DE102014226613A1

DE102014226613A1 - Klauenschaltelement

Info

Publication number: DE102014226613A1
Application number: DE102014226613.0A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Kauffeldt; Songtao Li
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-20
Also published as: DE102014226613B4

Abstract

Es wird ein Klauenschaltelement (1) vorgeschlagen, umfassend einen elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue (2) mit einer Klauenverzahnung (3) und eine Gegenklaue mit einer Klauenverzahnung, in die die Klauenverzahnung (3) der axial bewegbaren Klaue (2) im eingerückten Zustand eingreift, wobei das Klauenschaltelement (1) zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue (2) einen im Lagerträger (4) des Klauenschaltelementes (1) angeordneten Hall-Sensor (5) aufweist und die axial bewegbare Klaue (2) des Klauenschaltelementes (1) eine kerbförmige Geberkontur (6) für den Hall-Sensor (5) aufweist, wobei das Klauenschaltelement (1) eine Hülse (7) aus nicht ferromagnetischem Material aufweist, welche radial betrachtet über der Geberkontur (6) der axial bewegbaren Klaue (2) zwischen der Geberkontur (6) und dem Hall-Sensor (5) angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur (6) der Klaue (2) überdeckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klauenschaltelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, bei Automatgetrieben als kuppelnde Elemente anstelle von Reibschaltelementen formschlüssige Schaltelemente, insbesondere Klauenschaltelemente einzusetzen. Dies resultiert in dem Vorteil, dass bei geringeren Herstellungskosten weniger Bauraum benötigt wird. Zudem werden die Schleppmomente reduziert, wodurch der Getriebewirkungsgrad erhöht wird.
Klauenschaltelemente umfassen in der Regel einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, welcher einen Kolbenraum aufweist, in dem sich das hydraulische Medium bzw. das Druckmedium befindet, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue mit einer Klauenverzahnung und eine Gegenklaue mit einer Klauenverzahnung, in die die Klauenverzahnung der Klaue im eingerückten Zustand eingreift. Die Betätigung von Klauenschaltelementen kann auch elektromechanisch erfolgen.
Bei Klauenschaltelementen ist in der Regel eine Vorrichtung zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue vorgesehen, welche die genaue axiale Position der axial bewegbaren Klaue nach der Auslösung des Einspurvorganges der Klaue erfasst. Anhand der Erfassung der genauen axialen Position der axial bewegbaren Klaue können Abweichungen vom Sollwertverlauf korrigiert werden. Vorzugsweise wird zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue ein im Lagerträger des Klauenschaltelementes angeordneter Hall-Sensor verwendet, wobei die Klaue eine für den Hall-Sensor geeignete Geberkontur aufweist, die kerbförmig ausgeführt ist.
Nach dem Stand der Technik erfolgt bei einer derartigen Konstruktion die Abdichtung der axial bewegbaren Klaue über einen unmittelbar in der axial bewegbaren Klaue angeordneten O-Ring. In nachteiliger Weise führt dies dazu, dass aufgrund des kompakten Bauraums und der kerbförmigen Geberkontur der O-Ring nicht den gesamten axialen Klauenweg abdecken kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klauenschaltelement anzugeben, bei dem die Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue mittels eines Hall-Sensors erfolgt, wobei die axial bewegbare Klaue eine Geberkontur für den Hall-Sensor aufweist, bei dem die Abdichtung der axial bewegbaren Klaue über eine O-Ring-Dichtung über den gesamten axialen Weg gewährleistet wird. Zudem soll die Geberkontur vor Schmutzpartikel, insbesondere vor metallischen Teilchen, die zur Störung des Messsignals führen können, geschützt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein Klauenschaltelement vorgeschlagen, umfassend einen elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue mit einer Klauenverzahnung und eine Gegenklaue mit einer Klauenverzahnung, in die die Klauenverzahnung der Klaue im eingerückten Zustand eingreift, wobei zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue im Lagerträger des Klauenschaltelementes ein Hall-Sensor vorgesehen ist und die axial bewegbare Klaue eine kerbförmige Geberkontur für den Hall-Sensor aufweist.
Gemäß der Erfindung weist das Klauenschaltelement eine Hülse aus nicht ferromagnetischem Material auf, beispielsweise aus nicht ferromagnetischem Metall, welche radial betrachtet über der Geberkontur der axial bewegbaren Klaue zwischen der Geberkontur und dem Hall-Sensor angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur überdeckt, so dass eine O-Ring-Dichtung den gesamten axialen Weg der axial bewegbaren Klaue abdeckt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse aus nicht ferromagnetischem Material an der Lauffläche der axial bewegbaren Klaue über die Geberkontur der Klaue aufgezogen, wobei die O-Ring-Dichtung radial betrachtet oberhalb der Hülse ortsfest, vorzugsweise in einer Nut im Lagerträger angeordnet ist.
Durch diese Konstruktion wird eine durchgehende Abdichtung der axial bewegbaren Klaue über eine O-Ring-Dichtung gewährleistet, da, bei Bewegung der Klaue die radial betrachtet unterhalb der Hülse angeordnete Geberkontur unter dem O-Ring vorbeifährt. Da die Hülse aus nicht-ferromagnetischem Material ist, wird das zur Wegsensierung erforderliche Magnetfeld zwischen dem Hall-Sensor und der Geberkontur nicht abgeschirmt.
In vorteilhafter Weise bietet die Hülse bietet zusätzlichen Schutz vor Verschmutzung der Geberkontur, insbesondere vor metallischen Teilchen, die zur Störung des Messsignals führen können.
