DE69303037T2

DE69303037T2 - Anordnung eines Getriebebereich-Schaltgliedes mit variablem Druck

Info

Publication number: DE69303037T2
Application number: DE69303037T
Authority: DE
Inventors: Ronald Allen Hutchison; Dale Edward Muyskens
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1993-01-07
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2013-01-08
Also published as: ES2089708T3; CN1122287A; JPH05263925A; US5199311A; EP0552868A1; EP0552868B1; CN1044030C; DE69303037D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In Beziehung stehende Anmeldungen

Diese Anmeldung steht mit den US-Patentschriften
5 222 404, die mit AUXILIARY SECTION ACTUATOR CONTROL SYSTEM AND METHOD bezeichnet ist,
5 216 931, die mit INTERLOCK MECHANISM FOR RANGE SECTIQN SLAVE VALVE bezeichnet ist,
5 172 604, die mit RANGE VALVE PRE-EXHAUST bezeichnet ist,
5 218 878, die mit TWO-STAGE RANGE PISTON/CYLINDER ASSEMBLY bezeichnet ist,
5 193 410, die mit RANGE SECTION PRQTECTION VALVE ASSEMBLY bezeichnet ist,
5 196 066, die mit DUAL PRESSURE REGULATOR bezeichnet ist,
5 334 392, die mit VARIABLE PRESSURE RANGE SECTION ACTUATOR PISTON bezeichnet ist,
5 231 895, die mit AUXILIARY SECTION ACTUATOR AIR CONTROL SYSTEM bezeichnet ist,
5 199 312, die mit RANGE SECTION ACTUATOR CONTRO SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTING DAMAGE TO RANGE SECTION SYNCHRONIZERS bezeichnet ist, und
5 199 314, die mit SYNCHRONIZED SPLITTER SECTION PROTEOTION SYSTEM/METHOD bezeichnet ist,
in Beziehung, die alle auf den gleichen Anmelder, die Baton Corporation, zurückgehen.

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem/Verfahren einer Hilfsgruppenaktuatoranordnung für ein Fahrzeugverbundgetriebe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine druckmittelbetätigte (pneumatische) Aktuatoranordnung zum Steuern des Einrückens von synchronisierten Hilfsgruppenklauenschaltkupplungen bei Verbundgetrieben der Bauart, die ein oder mehrere mehrgängige Hilfsgetriebegruppen aufweisen, die mit einer mehrgängigen Hauptgetriebegruppe hintereinander geschaltet sind. Noch spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Steuersystem/Verfahren einer druckmittelbetätigten Aktuatoranordnung zum Schutz der synchronisierten Hilfsgruppenklauenkupplungen, insbesondere der synchronisierten Klauenschaltkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe eines Schwerlastfahrzeugverbundgetriebes bei einem Verbundschaltvorgang.

Beschreibung des Standes der Technik

Gangwechselverbundgetriebe der Bauart mit einer oder mehreren Hilfsgruppen, die mit einer Hauptgetriebegruppe hintereinander geschaltet sind, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Solche Getriebe sind typischerweise bei Schwerlastfahrzeugen, wie großen Lastkraftwagen, Sattelzügen oder ähnlichem, vorhanden. Kurz gesagt ist die Gesamtzahl der verfügbaren Getriebegangstufen bei Verwendung von hintereinander geschalteten Haupt- und Hilfsgetriebegruppen unter Voraussetzung einer richtigen Bemessung der Gangabstände gleich dem Produkt der Gangstufen der Haupt- und der Hilfsgruppe. Bspw. liefert ein Gangwechselverbundgetriebe mit einer vier- (4) gängigen Hauptgruppe, die mit einer drei- (3) gängigen Hilfsgruppe hintereinander geschaltet ist, wenigstens theoretisch zwölf (4x3=12) verfügbare Gangstufen.
Hilfsgetriebegruppen gibt es in drei Grundbauformen: Dem Rangetyp, dem Splittertyp oder dem kombinierten Range/Splittertyp.
Bei Verbundgetrieben mit einer Hilfsgruppe vom Rangetyp ist der Gangabstand oder sind die Gangabstände größer als der Gesamtübersetzungsbereich der Hauptgetriebegruppe und die Hauptgetriebegruppe wird in jedem ihrer Rangebereiche fortschreitend durch ihre Gangstufen geschaltet. Beispiele solcher Verbundgetriebe mit Hilfsgruppen vom Rangetyp sind aus den US-Patenten Nr. 4.974.474, das den nächstkommenden Stand der Technik bildet, 4.964.313, 4.920.815, 3.105.395, 2.637.222 und 2.637.221 ersichtlich.
