DE102015105280B4

DE102015105280B4 - Verfahren und System zum Steuern einer Synchronisierungseinrichtungs-Aktuatorgabel eines Getriebes

Info

Publication number: DE102015105280B4
Application number: DE102015105280.6A
Authority: DE
Inventors: Christopher Jay Weingartz; Glenn W. Hoefflin
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2015-04-08
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: CN105042067B; CN105042067A; US20150300485A1; DE102015105280A1; US9360109B2

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (10), das eine Welle (42) enthält, wobei die Welle (42) eine Synchronisiereinrichtung (12) und ein daran angebrachtes Zahnrad (40) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:Bewegen einer Aktuatorgabel (14) und einer an der Aktuatorgabel (14) funktional befestigten Synchronisiereinrichtungshülse (16) der Synchronisiereinrichtung (12) aus einer Anfangsnichteingriffsposition mit einer Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit in einer Zahnradeingriffsrichtung (36) über eine Vorsynchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses in eine Vorsynchronisations-Endposition (x2);wobei die Synchronisiereinrichtung (12) die Synchronisiereinrichtungshülse (16) in kämmendem Eingriff mit einer fest an der Welle (42) angebrachten Nabe (48) und eine zwischen der Nabe (48) und der Hülse (16) angeordnete Kugeldruckstrebenanordnung (54) enthält;wobei:die Aktuatorgabel (14) mit einem Aktuator (24) funktional verbunden ist;der Aktuator (24) betätigt werden kann, um die Gabel (14) und die befestigte Hülse (16) relativ zu einer durch die Welle (42) definierten Achse (100) axial zu bewegen;die Kugeldruckstrebenanordnung (54) eine Druckstrebe (56) und einen Kugeldruckkolben (62), die so konfiguriert sind, dass die Kugeldruckstrebenanordnung (54) durch Axialbewegung der Hülse (16) axial beweglich ist, wenn der Kugeldruckkolben (62) durch eine durch die Hülse (16) definierte Arretierung (46) gehalten ist, enthält;die Hülse (16) während der Axialbewegung der Hülse (16) durch die Gabel (14) auf den Kugeldruckkolben (62) eine Hülsenkraft (90) ausübt, wobei die Stärke der Hülsenkraft (90) durch die Gabelgeschwindigkeit definiert ist;der Kugeldruckkolben (62) durch eine Losbrechkraft ausgezeichnet ist, so dass der Kugeldruckkolben (62) aus der Arretierung (46) verlagert wird und dadurch die Druckstrebe (56) von der Hülse (16) löst, wenn die Hülsenkraft (90) größer als die Losbrechkraft ist; unddie Losbrechkraft einer Losbrechgeschwindigkeit entspricht;wobei das Verfahren ferner umfasst:Steuern der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit unter die Losbrechgeschwindigkeit für die Dauer der Vorsynchronisationsphase, so dass die Druckstrebe (56) für die Dauer der Vorsynchronisationsphase an der Hülse (16) gehalten ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und ein System zum Steuern eines Getriebes und insbesondere auf ein Verfahren und ein System zum Einstellen eines Signals für einen Aktuatorkolben zum Steuern der Bewegung einer Synchronisiereinrichtungs-Aktuatorgabel des Getriebes.
In Fahrzeuggetrieben wie etwa einem Doppelkupplungsgetriebe und einem automatisierten Schaltgetriebe, ohne jedoch darauf einschränkt zu sein, werden Synchronisiereinrichtungen verwendet, um die verschiedenen Gänge einzulegen, um die verschiedenen Übersetzungsverhältnisse zu erzielen. Die Synchronisiereinrichtung enthält eine Synchronisiereinrichtungsnabe, die an einer Welle des Getriebes fest angebracht ist, eine verschiebbare Hülse, die mit der Nabe kämmend in Eingriff ist, und einen Blockerring, der zwischen der Nabe und dem Zahnrad an der Welle angebracht ist, um in Eingriff zu gelangen. Während eines Synchronisationsereignisses wird die Hülse durch eine Aktuatorgabel bewegt, die die Hülse relativ zu der Wellenachse axial über den Blockerring und in verriegelnden Eingriff mit einem Zahnrad verschiebt. Das Synchronisationsereignis enthält eine Vorsynchronisationsphase, auf die eine Synchronisationsphase folgt. Um gleichbleibende, weiche Schaltvorgänge zu erhalten, müssen die Zeiteinstellung, die Position und die Bewegung der Aktuatorgabeln genau gesteuert werden, um die Zeiteinstellung, die Position und die Bewegung der daran befestigten Hülse während des Synchronisationsereignisses zu steuern.
Die Aktuatorgabeln können z. B. durch ein Drucksolenoid, das auf eine erste Seite eines Aktuatorkolbens einen Fluiddruck anlegt, und durch ein Strömungssolenoid, das mit dem Drucksolenoid in Reihe geschaltet ist und das die Fluidströmung von einer zweiten Seite des Aktuatorkolbens steuert, gesteuert werden. Die Bewegung des Aktuatorkolbens bewegt die Aktuatorgabel. Die Stärke des an die erste Seite des Aktuatorkolbens angelegten Fluiddrucks bestimmt, wie schnell sich der Aktuatorkolben bewegt, und dadurch, wie schnell sich die Aktuatorgabel bewegt. Eine Zunahme des an die erste Seite des Aktuatorkolbens angelegten Fluiddrucks erhöht die Geschwindigkeit, mit der sich die Aktuatorgabel bewegt, und verringert dadurch die Zeitdauer, die während der Bewegung der Aktuatorgabel aus einer Anfangsnichteingriffsposition über die Vorsynchronisationsphase und über die Synchronisationsphase in eine Zieleingriffsposition verstrichen ist. Im Gegensatz dazu verringert eine Verringerung des an die erste Seite des Aktuatorkolbens angelegten Fluiddrucks die Geschwindigkeit, mit der sich die Aktuatorgabel bewegt, und verringert sie dadurch die Zeitdauer, die während der Bewegung der Aktuatorgabel aus einer Anfangsnichteingriffsposition über die Vorsynchronisationsphase und über die Synchronisationsphase in eine Zieleingriffsposition verstrichen ist.
Die US 6 276 224 B1 offenbart eine Schaltsteuerungsvorrichtung in einem Getriebe zum Synchronisieren einer Schaltmuffe beim Ausrücken eines Gangs und Einlegen eines nächsten Gangs. Die Bewegung der Schaltmuffe wird über eine Aktuator derart gesteuert, das sie anfänglich mit einer ersten Antriebskraft angetrieben, während eines ersten Zeitraumes vor einem Hindernispunkt, an dem die Muffe mit einem Synchronring in Eingriff gelangt, mit einer zweiten Antriebskraft angetrieben wird, und danach, während eines zweiten Zeitraumes, wenn die Muffe mit einem frei rotierenden Zahnrad in Eingriff gelangt, mit einer dritten Antriebskraft angetrieben wird, die größer als die zweite Antriebskraft ist.
Aus der DE 10 2011 120 392 A1 sind ein Verfahren und ein System zum Steuern von Synchroneinrichtungen bekannt. Der Synchronisationsvorgang umfasst eine Vorsynchronisation und eine nachfolgende Synchronisation, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten einer Aktuatorkolbenbewegung ausgeführt werden, um bei Kontakt der Synchroneinrichtung Stöße oder Klappern zu vermeiden.
