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Die Erfindung betrifft eine Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang und ein Verfahren zum Betrieb einer Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang.
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Aus der
DE 10 2014 202 623 ist bereits eine Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kopplungshälfte und einer zweiten Kopplungshälfte, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung miteinander entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, und mit zumindest einer Sensiervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, mittels einer Drucküberwachung zwei Stellungen, insbesondere zwei Endstellungen der Kopplungshälften zueinander zu sensieren.
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Aus der
WO 2014/067601 A1 ist eine Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kopplungshälfte und einer zweiten Kopplungshälfte, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung miteinander entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, wobei die erste Kopplungshälfte zumindest ein erstes Eingriffselement und zumindest ein zweites, in Umfangsrichtung zu dem zumindest einen Eingriffselement bewegliches zweites Eingriffselement aufweist und die zweite Kopplungshälfte wenigstens ein erstes Eingriffselement aufweist, das zu einer formschlüssigen Kopplung mit den Eingriffselementen der ersten Kopplungshälfte vorgesehen ist, bekannt.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang bereitzustellen, die besonders vorteilhaft geschaltet geschaltet werden kann. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 und ein erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die Erfindung geht aus von einer Formschlussvorrichtung für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einer ersten Kopplungshälfte und einer zweiten Kopplungshälfte, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung miteinander entlang einer Betätigungsrichtung relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind, wobei die erste Kopplungshälfte zumindest ein erstes Eingriffselement und zumindest ein zweites, in Umfangsrichtung zu dem zumindest einen Eingriffselement bewegliches zweites Eingriffselement aufweist und die zweite Kopplungshälfte wenigstens ein erstes Eingriffselement aufweist, das zu einer formschlüssigen Kopplung mit den Eingriffselementen der ersten Kopplungshälfte vorgesehen ist, und mit zumindest einer Sensiervorrichtung, die dazu vorgesehen ist, mittels einer Drucküberwachung zwei Stellungen der Kopplungshälften zueinander zu sensieren.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Sensiervorrichtung zumindest drei Durchgangslöcher, und zumindest zwei unterschiedlich lange Sensierkolben aufweist, wobei die zwei Sensierkolben in zwei der Durchgangslöcher angeordnet sind, und die Sensiervorrichtung dazu vorgesehen ist, zumindest drei unterschiedliche Stellungen der Kopplungshälften und deren Eingriffselemente zueinander zu sensieren. Dadurch können vorteilhaft alle unterschiedlichen Stellungen, auch unterschiedliche Zahn- auf Zahnstellungen der Formschlussvorrichtung sensiert werden, wodurch insbesondere eine gezielte Ansteuerung für jeden Fall appliziert werden kann. Dadurch kann eine Formschlussvorrichtung bereitgestellt werden, die besonders vorteilhaft geschaltet werden kann. Unter einer „Kopplungshälfte” soll dabei ein Teil der Formschlussvorrichtung verstanden werden, der mit einem Teil eines Antriebsstrangs oder eines Getriebes drehfest verbunden ist und in zumindest einem Zustand formschlüssig mit einer weiteren Kopplungshälfte verbunden ist, die mit einem anderen Teil des Antriebsstrangs oder des Getriebes drehfest verbunden ist. In einem weiteren Betriebszustand sind die beiden Kopplungshälften zumindest teilweise voneinander getrennt und zueinander um eine Rotationsachse drehbar. Unter einer „Formschlussvorrichtung” soll dabei insbesondere eine schaltbare Klauenkupplung oder als eine schaltbare Klauenbremse verstanden werden. Vorzugsweise wird die Formschlussvorrichtung in einem automatischen Planetenradgetriebe verwendet, wodurch insbesondere Rückschaltungen, bei denen die Formschlussvorrichtung geschlossen wird, besonders vorteilhaft ausgeführt werden können. Unter einem „Eingriffselement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, das mindestens einen Zahn aufweist, der dazu vorgesehen ist, in eine Verzahnung des Eingriffselements der anderen Kopplungshälfte formschlüssig einzugreifen. Dabei weist das erste Eingriffselement der ersten Kopplungshälfte vorzugsweise eine Vielzahl von Sperrzähnen auf. Das zweite Eingriffselement der ersten Kopplungshälfte weist vorzugsweise eine Vielzahl an Fangzähnen auf. Unter einem „Sperrzahn” soll insbesondere ein Zahn des ersten, starren Eingriffselements verstanden werden, der zur Drehmomentübertragung einen formschlüssigen Anschlag für einen Fangzahn ausbildet und damit vorzugsweise einen Winkel, um den sich der Fangzahn relativ zum Sperrzahn verdrehen kann und/oder eine in Umfangsrichtung gerichtete Bewegungsfreiheit des Fangzahns begrenzt. Der Winkel, um den sich der Fangzahn relativ zum Sperrzahn verdrehen kann, ist vorzugsweise so groß gewählt, dass den einspurenden Klauenhälften genügend Zeit gegeben wird, eine ausreichende Überdeckung herzustellen, bevor die Fangzähne an den Sperrzähnen anliegen und eine Drehmomentübertragung stattfindet. Unter einem „Fangzahn” soll insbesondere ein Zahn des zweiten, verdrehbaren Eingriffselements verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, in dem Einspurvorgang die Zähne des Eingriffselements der zweiten Kopplungshälfte zu kontaktieren, bevor die Zähne des Eingriffselements der zweiten Kopplungshälfte die Sperrzähne kontaktieren. Unter einer „Umfangsrichtung” soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, die um die Betätigungsrichtung verläuft. Vorzugsweise