Das bekannte RT/RTO 11609- und das RT/RTO 11610 - "Roadranger" - Getriebe der Anmelderin sind Beispiele für Schwerlastfahrzeuggetriebe vom Rangetyp mit "(4+1) x (2)" neun Gängen und mit "(5) x (2)" zehn Gängen.
Bei Verbundgetrieben mit einer Hilfsgruppe vom Splittertyp sind die Gangabstände der Splitterhilfsgruppe kleiner als die Gangabstände der Hauptgetriebegruppe und jede Hauptgruppengangstufe ist durch die Splittergruppe gesplittet oder unterteilt. Beispiele für Gangwechselverbundgetriebe mit Hilfsgruppen vom Splittertyp sind aus den US-Patenten Nr. 4.290.515, 3.799.002, 4.440.037 und 4.527.447 ersichtlich.
Bei einer Hilfsgruppe oder bei Hilfsgruppen vom kombinierten Range- und Splittertyp sind sowohl Rangeals auch Splittergangstufen vorgesehen, die es gestatten, die Hauptgruppe in wenigstens zwei Rangestufen fortschreitend durch ihre Gänge zu schalten, und die es außerdem gestatten, daß die Hauptgruppengangstufen in wenigstens einem Rangebereich aufgesplittet werden.
Ein Beispiel eines Verbundgetriebes mit einer einzelnen Hilfsgruppe vom kombinierten Range/Splittertyp ist aus den US-Patenten Nr. 3.283.613, 3.648.546 ersichtlich. Eine drei Gangebenen aufweisende viergängige Hilfsgruppe vom kombinierten Rangel Splittertyp ist aus dem US-Patent Nr. 4.754.665 ersichtlich. Die bekannte RT/RTO 11613 und RT/RTO 14718 "Eaton Roadranger" - Getriebe der Anmelderin sind Beispiele eines "(4+1) X (3)" - dreizehngängigen und eines "(4+1) X (4)" - achtzehngängigen Getriebes vom kombinierten Range/Splittertyp.
Ein anderes Beispiel ist das Getriebemodell "Ecosplit", das von der Zahnradfabrik Friedrichshafen Aktiengesellschaft, Friedrichshafen, Bundesrepublik Deutschland, verkauft wird, das eine separate Splitter- Hilfsgruppe vor und eine separate Range-Hilfsgruppe hinter der Hauptgetriebegruppe verwendet.
Es sollte angemerkt werden, daß die Begriffe Hauptund Hilfsgruppe relativ sind und daß die Bezeichnungen der Haupt- und der Hilfsgruppe gerade umgekehrt sind, wenn der Typ der Hilfsgruppe (entweder Range- oder Splitter-) ebenfalls umgekehrt wird. Mit anderen Worten würde, ausgegangen von einem herkömmlich als fünfgängige Hauptgruppe mit zweigängiger Hilfsgruppe vom Rangetyp angesehenen Getriebe, wenn die normalerweise als Hilfsgruppe angesehene Gruppe als die Hauptgetriebegruppe angesehen wird, die normalerweise als Hauptgruppe angesehene Gruppe als viergängige Hilfsgruppe vom Splittertyp für diese angesehen werden. Gemäß einer in der Getriebeindustrie allgemein akzeptierten Konvention und wie in dieser Beschreibung der Erfindung verwendet, ist die Hauptgetriebegruppe eines Verbundgetriebes die Gruppe, die die größte (oder wenigstens keine geringere) Anzahl von Vorwärtsgängen aufweist, die die Auswahl einer Leerlaufstellung gestattet, die den (die) Rückwärtsgang (Rückwärtsgänge) und/oder die (bei manuellen oder halbautomatischen Getrieben), im Gegensatz zu Master/Slave-Kolbenzylinderanordnungen oder ähnlichem durch Betätigung einer Schaltstange, Schaltschiene oder einer Schaltwellen/- Schaltfingeranordnung betätigt wird.