Die DE 10 2011 016 352 A1 offenbart ein Steuersystem und ein Steuerverfahren für eine Schaltgabelstellung in einem Doppelkupplungsgetriebe. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Schaltgabel wird in Abhängigkeit von einer Zielgabelstellung, der Gabelbewegungsperiode und der Anfangsgabelstellung ermittelt, um eine Geschwindigkeitsprofil zu berechnen. Druck- und Durchflussbefehle für den Gabelaktuator werden basierend auf der ermittelten Gabelgeschwindigkeit, der gemessenen Gabelgeschwindigkeit und Widerstands- und Rückhaltekräften bestimmt. Das Geschwindigkeitsprofil umfasst eine Rampe auf die maximale Geschwindigkeit, eine im Wesentlichen konstante maximale Geschwindigkeit und eine Rampe von der konstanten maximalen Geschwindigkeit auf eine vorbestimmte Endgeschwindigkeit.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein Verbessertes System zum Steuern der Bewegung einer Aktuatorgabel eines Getriebes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft beschrieben:

1 ist eine schematische Teildraufsicht eines Getriebes, das eine Synchronisiereinrichtung und eine Aktuatorgabel enthält, in einer Nichteingriffsposition;
2 ist ein Graph, der eine Position der Aktuatorgabel während eines Synchronisationsereignisses, das eine Vorsynchronisationsphase und eine Synchronisationsphase enthält, mit der Zeit in Beziehung setzt;
3 ist eine schematische Teilquerschnittsansicht einer Synchronisiereinrichtung, die die Synchronisiereinrichtung und die Aktuatorgabel in einer Anfangsnichteingriffsposition benachbart zu einem Zahnrad zeigt;
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die Synchronisiereinrichtung, die eine Nabe, eine Druckstrebenanordnung, eine Synchronisiereinrichtungshülse und einen Blockerring enthält, in einer Anfangsnichteingriffsposition benachbart zu dem Zahnrad zeigt;
5 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die eine Bewegung der Druckstrebenanordnung durch die Synchronisiereinrichtungshülse zum Herstellen eines Eingriffs des Blockerrings während einer Vorsynchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses zeigt;
6 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die Bewegung des Blockerrings durch die Druckstrebe und durch die Hülse zum Herstellen eines Eingriffs des Zahnrads während der Vorsynchronisationsphase zeigt;
7 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die den Blockerring, der an der Hülse und an der Nabe weiterschaltet, während des Übergangs von der Vorsynchronisationsphase zu einer Synchronisationsphase zeigt;
8 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die Sperrbewegung der Hülse während der Synchronisationsphase des Synchronisationsereignisses zeigt;
9 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die ungelenkte Bewegung der Hülse während der Synchronisationsphase zeigt;
10 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die Bewegung der Hülse für einen Spitzenkontakt einer Spitze eines Keilprofils der Hülse mit einem Keilprofil des Zahnrads während der Synchronisationsphase zeigt;
11 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die das Zahnrad, das an der Nabe und an der Hülse weiterschaltet, während der Synchronisationsphase zeigt; und
12 ist eine schematische Querschnittsansicht des Schnitts 4-4 aus 3, die die Synchronisiereinrichtung mit der Hülse, die die Nabe mit dem Zahnrad in Eingriff hält, in einer Zahnradeingriffsposition zeigt.

Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet erkennt, dass Begriffe wie etwa „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw. zur Beschreibung der Figuren verwendet sind und keine Einschränkungen des Schutzumfangs der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, repräsentieren. Die Figuren sind nicht notwendig maßstabs- oder proportionsgerecht. Dementsprechend sind die besonderen Dimensionen und Anwendungen, die in den vorliegenden Zeichnungen gegeben sind, nicht als einschränkend anzusehen.
In den Figuren, in denen gleiche Bezugszeichen überall in den mehreren Ansichten gleiche Teile bezeichnen, ist in 1 ein Getriebe allgemein bei 10 gezeigt. Das in 1 in der Teilansicht gezeigte Getriebe 10 kann als nichteinschränkendes Beispiel ein automatisiertes Schaltgetriebe oder ein Doppelkupplungsgetriebe sein. Es sollte gewürdigt werden, dass die Erfindung mit anderen Arten des Getriebes 10, die hier nicht beschrieben sind, genutzt werden kann. Das Getriebe 10 kann eine Eingangswelle (nicht gezeigt) enthalten, die mit einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) funktional verbunden sein kann, um ein Eingangsdrehmoment von der Kraftmaschine zu empfangen. Schließlich liefert das Getriebe 10 über eine Ausgangswelle ein Ausgangsdrehmoment, das z. B. dazu verwendet werden kann, einige oder alle Räder (nicht gezeigt) eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) anzutreiben. Ferner kann das Getriebe 10 eine Mehrzahl von Wellen einschließlich der in 1 gezeigten Welle 42 und der Mehrzahl von Zahnrädern einschließlich des in 1 gezeigten Zahnrads 40 enthalten. Die Mehrzahl von Zahnrädern sind so ausgelegt, dass jedes Zahnrad 40 an einer der Wellen 42 des Getriebes 10 drehbar gestützt ist und mit wenigstens einem anderen Zahnrad 40 des Getriebes 10 in kämmenden Eingriff ist. Die Welle 42 ist um eine hier auch als die Wellenachse 100 bezeichnete Drehachse 100 drehbar.
Ferner enthält das Getriebe 10 wenigstens eine Synchronisiereinrichtung 12, die dafür konfiguriert ist, wenigstens eines der Zahnräder 40 mit der Welle 42, an der das Zahnrad 40 drehbar gestützt ist, drehbar zu koppeln, damit dieses Zahnrad 40 des Getriebes 10 in Eingriff gelangt. In 1 zeigt die Teilansicht des Getriebes 10 eine Welle 42, die eine Wellenachse 100 definiert, ein Zahnrad 40, das an der Welle 42 drehbar angebracht ist, und eine Synchronisiereinrichtung 12, die benachbart zu dem Zahnrad 40 an der Welle 42 angebracht ist. Die Synchronisiereinrichtung 12, die in 3 in zusätzlicher Einzelheit gezeigt ist, enthält eine Synchronisiereinrichtungshülse 16, die mit einer Synchronisiereinrichtungsnabe 48, hier auch als eine Nabe 48 bezeichnet, in der Weise kämmend in Eingriff ist, dass die Hülse 16, wie durch die in 1 und 3-12 gezeigten Pfeile angegeben ist, durch eine Aktuatorgabel 14 in eine Eingriffsrichtung 36 in Richtung des Zahnrads 40, damit sie in Eingriff gelangt, und in eine Nichteingriffsrichtung 38, z. B. in eine Nichteingriffsposition, die eine Neutralposition sein kann, bewegt werden kann. Die Aktuatorgabel 14 ist an der Synchronisiereinrichtungshülse 16 durch irgendein geeignetes Mittel funktional befestigt, so dass die Aktuatorgabel 14 auf die Hülse 16 eine axiale Bewegungskraft ausüben kann, die z. B. durch die Bewegung eines Aktuatorkolbens 26 eines Synchronisiereinrichtungsaktuators, der allgemein bei 24 angegeben ist, ausgeübt werden kann. In dem in 1 und 3 gezeigten Beispiel definiert die Hülse 16 einen Gabelschlitz oder eine Gabelnut 18, der bzw. die dafür konfiguriert ist, die Gabel 14 in der Weise aufzunehmen, dass die Gabel 14 an der Hülse 16 funktional befestigt ist. Die Synchronisiereinrichtungsnabe 48 ist an der Welle 42 fest befestigt, so dass sich die Synchronisiereinrichtung 12 mit der Welle 42 dreht.
Die Synchronisiereinrichtungshülse 16 enthält eine erste Mehrzahl von Keilprofilen 76, die durch den Innendurchmesser der Hülse 16 definiert sind und hier als Hülsenzähne 76 bezeichnet sind. Die Synchronisiereinrichtungsnabe 48 enthält eine zweite Mehrzahl von Keilprofilen 96, die durch den Außendurchmesser der Nabe 48 definiert sind und hier als Nabenkeilprofile 96 bezeichnet sind. Wie in 4-12 schematisch dargestellt ist, sind die Hülsenzähne 76 und die Nabenkeilprofile 96 kämmend miteinander in Eingriff, damit die Hülse 16 mit der Nabe 48 kämmend in Eingriff ist. Die Hülse 16 und die Hülsenzähne 76 sind in der Eingriffsrichtung 36 bzw. in der Nichteingriffsrichtung 38 jeweils relativ zu der Nabe 48 und zu den Nabenkeilprofilen 96 axial beweglich. In der Zieleingriffsposition, hier auch als eine Zahnradeingriffsposition bezeichnet, ist die Mehrzahl der Hülsenzähne 76 mit einer Mehrzahl der Zahnradklauenzähne 44 des Zahnrads 40 in Eingriff, um das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 zu koppeln. 12 zeigt die Synchronisiereinrichtung 12 in der Position in Eingriff mit dem Zahnrad 40, wobei die Hülsenzähne 76 mit den Zahnradklauenzähnen 44 und mit den Nabenkeilprofilen 96 kämmend in Eingriff sind, um das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 und dadurch mit der Welle 42, an der die Nabe 48 angebracht ist, zu koppeln.
