DE60008846T2

DE60008846T2 - Mehrgangfahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE60008846T2
Application number: DE60008846T
Authority: DE
Inventors: Shigemori Kawasaki-shi Onuki
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: US6428447B2; US20010004620A1; CN1300681A; EP1111274B1; CN1240565C; EP1111274A2; EP1111274A3; JP2001173775A; DE60008846D1; JP4370651B2

Description

Da das Gesamtfahrzeuggewicht eines Traktors-Anhängers, der einen Anhänger ziehen kann, in Abhängigkeit davon, ob der Anhänger befestigt ist oder nicht, erheblich variieren kann, kann ein Hilfsgetriebe an das Hauptgetriebe montiert sein, um zwischen hohen und niedrigen Geschwindigkeiten hin und her zu schalten, um die Antriebseigenschaften zu verbessern. Diese Art von Hilfsgetriebe kann einen Splitter beinhalten, der an der Eingangsseite des Hauptgetriebes montiert ist, und ein Bereichsgetriebe, das an der Ausgabeseite des Hauptgetriebes montiert ist, wie in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-159258 ( JP-A-8159258 ), offenbart ist, die die Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart.
Der herkömmliche Splitter hat nur eine Position hoher Geschwindigkeit (HIGH) und eine Position niedriger Geschwindigkeit (LOW), und er muss sich jederzeit in einer dieser beiden Positionen befinden.
Dieser Aufbau führt jedoch zu dem folgenden Problem. Viele Fernfahrer halten nämlich Mittagsschläfe, während die Klimaanlage läuft. Da die Antriebskraft des Motors über den Splitter auf eine Gegenwelle des Hauptgetriebes übertragen wird, während das Fahrzeug geparkt ist und der Motor leerläuft, befinden sich unter diesen Umständen ein Gegenzahnrad, das an der Gegenwelle montiert ist, und ein Hauptzahnrad, das auf einer Hauptwelle in einem Getriebegehäuse montiert ist, pausenlos in Eingriff und in Drehung, und daher entsteht ein ratterndes Geräusch infolge des Zusammenstoßens der Zahnradzähne. Dieses ratternde Geräusch wird in das Innere des Fahrzeugs übertragen und von dem schlafenden Fahrer gehört.
Um diesem Problem zu begegnen, können Maßnahmen wie das Ändern der Dämpfungscharakteristika der Kupplung oder das zusätzliche Vorsehen eines Scherengetriebes ("scissors gear") möglich sein. Da jedoch die Antriebskraft in jedem Fall auf die Gegenwelle übertragen wird, sind dieses keine fundamentalen Lösungen. Sie würden außerdem die Gesamtlänge der Getriebeanordnung (Haupt- und Hilfsgetriebe) erhöhen, was die Montage der Getriebeanordnung schwierig macht.
Dementsprechend hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Lösung des oben beschriebenen Problems in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 11-819915 oder der korrespondierenden Europäischen Patentanmeldung Nr. 00124438.3 , eingereicht am 8. November 2000, mit dem Titel "MULTI-STAGE TRANSMISSION OF VEHICLE", vorgeschlagen, deren Offenbarungsgehalt als "vorhergehende Erfindung" bezeichnet wird. Bei dieser vorgeschlagenen Technologie hat der Splitter zusätzlich zu der hohen Übersetzungsstellung und der niedrigen Übersetzungsstellung eine neutrale Stellung bzw. Position. Wenn daher der Splitter in den neutralen Zustand gebracht wird, wird die Drehung der Gegenwelle angehalten, und das Geräusch, das durch das Eingreifen und Rattern der Zahnräder erzeugt wird, kann eliminiert werden.
Gleichzeitig kann ein Problem ungenügender Schmierung auftreten, wenn der Splitter über eine lange Zeitdauer in der neutralen Position gelassen wird, weil kein Öl von der Gegenwelle zirkuliert oder gespritzt werden kann und die Ölpumpe für eine lange Zeitdauer nicht angetrieben werden kann. Verschiedene Teile in dem Getriebegehäuse sollten mit Öl geschmiert werden, das durch die Drehung des Gegenzahnrads und/oder der Ölpumpe zugeführt wird. Daher wurde in der vorhergehenden Erfindung der Splitter intermittierend zwischen der neutralen Position und einer anderen Position umgeschaltet, so dass das Gegenzahnrad in vorbestimmten Intervallen gedreht wird und eine Schmierung intermittierend durchgeführt wird.
Die vorhergehende Erfindung zieht jedoch ein anderes Problem nach sich, nämlich dass, wenn das Fahrzeug für eine lange Zeitdauer zur Wartung etc. nicht benutzt wird, das Öl vollständig von den Wellen-Haltebereichen (Lagern), Synchronisierungseinheiten, Galerien ("Gallery") etc. in dem Getriebe abfällt. Wenn der Splitter keine neutrale Position hat und entweder in der HIGH- oder LOW-Position verriegelt ist, beginnt sich die Gegenwelle beim Anlassen des Motors zu drehen, wodurch die Schmierung begonnen wird. Daher kann der Fahrer das Fahrzeug nach einer relativ kurzen Zeitdauer, nachdem der Motor angelassen wurde, bewegen. Wenn der Splitter sich jedoch im Falle der vorhergehenden Erfindung in der neutralen Position befindet, findet keine Schmierung statt, selbst wenn der Motor angelassen wird. Wenn der Fahrer versucht, das Fahrzeug in diesem Zustand zu bewegen, findet im Ergebnis keine Ölzirkulation entlang der verschiedenen Getriebekomponenten statt, und das Problem einer ungenügenden Schmierung tritt auf.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schmierung der verschiedenen Getriebekomponenten zu gewährleisten und das Problem einer ungenügenden Schmierung in einem Mehrgang-Fahrzeuggetriebe mit einem Splitter, der eine neutrale Position hat, zu eliminieren.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrgang-Fahrzeuggetriebe angegeben, das ein Hauptgetriebe und einen Splitter umfasst, der als Hilfsgetriebe an der Eingabeseite des Hauptgetriebes wirkt, wobei der Splitter zusätzlich zu einer hohen und einer niedrigen Position eine neutrale Position hat, und wobei das Mehrganggetriebe Splitter-Steuerungsmittel hat, die den Splitter intermittierend zwischen der neutralen Position und einer hohen (oder niedrigen) Übersetzungsposition schalten, und Neutralschaltungs-Verhinderungsmittel ("neutral shift prohibition means") des Splitters hat, die verhindern, dass der Splitter in die neutrale Position geschaltet wird, wenn der Motor angelassen wird. Durch das Schalten des Splitters in die hohe oder niedrige Übersetzungsposition wird veranlasst, dass sich eine Gegenwelle dreht und verschiedene Teile im Getriebegehäuse durch Öl geschmiert werden, das durch die Gegenwelle aufgespritzt wird oder von einer Ölpumpe zugeführt wird, die an der Gegenwelle befestigt ist. Wenn der Splitter andererseits in die neutrale Position geschaltet ist, dreht sich die Gegenwelle nicht. Während einer gewissen Zeitspanne nach dem Anlassen des Motors könnte nicht genügend Schmieröl zu den Teilen in dem Getriebegehäuse durchdringen. Somit wird veranlasst, dass die Gegenwelle sich dreht, um eine genügende Schmierung dieser Teile sicherzustellen. Nach einer Weile wird der Splitter intermittierend zwischen der hohen Übersetzungsposition und der neutralen Position umgeschaltet, so dass die Schmierung intermittierend stattfindet.
Die Neutralschaltungs-Verhinderungsmittel des Splitters können verhindern, dass der Splitter in die neutrale Position geschaltet wird, so lange, bis eine vorgeschriebene Zeitspanne nach dem Anlassen des Motors verstrichen ist.
Die Neutralschaltungs-Verhinderungsmittel des Splitters können verhindern, dass der Splitter in die neutrale Position geschaltet wird, so lange, bis eine Fahrzeugsgeschwindigkeit nach dem Anlassen des Motors einen vorbestimmten Wert übersteigt.
An der Ausgabeseite des Hauptgetriebes kann ein Bereichsgetriebe vorgesehen sein, das als ein weiteres Hilfsgetriebe wirkt.