definiert die Betätigungsrichtung eine Lagerachse, um die die Eingriffselemente relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Unter einer „Sensiervorrichtung” soll dabei insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, mittels der eine genaue Stellung der Kopplungseinheiten der Formschlussvorrichtung zueinander ermittelt werden kann, wobei die Sensiervorrichtung dabei insbesondere durch eine Drucküberwachung von verschiedenen Druckräumen der Sensiervorrichtung eine genaue Position der Kopplungseinheiten zueinander ermitteln kann. Unter „unterschiedlichen Stellungen der Kopplungshälften” sollen dabei insbesondere unterschiedliche Stellungen der Eingriffselemente und deren Zähne zueinander verstanden werden, wie insbesondere eine Zahn- auf Fangzahn-Stellung, eine Zahn- auf Sperrzahn-Stellung und eine komplett eingespurte Stellung der Zahn und Sperrzähne der Eingriffselemente der Kopplungshälften.
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Weiter wird vorgeschlagen, die Sensierkolben jeweils als Zylinderstifte mit einem axialen Durchgangsloch ausgebildet sind, und an einem Ende ein Formschlusselement aufweisen. Dadurch können die Sensierkolben besonders vorteilhaft ausgebildet werden.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Durchgangslöcher Formschlusselement aufweisen, die dazu vorgesehen sind, eine Beweglichkeit der Sensierkolben in dem jeweiligen Durchgangsloch einzuschränken. Dadurch können die Sensierkolben besonders vorteilhaft gelagert werden.
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Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Durchgangslöcher und die Sensierkolben in die erste Kopplungshälfte eingebracht sind. Dadurch können die Durchgangslöcher und die Sensorkolben besonders vorteilhaft in der Formschlussvorrichtung angebracht werden.
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Zudem wird vorgeschlagen, dass jeder der Sensierkolben jeweils zur Sensierung einer Stellung der Kopplungshälften zueinander vorgesehen ist. Dadurch können die verschiedenen Stellungen der Kopplungshälften zueinander vorteilhaft eindeutig mittels den Sensierkolben sensiert werden.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine stark schematisierte Darstellung einer Formschlussvorrichtung mit zwei Kopplungshälften und deren Eingriffselementen in einer entkoppelten Stellung,
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2 eine stark schematisierte Darstellung der Formschlussvorrichtung mit den zwei Kopplungshälften und deren Eingriffselementen in einer komplett eingespurten Stellung,
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3 eine schematische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Formschlussvorrichtung,
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4 eine Schnittansicht durch einen Sensierkolben einer Sensiervorrichtung der erfindungsgemäßen Formschlussvorrichtung,
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5 eine schematische Ansicht des Sensierkolbens,
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6 eine Schnittansicht der Formschlussvorrichtung in der ein Teil der Sensiervorrichtung dargestellt ist in einem ersten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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7 die Schnittansicht aus 8 in einem dritten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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8 eine stark schematisierte Darstellung einer Zahn- auf Fangzahn-Stellung in dem dritten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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9 eine Schnittansicht einer Durchgangsöffnung der Sensiervorrichtung ohne Sensierkolben in einem vierten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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10 die Schnittansicht aus 9 mit in einem zweiten, komplett eingespurten Stellung der Kopplungshälften,
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11 eine stark schematisierte Darstellung einer einer komplett eingespurten Stellung in dem zweiten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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12 eine Schnittansicht der Formschlussvorrichtung in der ein Teil der Sensiervorrichtung dargestellt ist in einem vierten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung,
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13 eine stark schematisierte Darstellung einer Zahn- auf Sperrzahn-Stellung in dem vierten Betriebszustand der Formschlussvorrichtung und
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14 eine schematische Schnittdarstellung eines Sensierkolbens in einer Durchgangsöffnung einer Sensiervorrichtung einer Formschlussvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Die 1 bis 13 zeigen eine Formschlussvorrichtung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs in einem ersten Ausführungsbeispiel, die in einem nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuggetriebe verwendet wird. Das Kraftfahrzeuggetriebe ist dabei als ein Stufenautomatikgetriebe in Planetengetriebebauweise ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Formschlussvorrichtung in einem anderen Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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Die Formschlussvorrichtung weist eine erste Kopplungshälfte 10 und eine zweite Kopplungshälfte 11 auf, die zur Herstellung einer drehfesten Verbindung entlang einer Betätigungsrichtung 12 relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind. Zur Schaltung und damit zur Herstellung der drehfesten Verbindung ist die erste Kopplungshälfte 10 in die Betätigungsrichtung 12 aktiv bewegbar. Dazu weist das Kraftfahrzeuggetriebe eine nicht näher dargestellte Betätigungseinheit auf. Die Betätigungseinheit ist dabei hydraulisch ausgebildet, kann aber grundsätzlich auch pneumatisch ausgebildet sein.
