben 32 von dem abgedichteten Ende 34C der Bohrung 34 weg an. Während sich der Kolben 32 bewegt, bewegt sich ebenfalls der Stangenabschnitt 40, was einen Kontakt zwischen der ersten Wand 40D des Schlitzes 40C und dem ersten Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 initiiert. Der Kontakt drangt die Zahnradauswahlgabel 25, sich in dieselbe Richtung wie der Kolben 32 zu bewegen. Da das zweite Ende 25B der Zahnradauswahlgabel 25 mit der Synchronisiereinrichtung 18 in Eingriff ist, bewegt sich die Synchronisiereinrichtung 18 ebenfalls in derselben Richtung zu dem zweiten Zahnrad 12. Gleichzeitig bewegt sich ebenfalls die an der Zahnradauswahlgabel 25 befestigte Führungsstange 26, damit die Kugel 28D des Arretierungsmechanismus 28 in die erste Kerbe 42A der Führungsstange 26 einzutreten beginnt. Wenn die Synchronisiereinrichtung 18 mit dem ersten Zahnrad 14 synchronisiert wird, tritt die Arretierungskugel 28D in die erste Kerbe 42A ein. Zur gleichen Zeit, während die Arretierungskugel 28D in die erste Kerbe 42A eintritt, beginnt die Rolle 30A des Positionsschalters 30, aus dem Nockenabschnitt 44A des zweiten Rands 44 der Führungsstange 26 auszutreten und bewegt sich die Rolle 30A in eine ”AUS”-Position. Im Block 76 wird die Position des zweiten Zahnrads des Blocks 80 in dem Speicher des Controllers 31 gespeichert. Die Zahnradposition wird in dem Verfahren 60 später wieder verwendet, damit der Controller 31 die Position der Synchronisiereinrichtung 18 kennt. Im Block 72 wird die Synchronisiereinrichtung 18 in der Position des ersten Zahnrads in Eingriff gebracht.
In Abhängigkeit von der Anfangsposition der Zahnradwahlstange 26 wird die Neutralbetriebsposition üblicherweise durch Druckbeaufschlagung eines der Drucksteuerventile 22, 44 erzielt. Allerdings kann das Verfahren 60 entweder in einer Position des ersten Zahnrads beim Block 72 oder in einer Position des zweiten Zahnrads beim Block 80 beginnen. Um z. B. die Synchronisiereinrichtung 18 aus einer Position des ersten Zahnrads in die Neutralbetriebsposition zu bewegen, beginnt das Verfahren im Block 72 in der Position des ersten Zahnrads. Im Block 82 erfolgt eine Neutralanforderung. Im Block 84 ruft der Controller die gespeicherte Zahnradposition, die in diesem Fall die Position des ersten Zahnrads ist, ab und wird das Verfahren zum Block 86 geleitet. Im Block 88 wird das zweite Drucksteuerventil 24 aktiviert, um den zweiten Abschnitt 34B der Bohrung 34 mit Hydraulikfluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Hydraulikfluid füllt den zweiten Abschnitt 34B der Bohrung 34 und beaufschlagt ihn mit Druck und implementiert somit eine resultierende Kraft auf die zweite Oberfläche 38B des Kopfabschnitts 38 des Kolbens 32. Die Kraft auf die zweite Oberfläche 38B des Kopfabschnitts 38 regt den Kolben 32 von dem abgedichteten Ende 34C der Bohrung 34 weg an. Während sich der Kolben 32 bewegt, bewegt sich ebenfalls der Stangenabschnitt 40, was einen Kontakt zwischen der zweiten Wand 40E des Schlitzes 40C und dem ersten Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 initiiert. Dieser Kontakt drängt die Zahnradauswahlgabel 