1 zeigt ein Strukturdiagramm eines Mehrganggetriebes gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt den Aufbau eines Motorantriebssystems, das das in 1 gezeigte Mehrganggetriebe enthält;
3 zeigt den Aufbau eines Splitteraktuators, der in dem in 2 gezeigten Motorantriebssystem verwendet wird;
4 zeigt eine Betriebsmatrix des Splitteraktuators;
5 ist ein Öltemperatur-Abschätzdiagramm;
6 ist ein Flussdiagramm, das den grundlegenden Steuerungsprozess für den Splitter zeigt;
7 ist ein Flussdiagramm, das den Bestimmungsprozess für das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position etc. zeigt;
8 ist ein vergrößerter vertikaler Schnitt, der eine Bereichsgetriebeanordnung und zugehörige Teile zeigt;
9 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess des Verhinderns des Schaltens des Splitters in die neutrale Position zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess des Beibehaltens der Neutralschaltungs-Verhinderungssteuerung des Splitters zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das einen alternativen Prozess zum Beibehalten der Neutralschaltungs-Verhinderungssteuerung des Splitters zeigt; und
12 zeigt eine andere Alternative zum Beibehalten der Neutralschaltungs-Verhinderungssteuerung des Splitters.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
In 2 ist ein Motorantriebssystem für das Fahrzeug dargestellt, auf das die vorliegende Erfindung angewandt ist. Wie in der Figur gezeigt ist, ist ein Mehrganggetriebe 3 mit einem Motor (in dieser Ausführungsform einem Dieselmotor) 1 über eine Kupplung 2 verbunden, und die Ausgabewelle 4 (siehe 1) des Getriebes 3 ist mit einer Gelenkwelle 5 verbunden, um eine Hinterachse (in den Figuren nicht gezeigt) anzutreiben. Der Motor 1 wird von einer Motorsteuerungseinheit (ECU) 6 gesteuert. Die ECU 6 ermittelt die gegenwärtige Motordrehzahl und die Motorlast basierend auf den Ausgaben eines Motordrehzahlsensors 7 und eines Gaspedalsensors 8 (eines Sensors zum Detektieren, wie weit ein Gaspedal vom Fuß des Fahrers getreten wird), und sie steuert vorwiegend basierend auf diesen Ausgaben die Kraftstoffeinspritzpumpe 1a, d.h. legt den Kraftstoffeinspritzzyklus und die Einspritzmenge fest.
Die Kupplung 2 und das Getriebe 3 können automatisch basierend auf Steuerungssignalen von einer Getriebesteuerungseinheit (TMCU) 9 betrieben werden. Die ECU 6 und die TMCU 9 sind über ein Buskabel etc. miteinander verbunden und können miteinander kommunizieren.
Die Kupplung 2 ist eine mechanische Reibungskupplung und wird durch einen Kupplungsaktuator 10 automatisch entkuppelt und gekuppelt. Es ist auch ein manuelles Kuppeln über ein Kupplungspedal 11 möglich. Somit ist die Kupplung 2 eine sogenannte selektive automatische Kupplung. Der Kupplungsaktuator 10 wird pneumatisch derart betätigt, dass pneumatischer Druck basierend auf einer Schaltoperation einer elektromagnetischen Ventileinheit 12, die durch die TMCU 9 betrieben wird, zugeführt und beendet (entlassen) wird, wodurch die Kupplung 2 automatisch entkuppelt oder gekuppelt wird. Für das manuelle Entkuppeln und Kuppeln der Kupplung ist ein Hydraulikventil im Kupplungsaktuator 10 angeordnet. In Antwort auf die Betätigung (das Niedertreten und Loslassen) des Kupplungspedals 11 wird eine Hydraulikkraft von einem Steuerzylinder 13 ausgeübt oder fortgenommen, wodurch das Hydraulikventil durch diese Hydraulikkraft geöffnet oder geschlossen wird. Indem das Ventil geöffnet und geschlossen wird, wird die Zufuhr zum oder der Wegfall des pneumatischen Drucks vom Kupplungsaktuator 10 gesteuert, und die Kupplung 2 wird manuell entkuppelt oder gekuppelt. Wenn das manuelle Kuppeln/Entkuppeln der Kupplung mit dem automatischen Kuppeln/Entkuppeln der Kupplung interferiert, hat das manuelle Kuppeln/Entkuppeln die Priorität.
Ein Kupplungswegsensor 14, der einen Kupplungsweg (die Bewegung eines speziellen Elements der Kupplung 2) detektiert, und ein Kupplungspedalwegsen sor 16, der den Kupplungspedalweg detektiert (wie weit das Kupplungspedal 11 getreten wird), sind ebenfalls mit der TMCU 9 verbunden.
Das Getriebe 3 hat im wesentlichen einen Schaltmuffenaufbau ("constant-mesh-construction") (bzw. ist von einer Art mit ständigem Eingriff), und beinhaltet eine Split-Getriebeanordnung 17 ("split gear assembly") auf der Eingabeseite, eine Bereichsgetriebeanordnung 19 ("range gear assembly") an der Ausgabeseite, und eine Hauptgetriebeanordnung 18 zwischen diesen beiden Getriebeanordnungen. Die Motorkraft, die auf eine Eingabewelle 15 (siehe 1) des Getriebes 3 übertragen wird, wird nacheinander auf die Split-Getriebeanordnung 17, die Hauptgetriebeanordnung 18 und die Bereichsgetriebeanordnung 19 in dieser Reihenfolge übertragen und dann auf die Ausgabewelle 4 ausgegeben. Die Split-Getriebeanordnung 17 ist ein Hilfsgetriebe an der Eingabeseite und der Splitter der vorliegenden Erfindung. Die Bereichsgetriebeanordnung 19 ist ein weiteres Hilfsgetriebe an der Ausgabeseite und das Bereichsgetriebe der vorliegenden Erfindung. Die Hauptgetriebeanordnung 18 dient als Hauptgetriebe des Getriebes 3.
Das Getriebe 3 hat einen Splitteraktuator 20, einen Hauptaktuator 21 und einen Bereichsaktuator 22, die das automatische Schalten der Split-Getriebeanordnung 17, der Hauptgetriebeanordnung 18 bzw. der Bereichsgetriebeanordnung 19 durchführen. Diese Aktuatoren werden ebenfalls pneumatisch auf die gleiche Weise betätigt wie der Kupplungsaktuator 10 und von der TMCU 9 gesteuert. Ein Split-Getriebe-Positionssensor 23, ein Hauptgetriebe-Positionssensor 24 und ein Bereichsgetriebe-Positionssensor 25, die die gegenwärtigen Positionen der Getriebeanordnungen 17, 18 bzw. 19 detektieren, sind mit der TMCU 9 verbunden. Ein Gegenwellen-Drehzahlsensor 26, ein Hauptwellen-Drehzahlsensor 27 und ein Ausgabewellen-Drehzahlsensor 28 sind ebenfalls an dem Getriebe 3 angebracht und mit der TMCU 9 verbunden.
Die Entkupplungs-/Kupplungssteuerung der Kupplung 2 und die Schaltungssteuerung des Getriebes 3 werden hauptsächlich basierend auf Signalen von einer Schalthebeleinheit 29 im Inneren des Fahrzeugs durchgeführt. Mit anderen Worten, wenn der Fahrer den Schalthebel 29a der Schalthebelvorrichtung 29 in eine bestimmte Position schaltet, wird ein zugehöriges Schaltbefehl-Signal an die TMCU 9 gesandt, und basierend auf diesem Signal veranlasst die TMCU 9 den Kupplungsaktuator 10, den Splitteraktuator 20, den Hauptaktuator 21 und den Bereichsaktuator 22 in geeigneter Weise zu arbeiten, und es wird eine Serie von Schaltoperationen ausgeführt. Dann zeigt die TMCU 9 die gegenwärtige Schaltposition auf einem Monitor 31 an.
Darüber hinaus sind ein Feststellbremsenschalter und ein Abtriebsschalter ("PTO Switch") elektrisch mit der TMCU 9 verbunden, um jederzeit den Laufzustand des Motors 1 und den gegenwärtigen Status des Fahrzeugs zu überwachen.
1 zeigt den inneren Aufbau des Getriebes 3. Wie darin dargestellt ist, befinden sich eine Eingabewelle 15, eine Hauptgegenwelle 32 (Gegenwelle des Getriebes), eine Hauptwelle 33 und die Ausgabewelle 4 in einem Getriebegehäuse 3a. Die Eingabewelle 15, die Hauptwelle 33 und die Ausgabewelle 4 erstrecken sich koaxial miteinander und die Hauptgegenwelle 32 erstreckt sich parallel und unterhalb der anderen drei Wellen.
Das Vorderende der Eingabewelle 15 (wobei die linke Seite der Zeichnung als Vorderseite betrachtet wird) wird von dem Getriebegehäuse 3a gehalten. Das vorderste Ende der Eingabewelle 15 ist mit dem Ausgabeelement der Kupplung 2 verbunden, und der Hinterendenteil der Eingabewelle 15 nimmt das Vorderende der Hauptwelle 33 auf und hält dieses. Das Hinterende der Hauptwelle 33 wird vom Getriebegehäuse 3a gehalten, und ein Sonnenrad 65 (unten beschrieben) ist an dem hintersten Ende der Hauptwelle 33 befestigt. Das Hinterende der Ausgabewelle 4 wird von dem Getriebegehäuse 3a gehalten. Die Hauptgegenwelle 32 wird ebenfalls von dem Getriebegehäuse 3a gehalten. Getriebeöl O ist im Inneren des Getriebegehäuses 3a untergebracht. Eine Ölpumpe 35 zum Zirkulieren des Getriebeöls ist an dem Hinterende der Hauptgegenwelle 32 angebracht.
