DE102014226344A1

DE102014226344A1 - Anordnung zur Lageüberwachung eines Schiebeelementes

Info

Publication number: DE102014226344A1
Application number: DE102014226344.1A
Authority: DE
Inventors: Ralf Morlo
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23

Abstract

Es wird eine Anordnung zur Lageüberwachung eines Schiebeelementes (1) eines hydraulisch betätigten formschlüssigen Schaltelementes vorgeschlagen, wobei ein hydraulisches Bauteil (3) zum indirekten Erfassen der jeweiligen axialen Lage des Schiebeelementes (1) in der hydraulischen Versorgung des Schaltelementes vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Lageüberwachung eines Schiebeelementes eines hydraulisch betätigten formschlüssigen Schaltelements.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Anordnungen zur Lageüberwachung von Schaltelementen bekannt. Schaltelemente, welche zur Verbindung zweier unabhängig voneinander auf der gleichen Achse rotierender Bauteile vorgesehen sind, müssen hinsichtlich ihrer axialen Lage präzise überwacht werden, um einen erfolgreichen Schaltvorgang bei diesen durchführen zu können. Üblicherweise kann dazu unmittelbar an dem Schaltelement eine Kontur angebracht sein, welche über einen entsprechenden Sensor erfasst wird. Diese Kontur und der benötigte Bauraum für den Sensor stellen Einschränkungen hinsichtlich der Gestaltung und der Positionierung derartiger Baugruppe dar. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass hohe Anforderungen an den Bauraum bezüglich Lage und auch Dimensionierung gestellt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der eine Lageüberwachung des Schiebeelements ohne besondere Bauraumerfordernisse ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
Somit wird eine Anordnung zur axialen Lageüberwachung eines Schiebeelementes eines hydraulisch betätigten formschlüssigen Schaltelementes vorgeschlagen, bei dem ein hydraulisches Bauteil zum indirekten Erfassen der jeweiligen axialen Lage des Schiebeelementes in der hydraulischen Versorgung des Schaltelementes vorgesehen ist.
Auf diese Weise kann eine indirekte Überwachung der jeweiligen Lage des Schiebeelements über den Volumenstrom, bzw. das mit der Verschiebung des Schiebeelements verschobene Volumen, des Betriebsmediums realisiert werden.
Diese indirekte Überwachung kann lageunabhängig vom Schaltelement angeordnet werden, sodass es weder hinsichtlich der Position noch der Dimensionierung Bauraumerfordernisse gibt.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die hydraulische Versorgung des Schaltelementes durch das verwendete hydraulische Bauteil quasi auf zwei separate Hydraulikkreise aufgeteilt, so dass über das hydraulische Bauteil, welches zum Beispiel als Zylindereinheit ausgeführt werden kann, das bewegte Betriebsmedium- bzw. Ölvolumen als indirekte Wegerfassung des Schiebeelements erfasst werden kann.
Beispielsweise bei der Verwendung einer Zylindereinheit mit einem darin bewegbaren Kolben kann der Weg des Kolbens zur indirekten Erfassung der Lage bzw. des axialen Verschiebeweges des Schiebeelements über einen Sensor bzw. über ein Sensorelement erfasst werden.
Um die Genauigkeit bei der Überwachung des Ölvolumens weiter zu erhöhen, kann vorgesehen sein, dass bei dem Schaltelement an dem Schiebeelement und an dem zu verbindenden Gegenstück jeweils eine korrespondierende formschlüssige Geometrie angeordnet wird. Auf diese Weise kann die geschlossene Position des Schaltelementes, wenn das Schiebeelement und das Gegenstück miteinander verbunden sind, eindeutig beim ineinander greifen der formschlüssigen Geometrien festgelegt und erfasst werden.
Als hydraulisches Bauteil bzw. hydraulisches Zwischenelement kann auch ein Druckübersetzer vorgesehen werden, um beispielsweise die Verschiebedrücke bzw. Verschiebewege und auch Verschiebekräfte variieren zu können.
Ein Druckübersetzer kann beispielsweise als Stufenkolben ausgebildet sein, welcher zwei unterschiedliche druckbeaufschlagte Flächen aufweist, wobei auf die erste Fläche ein Druck aus einem ersten Hydraulikkreis und auf die zweite Fläche ein Druck aus dem zweiten Hydraulikkreis wirksam ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Hydraulikkreise unterschiedliche Betriebsmedien aufweisen. So können die beiden Hydraulikkreise mit unterschiedlichen Hydraulikflüssigkeiten befüllt sein. Darüber hinaus kann beispielsweise der erste Hydraulikkreis Luft als Betriebsmedium aufweisen, wodurch dieser als Pneumatikkreis ausgebildet wäre, wohingegen der zweite Hydraulikkreis ein flüssiges Betriebsmedium enthält.
