DE102014226614A1

DE102014226614A1 - Klauenschaltelement

Info

Publication number: DE102014226614A1
Application number: DE102014226614.9A
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: DE102014226614B4

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 (4) mit einer Klauenverzahnung (5), 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) eine im Lagerträger (6) des Klauenschaltelementes (1) angeordnete Sensoreinheit (7) umfassend einen Hall-Sensor (8) aufweist und die axial bewegbare Klaue (2) des Klauenschaltelementes (1) eine kerbförmige Geberkontur (9) für den Hall-Sensor (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7) umfassend den Hall-Sensor (8) schräg oder senkrecht in Bezug auf die Längsachse (11) des Lagerträgers (6) des Klauenschaltelementes (1) in den Lagerträger (6) geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse (11) des Lagerträgers schrägen Anbaufläche (10) befestigt ist.

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 wird die in der Regel rohrförmige Sensoreinheit senkrecht gegenüber der Längsachse des Lagerträgers des Klauenschaltelementes im Lagerträger eingebaut und durch geeignete Befestigungselemente, beispielsweise durch zwei Schrauben an einer Anbaufläche befestigt.
Dies resultiert einerseits jedoch in nachteiliger Weise in einem signifikanten Verlust an Festigkeit infolge des großen erforderlichen Durchbruchs im Lagerträger für die Fertigung der Bohrung zur Aufnahme der Sensoreinheit und der Anbaufläche.
Andererseits soll die Sensoreinheit im Lagerträger eingebaut werden, um dadurch Bauraum im Lagerträger zu nutzen und somit um den erforderlichen zusätzlichen Bauraum zu minimieren.
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 Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor im Lagerträger des Klauenschaltelementes eingebaut ist, ohne jedoch die Festigkeit des Lagerträgers zu beeinträchtigen.
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 eine Sensoreinheit umfassend einen Hall-Sensor vorgesehen ist und die axial bewegbare Klaue eine kerbförmige Geberkontur für den Hall-Sensor aufweist.
Gemäß der Erfindung wird die Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor schräg in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers des Klauenschaltelementes in den Lagerträger geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers schrägen Anbaufläche befestigt. Die zum Betrieb des Hall-Sensors erforderlichen Kabel können in einem Kanal, der im Lagerträger integriert ist, eingelegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Sensoreinheit umfassend den Hall-Sensor senkrecht in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers des Klauenschaltelementes in den Lagerträger geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse des Lagerträgers schrägen Anbaufläche befestigt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine optimale Nutzung des Bauraums im Lagerträger erzielt ohne dessen Festigkeit zu beeinträchtigen.
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; und
2: eine schematische Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei ausgelegter axial bewegbarer 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 der beigefügten 1 ist ein Klauenschaltelement 1 gezeigt, umfassend einen elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, eine mit dem Kolben wirkverbundene axial bewegbare Klaue 2 mit einer Klauenverzahnung 3 und eine Gegenklaue 4 mit einer Klauenverzahnung 5, in die die Klauenverzahnung 3 der axial bewegbaren Klaue 2 im eingerückten Zustand eingreift.
Zur Wegsensierung der axial bewegbaren Klaue 2 ist im Lagerträger 6 des Klauenschaltelementes 1 eine Sensoreinheit 7 umfassend einen Hall-Sensor 8 vorgesehen, wobei die axial bewegbare Klaue 2 des Klauenschaltelementes 1 eine kerbförmige Geberkontur 9 für den Hall-Sensor 8 aufweist. In 1 ist die axial bewegbare Klaue 2 im nicht eingerückten Zustand gezeigt. Ferner ist in der 1 eine unmittelbar im Lagerträger 6 angeordnete O-Ring-Dichtung 13 gezeigt, welche der Abdichtung der axial bewegbaren Klaue 2 dient. Eine weitere O-Ring-Dichtung ist mit dem Bezugszeichen 14 versehen.
Gemäß der Erfindung ist die Sensoreinheit 7 umfassend den Hall-Sensor 8 schräg in Bezug auf die Längsachse 11 des Lagerträgers 6 des Klauenschaltelementes 1 in den Lagerträger 6 geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse 11 des Lagerträgers 6 schrägen Anbaufläche 10 befestigt. Alternativ dazu kann die Sensoreinheit 7 umfassend den Hall-Sensor 8 senkrecht in Bezug auf die Längsachse 11 des Lagerträgers 6 des Klauenschaltelementes 1 in den Lagerträger 6 geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse 11 des Lagerträgers 6 schrägen Anbaufläche 10 befestigt sein.
Bei dem gezeigten Beispiel sind die zum Betrieb des Hall-Sensors 8 erforderlichen Kabel in einem Kanal 12, welcher im Lagerträger 6 integriert ist, ein-gelegt. Vorzugsweise sind die Sensoreinheit 7 und die zum Betrieb des Hall-Sensors 8 erforderlichen Kabel zusammen umspritzt.
Wie aus 1 ersichtlich, ist der Einstich 16 für die örtliche Ölzufuhr in Bezug auf die Mittellängsachse des Lagerträgers 6 exzentrisch ausgeführt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung und bezugnehmend auf 2 weist das Klauenschaltelement 1 eine Hülse 15 aus nicht ferromagnetischem Material, beispielsweise aus nicht ferromagnetischem Metall auf, welche radial betrachtet über der Geberkontur 9 der axial bewegbaren Klaue 2 zwischen der Geberkontur 9 und dem Hall-Sensor 8 angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur 9 der Klaue 2 überdeckt.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Hülse 15 aus nicht-ferromagnetischem Material in den Lagerträger 6 des Klauenschaltelementes 1 eingepresst, wobei die O-Ring-Dichtung 13 in eine Nut in der axial bewegbaren Klaue 2 eingebaut ist.
Bei Betätigung des Klauenschaltelementes 1 fahren die radial betrachtet unterhalb der Hülse 15 aus nicht-ferromagnetischem Material angeordnete Geberkontur 9 und die O-Ring-Dichtung 13 unter der feststehenden Hülse 15 vorbei, so dass trotz der Geberkontur 9 der Klaue 2 eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue 2 erzielt wird.
Da die Hülse 15 aus nicht ferromagnetischem Material aus nicht-ferromagnetischem Material ist, wird das zur Wegsensierung erforderliche Magnetfeld zwischen dem Hall-Sensor 8 und der Geberkontur 9 der axial bewegbaren Klaue 2 des Klauenschaltelementes 1 nicht abgeschirmt.
Ein weiterer Vorteil des Vorsehens einer Hülse 15 aus nicht-ferromagnetischem Material ist, dass durch die Hülse 15 aus nicht-ferromagnetischem Material ein zusätzlicher Schutz der Geberkontur 9 der axial bewegbaren Klaue 2, insbesondere vor metallischen Teilchen, die zur Störung des Messsignals führen können, gewährleistet wird.
Im Rahmen einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die Hülse aus nicht ferromagnetischem Material an der Lauffläche der axial bewegbaren Klaue 2 über die Geberkontur 9 der Klaue 2 aufgezogen sein, wobei in diesem Fall die O-Ring-Dichtung 13 radial betrachtet oberhalb der Hülse in einer Nut im Lagerträger 6 ortsfest angeordnet ist.
Wenn bei Betätigung des Klauenschaltelementes 1 die Klaue 2 axial bewegt wird, fährt somit die radial betrachtet unterhalb der Hülse aus nicht ferromagnetischem Material angeordnete Geberkontur 9 der Klaue 2 unter der O-Ring-Dichtung 13 vorbei, wodurch in vorteilhafter Weise trotz der Geberkontur 9 eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue 2 erzielt wird.
Bezugszeichenliste