Im Folgenden wird der Aufbau der Split-Getriebeanordnung 17 und der Hauptgetriebeanordnung 18 beschrieben. Ein Hoch-Split-Zahnrad SH ("split high SH") ist drehbar auf der Eingabewelle 15 montiert. Hauptzahnräder M4, M3, M2, M1 und MR sind von vorne betrachtet in dieser Reihenfolge drehbar auf der Hauptwelle 33 montiert. Die Zahnräder SH, M4, M3, M2 und M1, jedoch nicht das Zahnrad MR, kämmen jeweils in ständigem Eingriff mit Gegenzahnrädern CH, C4, C3, C2 bzw. C1, die auf der Hauptgegenwelle 32 befestigt sind. Das Zahnrad MR ist kontinuierlich in Eingriff mit einem Rückwärts-Leerlaufzahnrad ("reverse idle gear") IR, welches kontinuierlich in Eingriff mit einem Gegenzahnrad CR ist, das an der Hauptgegenwelle 32 befestigt ist.
Verzahnungselemente 36 ("splines 36"), die die Auswahl der Zahnräder SH, M4, M3, M2 und M1, die an der Eingabewelle 15 und der Hauptwelle 33 montiert sind, gestatten, sind in integraler Weise an einem jeden der obigen Zahnräder ausgebildet. In unmittelbarer Nähe zur Vorderseite und Rückseite oder zur Rückseite dieser Verzahnungselemente 36 sind erste bis vierte Verzahnungselemente 37 bis 40 angeordnet. Das erste Verzahnungselement 37 ist am Hinterendenteil der Eingabewelle 15 angeordnet und mit dieser integral ausgebildet. Das zweite, das dritte und das vierte Verzahnungselement 38, 39 und 40 sind integral mit der Hauptwelle 33 ausgebildet. Erste bis vierte Muffen 42 bis 45 sind so angeordnet, dass sie mit dem ersten bis vierten Verzahnungselement 37 bis 40 in Eingriff sind und vorwärts und rückwärts gleiten können. Die erste bis vierte Muffe 42 bis 45 geraten durch ihre Gleitbewegung, wie in 1 durch Pfeile dargestellt, mit den benachbarten Verzahnungselementen 36 der Zahnräder in und außer Eingriff, um das erste bis vierte Verzahnungselement 37 bis 40 und die Zahnrad-Verzahnungselemente 36 miteinander zu verbinden bzw. voneinander zu trennen.
Erste bis vierte Schaltarme 47 bis 50 sind so angeordnet, dass sie sich mit der ersten bis vierten Muffe 42 bis 45 in Eingriff befinden. Der erste Schaltarm 47 ist mit dem Splitteraktuator 20 verbunden, und der zweite bis vierte Schaltarm 48 bis 50 sind mit dem Hauptaktuator 21 verbunden.
Wie oben beschrieben wurde, haben die Split-Getriebeanordnung 17 und die Hauptgetriebeanordnung 18 einen Schaltmuffenaufbau, in dem sie automatisch von den Aktuatoren 20 und 21 geschaltet werden können, und der erwünschte Gang kann ausgewählt werden, indem ein jeder Aktuator auf geeignete Weise die erste bis vierte Muffe 42 bis 45 bewegt und die Verzahnungselemente miteinander verbindet. Eine Synchronisierungseinrichtung, die in der Figur nicht gezeigt ist, ist in einer jeden Verzahnungseinheit vorgesehen, so dass das Verbinden in synchroner Weise geschehen kann. In der Verzahnungseinheit der Hauptgetriebeanordnung 18, die das zweite bis vierte Verzahnungselement 38 bis 40 beinhaltet, ist eine Leerlaufstellung definiert, durch die das Getriebe 3 in einen Leerlaufzustand gebracht wird.
Der Bereich bis zum Hauptzahnrad M4 und dem Gegenzahnrad C4, inklusive, umfasst die Split-Getriebeanordnung 17, und der Bereich zwischen dem Hauptzahnrad M4 und dem Gegenzahnrad C4 auf der einen Seite und dem Hauptzahnrad MR, dem Gegenzahnrad CR und dem Rückwärts-Leerlaufzahnrad IR auf der anderen Seite umfasst die Hauptgetriebeanordnung 18.
Im Folgenden wird der Aufbau der Bereichsgetriebeanordnung 19 beschrieben. Die Bereichsgetriebeanordnung 19 verwendet einen Planeten-Getriebezug 34 und wird nur zwischen den Positionen HIGH und LOW umgeschaltet. Der Planeten-Getriebezug 34 beinhaltet ein Sonnenrad 65, das an dem hintersten Ende der Hauptwelle 33 befestigt ist, eine Mehrzahl von Planetenräder 66, die mit dem Sonnenrad 65 um dessen Umfang herum in Eingriff sind, und ein Tellerrad ("ring gear") 67, an dessen innerem Umfang Zähne ausgebildet sind, die mit dem Außenumfang eines jeden Planetenrads 66 in Eingriff sind. Die Planetenräder 66 sind drehbar auf einem gemeinsamen Träger 68 gelagert, der mit der Ausgabewelle 4 verbunden ist. Das Tellerrad 67 ist integral mit einem Hohlzylinder 69 ausgebildet, der um die Ausgabewelle 4 herum angeordnet ist, so dass er sich relativ zur Ausgabewelle 4 drehen kann, wodurch zusammen mit der Ausgabewelle 4 eine Doppelwellenstruktur definiert wird.
Das fünfte Verzahnungselement 41 ist integral mit dem Zylinder 69 ausgebildet. Zusätzlich ist ein Ausgabewellen-Verzahnungselement 70 integral mit der Ausgabewelle 4 derart ausgebildet, dass es neben dem hinteren Teil des fünften Verzahnungselements 41 liegt. Ein feststehendes Verzahnungselement 71 ist derart an dem Getriebegehäuse 3a montiert, dass es an das Vorderteil des fünften Verzahnungselements 41 angrenzt. Eine fünfte Muffe 46, die mit dem fünften Verzahnungselement 41 in Eingriff steht, ist so montiert, dass sie vorwärts und rückwärts gleiten kann.
Wenn die fünfte Muffe 46 nach vorne gleitet, wie durch den Pfeil angezeigt ist, gerät sie außerdem mit dem feststehenden Verzahnungselement 71 in Eingriff, wodurch das fünfte Verzahnungselement 41 und das feststehende Verzahnungselement 71 miteinander verbunden werden. Durch diese Verbindung wird das Tellerrad 67 am Getriebegehäuse 3a befestigt, so dass die Ausgabewelle 4 mit einem Untersetzungsverhältnis größer als 1 angetrieben wird. Dies ist die LOW-Position.
Wenn andererseits die fünfte Muffe 46 rückwärts gleitet, wie durch den Pfeil angezeigt ist, gerät sie zusätzlich in Eingriff mit dem Ausgabewellen-Verzahnungselement 70, wodurch das fünfte Verzahnungselement 41 und das Ausgabewellen-Verzahnungselement 70 miteinander verbunden werden. Durch diese Verbindung werden das Tellerrad 67 und der Träger 68 miteinander verbunden, so dass die Ausgabewelle 4 direkt mit einem Untersetzungsverhältnis von 1 angetrieben wird. Dies ist die HIGH-Position.
Ein fünfter Schaltarm 51 ist derart montiert, dass er mit der fünften Muffe 46 in Eingriff steht, und ist mit dem Bereichsaktuator 22 verbunden. Auf diese Weise wird die Bereichsgetriebeanordnung 19 durch den Bereichsaktuator 22 automatisch zwischen HIGH und LOW umgeschaltet. Wie oben beschrieben wurde, ist eine Synchronisationsvorrichtung (nicht gezeigt) zwischen einer jeden Verzahnungseinheit der Bereichsgetriebeanordnung 19 montiert, wodurch ein synchrones Verbinden gestattet wird. Der Bereich vom Planetengetriebezug 34 an inklusive umfasst die Bereichsgetriebeanordnung 19.
In 8 ist ein Detail der Bereichsgetriebeanordnung 19 und der benachbarten Teile in vergrößertem Maßstab dargestellt. Die Hauptwelle 33 und die Hauptgegenwelle 32 sind im Getriebegehäuse 3a mit Lagern 72 und 73 gelagert. Rollenlager 74 bis 76 lagern die Hauptzahnräder M2, M1 und MR.
Eine Mehrzahl von Wellen 77 ist durch den Träger 68 geführt und wird von diesem gehalten, und die Planetenräder 66 sind über Rollenlager 78 auf den Außenumfang dieser Wellen 77 montiert. Der Hohlzylinder 69 des Tellerrades 67 ist derart um die Ausgabewelle 4 herum angeordnet, dass er sich relativ zur Ausgabewelle 4 drehen kann, wodurch eine Doppelwellenstruktur gebildet wird. Die Ausgabewelle 4 wird vom Getriebegehäuse 3a über ein Lager 79 gelagert. Ein Flansch 80, der mit der Gelenkwelle 5 verbunden ist, ist an dem Hinterende der Ausgabewelle 4 angeordnet (siehe 2).
