DE602005005564T2 - Anordnung zur Erfassung der Lageposition einer Schaltgabel eines Schaltgetriebes - Google Patents

Anordnung zur Erfassung der Lageposition einer Schaltgabel eines Schaltgetriebes Download PDF

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Handschaltgetriebe und insbesondere ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe mit automatischen Kupplungen für die jeweiligen Gangbereichsgruppen und nützlich zum Durchführen eines automatischen Schaltens durch Umschalten der automatischen Kupplungen zwischen einem eingerückten Zustand und einem ausgerückten Zustand und durch alternative Auswahl eines Gangbereichs zwischen den Gangbereichsgruppen. Noch genauer betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Handschaltgetriebe, wie ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bisher ist ein solches Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe bekannt, wie es in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 8-320054 offenbart ist. Das Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe umfasst eine erste Antriebswelle und eine zweite Antriebswelle, denen eine Drehkraft eines Motors wahlweise mittels entsprechender automatischer Getriebe zugeführt wird. Die zweite Antriebswelle ist hohl und drehbar auf der ersten Welle befestigt. Die erste Antriebswelle steht von der zweiten Antriebswelle vor, so dass sie einen vorstehenden hinteren Endbereich aufweist. Zwischen dem vorstehenden hinteren Endbereich der ersten Antriebswelle und einer Gegenwelle parallel zur ersten und zweiten Antriebswelle sind Zahnradpaare einer geradzahligen Gangbereichsgruppe, die wahlweise von entsprechenden Synchronisierern betätigt werden, um so Kraft durch diese hindurch zu übertragen, und Zahnradpaare einer ungeradzahligen Gangbereichsgruppe, die wahlweise betätigt werden, um somit Kraft über entsprechende Synchronisierer durch diese hindurch zu übertragen, angeordnet. Eine Drehkraft, die sich in Übereinstimmung mit einem ausgewählten Gangbereich verändert, wird aus dem vorderen Ende der Gegenwelle entnommen, die angrenzend an den Motor liegt.
  • Solch ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe ist so ausgelegt, dass bei einer Bedingung, bei der ein Gangbereich einer der Gangbereichsgruppen ausgewählt ist und seine entsprechende automatische Kupplung eingerückt ist, eine Auswahl irgend eines Gangbereichs der anderen der Gangbereichsgruppen nicht durchgeführt wird. Beim Schalten aus dem ausgewählten Gangbereich wird ein Gangbereich der anderen Gangbereichsgruppe von einem entsprechenden Synchronisierer ausgewählt und seine entsprechende automatische Kupplung wird ausgerückt. Dann wird die der einen Gangbereichsgruppe entsprechende automatische Kupplung ausgerückt und die der anderen Gangbereichsgruppe entsprechende automatische Kupplung wird eingerückt, d. h. ein Umschalten der Kupplungen zwischen einem eingerückten Zustand und einem ausgerückten Zustand wird durchgeführt, zusammen mit einer alternativen Auswahl des Gangbereichs zwischen den beiden Gangbereichsgruppen. Dadurch kann ein automatisches Schalten durchgeführt werden, obwohl das Getriebe ein Handschaltgetriebe ist.
  • Die 4 bis 7 zeigen eine Schaltgabelanordnung gemäß einer früheren Technologie, die in einem solchen Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe genutzt werden kann. Die Schaltgabelanordnung umfasst eine Schaltgabel 56 mit einem Schaltgabel-Hauptkörper 54, der einen nahezu halbkreisförmigen Teil einer kreisförmigen Außenumfangsnut 53 einer Kupplungsmuffe 52 eines Synchronisierers 51 überspannt, und einen Eingriffsbereich 55, der in die Außenumfangsnut 53 eingreift und somit diese festhält.