Bei Verbundgetrieben der Rangebauart, der kombinierten Range/Splitterbauart oder der Splitter/Rangebauart wird die Hauptgetriebegruppe typischerweise mittels einer Schaltstangengehäuseanordnung oder einer Einzelschaltwellenanordnung geschaltet, die mittels eines manuell betätigten Schalthebels oder ähnlichem gesteuert werden, und die Hilfsgruppe wird bei "Wiederholt-H" - Getriebetypen mittels eines Knopfes oder Schalters, der üblicherweise manuell betätigt ist, geschaltet, der einen entfernt angeordneten Slave-Ventil/Aktuatormechanismus steuert. Bei sogenannten "Doppel-H" - oder "Einundeinhalb-H" - Steuerungen wird der Rangebereich durch Schalter geschaltet, dieauf das Positionieren des Schalthebels reagieren. Steuerungen vom Doppel-H-Typ sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie aus den die US-Patenten Nr. 4.633.725 und 4.275.612 ersichtlich ist.
Weil die Rangegruppe häufig synchronisierte Klauenkupplungen nutzt, um eine akzeptable Schaltgualität zu erbringen und vorzeitigen Verschleiß oder Beschädigung der synchronisierten Rangegruppenkupplungen zu verhindern, war es eine Aufgabe des Standes der Technik, Einrichtungen zu schaffen, um sicherzustellen, daß ein Rangeschaltvorgang ausgelöst und hoffentlich beendet wird, während sich die Hauptgetriebegruppe im Leerlauf befindet.
Im Hinblick auf das Obige weisen Verbundgetriebe vom Rangetyp nach dem Stand der Technik üblicherweise ein Steuersystem, üblicherweise ein pneumatisches Steuersystem mit Verriegelungseinrichtungen, auf, die es gestatten, daß ein Rangeschaltvorgang durch Verwendung eines Selektorknopfes oder -schalters an einem Mastersteuerventil vorausgewählt, jedoch nicht. ausgelöst wird, bis die Hauptgetriebegruppe in den Leerlaufzustand oder wenigstens auf diesen zu geschaltet ist. Solche Systeme nutzen typischerweise Verriegelungseinrichtungen mechanischer Bauart an der mechanischen Verbindung zu dem Rangegruppenaktuator, die typischerweise die Bewegung der Rangegruppenschaltgabel verhindern, bis die Hauptgruppe in den Leerlauf geschaltet ist, oder der Bauart, bei der das Ventil (häufig als "Slave-Ventil bezeichnet), das Druckluft zu den Rangegruppenkolben liefert, entweder gesperrt oder nicht mit Druckmittel versorgt wird, bis ein Schaltvorgang in den Hauptgruppenleerlauf erfaßt wird, oder es wird lediglich aktiviert und mit Druckmittel versorgt, wenn die Hauptgruppe in den Leerlauf geschaltet ist und in diesem verbleibt. Beispiele solcher Getriebe und Steuersysteme für diese sind aus den US-Patenten Nr. 2.654.268, 3.138.965 und 4.060.005 ersichtlich. Getriebe mit Rangegruppen-Steuerventilen (Versorgung und/oder Ablaß), die verriegelt sind, bis ein Schalten der Hauptgetriebegruppe in den Leerlauf erfolgt, sind aus den US- Patenten 3.229.551, 4.450.869, 4.793.378 und 4.974.474 ersichtlich, deren letzteres den Oberbegriff der Ansprüche 1, 3, 8 und 10 offenbart. Während Systeme nach dem Stand der Technik einen beträchtlichen Schutz der Rangegruppen-Synchronisiereinrichtungen erbringen, indem sie das Einleiten eines Rangeschaltvorganges verhindern, bis die Hauptgetriebegruppe in den Leerlauf geschaltet ist, sind sie insofern nicht gänzlich befriedigend, als sie, während sie sicherstellen, daß ein Rangeschaltvorgang nicht ausgelöst wird, bis die Hauptgetriebegruppe im Leerlauf befindlich ist, den Zustand nicht verhindern, bei dem der Hauptgetriebeschaltvorgang schneller ist als der Rangeschaltvorgang (das heißt, diesen "schlägt") . Wie es bekannt ist, wird unter gewissen Bedingungen, wenn die synchronisierte Rangeschaltkupplung versucht einzurücken, während die Hauptgruppe eingerückt ist, ein Teil des Motordrehmoments ganz durch im Eingriff befindliche Reibflächen der Synchronisiervorrichtung auf die Fahrzeugantriebsräder übertragen und die Synchronisierreibelemente können schnell beschädigt werden. Unter solchen Bedingungen können die Rangegruppen-Synchronisiereinrichtungen in -besondere die Synchronisiereinrichtung für die direkte oder schnelle Rangestufe, relativ schnell beschädigt oder zerstört werden. Im Falle eines unbeabsichtigten Versuches, einen reinen Rangeschaltvorgang auszuführen, kann eine solche Beschädigung innerhalb von ungefähr zwei (2,0) Sekunden erfolgen.