25, sich in dieselbe Richtung wie der Kolben 32 zu bewegen. Da das zweite Ende 25B der Zahnradauswahlgabel 25 mit der Synchronisiereinrichtung 18 in Eingriff ist, bewegt sich die Synchronisiereinrichtung 18 ebenfalls in derselben Richtung zu der Neutralbetriebsposition und bringt das erste Zahnrad 14 außer Eingriff. Zur gleichen Zeit bewegt sich die an der Zahnradauswahlgabel 25 befestigte Führungsstange 26 ebenfalls, sodass die Kugel 28D des Arretierungsmechanismus 28 in die zweite Kerbe 42B der Führungsstange 26 einzutreten beginnt. Wenn die Kugel 28D in die zweite Kerbe 42B einzutreten beginnt, erzeugt die Kombination aus Feder 28B, Stempel 28C und Kugel 28D eine zusätzliche Kraft auf die Führungsstange 26, die die Führungsstange 26 weiter in derselben Richtung wie die Anfangsbewegung schiebt. Die Führungsstange 26 übt wiederum eine Kraft auf die Zahnradwählgabel 25 aus, was die Zahnradwählgabel 25 in derselben Richtung weiter bewegt, selbst wenn sich der Stangenabschnitt 40 des Kolbens 32 zu bewegen aufhört. Wie oben erwähnt wurde, ermöglicht die lose [engl.: ”lose”] Passung zwischen dem ersten Ende 25A der Zahnradwählgabel 25 und dem Schlitz 40C des Stangenabschnitts 40 des Kolbens 32 die Relativbewegung zwischen dem Kolben 32 und der Zahnradwählgabel 25. Während die Kugel 28D tiefer in die zweite Kerbe 42B eintritt, trennt sich das erste Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 von der zweiten Wand 40E des Schlitzes 40C des Stangenabschnitts 40. Zur gleichen Zeit, zu der die Arretierungskugel 28D in die zweite Kerbe 42B eintritt, beginnt die Rolle 30A des Positionsschalters 30, in den Nockenabschnitt 44A des zweiten Rands 44 der Führungsstange 26 einzutreten und bewegt die Rolle 30A in eine ”EIN”-Position. Wenn der Schalter 30 nachfolgend im Block 90 in der ”EIN”-Position ist, wird ein Signal an das zweite Drucksteuerventil 24 gesendet, um die Druckbeaufschlagung zu beenden und Hydraulikfluid aus dem zweiten Abschnitt 34B der Bohrung 34 zu entleeren.
Wenn die Zahnradwählvorrichtung in einer Position des zweiten Zahnrads 80 ist, beginnt das Verfahren im Block 80 in der Position des zweiten Zahnrads. Im Block 82 erfolgt eine Neutralanforderung. Im Block 84 ruft der Controller die gespeicherte Zahnradposition, die in diesem Fall die Position des zweiten Zahnrads ist, ab, und wird das Verfahren zum Block 92 geleitet. Im Block 94 wird das erste Drucksteuerventil 22 aktiviert, um den ersten Abschnitt 34A der Bohrung 34 mit Hydraulikfluid mit Druck zu beaufschlagen. Das Hydraulikfluid füllt den ersten Abschnitt 34A der Bohrung 34 und beaufschlagt ihn mit Druck und implementiert somit eine resultierende Kraft auf die erste Oberfläche 38A des Kopfabschnitts 38 des Kolbens 32. Die Kraft auf die erste Oberfläche 38A des Kopfabschnitts 38 regt den Kolben 32 in Richtung des abgedichteten Endes 34C der Bohrung 34 an. Während sich der Kolben 32 bewegt, bewegt sich ebenfalls der Stangenabschnitt 40, wobei der Kontakt zwischen der ersten Wand 40D des Schlitzes 40C und dem ersten Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 die Zahnradauswahlgabel 25 drängt, sich