Das Getriebegehäuse 3a wird durch zwei Trennwände 81 und 82 in drei Bereiche unterteilt. Mit anderen Worten sind diese Bereiche eine Hauptgetriebekammer 83, eine Planetengetriebekammer 84 und eine Bereichs-Verzahnungs-Kammer ("range spline compartment") 85. Eine Pumpenwelle 86, die am Hinterende der Hauptgegenwelle 32 montiert ist, durchquert die Planetengetriebekammer 84 und ist mit der Ölpumpe 35 verbunden, die in der Bereichs-Verzahnungs-Kammer 85 angeordnet ist. Die Hauptgetriebekammer 83 und die Planetengetriebekammer 84 kommunizieren miteinander, aber die Bereichs-Verzahnungs-Kammer 85 ist von den anderen beiden Kammern getrennt und unabhängig. Der Ölpegel im Inneren der Bereichs-Verzahnungs-Kammer 85 wird durch O_R angezeigt. Dieser Pegel ist exakt der Pegel, der das fünfte Verzahnungselement 41, das Ausgabewellen-Verzahnungselement 70 und das feststehende Verzahnungselement 71 bedeckt. Zwischen diesen Verzahnungselementen sind auf gleiche Weise wie oben beschrieben Synchronisierungsvorrichtungen angeordnet, die in der Figur nicht gezeigt sind.
Ein Ölkanal 87 erstreckt sich im Inneren der Hauptwelle 33 und des Trägers 68 derart, dass Öl den Rollenlagern 74 bis 76, 78 etc. zugeführt wird. Öl, das von der Ölpumpe 35 ausgetrieben wird, wird durch diesen Ölkanal 87 zugeführt. Im Inneren der Ausgabewelle 4 ist außerdem ein abgesperrter Kanal 98 ausgebildet, der das Öl aus dem Ölkanal 87 der Hauptwelle 33 über eine Verbindungsröhre 96 aufnimmt. Das Öl aus diesem Ölkanal 98 wird den beweglichen Teilen zwischen dem Hohlzylinder 69 und der Ausgabewelle 4, den Verzahnungseinheiten und der Synchronisierungseinheiten über kleine Ölkanäle 97 zugeführt, die sich radial erstrecken. Die Richtung der Ölzufuhr ist durch Pfeile angezeigt.
Wenn bei diesem Getriebe 3 (siehe wiederum 1) die erste Muffe 42 in der Split-Getriebeanordnung 17 durch den ersten Schaltarm 47 nach vorne oder nach hinten geschoben wird, wird die HIGH- oder LOW-Position erhalten. Dementsprechend sind für jede dieser HIGH- und LOW-Position acht Vorwärtsgänge auswählbar (um insgesamt 16 Gänge zu ergeben), und ein Rückwärtsgang ist auswählbar. Das Hauptzahnrad M4 und das Gegenzahnrad C4 dienen als LOW-Gang der Split-Getriebeanordnung 17 und als siebter und achter Gang der Hauptgetriebeanordnung 18.
Wenn die erste Muffe 42 durch den ersten Schaltarm 47 in die mittlere Position in der Split-Getriebeanordnung 17 belegt wird, wird eine neutrale (N) Position bzw. Leerlaufsposition erhalten. In der neutralen Position ist die Muffe 42 nur auf dem Verzahnungselement 37 angeordnet; sie befindet sich mit keiner der benachbarten Verzahnungselemente 36 in Eingriff, die vor und hinter ihr angeordnet sind. Bei der herkömmlichen Anordnung ist keine solche neutrale Position vorgesehen, und es muss entweder die HIGH- oder die LOW-Position ausgewählt werden.
Die Existenz dieser neutralen Position gestattet es, dass das Auftreten des oben beschriebenen klappernden oder ratternden Gehäuses unterbunden wird. Wenn das Fahrzeug im Leerlauf geparkt wird, ist die Kupplung 2 gekuppelt und die Hauptgetriebeanordnung 18 befindet sich in neutraler Position. Wenn die Split- Getriebeanordnung 17 in diesem Zustand in die HIGH-Position geschaltet ist, wird die Motorkraft entlang der folgenden Route auf die Hauptgegenwelle 32 übertragen: die Eingabewelle 15, das erste Verzahnungselement 37, die erste Muffe 42, das Verzahnungselement 36 des Hoch-Split-Zahnrads SH, das Hoch-Split-Zahnrad SH und das Gegenzahnrad CH. Wenn dies stattfindet, stehen die Gegenzahnräder C4, C3, C2, C1 und CR, die auf der Hauptgegenwelle 32 befestigt sind, die Hauptzahnräder M4, M3, M2, M1 und MR, die an der Hauptwelle 33 montiert sind, und das Rückwärts-Leerlaufzahnrad IR in Eingriff und drehen sich, was zu einem ratternden Geräusch führt, das durch das Aneinanderstoßen der Zahnräder verursacht wird.
Wenn die Split-Getriebeanordnung 17 in die LOW-Position geschaltet ist, wird die Motorkraft entlang der folgenden Route auf die Hauptgegenwelle 32 übertragen: die Eingabewelle 15, das erste Verzahnungselement 37, die erste Muffe 42, das Verzahnungselement 36 des Hauptzahnrads M4, das Hauptzahnrad M4 und das Gegenzahnrad C4. Demzufolge greifen die Zahnräder in der oben genannten Zahnradgruppe miteinander ein und drehen sich, was zu dem ratternden Geräusch führt.
Wenn andererseits die Split-Getriebeanordnung 17 in die neutrale (N) Position geschaltet wird, wird die Motorkraft an der Eingabewelle 15 abgeschnitten, so dass sich nur die Eingabewelle 15, das erste Verzahnungselement 37 und die erste Muffe 42 drehen, und die Drehung der oben beschriebenen Zahnradgruppe verhindert wird. Auf diese Weise wird das ratternde Geräusch, das durch das Zusammenstoßen der Zahnräder hervorgerufen wird, unterbunden.
In 3 ist der Aufbau des Splitteraktuators 20, der diese neutrale Operation ermöglicht, dargestellt. Eine Zylinderkammer 52 ist im Inneren des Getriebegehäuses 3a ausgebildet, diese Zylinderkammer 52 beherbergt einen ersten Kolben 53 und einen zweiten Kolben 54 und auf diese Weise ist die zylindrische Kammer 52 in drei Unterkammern 52N, 52L und 52H unterteilt. Diese zylindrischen Kammern 52N, 52L und 52H haben zugehörige pneumatische Pfade 53N, 53L und 53H, die sich ebenfalls im Inneren des Getriebegehäuses 3a erstrecken. Diese Anschlüsse 53N, 53L und 53H haben elektromagnetische Ventile 54N, 54L und 54H und erstrecken sich jeweils zu einem Lufttank 55. Eine Schubstange 56 ist mit dem zweiten Kolben 54 derart verbunden, dass sie vorwärts und rückwärts gleiten kann (wobei die linke Seite der Zeichnung als Vorderseite betrachtet wird), und der erste Schaltarm 47, der mit der ersten Muffe 42 in Eingriff steht, ist an der Schubstange 56 befestigt.
Auf diese Weise wird der erste Schaltarm 47 durch den ersten Kolben 53 und den zweiten Kolben 54 rückwärts und vorwärts in drei Stufen bewegt, wodurch erreicht wird, dass die erste Muffe 42 in eine jede der Positionen neutral (N), HIGH (N) und LOW (L) bewegt wird.
Die Positionssensoren 58N, 58L und 58H, die jeweils Kugelanschlagsschalter ("detent ball switches") zum Detektieren der HIGH-, LOW- und N-Position beinhalten, sind mit der Schubstange 56 assoziiert. Der Split-Getriebe-Positionssensor 23 wird durch diese drei Positionssensoren gebildet. Eine einzelne Einrastkerbe 59 ist in der Schubstange 56 ausgebildet. Nur der Positionssensor, dessen bewegliche Anschlagskugel in die Ausnehmung 59 eingerastet ist, wird EIN-geschaltet, wodurch die Bestimmung einer jeden Position gestattet wird. Die elektromagnetischen Ventile 54N, 54L und 54H und die Positionssensoren 58N, 58L und 58H sind elektrisch mit der TMCU 9 verbunden.