Im Rahmen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse aus nicht-ferromagnetischem Material in den Lagerträger des Klauenschaltelementes eingepresst, wobei die O-Ring-Dichtung in eine Nut in der axial bewegbaren Klaue eingebaut ist, so dass bei Bewegung der Klaue die radial betrachtet unterhalb der Hülse angeordnete Geberkontur und die O-Ring-Dichtung unter der feststehenden Hülse vorbeifahren. Diese Variante weist den Vorteil auf, dass die Druckbelastung an der Sensoreinheit reduziert wird.
Zudem erweisen sich die Anfertigung der O-Ring-Nut in der axial bewegbaren Klaue und die Montage der O-Ring-Dichtung auf die Klaue als kostengünstig im Vergleich zur die Anfertigung der O-Ring-Nut im Lagerträger und zur Montage der O-Ring-Dichtung in diese Nut.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. In diesen stellen dar:
1: eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Klauenschaltelementes bei ausgelegter axial bewegbarer Klaue gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2: eine schematische Schnittansicht des Klauenschaltelementes gemäß 1 bei eingelegter Klaue;
3: eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Klauenschaltelementes bei ausgelegter axial bewegbarer Klaue gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
4: eine schematische Schnittansicht des Klauenschaltelementes gemäß 3 bei eingelegter Klaue.
Der Aufbau von Klauenschaltelementen ist dem Fachmann bestens bekannt, so dass im Rahmen der Figurenbeschreibung nur die erfindungsrelevanten Bauteile beschrieben und erläutert werden.
In 1 ist ein Klauenschaltelement 1 gezeigt, umfassend einen nicht dargestellten elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue 2 mit einer Klauenverzahnung 3 und eine nicht dargestellte Gegenklaue mit einer Klauenverzahnung, in die die Klauenverzahnung 3 der Klaue 2 im eingerückten Zustand eingreift.
Bezugnehmend auf 1 ist zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue 2 im Lagerträger 4 des Klauenschaltelementes 1 eine Sensoreinheit umfassend einen Hall-Sensor 5 vorgesehen, wobei die axial bewegbare Klaue 2 des Klauenschaltelementes 1 eine kerbförmige Geberkontur 6 für den Hall-Sensor 5 aufweist. In 1 ist die axial bewegbare Klaue 2 im nicht eingelegten Zustand gezeigt.
Gemäß der Erfindung weist das Klauenschaltelement 1 eine Hülse 7 aus nicht ferromagnetischem Material, beispielsweise aus nicht ferromagnetischem Metall auf, welche radial betrachtet über der Geberkontur 6 der axial bewegbaren Klaue 2 zwischen der Geberkontur 6 und dem Hall-Sensor 5 angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur 6 der Klaue 2 überdeckt.
Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Hülse 7 aus nicht ferromagnetischem Material an der Lauffläche der axial bewegbaren Klaue 2 über die Geberkontur 6 der Klaue 2 aufgezogen; eine O-Ring-Dichtung 8 ist radial betrachtet oberhalb der Hülse 7 in einer Nut im Lagerträger 4 ortsfest angeordnet. Eine weitere O-Ring-Dichtung ist mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
Wenn bei Betätigung des Klauenschaltelementes 1 die Klaue 2 axial bewegt wird, fährt die radial betrachtet unterhalb der Hülse 7 angeordnete Geberkontur 6 der Klaue 2 unter der O-Ring-Dichtung 8 vorbei, wodurch in vorteilhafter Weise trotz der Geberkontur 6 eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue 2 erzielt wird. Dies wird auch anhand 2 veranschaulicht, welche das Klauenschaltelement 1 gemäß 1 bei eingelegter Klaue 2 darstellt.
Da die Hülse 7 gemäß der Erfindung aus nicht-ferromagnetischem Material ist, wird das zur Wegsensierung erforderliche Magnetfeld zwischen dem Hall-Sensor 5 und der Geberkontur 6 der axial bewegbaren Klaue 2 des Klauenschaltelementes 1 nicht abgeschirmt.
Gegenstand der 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der die Hülse 7 aus nicht-ferromagnetischem Material in den Lagerträger 4 des Klauenschaltelementes 1 eingepresst ist, wobei die O-Ring-Dichtung 8 in eine Nut 9 in der axial bewegbaren Klaue 2 eingebaut ist.
Bei Betätigung des Klauenschaltelementes 1 fahren die radial betrachtet unterhalb der Hülse 7 aus nicht-ferromagnetischem Material angeordnete Geberkontur 6 und die O-Ring-Dichtung 8 unter der feststehenden Hülse 7 vorbei, wodurch trotz der Geberkontur 6 der Klaue 2 eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue 2 erzielt wird.
Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer Hülse 7 aus nicht-ferromagnetischem Material gemäß der Erfindung ist, dass durch die Hülse 7 aus nicht-ferromagnetischem Material ein zusätzlicher Schutz der Geberkontur 6 der axial bewegbaren Klaue 2, insbesondere vor metallischen Teilchen, die zur Störung des Messsignals führen können, gewährleistet wird.
Bei dem in 3 und 4 gezeigten Beispiel ist die Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor 5 schräg in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers 4 des Klauenschaltelementes 1 in den Lagerträger 4 geführt und eingebaut und an einer nicht dargestellten in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers 4 schrägen Anbaufläche befestigt. Alternativ dazu kann die Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor 5 senkrecht in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers 4 des Klauenschaltelementes 1 in den Lagerträger 4 geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers 4 schrägen Anbaufläche befestigt sein. Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird eine optimale Nutzung des Bauraums im Lagerträger erzielt ohne dessen Festigkeit zu beeinträchtigen.
Bezugszeichenliste