Bevorzugter Weise kann die erfindungsgemäße Anordnung bei einem Klauenschaltelement vorgesehenen sein, bei dem als Schiebeelement eine Schaltklaue vorgesehen ist, dessen Betätigungs- bzw. Verschiebeweg indirekt über das hydraulische Bauteil erfasst wird. Es sind auch andere Einsatzmöglichkeiten denkbar.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung bei einer geöffneten Position eines Schaltelementes; und
2 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung bei einer geschlossenen Position des Schaltelementes.
In den 1 und 2 ist eine mögliche Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Lageüberwachung eines Schiebeelementes beispielhaft anhand eines hydraulisch betätigten formschlüssigen Schaltelementes, wie zum Beispiel einem Klauenschaltelement dargestellt. Bei dem Klauenschaltelement wird das als Schaltklaue ausgebildete Schiebeelement 1 hydraulisch über einen Betätigungselement 2 betätigt, so dass das Schiebeelement 1 zum Öffnen und Schließen des Schaltelementes axial bewegbar ist.
Die hydraulische Versorgung wird über ein nicht weiterdargestelltes Steuergerät oder dergleichen realisiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein hydraulisches Bauteil 3 zum indirekten Erfassen der jeweiligen axialen Lage des Schiebeelements 1 der hydraulischen Versorgung des Schaltelementes vorgesehen ist.
Die hydraulische Versorgung ist durch das hydraulische Bauteil 3 in einem ersten mit dem Steuergerät verbundenen Hydraulikkreis I und einen zweiten, das Schaltelement bzw. das Betätigungselement 2 mit Betriebsmedium versorgenden Hydraulikkreis II unterteilt. Das hydraulische Bauteil 3 ist beispielhaft als Zylindereinheit in 1 dargestellt, mit der indirekt über das bewegte Betriebsmediumvolumen der axiale Weg des Schiebeelementes 1 zum Bestimmen der jeweiligen axialen Lage erfassbar ist. Die Zylindereinheit 3 umfasst einen beidseitig wirkenden Kolben 4, der den Zylinderraum in einen ersten Druckraum 5 und einen zweiten Druckraum 6 unterteilt. Der erste Druckraum 5 ist mit dem ersten Hydraulikkreis I und der zweite Druckraum 6 ist mit dem zweiten Hydraulikkreis II verbunden. Die Bewegung des Kolbens 4 wird über ein Sensorelement 7 zum indirekten Erfassen der Lage des Schiebeelementes 1 erfasst. Das Sensorelement 7 kann beispielsweise die Bewegung des Kolbens 4 direkt oder auch beispielsweise indirekt über eine Kolbenstange 8 auf beliebige Art und Weise, z. B. induktiv oder dergleichen erfassen. Aufgrund der lageunabhängigen Anordnung des hydraulischen Bauteils 3 ergeben sich keine Bauraumerfordernisse an dem Schaltelement. Die Hydraulikkreise I und II können unterschiedliche Betriebsmedien aufweisen, da diese von dem Kolben 4 getrennt sind, bzw. gegeneinander abgedichtet sind. Unter einem Hydraulikkreis ist ein Teil eines Hydrauliksystems zu verstehen, welches üblicherweise ein hydraulisches, d.h. flüssiges Betriebsmedium aufweist. Dies ist bei dem Hydraulikkreis II immer der Fall, da eine indirekte Wegerfassung des Schiebeelementes 1 nur möglich ist, wenn das Betriebsmedium wenigstens annährend inkompressibel ist, wodurch der Kolben 4 mit dem Schiebeelement 1 druckunabhängig gekoppelt ist. Der Hydraulikkreis I hingegen könnte theoretisch allerdings auch als Pneumatikkreis ausgebildet sein, d.h. mit einem gasförmigen Betriebsmedium wie beispielsweise Luft. Somit ist beim Hydraulikkreis I nicht alleine aufgrund der Bezeichnung zu folgern, dass dieser ausschließlich mit einem flüssigen Betriebsmedium betreibbar ist. Beim Hydraulikkreis II ist
In 2 ist im Unterschied zu 1 der geschlossene Zustand des Klauenschaltelements dargestellt, bei dem das Schiebeelement bzw. die Schaltklaue 1 formschlüssig mit einem Klauen-Gegenstück 9 des Klauenschaltelements verbunden ist. Um eine eindeutige Endlage zu erhalten, weist sowohl das Schiebeelement bzw. die Klaue 1 als auch das Klauen-Gegenstück 9 eine korrespondierende formschlüssige Geometrie 10, 11 auf. Bei der dargestellten Ausführungsvariante sind als formschlüssige Geometrien 10, 11 axial und radial konisch verlaufende Klauengeometrien sowohl an der Schaltklaue 1 als auch an dem Klauen-Gegenstück 9 vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Schiebeelement
2: Betätigungselement
3: hydraulisches Bauteil
4: Kolben
5: erster Druckraum
6: zweiter Druckraum
7: Sensorelement
8: Kolbenstange
9: Klauen-Gegenstück
10: formschlüssige Geometrie des Schiebeelements
11: formschlüssige Geometrie des Klauen-Gegenstücks
I: erster Hydraulikreis mit Schaltdruck vom Steuergerät kommend
II: zweiter Hydraulikreis mit Schaltdruck zum Schaltelement