Die Beziehungen zwischen den elektromagnetischen Ventilen 54N, 54L und 54H und den Positionssensoren 58N, 58L und 58H und den Positionen der Split-Getriebeanordnung sind wie in 4 dargestellt. Wenn beispielsweise die HIGH-Position ausgewählt ist, ist nur das elektromagnetische Ventil 54H eingeschaltet und die übrigen Ventile 54L und 54N sind ausgeschaltet. Da pneumatischer Druck aus dem Lufttank 55 durch dasjenige elektromagnetische Ventil zugeführt wird, das EIN-geschaltet ist und eine pneumatische Druckzufuhr durch die anderen elektromagnetischen Ventile, die AUS-geschaltet sind, aufgehalten wird (die Zylinderkammern sind durch die AUS-geschalteten elektromagnetischen Ventile gegenüber der Luft geöffnet), wird nur der zylindrischen Kammer 52H pneumatischer Druck zugeführt. Demzufolge werden die beiden Kolben 53 und 54 simultan zum vordersten Ende bewegt, und die Split-Getriebeanordnung 17 wird in die HIGH-Position geschaltet. Wenn die LOW-Position ausgewählt wird, wird nur das elektromagnetische Ventil 54L EIN-geschaltet, und der erste Kolben 53 wird zum vordersten Ende bewegt, während sich der zweite Kolben 54 zum hinteren Ende fortbewegt. Demzufolge wird die Split-Getriebeanordnung 17 in die LOW-Position geschaltet.
Wenn die neutrale Position ausgewählt wird, werden die elektromagnetischen Ventile 54H und 54N simultan EIN-geschaltet, und das elektromagnetische Ventil 54L wird AUS-geschaltet. Wenn dies geschieht, bewegen sich der erste Kolben 53 und der zweite Kolben 54 näher zueinander. Der erste Kolben 53 trifft auf eine Kolbenanschlagsfläche 60 und bleibt stehen, und der zweite Kolben 54 trifft auf den ersten Kolben 53 und bleibt stehen. Somit gelangen beide Kolben ungefähr in die Mitte der zylindrischen Kammer 52, so dass die Split-Getriebeanordnung 17 die neutrale Position einnimmt.
Ein ähnlicher Aufbau wird im Aktuator 22 verwendet. Wie in 8 gezeigt ist, ist im hinteren Teil des Inneren des Getriebegehäuses 3a eine Zylinderkammer 90 ausgebildet, ein Bereichskolben 91 ist in der Zylinderkammer 90 derart angeordnet, dass er sich vorwärts und rückwärts bewegen kann, und die Zylinderkammer 90 ist in zwei Unterkammern 90L und 90H unterteilt. Die Unterkammern 90L und 90H haben jeweils pneumatische Anschlüsse 91L und 91H, die im Inneren des Getriebegehäuses 3a ausgebildet sind, und an den Anschlüssen sind Einlass-Anschlussstücke 92L und 92H montiert. Diese Einlass-Anschlussstücke sind jeweils über elektromagnetische Ventile, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, mit einem Lufttank verbunden.
Eine Bereichs-Schubstange 93 ist mit dem Bereichskolben 91 derart verbunden, dass sie vorwärts und rückwärts gleiten kann, und ein fünfter Schaltarm 51, der mit der fünften Muffe 46 in Eingriff steht, ist an der Bereichs-Schubstange 93 befestigt. Eine Rastkerbe 94 ist an der Bereichs-Schubstange 93 ausgebildet, und ein Positionssensor (Kugelanschlagsschalter) 95 ist in der Nähe angeordnet. Dieser Positionssensor 95 dient als Bereichsgetriebe-Positionssensor 25. Indem der Positionssensor 95 EIN- und AUS-geschaltet wird, wird die HIGH- oder LOW-Position der Bereichsgetriebeanordnung durch den Eingriff der Anschlagskugel 95a mit der Rastnut 94 oder deren Trennung detektiert.
Wenn der hinteren zylindrischen Kammer 90L pneumatischer Druck zugeführt wird, bewegt sich die Bereichs-Schubstange 93 nach vorne, und die Bereichsgetriebeanordnung 19 nimmt die LOW-Position ein, während, wenn der pneumatische Druck der vorderen zylindrischen Kammer 90H zugeführt wird, die Bereichs-Schubstange 93 sich nach hinten bewegt und die Bereichsgetriebeanordnung die HIGH-Position einnimmt.
Wenn das Fahrzeug im Leerlauf geparkt wird und die Split-Getriebeanordnung 17 für eine lange Zeitdauer in der neutralen Position gehalten wird, tritt gelegentlich das folgende Problem auf. Wie in 1 gezeigt ist, sind in allen Wellenlagerungsbereichen in dem Getriebegehäuse 3 Lager angeordnet, und diese Wellenlagerungsbereiche werden entweder durch Öl geschmiert, das von den Gegenzahnrädern C4 etc. gespritzt wird, oder durch das Öl, das von der Ölpumpe 35 zugeführt wird.
Da jedoch die Hauptgegenwelle 32 nicht gedreht wird, wenn die Split-Getriebeanordnung 17 in die neutrale Position geschaltet ist, findet weder das Ölspritzen noch der Antrieb der Ölpumpe 35 statt.
Wenn sich die Split-Getriebeanordnung 17 in der neutralen Position befindet, während das Fahrzeug im Leerlauf geparkt ist, ist die Eingabewelle 15 praktisch die einzige Komponente, die sich dreht. Demnach besteht kein Problem bezüglich einer inadäquaten Schmierung der Wellenlagerungsbereiche für die anderen Wellen, aber es besteht zumindest ein Risiko einer inadäquaten Schmierung des Wellenlagerungsbereichs für die Eingabewelle 15. Insbesondere besteht ein Risiko, dass die drei Lager 61A, 61B und 61C, die in der Zeichnung gezeigt sind, eine Abnutzung durch Reibung aufgrund mangelnder Schmierung erfahren, oder im schlimmsten Fall zusammenschmelzen.
Dementsprechend wird die Split-Getriebeanordnung 17 intermittierend zwischen der neutralen Position und einer anderen Position umgeschaltet, so dass die Hauptgegenwelle 32 gedreht wird und eine Schmierung des Wellenlagerungsbereichs intermittierend durchgeführt wird.
Diese intermittierende Schmierung wird nun unter Bezugnahme auf 6, die die grundlegende Steuerung dieser intermittierenden Schaltoperation zeigt, beschrieben. Die Steuerung wird von der TMCU 9 durchgeführt. Hier wird angenommen, dass der Fahrer einen Mittagsschlaf hält, während das Fahrzeug geparkt ist, im Leerlauf läuft und die Klimaanlage läuft.
Die TMCU 9 ermittelt zuerst im Schritt 601, ob die Bedingungen (Splitter-N-Bedingungen) zum Schalten der Split-Getriebeanordnung 17 in die neutrale Position (N) vorliegen. Diese Bedingungen bestehen darin, dass die Hauptgetriebeanordnung sich in der neutralen Position befindet, die Fahrzeuggeschwindigkeit nahezu 0 ist, die Feststellbremse angezogen ist und der Abtriebsschalter ("PTO-switch") AUS ist, und alle diese Bedingungen müssen für eine vorgeschriebene minimale Zeitdauer (z.B. 3 Sekunden) vorliegen. Wenn die Bedingungen erfüllt sind, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 602 voran, und wenn die Bedingungen nicht erfüllt sind, wiederholt die TMCU 9 den Schritt 601.
In Schritt 602 wird die Kupplung 2 automatisch entkuppelt, und in dem folgenden Schritt 603 wird der Splitteraktuator 20 betätigt und die Splitter-Getriebeanordnung 17 wird in die neutrale Position geschaltet. Die TMCU 9 schreitet dann zum Schritt 604 voran, und die Kupplung 2 wird automatisch gekuppelt. In Schritt 605 überprüft der Positionssensor 58N, ob sich die Splitter-Getriebeanordnung 17 in der neutralen Position befindet. Wenn diese Überprüfung beendet ist, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 606 voran, in dem ein eingebauter Timer die Zeit abzählt und darauf wartet, dass ein vorgeschriebenes Intervall t_int verstreicht. Dieses Intervall t_int wird nach einem unten beschriebenen Verfahren basierend auf einer Öltemperatur bestimmt.
Wenn dieses Intervall verstrichen ist, wird die Kupplung 2 automatisch im Schritt 607 entkuppelt, die Split-Getriebeanordnung 17 wird im Schritt 608 in die HIGH-Position (H) geschaltet, der Positionssensor 58H überprüft im Schritt 609, ob das Schalten in die HIGH-Position durchgeführt wurde, und die Kupplung 2 wird im Schritt 610 automatisch gekuppelt. Im Ergebnis beginnt die Hauptgegenwelle 32 sich zu drehen, und eine Schmierung der Wellenlagerungsbereiche wird erreicht.
Die TMCU 9 schreitet dann zum Schritt 611 voran, in dem der eingebaute Timer die Zeit abzählt und darauf wartet, dass eine vorgeschriebene Zeitspanne t_H verstreicht. Diese Zeitspanne wird in Übereinstimmung mit einem unten beschriebenen Verfahren bestimmt. Wenn die Zeitspanne verstrichen ist, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 612 voran, in dem die Kupplung 2 automatisch entkuppelt wird, die Split-Getriebeanordnung 17 in Schritt 613 in die neutrale Position geschaltet wird und die Kupplung 2 automatisch im Schritt 614 gekuppelt wird. Damit endet der Steuerungsprozess. Wenn diese Abfolge wiederholt wird, werden der Prozess des Schaltens der Split-Getriebeanordnung in die neutrale Position und der Prozess der Schmierung wiederholt beliebig oft durchgeführt.