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Zur drehfesten Verbindung weist die erste Kopplungshälfte 10 zwei Eingriffselemente 13, 14 und die zweite Kopplungshälfte 11 ein Eingriffselement 16 auf, wobei die zwei Eingriffselemente 13, 14 der ersten Kopplungshälfte 10 zur Herstellung der drehfesten Verbindung formschlüssig mit dem Eingriffselement 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 verbindbar sind. Dabei ist das erste Eingriffselement 13 als starr ausgebildet. Das zweite Eingriffselement 14 ist drehbar zu dem ersten Eingriffselement 13 ausgebildet. Zur Integrierung einer mechanischen Zahnlückensensorfunktion sind Eingriffselemente 13, 14 der ersten Kopplungshälfte 10 in Umfangsrichtung 15 zueinander beweglich angeordnet. Die Eingriffselemente 13, 14 sind gegeneinander um die Betätigungsrichtung 12 herum verdrehbar. Sie sind in Umfangsrichtung 15 beweglich zueinander gelagert. Die Betätigungsrichtung 12 definiert dabei eine Lagerachse, um die die Eingriffselemente 13, 14 gegeneinander verdrehbar sind.
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Das starre Eingriffselement 13 weist eine Vielzahl von Sperrzähnen 17, 18, 19 auf, die entlang der Umfangsrichtung 15 beabstandet zueinander angeordnet sind. Das starre Eingriffselement 13 ist als ein starrer Klauenring ausgebildet, auf dem die Sperrzähne 17, 18, 19 um seinen Umfang gleichmäßig verteilt fest angeordnet sind. Das starre Eingriffselement 13 ist einteilig ausgebildet. Die Sperrzähne 17, 18, 19 weisen zwischen einander jeweils einen Umfangsabstand auf.
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Das verdrehbare Eingriffselement 14 weist eine Vielzahl von Fangzähnen 20, 21 auf, die entlang der Umfangsrichtung 15 beabstandet zueinander angeordnet sind. Das verdrehbare Eingriffselement 14 ist als ein verdrehbarer Klauenring ausgebildet, auf dem die Fangzähne 20, 21 um seinen Umfang gleichmäßig verteilt fest angeordnet sind. Das verdrehbare Eingriffselement 14 ist einteilig ausgebildet. Die Fangzähne 20, 21 weisen zwischen einander jeweils einen Umfangsabstand auf. Dabei sind die Fangzähne 20, 21 an einer Stirnseite des verdrehbaren Eingriffselements 14 angeordnet. Sie erstrecken sich axial entlang der Betätigungsrichtung 12 in Richtung zweite Kopplungshälfte 11.
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Jeweils ein Fangzahn 20, 21 greift zwischen zwei Sperrzähne 17, 18, 19 und ist damit in Umfangsrichtung 15 zwischen jeweils zwei Sperrzähnen 17, 18, 19 beweglich angeordnet. Damit bilden die Sperrzähne 17, 18, 19 einen formschlüssigen Anschlag für die Fangzähne 20, 21 aus. Die Sperrzähne 17, 18, 19 begrenzen die in die Umfangsrichtung 15 gerichtete Beweglichkeit der Fangzähne 20, 21. Dabei überragen die Fangzähne 20, 21 die Sperrzähne 17, 18, 19 axial und damit in die Betätigungsrichtung 12 in Richtung zweite Kopplungshälfte 11.
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Das Eingriffselement 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 weist eine Vielzahl von Zähnen 22, 23 auf, die entlang der Umfangsrichtung 15 beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Eine Anzahl der Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 entspricht dabei einer Anzahl der Fangzähne 20, 21 des zweiten Eingriffselements 14 der ersten Kopplungshälfte 10. Die Zähne 22, 23 sind um den Umfang des Eingriffselements 16 gleichmäßig verteilt angeordnet. Sie sind an einer Stirnseite des Eingriffselements 16 angeordnet. Die Zähne 22, 23 erstrecken sich axial entlang der Betätigungsrichtung 12 in Richtung erste Kopplungshälfte 10.