  • Bei einer solchen Schaltgabel 56 ist der Schaltgabel-Hauptkörper 54 gleitfähig auf einer Schaltwelle 57 befestigt. Durch Bewegen des Schaltgabel-Hauptkörpers 54 axial zur Schaltwelle 57 mittels eines Stellglieds 58, das mit der Schaltgabel 56 verbunden ist, wird die Kupplungsmuffe 52 des Synchronisierers 51 axial davon bewegt, um somit, durch eine Synchronisierungsfunktion des Synchronisierrings 59, einen gezahnten Innenumfang der Kupplungsmuffe 52 mit einem Kupplungszahnrad 60 oder 61 von einem der Zahnradpaare, die auf der Gegenwelle und der Antriebswelle vorgesehen sind, in Eingriff zu bringen, um somit einen Gangbereich zu wählen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Damit ein solches Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe ein automatisches Schalten durchführen kann, ist es notwendig, die axiale Bewegung der Schaltgabel 56 in Bezug auf die Schaltwelle 57 mittels einer Schaltgabel-Erfassungsvorrichtung mit Dauermagneten 62 und einem magnetischen Sensor 64 zu erfassen. Insbesondere ist es notwendig, Magnete 62 an einer Halterung 63 zu befestigen, die wiederum auf einem Befestigungsbereich der Schaltgabel 56 montiert ist, an der die Schaltgabel 56 gleitfähig auf einer Schaltwelle 57 befestigt ist, um so von dieser vorzustehen, und einen magnetischen Sensor 64 auf einem Getriebe an irgendeiner Position daran zu montieren, d. h. hier den magnetischen Sensor 64 auf einer Innenwand eines Getriebegehäuses (nicht gezeigt) mittels einer Halterung (ebenfalls nicht gezeigt) zu befestigen, so dass er den Magneten 62 gegenüberliegt oder zugewandt ist.
  • Solch eine Erfassungsvorrichtung, die einen Magneten und einen magnetischen Sensor zum Erfassen einer geradlinigen Bewegung eines Bewegungskörpers nutzt, ist bekannt und in US-Patenten Nr. 6,833,697 und 6,867,583 offenbart. Insbesondere wenn sich der Dauermagnet 62, der sich zusammen mit der Schaltgabel 56 bewegt, in Bezug auf den magnetischen Sensor 64 verlagert und sich die Dichte des Magnetflusses, die vom magnetischen Sensor 64 erfasst wird, verändert, ist es möglich, die Verlagerung des Dauermagneten 62, und somit der Schaltgabel 56, zu erfassen.
  • In der Zwischenzeit hat eine solche Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung Schwierigkeiten beim Befestigen der Halterung 63, die den Magneten 62 auf der Schaltgabel 56 lagert, und beim Befestigen des magnetischen Sensors 64 auf dem Getriebegehäuse. Außerdem besteht beim Befestigen des Magneten 62 auf der Schaltgabel 56 mittels der Halterung 63 die Möglichkeit, dass, aufgrund von Schwingungen der Halterung 63, die Lagerfestigkeit, mit der der Magnet 62 auf der Halterung 63 gelagert ist, verringert wird, die Haltbarkeit der Halterung 63 selbst verringert wird, und, falls die Halterung 63 mittels Schrauben 65 an der Schaltgabel 56 befestigt ist, dass die Haltbarkeit einer Befestigungsposition durch Verwendung von Schrauben 65 verringert ist. Da der Magnet 72 auf der Schaltgabel 56 befestigt ist und der magnetische Sensor 64 auf dem Getriebegehäuse befestigt ist, besteht weiterhin das Problem, dass eine Einstellung des Raums zwischen dem Magneten 62 und dem magnetischen Sensor 64 schwierig ist.
  • In der US 5,068,583 als nächstliegender Stand der Technik ist eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung offenbart, umfassend eine Kupplungsmuffe, die einen Synchronisierer darstellt, eine Schaltgabel, die mit der Kupplungsmuffe beweglich ist, und ein Stellglied zum Bewegen der Schaltgabel, wobei das Stellglied einen feststehenden Hauptkörper und ein sich hin- und herbewegendes Abtriebselement umfast, das mit der Schaltgabel verbunden ist, wobei die Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung umfasst: einen Magneten, der auf dem Abtriebselement des Stellglieds befestigt ist; und einen magnetischen Sensor, der auf dem Hauptkörper des Stellglieds befestigt ist, um mit dem Magneten zusammenzuwirken, um die Position der Schaltgabel zu erfassen.