Die Verfahren zum Bestimmen des Intervalls t_int in Schritt 606 und des Schmierzyklus-Intervalls t_H im Schritt 611 (die Zeitspanne, während der die Split-Getriebeanordnung 17 in die HIGH-Position geschaltet ist), wird im Folgenden beschrieben.
Wie oben beschrieben wurde, wird die Split-Getriebeanordnung 17 im grundlegenden Steuerungsprozess jedes Mal in die HIGH-Position geschaltet, wenn ein vorgeschriebenes Zeitintervall verstreicht, so dass die Gegenwelle 32 für eine bestimmte Zeit gedreht wird und dadurch eine Schmierung erreicht wird. Das Verhältnis zwischen dem Intervall, das das Schalten in die HIGH-Position auslöst, und der Periode, die als einzelner Schmierungszyklus genutzt wird, ist unter dem Gesichtspunkt eines Ausgleichs zwischen den Schmierungseigenschaften und den Geräuschverringerungseigenschaften wichtig. Bei dieser speziellen Ausführungsform wird an Hand der Öltemperatur, d.h. seiner Viskosität, ermittelt, ob die Schmierung benötigt wird oder nicht, und die oben beschriebenen Zeitspannen werden entsprechend ermittelt.
Das grundsätzliche Prinzip für diese Bestimmung wird im Folgenden beschrieben: wenn das Öl heiß ist und seine Viskosität gering ist, werden die Wellenlagerungsbereiche leicht ihr Öl verlieren. Daher wird die Schmierung unter relativ kurzen Intervallen durchgeführt. Da jedoch gleichzeitig das heiße Öl leicht in die beweglichen Teile eindringt, ist die Zeitspanne für einen Schmierungszyklus kurz gewählt. Wenn andererseits die Öltemperatur niedrig ist und die Viskosität hoch ist, verlieren die Wellenlagerungsbereiche nicht leicht ihr Öl, und daher wird das Schmierungsintervall lang gewählt. Da gleichzeitig das kalte Öl nicht leicht entlang der beweglichen Teile zirkuliert, wird die Zeitspanne für einen Schmierungszyklus lang gewählt. Wenn die Öltemperatur extrem niedrig ist und die Viskosität extrem hoch ist, wird das Intervall auf 0 gesetzt, so dass die Split-Getriebeanordnung 17 in der HIGH-Position gehalten wird, die Hauptgegenwelle 32 fortwährend gedreht wird, das Öl aktiv aufgewühlt wird und eine Schmierung ununterbrochen durchgeführt wird, um das Öl schnell zu erwärmen und die erwünschte Schmiereigenschaft schnell zu erreichen. Wenn dies stattfindet, liegt ein hochgradiger Viskositätswiderstand zwischen den Zahnrädern vor, so dass durch das Zusammenstoßen der Zähne der Zahnräder sehr wenig Geräusch verursacht wird und das Problem des ratternden Geräusches nicht auftritt.
Ausgehend von diesem Prinzip werden Versuche an einer echten Maschine durchgeführt, um herauszufinden, wann die Schmierung nicht mehr aufrecht erhalten wird, und dann werden das Intervall des Auslösens der Schaltung in die HIGH-Position und die Zeitspanne des Schmierungszyklus innerhalb eines Sicherheitsbereichs bestimmt.
Wenn jedoch die Öltemperatur direkt als Parameter benutzt wird, würde ein eigenständiger Öltemperatursensor benötigt werden. In dieser speziellen Ausführungsform wird daher die Öltemperatur abgeschätzt basierend auf der Abnahme der Drehzahl der Hauptgegenwelle 32, die von dem Hauptgegenwellen-Drehzahlsensor 26 von 1 und 2 gemessen wird, und das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position und die Zeitspanne des Schmierungszyklus werden darauf basierend bestimmt. Der Hauptgegenwellen-Drehzahlsensor 26 erhält Rotationspulse von dem Gegenzahnrad CH und ist ursprünglich für die Schaltungssteuerung vorgesehen, aber hier wird er außerdem zum Abschätzen der Öltemperatur verwendet. Die Verwendung eines einzigen Sensors 26 für zwei Zwecke verringert die Herstellungskosten der Vorrichtung.
Ein Öltemperatur-Abschätzdiagramm, das während des Abschätzens der Öltemperatur verwendet wird, ist in 5 gezeigt. In diesem Diagramm repräsentiert die horizontale Achse die Zeit t, während die vertikale Achse die Drehzahl Nc der Hauptgegenwelle (U/min) repräsentiert. Die beiden gekrümmten Linien A und B repräsentieren den Abfall in der Drehzahl Nc der Gegenwelle, wenn die Öltemperatur Toil gleich Toil1 bzw. Toil2 ist. Toil1 ist größer als Toil2, und in dieser Ausführungsform ist Toil1 auf 30°C gesetzt und Toil2 auf 0°C. Der Abfall in der Drehzahl beginnt bei der Hauptgegenwellendrehzahl Ncidle, die auftritt, wenn der Motor im Leerlauf läuft, und endet, wenn die Drehzahl 0 wird. Hier ist Ncidle 500 U/min. Der Punkt, an dem die Drehzahl anfängt abzunehmen, ist der Punkt, an dem die Kupplung vollständig entkuppelt ist. Dieser Anfangs- oder Startpunkt wird durch t_st bezeichnet.
Wie in der Figur gezeigt wird, ist der Abfall der Drehzahl erheblicher, wenn die Temperatur niedrig ist (Toil2), als wenn die Temperatur hoch ist (Toil1), und die Zeit, bis die Drehzahl 0 ist, ist kürzer (Δt₂ < Δt₃). In dem Bereich unter der gekrümmten Linie B gilt Toil < Toil2, in dem Bereich zwischen den gekrümmten Linien A und B gilt Toil2 < Toil < Toil1, während in dem Bereich oberhalb der gekrümmten Linie A gilt Toil1 < Toil.
Es gibt zwei Verfahren, mit denen die Öltemperatur aus dem Abfall in der tatsächlichen Drehzahl geschätzt werden kann. Bei dem einen Verfahren wird der Abfall der Drehzahl über eine feste Zeit (Δt₁) beginnend am Startpunkt detektiert und mit dem Diagramm verglichen, während in dem anderen die Zeit zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt gemessen wird, und diese Zeitspanne mit der Zeit Δt₂ oder Δt₃ im Diagramm verglichen wird. Bei der dargestellten Ausführungsform wurde das erstgenannte Verfahren verwendet, weil die Resultate in einer kürzeren Messzeit erhalten werden können, aber das letztgenannte Verfahren kann stattdessen gewählt werden. Das Öltemperatur-Abschätzdiagramm wird zuvor in der TMCU 9 gespeichert.
Ein Beispiel für den Prozess des Bestimmens des Intervalls des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position und der Zeitspanne des Schmierungszyklus ist in 7 gezeigt. Dieser Prozess wird durch die TMCU 9 ausgeführt. Hier wird die Bestimmung des Auslöseintervalls und der Schmierungszeitspanne gleichzeitig mit der Kupplungssteuerung ausgeführt, wenn das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen.
Zunächst wird als Voraussetzung für die Bewegung des Fahrzeugs verlangt, dass sich der Schalthebel in der neutralen Stellung befindet (d.h., dass sich die Hauptgetriebeanordnung in der neutralen Position befindet), dass die Kupplung gekuppelt ist und dass der Motor im Leerlauf läuft. Wenn der Fahrer aus diesem Zustand heraus den Schalthebel in eine Fahrposition schaltet, wird die Kupplung automatisch entkuppelt, um das Getriebe in einen Gang zu schalten. Wenn dies geschieht, wird die Split-Getriebeanordnung in die neutrale Position geschaltet, um die Öltemperatur abzuschätzen und um das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position und die Zeitspanne des Schmierungszyklus abzuschätzen.
Der in der Figur gezeigte Prozess wird zu dem Zeitpunkt begonnen, zu dem der Fahrer den Schalthebel betätigt. Zunächst wird die Kupplung im Schritt 701 automatisch entkuppelt, und im Schritt 702 wird die Split-Getriebeanordnung (Splitter) simultan in die neutrale Position (N) geschaltet. Wenn dies geschieht, beginnt die Drehzahl der Hauptgegenwelle ausgehend von Ncidle abzufallen. Daher wird im Schritt 703 die Abfallrate der Drehzahl berechnet und im Schritt 704 wird die Öltemperatur Toil abgeschätzt.