Ferner enthält die Synchronisiereinrichtung 12 einen Blockerring 66, der eine Mehrzahl von Blockerzähnen 82 aufweist, die in der Weise radial verteilt sind, dass die Blockerzähne 82 an den Hülsenzähnen 76 und an den Zahnradklauenzähnen 44 weitergeschaltet werden können. Der Blockerring 66 ist zwischen der Synchronisiereinrichtungsnabe 48 und dem Zahnrad 40 axial positioniert, um in Eingriff zu gelangen. Der Blockerring 66 ist durch eine Druckstrebe 56 einer Druckstrebenanordnung 54, die zwischen der Nabe 48 und der Hülse 16 angeordnet ist, in der Eingriffsrichtung 36 axial beweglich. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben ist, ist die Druckstrebenanordnung 54 durch die Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 axial beweglich, so dass eine Druckstrebenfläche 64 der Druckstrebe 56 eine Blockerringgrenzfläche 68 berühren kann, um auf den Blockerring 66 eine Kraft auszuüben, um den Blockerring 66 in der Eingriffsrichtung 36 axial zu bewegen. Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Blockerring 66 eine Blockerringfläche 70, die, wenn sie durch den Blockerring 66 mit einer Zahnradfläche 72 des Zahnrads 40 in Kontakt bewegt wird, einen drehenden Reibungskontakt mit dem Zahnrad 40 veranlasst, so dass die Drehzahl des Blockerrings 66 und die Drehzahl des Zahnrads 40 über eine Übergangszeitdauer von der Vorsynchronisationsphase zu der Synchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses angeglichen werden, um die Drehzahl des Zahnrads 40 an die Drehzahl der Synchronisiereinrichtungsnabe 48 und der Hülse 16 anzugleichen. Wenn der Blockerring 66 durch die Druckstrebe 56 mit dem Zahnrad 40 in Kontakt bewegt wird, wird die Blockergrenzfläche 68, wie in 6 gezeigt ist, zwischen benachbarten Nabenkeilprofilen 96 eingeschränkt, so dass der Blockerring 66 in der in den Figuren durch den Pfeil 88 angegebenen Drehrichtung 88 weitergeschaltet wird, bis die Blockergrenzfläche 68, wie durch den Weiterschaltpfeil 92 in 8 gezeigt ist, mit einem benachbarten Nabenkeilprofil 96 aufeinandertrifft, wenn sich die Blockerringfläche 70 und die Zahnradfläche 72 in drehendem Reibungskontakt treffen, wobei zu diesem Zeitpunkt die Drehzahlen des Zahnrads 40 und des Blockerrings 66 und der Nabe 48 und der Hülse 16, die mit der Nabe 48 kämmend in Eingriff ist, angeglichen werden. In einem in 3 gezeigten nichteinschränkenden Beispiel sind die Blockerringfläche 70 und die Zahnradfläche 72 jeweils als eine Kegeloberfläche konfiguriert, so dass die Blockerringfläche 70 und die Zahnradfläche 72 entlang der geneigten Kegeloberflächen der Zahnrad- bzw. der Blockerringfläche 72, 70 in Eingriff gelangen.
Die Druckstrebenanordnung 54, die am besten in 3 gezeigt ist, enthält eine Druckstrebe 56, die eine Druckstrebenfläche 64 definiert, die dafür konfiguriert ist, die Blockergrenzfläche 68 zu berühren, und einen Kugeldruckkolben 62, der in der Druckstrebenanordnung 54 aufgenommen ist. Der Kugeldruckkolben 62 und eine Druckfeder 52 sind in einer Kugeltasche 58 angeordnet, so dass der Kugeldruckkolben 62 durch die Druckfeder 52 federbelastet ist, so dass der Kugeldruckkolben 62 gegen die Hülse 16 eine durch die Druckfeder 52 definierte Druckkolbenkraft 98 ausübt, wenn er mit der Hülse 16 in Kontakt ist. Der Kugeldruckkolben 62 ist dafür konfiguriert, z. B. und wie in 3 gezeigt ist, mit einer durch die Hülse 16 definierten Arretierung 46 aufeinanderzutreffen, so dass der Kugeldruckkolben 62 wahlweise in der Arretierung 46 gehalten sein kann, um die Druckstrebenanordnung 54 an der Hülse 16 zu halten, und so dass die Druckstrebenanordnung 54 durch Bewegung der Hülse 16 axial beweglich ist, wenn der Kugeldruckkolben 62 in der Druckstrebe 56 gehalten ist. Wie in 3 gezeigt ist, übt die Hülse 16 gegen den Kugeldruckkolben 62 eine durch den Pfeil 90 angegebene Hülsenkraft 90 aus, wenn die Hülse 16 mit dem in der Arretierung 46 gehaltenen Kugeldruckkolben 62 axial bewegt wird.
Der Kugeldruckkolben 62 ist durch eine Losbrechkraft charakterisiert, so dass die Hülsenkraft 90 nicht ausreicht, um die durch den Kugeldruckkolben 62 auf die Arretierung 46 ausgeübte Druckkolbenkraft 98 zu überwinden, und der Kugeldruckkolben 62 in der Arretierung 46 gehalten ist, wenn eine durch die Hülse 16 auf den Kugeldruckkolben 62 ausgeübte Hülsenkraft 90 kleiner als die Losbrechkraft ist. Wenn die durch die Hülse 16 auf den Kugeldruckkolben 62 ausgeübte Hülsenkraft 90 die Losbrechkraft übersteigt, wird der Kugeldruckkolben 62 von der Arretierung 46 gelöst, was die Druckstrebenanordnung 54 von der Hülse 16 löst. Die Stärke der durch die Hülse 16 auf den Kugeldruckkolben 62 ausgeübten Hülsenkraft 90 ist proportional zu der Geschwindigkeit der Hülse 16, während sie axial durch die Gabel 14 bewegt wird, wobei die Stärke der Hülsenkraft 90 z. B. zunimmt, während die Geschwindigkeit der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 zunimmt. Bei einer Losbrechgeschwindigkeit der Gabel 14 ist die Hülsenkraft 90 äquivalent der Losbrechkraft. Wenn die Geschwindigkeit der Gabel 14 und somit die Geschwindigkeit der Hülse 16 der befestigten Hülse 16 unter der Losbrechgeschwindigkeit der Gabel 14 liegt, die hier auch als die Losbrechgeschwindigkeit bezeichnet ist, reicht die Hülsenkraft 90 nicht aus, um den Kugeldruckkolben 62 von der Arretierung 46 zu verlagern, und wird die Druckstrebenanordnung 54 über den Kugeldruckkolben 62 und die Arretierung 46 an der Hülse 16 gehalten, so dass die Druckstrebe 56 durch Axialbewegung der Hülse 16 durch die Gabel 14 bewegt wird. Wenn die Geschwindigkeit der Gabel 14 bei der Losbrechgeschwindigkeit liegt oder sie übersteigt, reicht die Geschwindigkeit der Hülse 16 aus, um den Kugeldruckkolben 62 von der Arretierung 46 zu verlagern, so dass die Druckstrebenanordnung 54 von der Hülse 16 gelöst wird und die gelöste Druckstrebe 56 nicht mehr mit der Bewegung der Hülse 16 bewegt wird.
Wenn die Druckstrebe 56 vor Abschluss der Vorsynchronisationsphase von der Hülse 16 gelöst wird, ist die nicht gehaltene Druckstrebe 56 mit dem Blockerring 66 nicht in Eingriff, so dass der Blockerring 66 das Zahnrad 40 vor Bewegung der Hülse 16 über die Synchronisationsphase nicht mit der Nabe 48 synchronisiert und so dass die Drehzahlen des Zahnrads 40, der Hülse 16 und der Nabe 48 vor einer axialen Weiterbewegung der Hülse 16 in Richtung des Zahnrads 40 nicht angeglichen werden. In diesem Fall, z. B., wenn der Blockerring 66 wegen vorzeitigen Lösens der Druckstrebe 56, z. B. wegen Lösen der Druckstrebe 56 vor der Synchronisation, die Nabe 48 nicht mit dem Zahnrad 40 synchronisiert hat, kann die axiale Weiterbewegung der Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 dazu führen, dass die Hülsenzähne 76 mit den Blockerzähnen 82 und/oder mit den Zahnradklauenzähnen 44 während des Synchronisationsereignisses, das den Eingriff des Zahnrads 40 enthält, zusammenstoßen, was Geräusch, Schaltrauheit und/oder Ungleichmäßigkeit sowie Verschleiß an den Hülsenzähnen 76 und an den Zahnradklauenzähnen 44 verursachen kann. Dementsprechend ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit der Aktuatorgabel 14 und der befestigten Hülse 16 unter die Losbrechgeschwindigkeit zu steuern und dadurch die Hülsenkraft 90 unter die Losbrechkraft zu steuern, um den Kugeldruckkolben 62 während der Vorsynchronisationsphase in der Arretierung 46 zu halten und damit die dadurch gehaltene Druckstrebe 56 die Axialkraft 94 (siehe 6) ausüben kann, um den Blockerring 66 und das Zahnrad 40 in Eingriff zu bringen, um das Zahnrad 40 und die Nabe 48 vor der Axialbewegung der Hülse 16 zu synchronisieren, um die Hülsenzähne 76 mit den Blockerzähnen 82 und nachfolgend mit den Zahnradklauenzähnen 44 in Eingriff zu bringen.