in derselben Richtung wie der Kolben 32 zu bewegen. Da das zweite Ende 25B der Zahnradauswahlgabel 25 mit der Synchronisiereinrichtung 18 in Eingriff ist, bewegt sich die Synchronisiereinrichtung 18 ebenfalls in derselben Richtung zu der Neutralbetriebsposition und bringt das zweite Zahnrad 12 außer Eingriff. Zur gleichen Zeit bewegt sich die an der Zahnradauswahlgabel 25 befestigte Führungsstange 26 ebenfalls, sodass die Kugel 28D des Arretierungsmechanismus 28 in die zweite Kerbe 42B der Führungsstange 26 einzutreten beginnt. Wenn die Kugel 28D in die zweite Kerbe 42B einzutreten beginnt, erzeugt die Kombination der Feder 28B, des Stempels 28C und der Kugel 28D eine zusätzliche Kraft auf die Führungsstange 26, die die Führungsstange 26 in derselben Richtung wie die Anfangsbewegung schiebt. Die Führungsstange 26 übt wiederum eine Kraft auf die Zahnradauswahlgabel 25 aus, die die Zahnradauswahlgabel 25 in derselben Richtung weiterbewegt, selbst wenn sich der Stangenabschnitt 40 des Kolbens 32 zu bewegen aufhört. Wie oben erwähnt wurde, ermöglicht die lose [engl.: ”lose”] Passung zwischen dem ersten Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 und dem Schlitz 40C des Stangenabschnitts 40 des Kolbens 32 die Relativbewegung zwischen dem Kolben 32 und der Zahnradauswahlgabel 25. Während die Kugel 28D tiefer in die zweite Kerbe 428 eintritt, trennt sich das erste Ende 25A der Zahnradauswahlgabel 25 von der ersten Wand 40D des Schlitzes 40C des Stangenabschnitts 40. Zur gleichen Zeit, während die Arretierungskugel 28D in die zweite Kerbe 42B eintritt, beginnt die Rolle 30A des Positionsschalters 30 in den Nockenabschnitt 44A des zweiten Rands 44 der Führungsstange 26 einzutreten und bewegt sich die Rolle 30A in eine ”EIN”-Position. Wenn nachfolgend im Block 92 der Schalter 30 in der ”EIN”-Position ist, wird ein Signal an das erste Drucksteuerventil 22 gesendet, um die Druckbeaufschlagung zu beenden und Hydraulikfluid aus dem ersten Abschnitt 34A der Bohrung 34 zu entleeren.
Anhand von 3A und 3B wird nun ein weiteres Beispiel der Erfindung beschrieben, das einen zweiten Positionssensor oder -schalter 46 enthält. Wie in 3A gezeigt ist, ist der zweite Positionsschalter 46 in der Nähe des ersten Positionsschalters 30 angeordnet. Außerdem ist ein zusätzlicher zweiter Nackenabschnitt 48 erforderlich, um den zweiten Positionsschalter 46 zu betätigen. Die in 3B gezeigte Tabelle organisiert den Zustand des ersten und des zweiten Positionsschalters 30, 46 in Abhängigkeit von dem Zustand der Position der Synchronisiereinrichtung 18. Wenn die Synchronisiereinrichtung 18 in der Position des ersten Zahnrads 14 ist, ist der erste Positionsschalter 30 in der ”EIN”-Position und ist der zweite Positionsschalter 46 in der ”AUS”-Position. Wenn die Synchronisiereinrichtung 18 in der Position des zweiten Zahnrads 12 ist, ist der erste Positionsschalter 30 in der ”AUS”-Position und ist der zweite Positionsschalter 46 in der ”EIN”-Position. Wenn die Synchronisiereinrichtung 18 in der Neutralbetriebsposition ist, sind sowohl der erste als auch der zweite Positionsschalter 30, 46 in der ”EIN”-Position.