Getriebe mit mechanischen Sperreinrichtungen, sowohl der starren als auch der nachgiebigen Bauart, sind aus den US-Patenten 4.974.474, 4.944.197 und 4.296.642 ersichtlich, wobei die Offenbarung des ersten von diesen den nächstkommenden Stand der Technik bildet. Solche Einrichtungen verriegeln die Rangeschaltkupplung typischerweise in der oberen oder unteren Position, während die Hauptgetriebegruppe nicht im Leerlauf befindlich ist, und/oder verriegeln die Hauptgetriebegruppe im Leerlauf, wenn die Rangeschaltkupplung nicht in ihrer schnellen oder langsamen Position eingerückt ist. Wenn diese Systeme richtig arbeiten, verhindern sie eine Beschädigung der Synchronisiereinrichtungen der Rangegruppe, die durch versuchtes Einrücken einer Rangeschaltkupplung bei nicht im Leerlauf befindlicher Hauptgetriebegruppe verursacht ist, während sie dennoch insofern nicht gänzlich zufriedenstellend sind, als (i) ein schnelles Schalten der Hauptgetriebegruppe ergeben kann, daß die Hilfsgruppe in einer ungewünschten Gangstufe verriegelt bleibt, als (ii) sobald eine Rangeschaltkupplung an der Sperrvorrichtung hängenbleibt, die Hauptgetriebegruppe nicht aus dem Leerlauf geschaltet werden kann, um die Kupplungen zu manipulieren, als (iii) nachgiebige Einrichtungen nicht richtig einrasten oder hängenbleiben können, als (iv) an den Sperr- und/oder Schaltaktuatorelementen eine beträchtliche Abnutzung und Belastung hervorgerufen werden kann und/oder als (v) mit der Abnutzung die Reibbeläge des Sperrmechanismus hängenbleiben können.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung, die alternativ in den Ansprüchen 1, 3, 8 und 10 definiert ist, können die Nachteile des Standes der Technik minimiert oder überwunden werden, indem ein Steuersystem/Verfahren einer Hilfsgruppenaktuatoranordnung vorgesehen wird, die die Hilfsgruppen-Synchronisiervorrichtungen schützt, wenn die Hauptgruppe vor der Beendigung eines versuchten Hilfsgruppenschaltvorganges eingerückt ist, und die es außerdem ermöglicht, daß der versuchte Hilfsgruppenschaltvorgang beendet wird, wenn die Kupplungshälften der einrückenden synchronisierten Kupplung eine im wesentlichen synchrone Drehung erreichen.
Das obige wird erreicht, indem ein Steuermittel für die Hilfsgruppenaktuatoranordnung geschaffen wird, das erfaßt, ob der Aktuator in einer dem Eingriff der Reibkupplungsfläche der Synchronisiereinrichtung entsprechende Position und der Sperrung des axialen Einrückens der synchronisierten Klauenkupplungsglieder (das heißt "blokkierte Position" der synchronisierten Klauenkupplungen) entsprechenden Position befindlich ist und das so reagiert, daß die ausgewählte Rangeschaltkupplung, üblicherweise die Rangeschaltkupplung der schnellen Gangstufe, veranlaßt wird, mit einer ersten, relativ hohen Kraft beaufschlagt zu werden, wenn die Kupplung nicht in der blockierten Position befindlich ist, und mit einer zweiten, sich graduell vermindernden, relativ geringeren Kraft beaufschlagt zu werden, wenn die Kupplung in der blockierten Position befindlich ist.
Bei der bevorzugten Ausführungsform einer pneumatisch betätigten Aktuatoranordnung wird die relativ hohe Kraft durch Druckbeaufschlagung der größeren Fläche eines Differentialflächenkolbens erhalten, während die sich graduell vermindernde niedrigere Kraft durch graduell zunehmendes Druckbeaufschlagen der kleineren Kolbenfläche erhalten wird, während die volle Druckbeaufschlagung des größeren Flächenbereiches des Differentialflächenkolbens aufrechterhalten wird.