Die Aktuatorgabel 14 kann betätigt werden, um die Synchronisiereinrichtungshülse 16, hier auch als die Hülse 16 bezeichnet, in der Eingriffsrichtung 36 zu bewegen, um die Synchronisiereinrichtung 12 mit dem Zahnrad 40 in Eingriff zu bringen, um dadurch das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 und mit der Welle 42 zu koppeln. Außerdem kann die Aktuatorgabel 14 betätigt werden, um die Hülse 16 in der Nichteingriffsrichtung 38 zu bewegen, um die Synchronisiereinrichtung 12 außer Eingriff von dem Zahnrad 40 zu bringen und dadurch das Zahnrad 40 von der Nabe 48 und von der Welle 42 zu entkoppeln. Obwohl zur Klarheit nur eine Aktuatorgabel 14 gezeigt ist, wird gewürdigt werden, dass das Getriebe 10 mehrere Aktuatorgabeln 14 enthält, um mehrere jeweilige Hülsen 16 der verschiedenen mehreren Synchronisiereinrichtungen 12 während des Betriebs des Getriebes 10 in Eingriff und außer Eingriff mit ihren zugeordneten Zahnrädern 40 zu bewegen. Die Bewegung jeder der Aktuatorgabeln 14 wird durch ein Drucksolenoid 32, das in dem gezeigten Beispiel einen Fluiddruck an eine erste Seite 28 des Aktuatorkolbens 26 anlegt, um den Kolben 26 in einer Eingriffsrichtung 36 zu bewegen, und durch ein Strömungssolenoid 34, das mit dem Drucksolenoid 32 in Reihe geschaltet ist, das die Fluidströmung von einer zweiten Seite 30 des Aktuatorkolbens 26 steuert, gesteuert. Die Geschwindigkeit, mit der der Kolben 26 und die daran befestigte Gabel 14 bewegt wird, ist proportional zu dem angelegten Fluiddruck, so dass die Geschwindigkeit der Gabel 14 und der daran befestigten Hülse 16 ebenso zunimmt wie die Kraftausgabe durch die Hülse 16 in Kontakt mit anderen Komponenten des Systems einschließlich der Druckstrebenanordnung 54, die, wie in 3 gezeigt ist, zwischen der Hülse 16 und der Nabe 48 angeordnet ist, während der Wert des angelegten Fluiddrucks zunimmt. Zum Beispiel wird die Hülse 16 durch die wie in 1 gezeigt daran befestigte Aktuatorgabel 14 bewegt, so dass die Stärke der durch die Hülse 16 auf den Kugeldruckkolben 62 ausgeübten Hülsenkraft 90 proportional zu der Geschwindigkeit der Gabel 14 ist.
Das Getriebe 10 kann ein Steuermodul 20 wie etwa, aber nicht beschränkt auf, einen Getriebecontroller 20 zum Steuern des Betriebs des Getriebes 10 enthalten. Das Steuermodul 20 kann einen Computer und/oder einen Prozessor enthalten und kann alle Software, alle Hardware, allen Speicher, alle Algorithmen, alle Verbindungen, alle Sensoren 22 usw. enthalten, die notwendig sind, um den Betrieb des Getriebes 10 zu managen und zu steuern. Somit kann ein Verfahren zum Steuern eines Getriebes 10 wie etwa, aber nicht beschränkt auf, des hier beschriebenen beispielhaften Getriebes 10 als ein in dem Steuermodul 20 betreibbares Programm verkörpert sein. Es sollte gewürdigt werden, dass das Steuermodul 20 irgendeine Vorrichtung enthalten kann, die Daten von verschiedenen Sensoren 22 analysieren kann, Daten vergleichen kann, die notwendigen Entscheidungen treffen kann, die zum Steuern des Betriebs des Getriebes 10 erforderlich sind, und die erforderlichen Aufgaben ausführen kann, die zum Steuern des Betriebs des Getriebes 10 notwendig sind.
Um ein schnelles Ansprechen, einen problemlosen Betrieb von dem Getriebe 10 während eines Synchronisationsereignisses zu erhalten, muss die Bewegung jeder Synchronisiereinrichtung 12 gleichbleibend und vorhersagbar sein. Dementsprechend schafft das hier beschriebene Verfahren zum Steuern des Getriebes 10 eine gleichbleibende und vorhersagbare Bewegung der Synchronisiereinrichtung 12, um schnelle, weiche Schaltvorgänge sicherzustellen, indem die Gabelgeschwindigkeit der Gabel 14 während der Vorsynchronisationsphase des Synchronisationsereignisses unter die Losbrechgeschwindigkeit gesteuert wird, um sicherzustellen, dass die Druckstrebe 56 während der Vorsynchronisation an der Hülse 16 gehalten ist, so dass die gehaltene Druckstrebe 56 auf den Blockerring 66 eine Axialkraft 94 ausüben kann, um den Blockerring 66 mit dem Zahnrad 40 in Eingriff zu bringen, so dass der Blockerring 66 während der Synchronisationsphase nach der Vorsynchronisationsphase gegenüber der Hülse 16 und der Nabe 48 weitergeschaltet bleibt. Das Verfahren stellt das Drucksignal zu dem funktional mit der Aktuatorgabel 14 befestigten Aktuatorkolben 26 so ein, dass die Bewegung und die Geschwindigkeit der Aktuatorgabel 14 und der an der Gabel 14 funktional befestigten Hülse 16 gesteuert werden. Obwohl das Verfahren hier in Bezug auf das in 1 gezeigte Getriebe 10 beschrieben ist, das ein automatisiertes Schaltgetriebe 10 oder ein Doppelkupplungsgetriebe 10 sein kann, wird gewürdigt werden, dass das Verfahren auf andere Arten von Getrieben 10, die hier nicht gezeigt oder beschrieben sind, angewendet werden kann.
Das Verfahren enthält das Bereitstellen eines Steuermoduls 20, das zum Steuern des Getriebes 10 betreibbar ist. Wie oben angemerkt wurde, enthält das Steuermodul 20 alle Software, alle Hardware, allen Speicher, alle Algorithmen, alle Verbindungen, alle Sensoren 22 usw., die notwendig sind, um den Betrieb des Getriebes 10 zu managen und zu steuern. Das Steuermodul 20 ist betreibbar, um während eines Synchronisationsereignisses die verschiedenen Aufgaben des im Folgenden beschriebenen Verfahrens einschließlich des Steuerns der Geschwindigkeit der Gabel 14 der Aktuatorgabel 14 und der befestigten Hülse 16 auszuführen. Das Steuermodul 20 kann hier auch als der Controller 20 bezeichnet werden. In dem hier geschaffenen Verfahren ist der Controller 20 zum Steuern des Aktuators 24 und der Gabel 14 zum Bewegen mit einer Vorsynchronisationsgeschwindigkeit aus einer Anfangsnichteingriffsposition in die Vorsynchronisations-Endposition betreibbar, wobei die Vorsynchronisationsgeschwindigkeit kleiner als die Losbrechgeschwindigkeit ist, die erforderlich ist, um die Druckstrebe 56 während der Vorsynchronisationsphase von der Hülse 16 zu lösen. Der Controller 20 ist zum Steuern der Geschwindigkeit der Gabel 14 während der Synchronisationsphase mit einer Synchronisationsgeschwindigkeit, die dieselbe wie die Vorsynchronisationsgeschwindigkeit oder eine andere sein kann, betreibbar.
Der Controller 20 kann zum Steuern der Bewegung der Aktuatorgabel 14 aus der Anfangsnichteingriffsposition über die Vorsynchronisationsphase in die Vorsynchronisations-Endposition betreibbar sein. Zum Beispiel kann der Controller 20 betreibbar sein, um die Zeit zu messen, die erforderlich ist, um die Aktuatorgabel 14 während der Vorsynchronisationsphase aus einer ersten Position in eine zweite Position zu bewegen, wobei die erste Position die Anfangsnichteingriffsposition oder die Startposition oder eine andere Position axial zwischen der Anfangsnichteingriffsposition und der Vorsynchronisations-Endposition ist und wobei die zweite Position die Vorsynchronisations-Endposition oder eine andere Position axial zwischen der ersten Position und der Vorsynchronisations-Endposition ist, und um zu bestimmen, ob die gemessene Zeit kleiner als eine vordefinierte minimale Zeit zum Bewegen aus der ersten Position in die zweite Position ist, während weniger als die Losbrechkraft ausgeübt wird, so dass der Controller 20 den Vorsynchronisations-Fluiddruckwert auf einen kleineren Wert einstellen kann, wenn die gemessene Zeit kleiner als die vordefinierte Minimalzeit ist.