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Die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 weisen jeweils eine Umfangserstreckung auf, durch die die Zähne 22, 23 jeweils zwischen die Sperrzähne 17, 18, 19 passen, wenn die Fangzähne 20, 21 an einem Sperrzahn 17, 18, 19 formschlüssig anliegen. Eine Summe aus der Umfangserstreckung eines Fangzahns 20, 21 des zweiten Eingriffselements 16 der ersten Kopplungshälfte 10 und der Umfangserstreckung eines Zahns 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 entspricht dabei fast dem Umfangsabstand zwischen den Sperrzähnen 17, 18, 19. Dadurch füllt ein Fangzahn 20, 21 der ersten Kopplungshälfte 10 und ein Zahn 22, 23 der zweiten Kopplungshälfte 11 zusammen beinahe ganz den Umfangsabstand zwischen den Sperrzähnen 17, 18, 19 der ersten Kopplungshälfte 10 aus, wodurch ein Schlag bei einem Drehrichtungswechsel verhindert wird.
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Die erste Kopplungshälfte 10 weist weiter eine Dämpfungseinheit 24 auf, die das verdrehbare Eingriffselement 14 relativ zu dem starren Eingriffselement 13 in beide Umfangsrichtungen 15 elastisch beweglich lagert. Die Dämpfungseinheit 24 weist dazu eine Vielzahl an Federn 25 auf, die entlang eines Umfangs der ersten Kopplungshälfte 10 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Dabei dämpfen die Federn 25 die Verdrehung des verdrehbaren Eingriffselements 14 in beide Umfangsrichtungen 15. Die Dämpfungseinheit 24 lagert das verdrehbare Eingriffselement 14 federnd in beide Umfangsrichtungen 15. Sie stellt in einem geöffneten Zustand der Formschlussvorrichtung selbstständig eine definierte Ursprungsposition des verdrehbaren Eingriffselements 14 relativ zum starren Eingriffselement 13 ein und hält diese in dem geöffneten Zustand aufrecht.
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Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Kopplungshälften 10, 11 und insbesondere die Eingriffselemente 13, 14, 16 und die Aufteilung der jeweiligen Sperrzähne 17, 18, 19, Fangzähne 20, 21 und Zähne 22 23 auf eine andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise ausgebildet sind.
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Die Formschlussvorrichtung weist unterschiedliche Betriebszustände auf, in der die Kopplungshälften 10, 11 unterschiedlich zueinander angeordnet sind. In einem ersten Betriebszustand ist die Formschlussvorrichtung ausgelegt. In dem ersten Betriebszustand sind die beiden Kopplungshälften 10, 11 verdrehbar zueinander angeordnet und können zueinander verdreht werden. Eine Kraftübertragung zwischen den beiden Kopplungshälften 10, 11 ist in dem ersten Betriebszustand nicht möglich. In einem zweiten Betriebszustand ist die Formschlussvorrichtung komplett eingelegt. In dem zweiten Betriebszustand befinden sich die beiden Kopplungshälften 10, 11 in einer komplett eingespurten Stellung. In dem zweiten Betriebszustand sind die beiden Kopplungshälften 10, 11 über ihre Eingriffselemente 13, 14, 16 drehfest miteinander gekoppelt, wodurch ein Moment zwischen den Kopplungshälften 10, 11 übertragen werden kann. In der komplett eingespurten Stellung der Kopplungshälften 10, 11, sind die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 formschlüssig zwischen einem Fangzahn 20, 21 und einem Sperrzahn 17, 18, 19 der Eingriffselemente 13, 14 der ersten Kopplungshälfte 10 angeordnet. Die beiden ersten Betriebszustände sind als gewünschte Zustände der als Klauenkupplung ausgebildeten Formschlussvorrichtung ausgebildet, die einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand der Formschlussvorrichtung entsprechen.
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Ein dritter Betriebszustand entspricht einem ersten Zwischenzustand der Kopplungshälften 10, 11 zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand. Der in dem dritten Betriebszustand sind die beiden Kopplungshälften 10, 11 zu einem Teil aufeinander zubewegt. In dem dritten Betriebszustand liegen die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 12 an den Fangzähnen 20, 21 des zweiten Eingriffselements 14 der ersten Kopplungshälfte 10 an. In dieser Stellung können die Kopplungshälften 10, 11 nicht ineinander einspuren. Die Zahn- auf Fangzahn-Stellung die der dritte Betriebszustand darstellt muss aufgehoben werden, bevor die Kopplungshälften 10, 11 ineinander einspuren können.