Anhand von 4A–4C ersetzt ein weiteres Beispiel der Erfindung einen zuvor offenbarten eingebauten elektrischen Positionssensor oder -schalter 110 für den mechanischen/elektrischen Positionsschalter 30, 46. Zum Beispiel ist die Führungsstange 26 durch eine Führungsstange 112 ersetzt und ist der Arretierungsmechanismus 28 durch eine Arretierungsmechanismus 114 ersetzt. Die Führungsstange 112 und der Arretierungsmechanismus 114 vereinigen sich, um ein Positionssignal an einen Controller 116 zu liefern. Die Führungsstange 112 enthält einen Rand 118, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt 120, 122, 124 aufweist. Der zweite Abschnitt 122 enthält eine Kerbe 122A und weist eine Oberfläche 122B auf, die ein leitendes Material enthält. Der erste Abschnitt 120 des Rands 118 ist unmittelbar benachbart zu dem zweiten Abschnitt 122 und weist eine Oberfläche 120A auf, die das leitende Material enthält. Der dritte Abschnitt 124 des Rands 118 ist zu dem zweiten Abschnitt 122 unmittelbar benachbart und enthält eine Oberfläche 124A, die nicht leitend ist. Der Arretierungsmechanismus 114 enthält ein Gehäuse 114A, eine Feder 114B und eine Kugel 114C. Die Feder 114B ist zwischen der Kugel 114C und dem Gehäuse 114A angeordnet, während die Kugel 114C in ständigem Kontakt mit dem Rand 118 der Führungsstange 112 steht. An den Arretierungsmechanismus 114 wird eine Spannung angelegt, wobei der Positionssensor 110 ein Positionssignal an den Controller 116 liefert, wenn die Kugel 114C wie in 4B mit dem ersten Abschnitt 120 des Rands 118 oder wie in 4C mit dem zweiten Abschnitt 122 in Kontakt steht. Wenn die Kugel 114C wie in 4A mit dem dritten Abschnitt 124 des Rands 118 in Kontakt steht, wird das Signal nicht zu dem Controller 116 geleitet und ist bekannt, dass die Position der Kugel 1140 nicht mit dem ersten Abschnitt 120 oder mit dem zweiten Abschnitt 122 in Kontakt steht.
Die Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft, wobei Änderungen, die nicht vom Hauptpunkt der Erfindung abweichen, im Schutzumfang der Erfindung liegen sollen. Diese Änderungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung angesehen.

Claims

Zahnradwählvorrichtung für ein Getriebe, das ein erstes Zahnrad, ein zweites Zahnrad und eine Synchronisiereinrichtung aufweist, zum wahlweisen in Eingriff Bringen der Zahnräder mit einer Welle, wobei die Zahnradwählvorrichtung umfasst: einen Hydraulikaktuator, der einen Kolben aufweist, der gleitfähig in einer Bohrung angeordnet ist, wobei der Kolben und die Bohrung eine erste Kammer und eine zweite Kammer definieren; eine Zahnradauswahlgabel, die mit dem Kolben und mit der Synchronisiereinrichtung in Eingriff ist; ein erstes Drucksteuerventil, das zum wahlweisen Liefern von Druckhydraulikfluid an die erste Kammer des Hydraulikaktuators konfiguriert ist; ein zweites Drucksteuerventil, das zum wahlweisen Liefern von Druckhydraulikfluid an die zweite Kammer des Hydraulikaktuators konfiguriert ist; einen ersten Positionssensor, der zum Detektieren einer Betriebsposition der Zahnradauswahlgabel und/oder des Kolbens und/oder der Synchronisiereinrichtung konfiguriert ist; und einen Controller in elektrischer Kommunikation mit dem ersten Positionssensor und mit dem ersten und mit dem zweiten Drucksteuerventil, wobei der Controller eine Steuerlogik enthält, wobei die Steuerlogik enthält: eine erste Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das in Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads mit der Welle; eine zweite Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils; eine dritte Steuerlogik zum Detektieren und Speichern der Betriebsposition; eine vierte Steuerlogik zum Empfangen einer Anforderung für das außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads von der Welle; eine fünfte Steuerlogik zum Abrufen der Betriebsposition; eine sechste Steuerlogik, um auf der Grundlage der abgerufenen Betriebsposition zu bestimmen, welches unter dem ersten und/oder dem zweiten Drucksteuerventil zu aktivieren ist, um das erste und/oder das zweite Zahnrad von der Welle außer Eingriff zu bringen; und eine siebente Steuerlogik zum Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils zum außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerlogik ferner enthält: eine achte Steuerlogik zum Detektieren, dass das erste und/oder das zweite Zahnrad außer Eingriff gebracht worden ist/sind; und eine neunte Steuerlogik zum Deaktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Führungsstange umfasst, die zur gemeinsamen Bewegung an der Zahnradauswahlgabel befestigt ist, wobei die Führungsstange eine Oberfläche aufweist und wobei die Oberfläche einen Kerben- und/oder einen Nockenabschnitt enthält.