Anhand des in 2 gezeigten Graphen 50 ist die Position x der Aktuatorgabel 14 relativ zu einer Position entlang einer vertikalen Achse gezeigt und ist die Zeit t entlang einer horizontalen Achse gezeigt. Die Positionsbezugslinie 60, die in 3-12 gezeigt ist, ist als eine Ebene gezeigt, die den Kugeldruckkolben 62 schneidet, wenn der Kugeldruckkolben 62, wie in 3 gezeigt ist, vollständig in der Arretierung 46 der Hülse 16 gehalten und auf sie ausgerichtet ist und die Quermittellinie der Hülse 16, wie in 3 und 4 gezeigt ist, auf die Quermittellinie der Nabe 48 ausgerichtet ist, so dass die Nabenanordnung 54 relativ zu der Nabe 48 in einer Neutralposition ist, z. B. nicht durch die Hülse 16 in der Eingriffs- oder in der Nichteingriffsrichtung 36, 38 von der Nabe 48 verlagert ist. Die Position x der Aktuatorgabel 14 wird relativ zu den Spitzen 80 der Hülsenzähne 76 auf der Eingriffsseite der Hülse 16, z. B. bei der Hülsenfläche 74 (siehe 3), die mit dem Blockerring und/oder mit dem Zahnrad 40 zuerst in Eingriff gelangt, um während eines Synchronisationsereignisses mit der Nabe 48 gekoppelt zu werden, und wie in 3-12 gezeigt ist, wenn die Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 axial bewegt wird, bestimmt. Eine Änderung der Position x entlang der vertikalen Achse repräsentiert eine Bewegung der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 relativ zu der Bezugslinie 60 während eines Synchronisationsereignisses. Eine Änderung der Zeit t entlang der horizontalen Achse repräsentiert die während des Synchronisationsereignisses verstrichene Zeit. Die in dem Graphen 50 gezeigten eingekreisten Bezugszeichen beziehen sich auf die verschiedenen 4-12 in den Figuren. Zum Beispiel ist anhand des Graphen 50 der Position und dem Zeitpunkt xo, to das eingekreiste Bezugszeichen „4“ in dem Graphen 50 zugeordnet, um anzugeben, dass bei der Position xo und zu dem Zeitpunkt to die Komponenten des Getriebes 10 wie in 4 gezeigt relativ zueinander positioniert sind, der Position und dem Zeitpunkt x₁, t₁ das eingekreiste Bezugszeichen „5“ in dem Graphen 50 zugeordnet, um anzugeben, dass bei der Position x₁ und zu dem Zeitpunkt t₁ die Komponenten des Getriebes 10 wie in 5 gezeigt relativ zueinander positioniert sind, der Position und dem Zeitpunkt x₂, t₂ das eingekreiste Bezugszeichen „6“ in dem Graphen 50 zugeordnet, um anzugeben, dass bei der Position x₂ und zu dem Zeitpunkt t₂ die Komponenten des Getriebes 10 wie in 6 gezeigt relativ zueinander positioniert sind, usw.
Die Geschwindigkeit der Gabel 14, während sich die Gabel 14 zwischen zwei beliebigen Positionen bewegt, kann durch die Positionsänderung, dividiert durch die Zeitänderung, berechnet werden. Zum Beispiel kann die Geschwindigkeit der Gabel 14, während sie sich aus einer Vorsynchronisations-Startposition xo in eine Vorsynchronisations-Zwischenposition x₁ bewegt, als (x₁ - x₀)/(t₁ - t₀) berechnet werden. Das hier offenbarte Verfahren kann das Bestimmen der Geschwindigkeit der Gabel 14, während die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 während eines Synchronisationsereignisses axial bewegt werden, z. B. unter Verwendung des Controllers 20 und des Positionssensors 22, die in 1 gezeigt sind, um die Geschwindigkeit zu berechnen, enthalten, wobei der Controller 20 dafür konfiguriert ist, die Zeit t zu messen, und der Positionssensor 22 dafür konfiguriert ist, die Position x relativ zu der Bezugslinie 60 zu erfassen und die Position x an den Controller 20 zu übermitteln. Der Controller 20 steht in Verbindung mit dem Positionssensor 22 und mit dem Aktuator 24, so dass der Controller 20 den Aktuator 24 in Ansprechen auf die Zeit t und/oder auf die Position x und/oder auf die Geschwindigkeit der Gabel 14 anweisen kann, den auf die erste Seite 28 des Aktuatorkolbens 26 angelegten Fluiddruck einzustellen und/oder die Fluidströmung von der zweiten Seite 30 des Aktuatorkolbens 26 zu steuern, um die Bewegung der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 während des Synchronisationsereignisses mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu steuern. In dem hier beschriebenen Verfahren ist der Controller 20 dafür konfiguriert, die Geschwindigkeit der Gabel 14 während der Vorsynchronisationsphase des Synchronisationsereignisses mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu steuern, die kleiner als die Losbrechgeschwindigkeit ist. Ferner ist der Controller 20 dafür konfiguriert, die Geschwindigkeit der Gabel 14 während der Synchronisationsphase des Synchronisationsereignisses mit einer Synchronisationsgeschwindigkeit, die dieselbe wie die Vorsynchronisationsgeschwindigkeit oder eine andere sein kann, zu steuern. Zum Beispiel kann die Synchronisationsgeschwindigkeit höher als die Vorsynchronisationsgeschwindigkeit sein, um die verstrichene Zeit zum Abschluss der Synchronisationsphase zu minimieren, wenn keine Haltung der Druckstrebe 56 an der Hülse 16 mehr erforderlich ist, um die Gesamtzeit bis zum Abschluss des Synchronisationsereignisses, z. B. bis zum Koppeln des Zahnrads 40 mit der Nabe 48, zu minimieren.
Anhand von 2 zusammen mit 3-12 enthält das Synchronisationsereignis das Bewegen der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 aus einer Anfangsnichteingriffsposition (nicht gezeigt) in eine Vorsynchronisations-Startposition x₀, die in 3 gezeigt ist. In der Vorsynchronisations-Startposition x₀ ist der Kugeldruckkolben 62 in der Arretierung 46 in Eingriff, so dass sich die Druckstrebenanordnung 54, die die Druckstrebe 56 enthält, mit der Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 bewegt, wenn die Gabel 14 mit der befestigten Hülse 16, z. B. durch den Aktuator 24 in der Eingriffsrichtung 36, bewegt wird. In der Anfangsnichteingriffsposition können die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 wie in 3 gezeigt positioniert sein, so dass die Anfangsnichteingriffsposition und die Vorsynchronisations-Startposition x₀ dieselbe Position sind. In einem anderen Beispiel können die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 in einer Anfangsnichteingriffsposition sein, die links von der Vorsynchronisations-Startposition x₀ positioniert ist, wobei sie z. B. relativ zu der Vorsynchronisations-Startposition x₀ in die Nichteingriffsposition bewegt worden sind, so dass die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 bei Initiierung eines Synchronisationsereignisses während des Vorsynchronisationsereignisses zunächst aus der Anfangsnichteingriffsposition in der Eingriffsrichtung 36 in die Vorsynchronisations-Startposition x₀ bewegt werden müssen. In dem hier beschriebenen Verfahren wird die Geschwindigkeit der Gabel 14 gesteuert, während die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 aus der Anfangsnichteingriffsposition mit einer kleineren Geschwindigkeit als der Losbrechgeschwindigkeit in die Vorsynchronisations-Startposition x₀ bewegt werden, so dass der Kugeldruckkolben 62 ausreichend Zeit hat, die Druckkolbenkraft 98 auszuüben, um in der Arretierung 46 in Eingriff zu gelangen, während sich die Hülse 16 relativ zu dem Kugeldruckkolben 62 und in der Eingriffsrichtung 36 bewegt. Der Fluiddruck kann mit einem Fluiddruckanfangswert an die erste Seite 28 des Kolbens 26 angelegt werden und/oder die Fluidströmung kann mit einem Anfangsströmungswert von der zweiten Seite 30 des Kolbens 26 gesteuert werden, wenn die Gabel 14 aus der Anfangsnichteingriffsposition in die Vorsynchronisations-Startposition bewegt wird, um ausreichend verstrichene Zeit und Bewegung der Gabel 14 mit einer Geschwindigkeit sicherzustellen, die ausreichend unter der Losbrechgeschwindigkeit liegt, um zu ermöglichen, dass die Druckfeder 52 reagiert und der Kugeldruckkolben 62 einen Druckkolbendruck auf die Arretierung 46 ausübt, um den Kugeldruckkolben 62 bei der Vorsynchronisations-Startposition in der Arretierung 46 zu halten.