1: Klauenschaltelement
2: axial bewegbare Klaue
3: Klauenverzahnung der axial bewegbaren Klaue 2
4: Gegenklaue
5: Klauenverzahnung der Gegenklaue 5
6: Lagerträger
7: Sensoreinheit
8: Hall-Sensor
9: Geberkontur
10: Anbaufläche
11: Längsachse des Lagerträgers
12: Kanal für die zum Betrieb des Hall-Sensors 8 erforderlichen Kabel
13: O-Ring-Dichtung
14: O-Ring-Dichtung
15: Hülse aus nicht ferromagnetischem Material
16: Einstich für die örtliche Ölzufuhr

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 (4) mit einer Klauenverzahnung (5), 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) eine im Lagerträger (6) des Klauenschaltelementes (1) angeordnete Sensoreinheit (7) umfassend einen Hall-Sensor (8) aufweist und die axial bewegbare Klaue (2) des Klauenschaltelementes (1) eine kerbförmige Geberkontur (9) für den Hall-Sensor (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (7) umfassend den Hall-Sensor (8) schräg oder senkrecht in Bezug auf die Längsachse (11) des Lagerträgers (6) des Klauenschaltelementes (1) in den Lagerträger (6) geführt und eingebaut und an einer in Bezug auf die Längsachse (11) des Lagerträgers schrägen Anbaufläche (10) befestigt ist.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Betrieb des Hall-Sensors (8) erforderlichen Kabel in einem Kanal (12) eingelegt sind, der im Lagerträger (6) integriert ist.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Klauenschaltelement (1) eine Hülse (15) aus nicht ferromagnetischem Material aufweist, welche radial betrachtet über der Geberkontur (9) der axial bewegbaren Klaue (2) zwischen der Geberkontur (9) und dem Hall-Sensor (8) angeordnet ist und axial betrachtet die Geberkontur (9) der Klaue (2) überdeckt.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) aus nicht ferromagnetischem Material an der Lauffläche der axial bewegbaren Klaue (2) über die Geberkontur (9) der Klaue (2) aufgezogen ist, wobei eine O-Ring-Dichtung (13) radial betrachtet oberhalb der Hülse (15) aus nicht ferromagnetischem Material in einer Nut im Lagerträger (6) 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 (15) angeordnete Geberkontur (9) der Klaue (2) unter der O-Ring-Dichtung (13) vorbeifährt, wodurch eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue (2) erzielt wird.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) aus nicht-ferromagnetischem Material in den Lagerträger (6) des Klauenschaltelementes (1) eingepresst ist, wobei eine O-Ring-Dichtung (13) in eine Nut in der axial bewegbaren Klaue (2) eingebaut ist, wobei bei Betätigung des Klauenschaltelementes (1) die radial betrachtet unterhalb der Hülse (15) aus nicht-ferromagnetischem Material angeordnete Geberkontur (9) und die O-Ring-Dichtung (13) unter der feststehenden Hülse (15) vorbeifahren, wodurch eine Abdichtung des gesamten axialen Wegs der axial bewegbaren Klaue (2) erzielt wird.
Klauenschaltelement (1) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (15) aus nicht ferromagnetischem Metall hergestellt ist.