Zahnradauswahlvorrichtung nach Anspruch 3, die ferner einen Arretierungsmechanismus umfasst, der zum in Eingriff Bringen mit der Kerbe der Oberfläche der Führungsstange konfiguriert ist.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Positionssensor benachbart zu der Führungsstange angeordnet ist, wobei der Positionssensor eine Rolle in Kontakt mit der Oberfläche der Führungsstange und/oder mit dem Nockenabschnitt der Führungsstange enthält, wobei der Nockenabschnitt auf die Kerbe ausgerichtet ist.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Oberfläche der Führungsstange einen ersten Abschnitt, der zu der Kerbe benachbart ist, und einen zweiten Abschnitt, der zu dem ersten Abschnitt benachbart ist, enthält, wobei der erste Abschnitt und die Kerbe elektrisch leitend sind und der zweite Abschnitt elektrisch isoliert ist, wobei an den Arretierungsmechanismus eine Spannung angelegt ist und wobei der erste Positionssensor den ersten Abschnitt, den zweiten Abschnitt, die Kerbe und den Arretierungsmechanismus enthält und wobei der Arretierungsmechanismus mit dem ersten Abschnitt oder mit der Kerbe in Kontakt steht, wobei der erste Positionssensor die Spannung empfängt und ein Signal an den Controller sendet.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kolben einen Schlitz enthält und wobei die Zahnradauswahlgabel mit dem Schlitz des Kolbens in Eingriff ist, und wobei der Schlitz etwas größer als die Zahnradauswahlgabel ist, was eine Relativbewegung zwischen dem Kolben und der Zahnradauswahlgabel zulässt.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen zweiten Positionssensor umfasst, der zum Detektieren einer zweiten Betriebsposition der Zahnradauswahlgabel, die eine erste Betriebsposition und/oder eine zweite Betriebsposition und/oder eine Neutralbetriebsposition ist, konfiguriert ist.
Zahnradwählvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Positionssensor aktiviert ist und der zweite Positionssensor deaktiviert ist, wenn die Zahnradauswahlgabel in der ersten Betriebsposition ist, der erste Positionssensor deaktiviert ist und der zweite Positionssensor aktiviert ist, wenn die Zahnradauswahlgabel in der Position des zweiten Zahnrads ist, und der erste Positionssensor und der zweite Positionssensor aktiviert sind, wenn die Zahnradauswahlgabel in der Neutralbetriebsposition ist.
Verfahren zum Steuern einer Zahnradwählvorrichtung eines Getriebes, wobei die Zahnradwählvorrichtung einen Hydraulikaktuator, ein erstes und ein zweites Drucksteuerventil, eine Zahnradauswahlgabel, einen Controller und einen Positionssensor aufweist, und wobei das Getriebe eine Welle, ein erstes und ein zweites Zahnrad und eine Synchronisiereinrichtung enthält, wobei das Verfahren enthält: Empfangen einer Anforderung für das in Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads mit der Welle; Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils; Speichern der Betriebsposition in dem Speicher des Controllers; Empfangen einer Neutralbetriebspositionsanforderung; Abrufen der Betriebsposition aus dem Speicher des Controllers; Entscheiden, welches des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils aktiviert werden sollte, auf der Grundlage der Betriebsposition; und Aktivieren des ersten und/oder des zweiten Drucksteuerventils zum außer Eingriff Bringen des ersten und/oder des zweiten Zahnrads.