Die Vorsynchronisationsphase des Synchronisationsereignisses und das Verfahren werden wie in 5 gezeigt fortgesetzt, wobei die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 durch den Aktuator 24 betätigt werden, um sie aus der Vorsynchronisations-Startposition x₀ in eine in dem Graphen 50 zum Zeitpunkt t₁ als x₁ gezeigte Vorsynchronisations-Zwischenposition zu bewegen, wobei die Geschwindigkeit der Gabel 14 während der Bewegung aus der Vorsynchronisationsposition x₀ in die Synchronisations-Zwischenposition x₁ mit einer Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit gesteuert wird, die kleiner als die Losbrechgeschwindigkeit ist, so dass die über den Kugeldruckkolben 62 an der Hülse 16 gehaltene Druckstrebe 56 wie in 5 gezeigt in Kontakt mit einer Blockerringgrenzfläche 68 bewegt wird, während die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 in die Vorsynchronisations-Zwischenposition x₁ bewegt werden. Das Verfahren wird mit dem Steuern der Geschwindigkeit der Aktuatorgabel 14 unter die Losbrechgeschwindigkeit, während die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 zum Zeitpunkt t₂ in die Vorsynchronisations-Endposition x₂ bewegt werden, fortgesetzt, so dass die gehaltene Druckstrebe 56 durch die Hülse 16 bewegt wird, um auf die Blockerringgrenzfläche 68 wie in 6 gezeigt eine Axialkraft 94 auszuüben, um eine Blockergrenzfläche (siehe 3) des Blockerrings 66 in Reibungskontakt mit einer Zahnradfläche 72 (siehe 3) des Zahnrads 40 zu bewegen, wobei sich der Blockerring 66, die Nabe 48 und die Hülse 16 bei dem Kontaktpunkt mit einer ersten Drehzahl bewegen und das Zahnrad 40 mit einer zweiten Drehzahl bewegt.
Wie in dem Graphen 50 aus 2 gezeigt ist, bleiben die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 über eine Übergangszeitdauer von t₂ bis t₄, während der die auf die Blockerringgrenzfläche 68 durch die Druckstrebe 56 ausgeübte Axialkraft 94 aufrechterhalten wird, in der Vorsynchronisations-Endposition x₂, so dass der Reibungskontakt zwischen der Blockerfläche und der Zahnradfläche 72 über die Übergangszeitdauer von t₂ bis t₄, während der die Drehzahl des Blockers und die Drehzahl des Zahnrads 40 angeglichen werden, aufrechterhalten bleibt, wobei sich das Zahnrad 40, der Blockerring 66, die Hülse 16 und die Nabe 48 zum Zeitpunkt t₄ mit derselben Drehzahl drehen. Zu einem Zwischenzeitpunkt t₃ während der Übergangszeitdauer von t₂ bis t₄ veranlasst der Reibungskontakt zwischen dem Blockerring 66 und dem Zahnrad 40, dass der Blockerring 66, wie durch den in 7 gezeigten Weiterschaltpfeil 92 angegeben ist, weiterschaltet, so dass die Blockerzähne 82 gegenüber den Hülsenzähnen 76 und den Nabenkeilprofilen 96 weitergeschaltet werden und der Übergang von der Vorsynchronisationsphase zu der Synchronisationsphase des Synchronisationsereignisses abgeschlossen ist.
Wieder anhand von 2 sind zum Zeitpunkt t₄ die Drehzahlen des Blockerrings 66, der Nabe 48, der Hülse 16 und des Zahnrads 40 angeglichen und fährt die Gabel 14 in der Synchronisationsphase mit der Sperrbewegung von der Position x₂ zu der in 8 gezeigten Position x₃ fort, wobei jeder jeweilige Hülsenzahn 76 einen jeweiligen Blockerzahn 82 berührt. In dem in 8 gezeigten Beispiel sind sowohl die Hülsenzähne 76 als auch die Blockerzähne 82 und die Zahnradklauenzähne 44 abgefast. Die Hülsenzahnabfasungen 78 jedes Hülsenzahns 76 enden in einer Keilprofilspitze 80. Wie in 8 gezeigt ist, schreitet die Hülse 16 während der Synchronisationsphase über die Sperrbewegung mit einer Synchronisationsgeschwindigkeit fort, so dass die Hülsenzahnspitze 80 und die Hülsenzahnabfasung 78 jedes jeweiligen Hülsenzahns 76 eine Blockerzahnabfasung 84 eines jeweiligen Blockerzahns 82 berühren. Während der axialen Weiterbewegung der Gabel 14 in der Eingriffsrichtung 36 während der Sperrbewegung aus der in 7 gezeigten Position x₂ in die in 8 gezeigte Position x₃ wird veranlasst, dass die Hülsenkraft 90 über die Losbrechkraft zunimmt und der Kugeldruckkolben 62 aus der Arretierung 46 verlagert wird, während die Druckstrebe 56 mit der Blockergrenzfläche 68 an der richtigen Stelle in Kontakt gehalten wird, wobei sich die Druckstrebenanordnung 54 von der Hülse 16 löst, so dass die Druckstrebe 56, die nicht mehr an der Hülse 16 gehalten ist, aufhört, eine Axialkraft 94 auf die Blockergrenzfläche 68 und auf den Blockerring 66 auszuüben. Die Synchronisations-Gabelgeschwindigkeit während des Blockerbewegungsabschnitts der Synchronisationsphase von dem Zeitpunkt t₄ bis zu dem Zeitpunkt t₅ wird durch den Aktuator 24 gesteuert und kann dieselbe wie die Vorsynchronisationsgeschwindigkeit oder eine andere sein. In einem Beispiel kann die Synchronisations-Gabelgeschwindigkeit höher als die Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit sein, um die insgesamt verstrichene Zeit t₀ bis zur Zeit t₉, die erforderlich ist, um das Synchronisationsereignis abzuschließen und das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 zu koppeln, zu minimieren.
Wie in 9-12 und anhand des Graphen 50 aus 2 gezeigt ist, wird die Synchronisationsphase des Synchronisationsereignisses fortgesetzt, und wie in 12 gezeigt ist abgeschlossen, wenn die Hülsenzähne 76 mit den Zahnradklauenzähnen 44 und mit den Nabenkeilprofilen 96 in Eingriff sind, um das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 zu koppeln, wobei sich das Zahnrad 40 und die Nabe 48 mit derselben Drehzahl drehen. Wie in dem Graphen 50 und in 8-12 gezeigt ist, betätigt der Controller 20 die Bewegung der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 mit der Synchronisationsgeschwindigkeit und in der Eingriffsrichtung 36 von der Position x₂ der Gabel 14 zum Zeitpunkt t₄ über die Sperrbewegung der Gabel 14 bei der Position x₃ zu dem in 8 gezeigten Zeitpunkt t₅ über die in 9 gezeigte und bei der Position x₄ der Gabel 14 zum Zeitpunkt t₆ angegebene ungelenkte Bewegung. Die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 bewegen sich weiter bis zum Kontakt der Spitze 80 bei dem Zeitpunkt t₇ und bei der in 10 gezeigten Position x₅, wobei zu diesem Zeitpunkt t₇ die Spitzen 80 der Hülsenzähne 76 die Zahnradklauenzähne 44 berühren und ein Kontakt zwischen jeder Hülsenzahnabfasung 78 und jeder Zahnradklauenzahnabfasung 86 initiiert wird. Die Gabel 14 und die befestigte Hülse 16 bewegen sich weiter bis zu dem Zeitpunkt t₈ und bis zu der in 11 gezeigten Position x₆, während ein Weiterschalten des Zahnrads 40 stattfindet und die Hülse 16 die Zahnradklauenzähne 44 gegenüber den Nabenkeilprofilen 96 weiterschaltet. In einem letzten Schritt in der Synchronisationsphase und wie in 12 gezeigt ist, werden die Synchronisationsphase und das Synchronisationsereignis zum Zeitpunkt t₉, wenn sich die Gabel 14 zur Position x₇ bewegt, die hier auch als die Zielposition oder als die Eingriffsposition des Zahnrads 40 bezeichnet ist, abgeschlossen, wobei die Hülsenzähne 76 mit den Zahnradklauenzähnen 44 und mit den Nabenkeilprofilen 96 kämmend in Eingriff sind, um das Zahnrad 40 mit der Nabe 48 zu koppeln.