1: Klauenschaltelement
2: axial bewegbare Klaue
3: Klauenverzahnung
4: Lagerträger
5: Hall-Sensor
6: Geberkontur der Klaue 2
7: Hülse aus nicht ferromagnetischem Material
8: O-Ring-Dichtung
9: Nut in der axial bewegbaren Klaue 2
10: O-Ring-Dichtung

Claims

Klauenschaltelement (1), umfassend einen elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue (2) mit einer Klauenverzahnung (3) und eine Gegenklaue mit einer Klauenverzahnung, in die die Klauenverzahnung (3) der axial bewegbaren Klaue (2) im eingerückten Zustand eingreift, wobei das Klauenschaltelement (1) zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue (2) einen im Lagerträger (4) des Klauenschaltelementes (1) angeordneten Hall-Sensor (5) aufweist und die axial bewegbare Klaue (2) des Klauenschaltelementes (1) eine kerbförmige Geberkontur (6) für den Hall-Sensor (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Klauenschaltelement (1) eine Hülse (7) aus nicht ferromagnetischem Material aufweist, welche radial betrachtet über der Geberkontur (6) der axial bewegbaren Klaue (2) zwischen der Geberkontur (6) und dem Hall-Sensor (5) angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur (6) der Klaue (2) überdeckt.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) aus nicht ferromagnetischem Material an der Lauffläche der axial bewegbaren Klaue (2) über die Geberkontur (6) der Klaue (2) aufgezogen ist, wobei eine O-Ring-Dichtung (8) radial betrachtet oberhalb der Hülse (7) aus nicht ferromagnetischem Material in einer Nut im Lagerträger (4) des Klauenschaltelementes (1) ortsfest angeordnet ist, wobei wenn bei Betätigung des Klauenschaltelementes (1) die axial bewegbare Klaue (2) axial bewegt wird, die radial betrachtet unterhalb der Hülse (7) angeordnete Geberkontur (6) der Klaue (2) unter der O-Ring-Dichtung (8) vorbeifährt, wodurch eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue (2) erzielt wird.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) aus nicht-ferromagnetischem Material in den Lagerträger (4) des Klauenschaltelementes (1) eingepresst ist, wobei eine O-Ring-Dichtung (8) in eine Nut (9) in der axial bewegbaren Klaue (2) eingebaut ist, wobei bei Betätigung des Klauenschaltelementes (1) die radial betrachtet unterhalb der Hülse (7) aus nicht-ferromagnetischem Material angeordnete Geberkontur (6) und die O-Ring-Dichtung (8) unter der feststehenden Hülse (7) vorbeifahren, wodurch eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue (2) erzielt wird.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (7) aus nicht ferromagnetischem Metall hergestellt ist.
Klauenschaltelement (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor (5) schräg oder senkrecht in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers (4) des Klauenschaltelementes (1) in den Lagerträger (4) geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers (4) schrägen Anbaufläche befestigt ist.