Die Erfindung ist insbesondere zum Steuern des Einrückens der synchronisierten Schaltkupplung des schnellen oder direkten Rangebereiches gut geeignet. Ein Schutz für die synchronisierte Hilfsgruppenkupplung des langsamen oder untersetzten Ganges ist üblicherweise nicht erforderlich, weil das Drehmoment über die Reibflächen der Synchronisiereinrichtung beim Schalten in den unteren Hilfsgruppengang, insbesondere bei Synchronisiereinrichtungen vom Zapfentyp, dazu tendiert, das Freigeben eine gesperrten Synchronisiereinrichtung zu verursachen, um ein schnelles Einrücken der Kupplung zu veranlassen. Entsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes (Range-) Hilfsgruppen-Schaltsteuersystem für ein Verbundgetriebe der Bauart zu schaffen, bei der synchronisierte Klauenkupplungen in den Hilfsgruppen verwendet sind.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein druckmittelbetätigtes Hilfsgruppenaktuatorsystem zu schaffen, das eine ausgewählte synchronisierte Hilfsgruppenkupplung (üblicherweise der direkten oder schnellen Gangstufe) mit einer ersten, relativ hohen Kraft in Eingriffsrichtung vorspannt, wenn die Schaltkupplung nicht in der blockierten Position befindlich ist, oder mit einer sich von der hohen Kraft graduell zu einer relativ niedrigeren zweiten Kraft vermindernden Kraft in Eingriffsrichtung vorzuspannen, wenn die Schaltkupplung in der blockierten Position befindlich ist.
Diese und andere Aufgaben und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden aus dem Studium der detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verbundgetriebes mit einer Hilfsgruppe vom Splittertyp und mit einem pneumatischen Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1A ist eine schematische Veranschaulichung der Schalteinrichtung des Getriebes nach Fig. 1.
Fig. 1B ist eine schematische Veranschaulichung des Schaltmusters vom "Wiederholt-H" - Typ des Getriebes nach Fig. 1.
Fig. 1C ist eine schematische Veranschaulichung eines Schaltmusters vom "Doppel-H" - Typ für das Getriebe nach Fig. 1.
Fig. 2 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verbundgetriebes mit einer Hilfsgruppe vom kombinierten Splitter/Rangetyp, bei dem das erfindungsgemäße pneumatische Steuersystem insbesondere zweckmäßig ist.
Fig. 3 (A und B) ist eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung der Hilfsgruppe 102 des Getriebes 100.
Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines Schaltmechanismus vom Einzelschaltwellentyp.
Fig. 5 ist eine schematische Veranschaulichung eines Druckluftsteuersystemes zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5A ist eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes von Fig. 5.
Fig. 6 ist eine schematische Veranschaulichung eines alternativen Druckluftsteuersystemes.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

In der folgenden Beschreibung wird lediglich zur bequemeren Bezugnahme und ohne beschränkende Wirkung eine gewisse Terminologie verwendet. Die Wort "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Die Worte "nach vorn", "nach hinten" beziehen sich entsprechend auf das vordere und das hintere Ende des Getriebes, wie es herkömmlicherweise in einem Fahrzeug montiert ist, und bezeichnen entsprechend die rechte und linke Seite des in Fig. 1 veranschaulichten Getriebes. Die Worte "nach innen" und "nach außen" beziehen sich auf Richtungen auf die geometrische Mitte der Einrichtung und bezeichneter Teile derselben zu bzw. von dieser weg. Diese Terminologie beinhaltet die oben spezifisch genannten Worte, Ableitungen von diesen sowie Worte von ähnlicher Bedeutung.
Der Begriff "Verbundgetriebe" wird verwendet, um ein Geschwindigkeits- oder Gangwechselgetriebe mit einer mehrere Vorwärtsgänge aufweisenden Hauptgetriebegruppe und einer mehrere Gänge aufweisende Hilfsgetriebegruppe zu bezeichnen, die hintereinander geschaltet sind, wobei die ausgewählte Untersetzung der Hauptgetriebegruppe durch eine weiter ausgewählte Untersetzung der Hilfsgetriebegruppe unterteilt werden kann. "Synchronisierte Kupplungsanordnung" und Worte ähnlicher Bedeutung bezeichnen eine formschlüssige Klauenkupplungsanordnung, die verwendet wird, um ein ausgewähltes Zahnrad mittels einer formschlüssigen Kupplung drehfest mit einer Welle zu kuppeln, wobei ein versuchtes Einrücken der Kupplung verhindert wird, bis die Kupplungshälften im wesentlichen synchron drehen, und bei der Reibmittel mit relativ hoher Leistungsfähigkeit an den Kupplungshälften verwendet werden und ausreichend sind, um bei Einleiten des Einrückens der Kupplung dafür zu sorgen, daß die Kupplungshälften und alle mit diesen umlaufenden Elemente mit im wesentlichen synchroner Drehzahl drehen.