Die TMCU 9 schreitet dann zum Schritt 705 voran, in dem die abgeschätzte Öltemperatur Toil mit der zuvor gesetzten Öltemperatur Toil1 verglichen wird. Wenn Toil1 < Toil, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 706 voran, und das Intervall t_int zum Auslösen des Schaltens in die HIGH-Position wird auf t_A gesetzt (hier, ungefähr zwei Stunden), und die Zeit t_H für einen einzelnen Schmierungszyklus wird auf eine Zeit kürzer als t_C gesetzt (welche hier ungefähr fünf Minuten beträgt). Wenn Toil1 ≥ Toil, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 707 voran, und die Öltemperatur Toil wird mit der gesetzten Öltemperatur Toil2 verglichen. Wenn Toil2 < Toil, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 708 voran, in dem das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position t_int auf t_B gesetzt wird (t_B > t_A, hier ungefähr vier Stunden), und die Zeitspanne t_H für einen Schmierungszyklus wird gleich t_C gesetzt. Wenn Toil2 ≥ Toil, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 709 voran, in dem das Intervall t_int zum Auslösen des Schaltens in die HIGH-Position auf 0 gesetzt wird, so dass die Hauptgegenwelle kontinuierlich gedreht wird, bis die Öltemperatur Toil den Wert Toil2 erreicht, und die Schmierung wird kontinuierlich durchgeführt.
Nachdem das Intervall t_int zum Auslösen des Schaltens in die HIGH-Position und die Zeitspanne t_H des Schmierungszyklus auf diese Weise bestimmt wurden, schreitet die TMCU 9 zum Schritt 710 voran, in dem die Schaltungssteuerung der Hauptgetriebeanordnung und die Steuerung des Kuppelns der Kupplung durchgeführt werden, und der Steuerungsprozess endet.
Wie oben beschrieben wurde, gestattet es dieser Steuerungsprozess, dass das längstmögliche Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position und die minimale Zeitspanne des Schmierungszyklus basierend auf einer tatsächlichen Öltemperatur erhalten wird, dass die Schmierwirkung und die Geräuschverringe rungswirkung optimal ausbalanciert werden und dass gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit beibehalten wird.
Es sind auch Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise wird, wie in Schritten 607 und 610 von 6 gezeigt ist, bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Split-Getriebeanordnung geschaltet wird, die Kupplung entkuppelt und dann nach Beendigung des Schaltens wieder gekuppelt, zum Zwecke eines mechanischen Schutzes, aber dieses Entkuppeln und wiederholte Kuppeln der Kupplung kann weggelassen werden, da die Synchronisierungsvorrichtungen es gestatten, zu schalten, ohne die Kupplung zu entkuppeln und zu kuppeln, wenn sich die Hauptgetriebeanordnung in der neutralen Position befindet und der Motor im Leerlauf läuft. Darüber hinaus wird bei der gegenwärtigen Ausführungsform die Split-Getriebeanordnung in die HIGH-Position geschaltet, wenn die Schmierung durchgeführt wird, weil die Hauptgegenwellendrehzahl größer ist und die Schmierung effektiver durchgeführt werden kann. Jedoch kann die Split-Getriebeanordnung stattdessen in die LOW-Position geschaltet werden, obwohl die Schmierleistung im Ergebnis etwas verringert werden wird. Kurz gesagt sollte die Split-Getriebeanordnung in irgendeine Position geschaltet werden, die nicht die neutrale Position ist. Es können auch die spezifischen Werte für eine jede der Variablen (Toil1, Toil2 etc.) in Übereinstimmung mit gegebenen Bedingungen geändert werden. Bei der vorliegenden Erfindung werden sowohl das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position als auch die Zeitspanne des Schmierungszyklus basierend auf der Öltemperatur bestimmt, aber es ist akzeptabel, wenn nur eine dieser beiden bestimmt wird. In diesem Fall kann lediglich das Intervall des Auslösens des Schaltens in die HIGH-Position in Übereinstimmung mit der Öltemperatur verändert werden, weil nur ein enger Bereich der Fluktuationen in der Schmierungszeit vorliegt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen ist, bilden der Splitteraktuator 20 und die TMCU 9 in Kombination die Splittersteuerung der vorliegenden Erfindung.
Wenn wie oben beschrieben der Motor nach einer langen Pause beispielsweise zu Wartungszwecken gestartet wird, und der Motor aufgewärmt wird, während der Splitter sich in der neutralen Stellung befindet, bevor das Fahrzeug beginnt, sich zu bewegen, bewegt sich das Fahrzeug, ohne dass Öl in den Lagerbereichen, den Synchronisierungseinheiten etc. zirkuliert hat, wodurch das Risiko des Versagens der Schmierung gegeben ist.
Mit anderen Worten, weil sich, wie in 1 und 8 gezeigt ist, die Hauptgegenwelle 32 nicht dreht, wenn die Split-Getriebeanordnung 17 sich in der neutralen Position befindet, kann das Schlagen bzw. Aufspritzen des Öls durch die Gegenzahnräder CH, C4 etc. nicht auftreten. Da darüber hinaus die Ölpumpe 35 nicht angetrieben wird, kann kein Öl durch den Ölkanal 87 etc. den verschiedenen Lagerungsbereichen zugeführt werden.
Da insbesondere kein Gegenzahnrad in der Bereichsgetriebeanordnung 19 vorliegt, kann kein Aufschaufeln des Öls durch das Gegenzahnrad erwartet werden. Demzufolge muss Öl durch die Ölpumpe zugeführt werden, was im Hinblick auf die Ölzufuhr nachteilig ist. In der Bereichs-Verzahnungs-Kammer 85 wird Öl den Verzahnungseinheiten und den Synchronisierungseinheiten durch die Zufuhr von Öl aus der Ölpumpe 35 und die Schaufelwirkung zugeführt, die durch die Drehungen des fünften Verzahnungselements 41 und des Ausgabewellen-Verzahnungselements 70 bewirkt wird, aber da keine Ölzufuhr durch die Ölpumpe 35 vorliegt, wenn sich die Split-Getriebeanordnung 17 in der neutralen Position befindet und die Bereichsgetriebeanordnung 19 gar nicht angetrieben wird, kann durch die Verzahnungselemente kein Öl geschaufelt werden. Dementsprechend beginnt sich das Fahrzeug zu bewegen, während nicht genügend Öl in den Verzahnungseinheiten und den Synchronisierungseinheiten zirkuliert, und das Problem einer inadäquaten Schmierung tritt im signifikanten Maße auf. Da gleichzeitig der Ölpegel O_R so gewählt ist, dass er gerade das fünfte Verzahnungselement 41 und das Ausgabewellen-Verzahnungselement 70 bedeckt, kann inhärenterweise nur eine geringe Menge des Öls aufgeschaufelt werden, daher ist es vorzuziehen, dass eine ausreichende Schmierung durch die Ölpumpe 35 bewirkt wird, bevor das Fahrzeug gefahren wird. Dies gilt umso mehr bei tiefen Temperaturen, bei denen das Öl nicht leicht zirkuliert.
Um das oben beschriebene Problem zu beseitigen, hat dieses Getriebe 3 Mittel zum Verhindern des Schaltens des Splitters in die neutrale Position, die verhindern, dass die Splitter-Getriebeanordnung 17 in die neutrale Position geschaltet wird, wenn der Motor gerade angelassen wurde. Insbesondere umfassen diese Mittel ein Schaltungs-Verhinderungsprogramm, das zuvor in der TMCU 9 gespeichert wurde. Der Inhalt dieses Programms wird im Folgenden beschrieben.
9 zeigt den Inhalt der Steuerung, die durchgeführt wird, wenn der Motor angehalten ist, d.h. die N-Verhinderungs-Steuerung des Splitters. Zuerst bestimmt die TMCU 9 im Schritt 901, ob ein Zündschlüssel sich in der AUS-Stellung befindet, d.h., ob eine Anweisung zum Anhalten des Motors gegeben wurde. Wenn sich der Zündschlüssel nicht in der AUS-Position befindet, kehrt die TMCU 9 zum Schritt 901 zurück und wartet darauf, dass er in die AUS-Stellung bewegt wird, während die TMCU 9, falls er sich in der AUS-Stellung befindet, zum Schritt 902 voranschreitet und die Ausführung einer Steuerung zum Schalten der Getriebeanordnung 17 (Splitter) in die neutrale Position (N) verhindert. Wenn dieses geschieht, schaltet die TMCU 9, wenn sich die Split-Getriebeanordnung 17 bereits in der neutralen Position befindet, diese entweder in die HIGH- oder die LOW-Position, während die TMCU 9, falls sich die Split-Getriebeanordnung 17 in der HIGH- oder LOW-Position befindet, diesen Zustand beibehält. Die TMCU 9 beendet dann die Steuerung, woraufhin die ECU 6 den Motor anhält. Im Resultat wird der Motor des Fahrzeugs angehalten mit der Split-Getriebeanordnung 17 entweder in der HIGH- oder der LOW-Position.