Claims

Anordnung zur Lageüberwachung eines Schiebeelementes (1) eines hydraulisch betätigten formschlüssigen Schaltelementes, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Bauteil (3) zum indirekten Erfassen der jeweiligen axialen Lage des Schiebeelementes (1) in der hydraulischen Versorgung des Schaltelementes vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Versorgung durch das hydraulische Bauteil (3) in einen ersten mit einem Steuergerät verbundenen Hydraulikkreis (I) und einen zweiten, ein Betätigungselement (2) des Schaltelements mit Betriebsmedium versorgenden Hydraulikkreis (II) unterteilt ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als hydraulisches Bauteil (3) eine Zylindereinheit vorgesehen ist, mit der indirekt über das bewegte Betriebsmediumvolumen der Weg des Schiebeelements (1) zum Bestimmen der jeweiligen Lage erfassbar ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindereinheit einen beidseitig wirkenden Kolben (4) umfasst, der den Zylinderraum in einen ersten Druckraum (5) und einen zweiten Druckraum (6) unterteilt.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Druckraum (5) mit dem ersten Hydraulikkreis (I) und der zweite Druckraum (6) mit dem zweiten Hydraulikkreis (II) verbunden ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Kolbens (4) über ein Sensorelement (7) zum indirekten Erfassen der Lage des Schiebeelements (1) erfassbar ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (7 die Bewegungen des Kolbens (4) induktiv erfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als hydraulisches Bauteil (3) ein Druckübersetzer vorgesehen ist, mit dem indirekt über das bewegte Betriebsmediumvolumen der Weg des Schiebeelements (1) zum Bestimmen der jeweiligen Lage erfassbar ist.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hydraulikkreise (I, II) unterschiedliche Betriebsmedien aufweisen.
Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schiebeelement (1) eine Schaltklaue eines Klauenschaltelements vorgesehen ist, dessen Betätigungsweg indirekt über das hydraulische Bauteil (3) erfassbar ist.
Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Klauenschaltelement eine formschlüssige Geometrie (10) zum Festlegen der geschlossenen Schaltposition aufweist, die mit einer formschlüssigen Geometrie (11) an dem anzubindenden Klauen-Gegenstück (9) des Klauenschaltelements korrespondiert.