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Ein vierter Betriebszustand entspricht einem zweiten Zwischenzustand der Kopplungshälften 10, 11 zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand. Der in dem vierten Betriebszustand sind die beiden Kopplungshälften 10, 11 zu einem Teil aufeinander zubewegt. In dem vierten Betriebszustand liegen die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 12 an den Sperrzähnen 17, 18, 19 des ersten Eingriffselements 13 der ersten Kopplungshälfte 10 an. In dieser Stellung können die Kopplungshälften 10, 11 nicht ineinander einspuren. Die Zahn- auf Sperrzahn-Stellung die der vierte Betriebszustand darstellt muss aufgehoben werden, bevor die Kopplungshälften 10, 11 ineinander einspuren können.
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Die Formschlussvorrichtung weist eine Sensiervorrichtung 26 auf. Die Sensiervorrichtung 26 ist dazu vorgesehen mittels einer Drucküberwachung eine Stellung der Kopplungshälften 10, 11 zueinander zu sensieren. Die Sensiervorrichtung 26 ist insbesondere dazu vorgesehen, eine die Stellung der Kopplungshälften 10, 11 in den vier oben beschriebenen Betriebszuständen zu sensieren. Insbesondere ist die Sensiervorrichtung 26 dazu vorgesehen, eine Zahn- auf Sperrzahn-Stellung der Kopplungshälften 10, 11 in dem vierten Betriebszustand, eine Zahn- auf Fangzahn-Stellung der Kopplungshälften 10, 11 in dem dritten Betriebszustand und eine komplett eingespurte Stellung der Kopplungshälften 10, 11 in dem zweiten Betriebszustand. Durch die genaue Sensierung der verscheidenen Stellungen der Kopplungshälften 10, 11 bzw. deren Eingriffselementen 13, 14, 16 zueinander kann ein besonders ruhiges und schnelles Schließen der Formschlussvorrichtung erreicht werden, da insbesondere auf eine Zahn- auf Fangzahn-Stellung oder eine Zahn- auf Sperrzahn-Stellung der Kopplungshälften 10, 11 mit einer entsprechenden Ansteuerung reagiert werden kann um diese Stellungen möglichst schnell und geräuscharm aufzulösen. Dadurch kann insbesondere ein Schaltkomfort der Formschlussvorrichtung erhöht werden.
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Zur Sensierung der unterschiedlichen Stellungen weist die Sensorvorrichtung drei Durchgangslöcher 27, 28, 29 auf. Die Durchgangslöcher 27, 28, 29 sind dabei an unterschiedlichen Positionen in Umfangsrichtung 15 der Kopplungshälften 10, 11 angeordnet. Dabei sind die Durchgangslöcher 27, 28, 29 in das erste Eingriffselement 13, das die Sperrzähne 17, 18, 19 ausbildet angeordnet. Die Durchgangslöcher 27, 28, 29 sind dabei in Betätigungsrichtung 12 ausgerichtet. Die Durchgangslöcher 27, 28, 29 erstrecken sich von einem ersten axialen Ende des ersten Eingriffselements 13 zu einem gegenüberliegenden zweiten axialen Ende des ersten Eingriffselements 13. Dabei münden die Durchgangslöcher 27, 28, 29 jeweils an dem ersten Ende des Eingriffselements 13 in einem Hydraulikdruckraum 30. Der Hydraulikdruckraum 30 ist dabei Teil der Betätigungseinheit zur Betätigung der Formschlussvorrichtung. Der Hydraulikdruckraum 30 wird dabei zum Einspuren der beiden Kopplungshälften 10, 11 ineinander mit einem Betriebsmittel gefüllt und dadurch mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt, der eine Kraft auf die erste Kopplungshälfte 10 ausübt, die in Betätigungsrichtung 12 in Richtung der zweiten Kopplungshälfte 11 gerichtet ist. Dadurch können die Kopplungshälften 10, 11 über eine Druckbeaufschlagung des Hydraulikdruckraums 30 mit einem Betriebsmitteldruck ineinander eingespurt und die Formschlussvorrichtung zur Übertragung einer Kraft geschlossen werden. Ein zweites Ende der Durchgangslöcher 27, 28, 29 münden in einen auf der anderen Seite des ersten Eingriffselements 13 gelegenen Hydraulikraum 46.