10 zeigt den Steuerungsprozess, der ausgeführt wird, wenn der Motor angelassen wird, nachdem der oben beschriebene Steuerungsprozess, d.h. die N-Verhinderungs-Wartungssteuerung des Splitters, durchgeführt wurde. Dieser Steuerungsprozess wird begonnen, wenn der Zündschlüssel auf EIN gestellt ist, d.h. praktisch, wenn der Motor angelassen wird. Zunächst beginnt die TMCU 9 im Schritt 1001 unter Verwendung eines eingebauten Timers zu zählen. Die TMCU 9 schreitet dann zum Schritt 1002 voran, indem sie den Zählerwert C mit einem vorgegebenen Wert C₀ vergleicht. Dieser vorgegebene Wert C₀ ist definiert als die Zeitdauer, die ausreicht, um zu gestatten, dass das Öl unter all den verschiedenen Einheiten in dem Getriebe, die eine Schmierung benötigen, verteilt wird, und sie wird experimentell bestimmt. Hier beträgt sie 10 Minuten. Wenn der Zählerwert C kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert C₀ ist, wird der Schritt 1002 wiederholt, während, falls der Zählerwert C größer ist als C₀, die TMCU 9 zum Schritt 1003 voranschreitet, in dem die Steuerung zum Erlauben, dass die Split-Getriebeanordnung 17 in die neutrale Position geschaltet wird, gestattet wird. Damit enden der Steuerungsprozess und die normale Steuerung von 9 wird ausgeführt. Wie oben beschrieben wurde, wird durch diesen Steuerungsprozess verhindert, dass der Splitter in die neutrale Position geschaltet wird, so lange, bis die vorgeschriebene Zeit C₀ nach dem Anlassen des Motors verstrichen ist. Durch diese Steuerung werden die Gegenwelle und die Ölpumpe zumindest für die Zeitspanne C₀ gedreht, und es wird eine ausreichende Schmierung in dem Getriebe gewährleistet.
11 zeigt eine Variation der N-Verhinderungs-Wartungssteuerung des Splitters. Bei dieser Variation wird so lange verhindert, dass der Splitter in die neutrale Stellung geschaltet wird, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Anlassen des Motors einen vorgeschriebenen Wert übersteigt. Mit anderen Worten berechnet die TMCU 9 im Schritt 1101 die Fahrzeuggeschwindigkeit V basierend auf der Ausgabe des Drehzahlsensors 28 der Ausgabewelle, und die TMCU 9 vergleicht im Schritt 1102 die Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einem vorgegebenen Wert V₀. In gleicher Weise wie oben beschrieben, ist dieser Wert V₀ als Fahrzeuggeschwindigkeit definiert, die ausreicht, um sicherzustellen, dass eine adäquate Schmierung der verschiedenen Einheiten im Getriebe, die eine Schmierung benötigen, erreicht wird, und sie wird durch tatsächliche Experimentierung ermittelt. Hier beträgt sie 50 km/h. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner oder gleich dem vorgegebenen Wert V₀ ist, wird der Schritt 1102 wiederholt, während die TMCU 9, falls der erfasste Wert V größer ist als der vorgegebene Wert V₀, zum Schritt 1103 voranschreitet, in dem die Steuerung zum Schalten der Split-Getriebeanordnung 17 in die neutrale Position gestattet ist. Durch diesen Steuerungsprozess werden die Gegenwelle und die Ölpumpe nicht nur während der Aufwärmperiode, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null ist, gedreht, sondern auch solange, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert V₀ übersteigt, und daher ist eine ausreichende Schmierung im Inneren des Getriebes 3 gewährleistet, wenn der Motor angelassen wird.
12 zeigt eine andere Alternative des N-Verhinderungs-Wartungs-Steuerungsprozesses des Splitters. Bei diesem Beispiel wird verhindert, dass der Splitter in die neutrale Position geschaltet wird, bis eine vorgeschriebene Zeit verstrichen ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgeschriebenen Wert übersteigt, nachdem der Motor angelassen wurde. Dieser Steuerungsprozess kombiniert die Steuerungsprozesse von 10 und 11 oder verknüpft die beiden Steuerungsprozesse mit einer UND-Bedingung. Insbesondere wird der Steuerungsprozess in der folgenden Reihenfolge ausgeführt: Schritt 1001, 1002, 1101, 1102 und 1103 (1103). Durch diesen Steuerungsprozess werden die Gegenwelle und die Ölpumpe zumindest für die Zeitspanne C₀ und bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorbestimmten Wert V₀ übersteigt gedreht, und daher wird eine ausreichende Schmierung in dem Getriebe gewährleistet, wenn der Motor angelassen wird. Man beachte, dass diese Schritte auf geeignete Weise geändert werden können, um eine andere Variation zu erzeugen.
Durch den oben beschriebenen Steuerungsprozess kann auf zuverlässige Weise eine Schmierung erhalten werden, wenn der Motor angelassen wird, wie beispielsweise während der Aufwärmphase, und das Auftreten von Ausfällen aufgrund mangelnder Schmierung kann verhindert werden, sogar in einer Bereichsgetriebeanordnung, die einen Aufbau hat, der einer guten Schmierung nicht förderlich ist.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung in einem Getriebe angewendet werden, das keine Bereichsgetriebeanordnung hat, weil die vorliegende Erfindung immer noch eine ausreichende Schmierung der Split-Getriebeanordnung und der Haupt-Getriebeanordnung sicherstellt, wenn der Motor angelassen wird. Die Kupplung kann eine vollautomatische Kupplung sein, ohne eine manuelle Kupplungsfunktion, oder eine normale manuelle Kupplung.

Claims

Getriebe (3) für ein Fahrzeug mit einer Mehrzahl von Gängen, das folgendes umfaßt: eine Hauptgetriebeanordnung (18); ein Split-Getriebe (17), das als Hilfsgetriebe wirkt und zwischen einem Motor (1) und der Hauptgetriebeanordnung (18) derart angeordnet ist, daß die Antriebskraft des Motors über das Split-Getriebe (17) und die Hauptgetriebeanordnung (18) übertragen wird, wobei das Split-Getriebe eine hohe Übersetzungsstellung (H) und eine niedrige Übersetzungsstellung (L) hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Split-Getriebe (17) ferner eine neutrale Stellung (N) hat und daß eine Split-Getriebe-Steuerungsvorrichtung (9, 20) vorgesehen ist, die dazu bestimmt ist, das Split-Getriebe (17) intermittierend zwischen der neutralen Stellung (N) und einer anderen als der neutralen Stellung (H oder L) zu schalten, wobei die Split-Getriebe-Steuerungseinrichtung (9, 20) verhindert, daß das Split-Getriebe (17) in die neutrale Stellung (N) geschaltet wird, wenn der Motor angelassen wird.
Getriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Split-Getriebe-Steuerungseinrichtung (9, 20) das Schalten des Split-Getriebes (17) in die neutrale Stellung (N) so lange verhindert, bis eine vorgeschriebene Zeitspanne (C₀) nach dem Anlassen des Motors (1) verstrichen ist.
Getriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Split-Getriebe-Steuerungseinrichtung (9, 20) das Schalten des Split-Getriebes (17) in die neutrale Stellung (N) so lange verhindert, bis eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) nach dem Anlassen des Motors einen vorgeschriebenen Wert (V₀) übersteigt.
Getriebe (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Split-Getriebe-Steuereinrichtung (9, 20) das Schalten des Split-Getriebes in die neutrale Stellung (N) so lange verhindert, bis nach dem Anlassen des Motors sowohl eine vorgeschriebene Zeitspanne (C₀) verstrichen ist als auch eine Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einen vorgeschriebenen Wert (V₀) überschritten hat.
Getriebe (3) nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (3) ferner ein Bereichsgetriebe (19) umfaßt, das an der Antriebsseite des Getriebes (3) als Hilfsgetriebe tätig ist.
Getriebe (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschriebene Zeitspanne (C₀) 10 Minuten beträgt.
Getriebe (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschriebene Wert (V₀) 50 km/h beträgt.
Getriebe (3) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschriebene Zeitspanne (C₀) 10 Minuten beträgt und der vorgeschriebene Wert (V0) 50 km/h beträgt.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere als die neutrale Stellung die hohe Übersetzungsstellung ist.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Split-Getriebe-Steuerungseinrichtung (9, 20) das Split-Getriebe (17) für eine Zeitspanne (t_int) in der neutralen Stellung (N) hält, die in Übereinstimmung mit einer Öltemperatur (T_oil) bestimmt wird, wenn sie das Split-Getriebe intermittierend zwischen der neutralen Stellung und der anderen Stellung als der neutralen Stellung schaltet.
Getriebe (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Split-Getriebe-Steuerungseinheit (9, 20) das Split-Getriebe (17) für eine Zeitspanne (t_H) in der anderen als der neutralen Stellung hält, die in Übereinstimmung mit einer Öltemperatur (T_oil) bestimmt wird.