  • Es ist dementsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe bereitzustellen, das frei ist von den oben beschriebenen Problemen, d. h. das einfach zu montieren ist, die Lagerfestigkeit eines Magneten erhöhen kann und mit dem die Einstellung des Raums zwischen dem Magneten und dem magnetischen Sensor einfach ist.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, wird eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Handschaltgetriebe mit einer Kupplungsmuffe, die einen Synchronisierer darstellt, einer Schaltgabel, die mit der Kupplungsmuffe beweglich ist, und einem Stellglied zum Bewegen der Schaltgabel bereitgestellt, wobei das Stellglied einen feststehenden Hauptkörper und ein sich hin- und herbewegendes Abtriebselement umfasst, das mit der Schaltgabel verbunden ist, wobei die Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung einen Magneten, der auf dem Abtriebselement des Stellglieds befestigt ist, und einen magnetischen Sensor umfasst, der auf dem Hauptkörper des Stellglieds befestigt ist, um mit dem Magneten zusammenzuwirken, um die Position der Schaltgabel zu erfassen, wobei das Abtriebselement (6) des Stellglieds (5) einen Gleitabschnitt (6b) aufweist, der zylindrisch ist und an dem es gleitfähig auf dem Hauptkörper (9a) installiert ist, wobei der magnetische Sensor (8) radial außerhalb des Abtriebselements (6) angeordnet ist, wobei der Magnet (7) auf dem Abtriebselement (6) an einer Position gegenüber dem magnetischen Sensor (8) befestigt ist, wobei das Stellglied eine Einrichtung (12) zum Verhindern der Drehung des Abtriebselements (6) relativ zum Hauptkörper (9a) umfasst.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils einer Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das nicht durch die Ansprüche abgedeckt ist;
  • 3 zeigt eine vergrößerte schematische Ansicht eines Teils einer Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht einer Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe gemäß einer früheren Technologie;
  • 5 zeigt eine schematische Ansicht einer Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß einer weiteren früheren Technologie;
  • 6 zeigt eine schematische Seitenansicht der Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung der 5; und
  • 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Synchronisierers für ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe gemäß einer früheren Technologie.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
  • Zuerst Bezug nehmend auf 1 wird eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Doppelkupplungs-Handschaltgetriebe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 1 greift eine Schaltgabel 1 in eine Außenumfangsnut 3 einer Kupplungsmuffe 2 ein, welche einen Synchronisierer eines Doppelkupplungs-Handschaltgetriebes darstellt, während sie gleitfähig auf der Schaltwelle 4 befestigt ist, die parallel zur Mittelachse der Kupplungsmuffe 2 angeordnet ist. Ein Stellglied 5 umfasst einen feststehenden Hauptkörper 9 und ein sich hin- und herbewegendes Abtriebselement 6, das mit der Schaltgabel 1 verbunden ist, um die Schaltgabel 1 axial zu bewegen. Das Abtriebselement 6 umfasst ein Paar von Gleitabschnitten 6b und einen Verbindungsabschnitt 6a zwischen den Gleitabschnitten 6b. Das Abtriebselement 6 ist am Verbindungsabschnitt 6a mit der Schaltgabel 1 verbunden. Der Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 umfasst ein Paar von Zylinderabschnitten 9a, in denen jeweilige Gleitabschnitte 6b des Abtriebselements 6 gleitfähig eingebaut sind.
  • Zwei Dauermagnete 7 in der Form eines kreisförmigen Rings sind in den Gleitabschnitten 6b des Abtriebselements 6 integriert, um so neben dem Verbindungsabschnitt 6a (d. h. befestigt auf den Gleitabschnitten 6b an den näherliegenden axialen Enden davon) und in einer Weise angeordnet zu sein, dass sie freiliegende Umfänge konzentrisch zum Abtriebselement 6 aufweisen. Ein magnetischer Sensor 8 ist auf dem Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 mittels einer Halterung (nicht gezeigt) befestigt, um so dem Verbindungsbereich 6a des Abtriebselements 6 gegenüberzuliegen.
  • Öldruckkammern 10 und 11 sind zwischen dem Hauptkörper 9 und dem Abtriebselement 6 des Stellglieds 5 ausgebildet, genauer zwischen den Zylinderabschnitten 9b des Hauptkörpers 9 und den entsprechenden Gleitabschnitten 6b des Abtriebelements 6. Durch Zuführen und Ableiten von Öldruck in die Öldruckkammern 10 und 11 und aus diesen heraus wird das Abtriebselement 6 nach links und nach rechts in der Figur angetrieben.