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Die Sensiervorrichtung 26 weist zwei Sensierkolben 31, 32 auf. Die Sensierkolben 31, 32 sind jeweils zur Sensierung einer Stellung der Kopplungshälften 10, 11 zuneinander vorgesehen. Die beiden Sensierkolben 31, 32 sind jeweils in einem der Durchgangslöcher 27, 28 angeordnet. Die Sensierkolben 31, 32 sind gleich ausgebildet. Die Sensierkolben 31, 32 sind als Zylinderstifte mit einem axialen Durchgangsloch 33, 34 ausgebildet. Die Durchgangslöcher 33, 34 erstrecken sich dabei in Axialrichtung der Sensierkolben 31, 32 entlang einer Mittelachse von einem ersten axialen Ende bis an ein zweites axiales Ende. Die Durchgangslöcher 33, 34 sind als Leckagelöcher ausgebildet. Die Durchgangslöcher 33, 34 weisen einen Durchmesser 35 von 0.8 mm auf. Die Sensierkolben 31, 32 weisen an einem ersten axialen Ende jeweils einen Kopfbereich 36, 37 auf. Der Kopfbereich 36, 37 weist einen Durchmesser 38 auf der größer ist als ein Durchmesser 39 in einem Schaftbereich 40, 41 der Sensierkolben 31, 32. In dem Kopfbereich 33, 34 weisen die Sensierkolben 31, 32 jeweils einen Durchmesser von 3 mm auf. In dem Schaftbereich 40, 41 weisen die Sensierkolben 31, 32 jeweils einen Durchmesser 39 von 2 mm auf. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Sensierkolben 31, 32 andere Durchmesser 35, 38, 39 aufweist und/oder das die beiden Sensierkolben 31, 32 unterschiedlich zueinander ausgebildet sind.
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Der erste Sensierkolben 31 ist in dem ersten Durchgangsloch 27 der Sensiervorrichtung 26 angeordnet. Zur Aufnahme des Sensierkolbens 31 weist das Durchgangsloch 27 einen ersten breiten Teilbereich 42 und einen zweiten, schmalen Teilbereich 43 auf. Der erste breite Teilbereich 42 weist einen Durchmesser auf, der so groß ist, dass der Kopfbereich 36 des Sensierkolbens 31 darin verschiebbar angeordnet ist. Der zweite, schmale Teilbereich 43 weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der Kopfbereich 36 des Sensierkolbens 31 und grösser als der Durchmesser des Schaftbereichs 40 des Sensierkolbens 31, sodass der Sensierkolben 31 mit seinem Schaftbereich 40 in dem zweiten Teilbereich 43 des Durchgangslochs 27 angeordnet sein kann. Eine Anschlagsfläche zwischen dem ersten Teilbereich 42 und dem zweiten Teilbereich 43 bilden ein Formschlusselement 44 aus, das eine Beweglichkeit des Sensierkolbens 31 in dem Durchgangloch 27 einzuschränken. Der zweite Teilbereich 43 des Durchgangslochs 27 weist eine Länge 45 auf, die kleiner ist als eine Länge des Schaftbereichs 40 des Sensierkolbens 31. Dadurch steht der Sensierkolben 31 an seinem zweiten Ende mit seinem Schaftbereich 40 an dem zweiten Ende aus dem Durchgangsloch 27 heraus, wenn der Kopfbereich 36 an dem Formschlusselement 44 anschlägt. Der Sensierkolben 31 ragt dabei in dem Hydraulikraum 46 hinein. Dabei ragt der Sensierkolben 31 soweit in den zweiten Hydraulikraum 46 hinein, dass der Hydraulikdruckraum 30 und der zweite Hydraulikraum 46 über das Durchgangsloch 33 des Sensierkolbens 31 strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Dabei bildet das Durchgangsloch 33 einen Leckagespalt. Durch das Durchgangsloch 33 können dabei geringe Leckagemengen an Betriebsmittel von dem Hydraulikdruckraum 30 in den zweiten Hydraulikraum 46 abfließen. Die Leckagemengen die durch den Sensierkolben 31 abfließen beeinflussen eine Betätigungskraft zum Schließen der Formschlussvorrichtung nur unwesentlich. In einer geöffneten Stellung der beiden Kopplungshälften 10, 11 erstreckt sich der Sensierkolben 31 bis kurz vor ein Ende des Hydraulikraums 46 und eine Leckage kann über den Sensierkolben 31 stattfinden (siehe 6). In dem dritten Betriebszustand, in dem die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 12 an den Fangzähnen 20, 21 des zweiten Eingriffselements 14 der ersten Kopplungshälfte 10 anliegen schlägt das zweite Ende des Sensierkolbens 31 an einer Wandung 47 des Hydraulikraums 46 an, wodurch das Durchgangsloch 33 des Sensierkolbens 31 verschlossen wird (siehe 7). Eine Leckage von dem Hydraulikdruckraum 30 in den Hydraulikraum 46 über den ersten Sensierkolben 31 ist nicht mehr möglich. Die Unterbindung der Leckage über den Sensierkolben 31 hat eine messbare Druckveränderung in dem Hydraulikdruckraum 30 zur Folge. Die Sensiervorrichtung 26 weist einen nicht näher dargestellten Sensor auf, der den Druck in dem Hydraulikdruckraum 30 überwacht. Der Sensor erfasst die, die durch die Unterbindung der Leckage durch den ersten Sensierkolben 31 bedingte Druckänderung in dem Hydraulikdruckraum 30 und die Sensiervorrichtung 26 ermittelt dadurch eindeutig die Zahn- auf Fangzahnstellung der Kopplungshälften 10, 11. Dadurch ist der erste Sensierkolben 31 zur Sensierung einer Stellung der Kopplungshälften 10, 11, insbesondere der Zahn- auf Fangzahnstellung vorgesehen.