Die hier beschriebenen Beispiele des Verfahrens sind nicht einschränkend und es ist zu verstehen, dass das Verfahren im Schutzumfang der hier gegebenen Offenbarung andere Schritte und/oder Kombinationen von Schritten enthalten kann. Zum Beispiel kann das Verfahren das periodische Erfassen einer Position der Gabel 14 relativ zu der Vorsynchronisations-Startposition x₀ während der Vorsynchronisationsphase und das Einstellen der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit auf der Grundlage der Position x der Gabel 14 enthalten. Ferner kann das Verfahren das Bewegen der Aktuatorgabel 14 und der befestigten Hülse 16 aus der Vorsynchronisations-Endposition x₂ über eine Synchronisationsphase zu der Zielposition x₉ enthalten, so dass die Druckstrebe 56 aus der Hülse 16 gelöst wird und die Hülse 16 bei der Zielposition x₉ mit dem Zahnrad 40 und der Nabe 48 in kämmendem Eingriff ist. In einem Beispiel werden die Aktuatorgabel 14 und die befestigte Hülse 16 mit einer Synchronisations-Gabelgeschwindigkeit, die von der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit verschieden ist, über die Synchronisationsphase bewegt. In einem anderen Beispiel kann das Steuern der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit während der Vorsynchronisationsphase unter die Losbrechgeschwindigkeit das Bewegen der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 aus der Anfangsnichteingriffsposition mit einer Anfangs-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit und das inkrementelle Erhöhen der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit von der Anfangs-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit über die Dauer der Vorsynchronisationsphase bis zu einer End-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit, die kleiner als die Losbrechgeschwindigkeit ist, enthalten. Das Verfahren kann das Erfassen einer Position der Gabel 14 relativ zu der Vorsynchronisations-Startposition zu einem vorgegebenen Zeitpunkt während der Vorsynchronisationsphase und das Einstellen des Werts des angelegten Fluiddrucks oder des gesteuerten Fluidströmungswerts, um die Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit auf der Grundlage der erfassten Position der Gabel 14 einzustellen, enthalten.
Beispielhaft kann das Verfahren das Einstellen eines für den Aktuatorkolben 26 bereitgestellten Fluidsteuersignals zum Steuern der Bewegung der Aktuatorgabel 14 enthalten. Die Bewegung der Aktuatorgabel 14 wird durch das Drucksolenoid 32, das einen Fluiddruck an die erste Seite 28 des Aktuatorkolbens 26 anlegt, und durch das Strömungssolenoid 34, das mit dem Drucksolenoid 32 in Reihe geschaltet ist und das die Fluidströmung von der zweiten Seite 30 des Aktuatorkolbens 26 steuert, gesteuert. Das Verfahren enthält wie zuvor beschrieben das Bewegen der Aktuatorgabel 14 und einer an der Aktuatorgabel 14 funktional befestigten Synchronisiereinrichtungshülse 16 der Synchronisiereinrichtung 12 aus der Anfangsnichteingriffsposition in der Eingriffsrichtung 36 des Zahnrads 40 über eine Vorsynchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses in die Vorsynchronisations-Endposition x₂ durch Anlegen eines Fluiddrucks mit einem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert an die erste Seite 28 des Aktuatorkolbens 26 und/oder durch Steuern der Fluidströmung mit einem Vorsynchronisations-Fluidströmungswert von der zweiten Seite 30 des Aktuatorkolbens. Die Hülse 16 übt während der Axialbewegung der Hülse 16 durch die Gabel 14 eine Hülsenkraft 90 auf den Kugeldruckkolben 62 aus. Die Stärke der Hülsenkraft 90 ist durch den Wert des an den Kolben 26 angelegten Fluiddrucks definiert. Der Kugeldruckkolben 62 ist durch eine Losbrechkraft charakterisiert, so dass der Kugeldruckkolben 62 aus der Arretierung 46 verlagert wird und dadurch die Druckstrebe 56 von der Hülse 16 löst, wenn die Hülsenkraft 90 größer als die Losbrechkraft ist, wobei die Losbrechkraft einem Fluiddruckschwellenwert und/oder einem Fluidströmungsschwellenwert entspricht. Ferner enthält das Verfahren das Steuern des Vorsynchronisations-Fluiddruckwerts relativ zu dem, z. B. unter dem, Fluiddruckschwellenwert und/oder des Vorsynchronisations-Fluidströmungswerts relativ zu dem Fluidströmungsdruckwert, so dass die Druckstrebe 56 für die Dauer der Vorsynchronisationsphase an der Hülse 16 gehalten ist, für die Dauer der Vorsynchronisationsphase.
Beispielhaft kann das Verfahren das Bewegen der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 aus der Anfangsnichteingriffsposition in die Vorsynchronisations-Startposition x₀ durch Anlegen eines Fluiddrucks mit dem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert und/oder durch Steuern der Fluidströmung mit dem Vorsynchronisations-Fluidströmungswert enthalten, wobei der Kugeldruckkolben 62 bei der Vorsynchronisations-Startposition x₀ durch die Arretierung 46 der Hülse 16 gehalten ist, so dass die durch den Kugeldruckkolben 62 an der Hülse 16 gehaltene Druckstrebe 56 durch Axialbewegung der Hülse 16 in der Eingriffsrichtung 36 bewegt werden kann. Das Verfahren kann mit dem Bewegen der Gabel 14, der befestigten Hülse 16 und der gehaltenen Druckstrebe 56 in der Eingriffsrichtung 36 von der Vorsynchronisations-Startposition x₀ zu der Vorsynchronisations-Zwischenposition x₁ durch Anlegen von Fluiddruck mit dem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert und/oder durch Steuern der Fluidströmung mit dem Vorsynchronisations-Fluidströmungswert fortgesetzt werden, wobei die gehaltene Druckstrebe 56 bei der Vorsynchronisations-Zwischenposition x₁ einen Kontakt mit dem Blockerring 66 der Synchronisiereinrichtung 12 bildet, wobei der Blockerring 66 an der Welle 42 drehbar angebracht ist und zwischen der Synchronisiereinrichtungsnabe 48 und dem Zahnrad 40 axial beweglich ist. Ferner wird das Verfahren mit dem Bewegen der Gabel 14, der befestigten Hülse 16 und der gehaltenen Druckstrebe 56 mit der Vorsynchronisationsgeschwindigkeit in Richtung des Eingriffs 36 von der Vorsynchronisations-Zwischenposition x₁ in die Vorsynchronisations-Endposition x₂ mit dem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert oder mit dem Vorsynchronisations-Fluidströmungswert, so dass die gehaltene Druckstrebe 56 den Blockerring 66 berührt, um die Blockerringfläche 70 des Blockerrings 66 in Reibungskontakt mit der Zahnradfläche 72 des Zahnrads 40 zu bewegen, fortgesetzt.
In einem Beispiel kann das Anlegen von Fluiddruck mit dem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert während der Vorsynchronisationsphase das Bewegen der Gabel 14 und der befestigten Hülse 16 aus der Anfangsnichteingriffsposition mit einem Vorsynchronisations-Fluiddruckanfangswert und das inkrementelle Erhöhen des Vorsynchronisations-Fluiddruckwerts von dem Vorsynchronisations-Fluiddruckanfangswert über die Dauer der Vorsynchronisationsphase bis auf einen Vorsynchronisations-Fluiddruckendwert, der kleiner als der Fluiddruckschwellenwert ist, enthalten. Ferner kann das Verfahren das periodische Erfassen einer Position der Gabel 14 relativ zu der Vorsynchronisations-Startposition x₀ während der Vorsynchronisationsphase und das Einstellen des Vorsynchronisations-Fluiddruckwerts und/oder des Vorsynchronisations-Fluidströmungswerts auf der Grundlage der Position der Gabel 14 enthalten. In einem Beispiel können die Aktuatorgabel 14 und die befestigte Hülse 16 durch Anwenden eines Synchronisationsfluiddruckwerts, der von dem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert verschieden ist, durch den Aktuator 24 und den Kolben 26 über die Synchronisationsphase bewegt werden. In einem anderen Beispiel kann das Verfahren das Erfassen einer Position der Gabel 14 relativ zu der Anfangsnichteingriffsposition oder zu der Vorsynchronisations-Startposition x₀ bei einer vorgegebenen Zeit während der Vorsynchronisationsphase und/oder das Einstellen des Vorsynchronisations-Fluiddruckwerts auf der Grundlage der erfassten Position der Gabel 14 enthalten.