  • Auch wenn hier ein Stellglied 5 eines hydraulisch betätigten Typs verwendet wird, ist diese keine Einschränkung. Zum Beispiel kann ein Stellglied eines elektromagnetisch betätigten Typs oder eines pneumatisch betätigten Typs verwendet werden.
  • Durch Befestigen der Magnete 7 direkt am Abtriebselement 6 des Stellglieds 5 kann die Halterung, die ansonsten zum Befestigen der Magnete an der Schaltgabel benötigt werden, weggelassen werden, wodurch es möglich wird, die Probleme der früheren Technologie zu lösen, d. h. eine Verringerung der Lagerfestigkeit des von der Halterung gelagerten Magneten, eine Verringerung der Haltbarkeit der Halterung selbst, eine Verringerung der Haltbarkeit eines Halterungsbefestigungsbereichs, an dem die Halterung mittels Schrauben an der Schaltgabel befestigt wird, aufgrund von Schwingungen der Halterung, und Schwierigkeiten beim Befestigen der Halterung an der Schaltgabel. Außerdem kann durch die Anordnung des magnetischen Sensors 8, so dass er auf dem Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 gelagert ist, die Montage oder Installation des magnetischen Sensors 8 einfach erreicht werden, und eine Einstellung des Raums zwischen jedem Magneten 7, der auf dem Abtriebselement 6 befestigt ist, und dem magnetischen Sensor 8 kann einfach erreicht werden.
  • Durch Ausbilden des Magneten 7 in einer kreisförmigen Ringform und Befestigen desselben konzentrisch auf dem Abtriebselement 6, das zylindrisch ist, wird es weiterhin möglich, einen Raum zwischen jedem Magneten 7 und dem magnetischen Sensor 8 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufrechtzuerhalten, während ermöglicht wird, dass jeder Magnet 7 immer an einer Position gegenüber dem magnetischen Sensor 8 oder diesem zugewandt gehalten wird, auch wenn das Abtriebselement 6 in Bezug auf den Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 gedreht wird, wodurch es möglich wird, die Genauigkeit bei der Erfassung der Position der Schaltgabel 1 zu erhöhen.
  • 2 zeigt eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • Bezugnehmend auf 2 haben die Magnete 7 die Form eines massiven Blocks und sind in entsprechenden axialen Endflächen 6a und 6b des Abtriebselements 6 in einer Weise integriert, dass sie zur Außenseite freigelegt sind. Die magnetischen Sensoren 8 sind in dem Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 integriert, um so an entfernteren axialen Enden 6c und 6d der Gleitabschnitte 6b angeordnet und freigelegt zu sein. Zylindrische Abschnitte 9a des Hauptkörpers 9 des Stellglieds 5 haben ein unteres Ende, so dass Innenendflächen 9b und 9c gegenüber den entsprechenden entfernteren axialen Enden 6c und 6d der Gleitabschnitte 6b des Abtriebselements 6 liegen. Zwei magnetische Sensoren 8 sind im Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 integriert, so dass sie an Innenendflächen 9b und 9c axial gegenüber den entsprechenden entfernteren axialen Enden 6b und 6c des Abtriebselement 6 angeordnet und freigelegt oder angrenzend an die Innenendflächen 9b und 9c angeordnet sind.
  • Durch Befestigen der magnetischen Sensoren 8 am Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 in der oben beschriebenen Weise kann eine Halterung, die ansonsten gemäß der früheren Technologie benötigt wurde, weggelassen werden, wodurch ermöglicht wird, dass magnetische Sensoren 8 einfach an Ort und Stelle und mit einer erhöhten Festigkeit installiert werden können.