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Der zweite Sensierkolben 32 ist in dem zweiten Durchgangsloch 28 der Sensiervorrichtung 26 angeordnet. Zur Aufnahme des Sensierkolbens 32 weist das Durchgangsloch 28 einen ersten breiten Teilbereich 48 und einen zweiten, schmalen Teilbereich 49 auf. Die Teilbereiche 48, 49 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet, wie die Teilbereiche 42, 43 des ersten Durchgangslochs 27. Eine Anschlagsfläche zwischen dem ersten Teilbereich 48 und dem zweiten Teilbereich 49 bildet ein Formschlusselement 50 aus, das eine Beweglichkeit des Sensierkolbens 32 in dem Durchgangsloch 28 einschränkt. Der zweite Teilbereich 49 des Durchgangslochs 28 weist eine Länge r auf, die kleiner ist als eine Länge des Schaftbereichs 41 des Sensierkolbens 32. Dadurch steht der Sensierkolben 32 an seinem zweiten Ende mit seinem Schaftbereich 41 an dem zweiten Ende aus dem Durchgangsloch 28 heraus, wenn der Kopfbereich 37 an dem Formschlusselement 50 anschlägt. Dabei ist die Länge 51 des zweiten Teilbereichs 49 größer als die Länge des zweiten Teilbereichs 43 des ersten Durchgangslochs 27. Da die beiden Sensierkolben 31, 32 eine gleiche Länge aufweisen, ragt der zweite Sensierkolben 32 weniger weit aus dem Durchgangsloch 28 in den zweiten Hydraulikraum 46 hinein als der Sensierkolben 31 aus dem ersten Durchgangsloch 27. Dadurch ragt der zweite Sensierkolben 32 in dem zweiten Betriebszustand, in die Kopplungshälften 10, 11 eine Zahn- auf Fangzahnstellung aufweisen, lediglich soweit in den Hydraulikraum 46 hinein, dass ein Abstand zwischen dem Sensierkolben 32 und der Wandung 47 des Hydraulikraums 46 besteht. Dadurch kann in dem dritten Betriebszustand über das Durchgangsloch 34 des Sensierkolbens 32 eine geringe Leckagemenge an Betriebsmittel von dem Hydraulikdruckraum 30 in den zweiten Hydraulikraum 46 abfließen. Die Leckagemengen, die durch den Sensierkolben 32 abfließen, beeinflussen eine Betätigungskraft zum Schließen der Formschlussvorrichtung nur unwesentlich. In dem vierten Betriebszustand, in dem die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 12 an den Sperrzähnen 17, 18, 19 des ersten Eingriffselements 14 der ersten Kopplungshälfte 10 anliegen schlägt das zweite Ende des zweiten Sensierkolbens 32 an einer Wandung 47 des Hydraulikraums 46 an, wodurch das Durchgangsloch 34 des Sensierkolbens 32 verschlossen wird (siehe 12). Eine Leckage von dem Hydraulikdruckraum 30 in den Hydraulikraum 46 über den zweiten Sensierkolben 32 ist nicht mehr möglich. Die Unterbindung der Leckage über den Sensierkolben 32 hat eine messbare Druckveränderung in dem Hydraulikdruckraum 30 zur Folge. Da in dem vierten Betriebszustand zusätzlich zu der Unterbrechung der Leckage über den zweiten Sensierkolben 32 auch die Leckage über den ersten Sensierkolben 31 immer noch unterbrochen ist, stellt sich eine zu dem dritten Betriebszustand verschiedene Druckveränderung in dem Hydraulikdruckraum 30 ein. Dadurch kann mittels des über den Sensor ermittelten Druckwertes in dem Hydraulikdruckraum 30 eindeutig eine Zahn- auf Sperrzahn-Stellung der Kopplungshälften 10, 11 von der Sensiervorrichtung 26 sensiert werden.