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Getriebes (10), das eine Welle (42) enthält, wobei die Welle (42) eine Synchronisiereinrichtung (12) und ein daran angebrachtes Zahnrad (40) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Bewegen einer Aktuatorgabel (14) und einer an der Aktuatorgabel (14) funktional befestigten Synchronisiereinrichtungshülse (16) der Synchronisiereinrichtung (12) aus einer Anfangsnichteingriffsposition mit einer Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit in einer Zahnradeingriffsrichtung (36) über eine Vorsynchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses in eine Vorsynchronisations-Endposition (x₂); wobei die Synchronisiereinrichtung (12) die Synchronisiereinrichtungshülse (16) in kämmendem Eingriff mit einer fest an der Welle (42) angebrachten Nabe (48) und eine zwischen der Nabe (48) und der Hülse (16) angeordnete Kugeldruckstrebenanordnung (54) enthält; wobei: die Aktuatorgabel (14) mit einem Aktuator (24) funktional verbunden ist; der Aktuator (24) betätigt werden kann, um die Gabel (14) und die befestigte Hülse (16) relativ zu einer durch die Welle (42) definierten Achse (100) axial zu bewegen; die Kugeldruckstrebenanordnung (54) eine Druckstrebe (56) und einen Kugeldruckkolben (62), die so konfiguriert sind, dass die Kugeldruckstrebenanordnung (54) durch Axialbewegung der Hülse (16) axial beweglich ist, wenn der Kugeldruckkolben (62) durch eine durch die Hülse (16) definierte Arretierung (46) gehalten ist, enthält; die Hülse (16) während der Axialbewegung der Hülse (16) durch die Gabel (14) auf den Kugeldruckkolben (62) eine Hülsenkraft (90) ausübt, wobei die Stärke der Hülsenkraft (90) durch die Gabelgeschwindigkeit definiert ist; der Kugeldruckkolben (62) durch eine Losbrechkraft ausgezeichnet ist, so dass der Kugeldruckkolben (62) aus der Arretierung (46) verlagert wird und dadurch die Druckstrebe (56) von der Hülse (16) löst, wenn die Hülsenkraft (90) größer als die Losbrechkraft ist; und die Losbrechkraft einer Losbrechgeschwindigkeit entspricht; wobei das Verfahren ferner umfasst: Steuern der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit unter die Losbrechgeschwindigkeit für die Dauer der Vorsynchronisationsphase, so dass die Druckstrebe (56) für die Dauer der Vorsynchronisationsphase an der Hülse (16) gehalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorsynchronisationsphase enthält: Bewegen der Gabel (14) und der befestigten Hülse (16) aus der Anfangsnichteingriffsposition mit der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit in der Eingriffsrichtung (36) in eine Vorsynchronisations-Startposition (x₀); wobei der Kugeldruckkolben (62) in der Vorsynchronisations-Startposition (xo) durch die Arretierung (46) der Hülse (16) gehalten ist, so dass die durch den Kugeldruckkolben (62) an der Hülse (16) gehaltene Druckstrebe (56) durch Axialbewegung der Hülse (16) in der Eingriffsrichtung (36) bewegt werden kann; Bewegen der Gabel (14), der befestigten Hülse (16) und der gehaltenen Druckstrebe (56) aus der Vorsynchronisations-Startposition (xo) mit der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit in der Eingriffsrichtung (36) in eine Vorsynchronisations-Zwischenposition (x₁), wobei die gehaltene Druckstrebe (56) einen Blockerring (66) der Synchronisiereinrichtung (12) berührt; wobei der Blockerring (66) an der Welle (42) drehbar angebracht ist und zwischen der Synchronisiereinrichtungsnabe (48) und dem Zahnrad (40) axial beweglich ist; und Bewegen der Gabel (14), der befestigten Hülse (16) und der gehaltenen Druckstrebe (56) aus der Vorsynchronisations-Zwischenposition (x₁) mit der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit in der Eingriffsrichtung (36) in die Vorsynchronisations-Endposition (x₂), so dass die gehaltene Druckstrebe (56) in Kontakt mit dem Blockerring (66) eine Blockerringfläche (70) des Blockerrings (66) in Reibungskontakt mit einer Zahnradfläche (72) des Zahnrads (40) bewegt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Steuern der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit während der Vorsynchronisationsphase unter die Losbrechgeschwindigkeit ferner umfasst: Bewegen der Gabel (14) und der befestigten Hülse (16) aus der Anfangsnichteingriffsposition (xo) mit einer Anfangs-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit; und inkrementelles Erhöhen der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit von der Anfangs-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit über die Dauer der Vorsynchronisationsphase bis auf eine End-Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit, die kleiner als die Losbrechgeschwindigkeit ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: periodisches Erfassen einer Position der Gabel (14) relativ zu der Vorsynchronisations-Startposition (xo) während der Vorsynchronisationsphase; und Einstellen der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit auf der Grundlage der Position der Gabel (14).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei: die Bewegung der Aktuatorgabel (14) durch den Aktuator (24) gesteuert wird, der einen Aktuatorkolben (26) enthält, der mit der Aktuatorgabel (14) funktional verbunden ist; das Verfahren ferner umfasst: Steuern der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit durch Anlegen eines Fluiddrucks mit einem Wert des angelegten Fluiddrucks auf eine erste Seite des Aktuatorkolbens (26) und Steuern einer Fluidströmung mit einem gesteuerten Fluidströmungswert von einer zweiten Seite des Aktuatorkolbens (26).
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst: Erfassen einer Position der Gabel (14) relativ zu einer Vorsynchronisations-Startposition (xo) zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (to) während der Vorsynchronisationsphase; und Einstellen des Werts des angelegten Fluiddrucks oder des gesteuerten Fluidströmungswerts zum Einstellen der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit auf der Grundlage der erfassten Position der Gabel (14).
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Bewegen der Aktuatorgabel (14) und der befestigten Hülse (16) aus der Vorsynchronisations-Endposition (x₂) über eine Synchronisationsphase in eine Zielposition (x₇), so dass die Druckstrebe (56) von der Hülse (16) gelöst wird und die Hülse (16) bei der Zielposition (x₇) in kämmendem Eingriff mit dem Zahnrad (40) und mit der Nabe (48) ist.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Bewegen der Aktuatorgabel (14) und der befestigten Hülse (16) über die Synchronisationsphase mit einer Synchronisations-Gabelgeschwindigkeit, die von der Vorsynchronisations-Gabelgeschwindigkeit verschieden ist.
System zum Einstellen eines Fluidsignals für einen Aktuatorkolben (26) zum Steuern der Bewegung einer Aktuatorgabel (14) eines Getriebes (10), wobei die Bewegung der Aktuatorgabel (14) durch ein Drucksolenoid (32), das einen Fluiddruck an eine erste Seite (28) des Aktuatorkolbens (26) anlegt, und durch ein Strömungssolenoid (34), das mit dem Drucksolenoid (32) in Reihe geschaltet ist und das eine Fluidströmung von einer zweiten Seite (30) des Aktuatorkolbens (26) steuert, gesteuert wird, wobei das System umfasst: einen Controller (20), der dafür programmiert ist, die Aktuatorgabel (14) und eine an der Aktuatorgabel (14) funktional befestigte Synchronisiereinrichtungshülse (16) einer Synchronisiereinrichtung (12) durch Anlegen eines Fluiddrucks mit einem Vorsynchronisations-Fluiddruckwert an die erste Seite (28) des Aktuatorkolbens (26) und/oder durch Steuern der Fluidströmung mit einem Vorsynchronisations-Fluidströmungswert von der zweiten Seite (30) des Aktuatorkolbens (26) aus einer Anfangsnichteingriffsposition in einer Zahnradeingriffsrichtung (36) über eine Vorsynchronisationsphase eines Synchronisationsereignisses in eine Vorsynchronisations-Endposition (x₂) zu bewegen; wobei die Synchronisiereinrichtung (12) die Synchronisiereinrichtungshülse (16) in kämmendem Eingriff mit einer fest an einer Welle (42) angebrachten Nabe (48) und eine zwischen der Nabe (48) und der Hülse (16) angeordnete Kugeldruckstrebenanordnung (54) enthält; wobei: die Aktuatorgabel (14) mit dem Aktuatorkolben (26) funktional verbunden ist; der Aktuatorkolben (26) betätigt werden kann, um die Gabel (14) und die befestigte Hülse (16) relativ zu einer durch die Welle (42) definierten Achse (100) axial zu bewegen; die Kugeldruckstrebenanordnung (54) eine Druckstrebe (56) und einen Kugeldruckkolben (62), die so konfiguriert sind, dass die Kugeldruckstrebenanordnung (54) durch Axialbewegung der Hülse (16) axial beweglich ist, wenn der Kugeldruckkolben (62) durch eine durch die Hülse (16) definierte Arretierung (46) gehalten ist, enthält; die Hülse (16) während der Axialbewegung der Hülse (16) durch die Gabel (14) auf den Kugeldruckkolben (62) eine Hülsenkraft (90) ausübt, wobei die Stärke der Hülsenkraft (90) durch den an den Aktuatorkolben (26) angelegten Fluiddruck definiert ist; der Kugeldruckkolben (62) durch eine Losbrechkraft ausgezeichnet ist, so dass der Kugeldruckkolben (62) aus der Arretierung (46) verlagert wird und dadurch die Druckstrebe (56) von der Hülse (16) löst, wenn die Hülsenkraft (90) größer als die Losbrechkraft ist; und die Losbrechkraft einem Fluiddruckschwellenwert und/oder einem Fluidströmungsschwellenwert entspricht; wobei der Controller (20) dafür betreibbar ist, für die Dauer der Vorsynchronisationsphase den Vorsynchronisations-Fluiddruckwert unter den Fluiddruckschwellenwert und/oder den Vorsynchronisations-Fluidströmungswert unter den Fluidströmungsschwellenwert zu steuern, so dass die Druckstrebe (56) für die Dauer der Vorsynchronisationsphase an der Hülse (16) gehalten ist.