  • 3 zeigt eine Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
  • In diesem Ausführungsbeispiel werden, unter der Bedingung, dass das Abtriebselement 6 des Stellglieds 5 eine zylindrische Form hat, die Magnete 7 im Abtriebselement 6 an einer Position neben dem Verbindungsabschnitt 6a und jeweils gegenüber dem magnetischen Sensor 8 in einer Weise integriert, das sie eine freigelegte Oberfläche aufweisen, d. h. die Magnete 7 werden auf den Gleitabschnitten 6b des Abtriebselements 6 so befestigt, dass sie dem magnetischen Sensor 8 gegenüberliegen. Das Abtriebselement 6 umfasst ein Paar von axialen Nuten oder Vorsprüngen 12 an Außenumfängen der Gleitabschnitte 6b. Wenn auch nicht gezeigt, weist der Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 an den Innenumfängen der Zylinderabschnitte 9a (siehe 2) Vorsprünge oder Nuten auf, die passend mit den Nuten oder Vorsprüngen 12 des Abtriebselements 6 in Eingriff gelangen können. Nuten oder Vorsprünge 12 des Abtriebselements 6 wirken mit den Vorsprüngen oder Nuten des Hauptkörpers 9 zusammen, um eine Einrichtung zu bilden, welche die Drehung des Abtriebselements 6 in Bezug auf den Hauptkörper 9 des Stellglieds 5 verhindert.
  • Dadurch kann der Magnet 7 nur an einer Position gegenüber dem magnetischen Sensor 8 angeordnet werden und kann somit eine kleinere Form aufweisen, und es wird möglich, die Arbeitszeit zum Ausbilden und Installieren des Magneten 7 zu verringern.
  • Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung P2004-208816 (eingereicht am 15. Juli 2004) wird hiermit durch diesen Verweis mit aufgenommen.
  • Auch wenn die Erfindung oben unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele werden den Fachleuten auf dem Gebiet im Lichte der obigen Lehre in den Sinn kommen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Ansprüche definiert.

Claims (3)

  1. Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung für ein Handschaltgetriebe mit einer Kupplungsmuffe (2), die einen Synchronisierer darstellt, einer Schaltgabel (1), die mit der Kupplungsmuffe (2) beweglich ist, und einem Stellglied (5) zum Bewegen der Schaltgabel (1), wobei das Stellglied (5) einen feststehenden Hauptkörper (9) und ein sich hin- und herbewegendes Abtriebselement (6) umfasst, das mit der Schaltgabel (1) verbunden ist, wobei die Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung umfasst: einen Magneten (7), der auf dem Abtriebselement (6) des Stellglieds (5) befestigt ist; und einen magnetischen Sensor (8), der auf dem Hauptkörper (9) des Stellglieds (5) befestigt ist, um mit dem Magneten (7) zusammenzuwirken, um die Position der Schaltgabel (1) zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (6) des Stellglieds (5) einen Gleitabschnitt (6b) aufweist, der zylindrisch ist und an dem es gleitfähig auf dem Hauptkörper (9a) installiert ist, wobei der magnetische Sensor (8) radial außerhalb des Abtriebselements (6) angeordnet ist, wobei der Magnet (7) auf dem Abtriebselement (6) an einer Position gegenüber dem magnetischen Sensor (8) befestigt ist, wobei das Stellglied eine Einrichtung (12) zum Verhindern der Drehung des Abtriebselements (6) relativ zum Hauptkörper (9a) umfasst.
  2. Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnet (7) die Form eines kreisförmigen Rings aufweist und eine freigelegte Außenumfangsgrenze konzentrisch zum Abtriebselement (6) umfasst.
  3. Schaltgabelpositions-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend zwei der Magneten (7), wobei das Abtriebselement (6) des Stellglieds (5) ein Paar von Gleitabschnitten (6b) und einen Verbindungsbereich (6a) zwischen den Gleitabschnitten (6b) umfasst, wobei das Abtriebselement (6) an dem Verbindungsbereich (6a) mit der Schaltgabel (1) verbunden ist, wobei die Magneten (7) auf den Gleitabschnitten (6b) an näheren axialen Enden davon befestigt sind, wobei der Hauptkörper (9) des Stellglieds (5) ein Paar von Zylinderabschnitten (9a) umfasst, in denen die jeweiligen Gleitabschnitte (6b) des Abtriebselements (6) gleitfähig installiert sind, wobei der magnetische Sensor (8) zwischen den und radial außerhalb der Magneten (7) angeordnet ist.
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