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In dem dritten Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26 ist kein Sensierkolben angeordnet. Das Durchgangsloch 29 weist einen ersten, breiten Teilbereich 52 und einen zweiten, schmalen Teilbereich 53 auf. Der zweite Teilbereich 53 ist dem zweiten Hydraulikraum 46 zugewandt. Der erste Teilbereich 52 weist einen Durchmesser auf, der in etwa dem Durchmesser der ersten Teilbereiche 42, 48 der anderen Durchgangslöcher 27, 28 entspricht. Der zweite Teilbereich 53 weist einen Durchmesser auf, der wesentlich kleiner ist als der Durchmesser der zweiten Teilbereiche 43, 49 der anderen Durchgangslöcher 26, 38. Der Durchmesser des zweiten Teilbereichs 53 des dritten Durchgangslochs 29 entspricht in etwa dem Durchmesser 35 der Durchgangslöcher 33, 34 der Sensierkolben 31, 32. Das Durchgangsloch 29 ist durch die Ausbildung des zweiten Teilbereichs 53 als ein Leckagespalt ausgebildet. Durch das Durchgangsloch 29 können dabei geringe Leckagemengen an Betriebsmittel von dem Hydraulikdruckraum 30 in den zweiten Hydraulikraum 46 abfließen. Die Leckagemengen die durch das Durchgangsloch 29 abfließen beeinflussen eine Betätigungskraft zum Schließen der Formschlussvorrichtung nur unwesentlich. In dem vierten Betriebszustand, in dem die Zähne 22, 23 des Eingriffselements 16 der zweiten Kopplungshälfte 11 in Betätigungsrichtung 12 an den Sperrzähnen 17, 18, 19 des ersten Eingriffselements 14 der ersten Kopplungshälfte 10 anliegen, weist das zweite Ende des ersten Eingriffselements 13 der ersten Kopplungshälfte 10 einen Abstand zu der Wandung 47 des Hydraulikraums 46 auf. Dadurch kann in dem vierten Betriebszustand über das Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26 eine geringe Leckagemenge an Betriebsmittel von dem Hydraulikdruckraum 30 in den zweiten Hydraulikraum 46 abfließen (siehe 9). In dem zweiten Betriebszustand, in dem die beiden Kopplungshälften 10, 11 über ihre Eingriffselemente 13, 14, 16 drehfest miteinander gekoppelt sind, schlägt das zweite Ende des ersten Eingriffselements 13 der ersten Kopplungshälfte 10 an einer Wandung 47 des Hydraulikraums 46 an, wodurch das Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26 verschlossen wird (siehe 10). Eine Leckage von dem Hydraulikdruckraum 30 in den Hydraulikraum 46 über das Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26 ist nicht mehr möglich. Die Unterbindung der Leckage über das Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26 hat eine messbare Druckveränderung in dem Druckraum 30 zur Folge. Da in dem zweiten Betriebszustand zusätzlich zu der Unterbrechung der Leckage über das Durchgangsloch 29 der Sensiervorrichtung 26, die Leckage über den ersten Sensierkolben 31 und die Leckage über den zweiten Sensierkolben 32 immer noch unterbrochen ist, stellt sich eine zu dem dritten und vierten Betriebszustand verschiedene Druckveränderung in dem Hydraulikdruckraum 30 ein. Dadurch kann mittels des über den Sensor ermittelten Druckwertes in dem Hydraulikdruckraum 30 eindeutig komplett eingespurte Stellung der Kopplungshälften 10, 11 von der Sensiervorrichtung 26 sensiert werden.
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In der 14 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des anderen Ausführungsbeispiels, insbesondere der 1 bis 13, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des zweiten Ausführungsbeispiels in 14 der Buchstabe a nachgestellt.
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel weist eine Sensiervorrichtung 26a in dem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Formschlussvorrichtung Sensierkolben 31a auf, von denen hier nur einer schematisch dargestellt ist, die einen ersten, breiten Teilbereich 54a und einen schmalen Teilbereich 55a aufweisen, wobei der schmale Teilbereich 55a in einen zweiten Hydraulikraum 46a hinein ragt. Der zweite, schmale Teilbereich 55a weist dabei eine Länge 56a auf, die definiert, wie weit der Sensierkolben 31a in den zweiten Hydraulikraum 46a hineinragen kann. Zur Sensierung unterschiedlicher Stellungen von Kopplungshälften der Formschlussvorrichtung sind die Längen 56a der zweiten Teilbereiche 55a der beiden Sensierkolben 31a unterschiedlich groß, wodurch die beiden Sensierkolben 31a, wie im ersten Ausführungsbeispiel unterschiedlich weit in den zweiten Hydraulikdruckraum hinein ragen. Zur Lagerung der Sensierkolben 31a sind in ein erstes Eingriffselement 13a der ersten Kopplungshälfte Durchgangslöcher 57a eingebracht, die für beide Sensierkolben 31a gleich ausgebildet sind. In die Durchgangslöcher 57a eingebrachte Sprengringe 58a bilden einen Anschlag für die Sensierkolben 31a aus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014202623 [0002]
- WO 2014/067601 A1 [0003]