Die Begriffe "Leerlauf" und "nicht eingerückt" sind synonym verwendet und bezeichnen einen Zustand der Hauptgetriebegruppe, bei dem kein Drehmoment von der Getriebeeingangswelle auf die Hauptwelle (in Getrieben des in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten allgemeinen Typs) übertragen wird. Die Begriffe "Nichtleerlauf" und "eingerückt" sind synonym verwendet und beziehen sich auf einen Zustand der Hauptgetriebegruppe, bei dem ein Hauptgetriebegruppengang eingerückt ist und Antriebsdrehmoment von der Getriebeeingangswelle auf die Hauptwelle übertragen wird (in Getrieben der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten allgemeinen Bauart)
Der Begriff "schneller Gang" bezieht sich auf denjenigen Gang einer Getriebegruppe, bei dem die Drehzahl der Ausgangswelle für eine gegebene Eingangswellendrehzahl die größte ist.
In den Fig. 1, 1A und 1B ist ein Verbundgetriebe 10 vom Splittertyp veranschaulicht. Das Verbundgetriebe 10 weist eine vielgängige Hauptgetriebegruppe 12 auf, die mit einer Hilfsgruppe 14 vom Rangetyp hintereinandergeschaltet ist. Das Getriebe 10 ist von einem Gehäuse H aufgenommen und weist eine Eingangswelle 16 auf, die von einem Primärantrieb, wie bspw. einem Dieselmotor E, über eine wahlweise ausgerückte, normalerweise eingerückte, Reibungshauptkupplung C angetrieben ist, die einen Eingangs- oder Antriebsabschnitt 18, der treibend mit der Motorkurbelwelle 20 verbunden ist, sowie einen angetriebenen Abschnitt 22 aufweist, der drehfest mit der Getriebeeingangswelle 16 verbunden ist.
In der Hauptgetriebegruppe 12 trägt die Eingangswelle 16 ein Eingangszahnrad 24, um eine Vielzahl von im wesentlichen identischen Vorgelegewellenanordnungen 26 und 26A mit im wesentlichen identischen Drehzahlen gleichzeitig anzutreiben. Die beiden im wesentlichen identischen Vorgelegewellenanordnungen sind an einander diametral gegenüberliegenden Seiten der Hauptwelle 28 angeordnet, die mit der Eingangswelle 16 im wesentlichen koaxial fluchtend ausgerichtet ist. Jede der Vorgelegewellenanordnungen weist eine Vorgelegewelle 30 auf, die von Lagern 32 und 34 in dem Gehäuse H abgestützt sind, von dem lediglich ein Abschnitt schematisch veranschaulicht ist. Jede der Vorgelegewellen ist mit einer identischen Gruppierung von Vorgelegewellenzahnrädern 38, 40, 42, 44, 46 und 48 drehfest verbunden. Eine Vielzahl von Hauptwellenzahnrädern 50, 52, 54, 56 und 58 sitzt auf der Hauptwelle 28 und sind zeitlich einander ausschließend drehfest mit der Hauptwelle 28 kuppelbar, indem Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 verschoben werden, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kupplungsmuffe 60 kann außerdem verwendet werden, um das Eingangszahnrad 24 mit der Hauptwelle 28 zu kuppeln, um eine direkte Antriebsbeziehung zwischen der Eingangswelle 16 und der Hauptwelle 28 zu schaffen.
Typischerweise werden die Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 mittels Schaltgabeln 60A, 62A bzw. 64A axial positioniert, die mit der Schaltstangengehäuseanordnung 70 verbunden sind, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Kupplungsmuffen 60, 62 und 64 können von der bekannten synchronisierten oder unsynchronisierten doppelt wirkenden Klauenkupplungsbauart sein.
Das Hauptwellenzahnrad 58 ist das Rückwärtsgangzahnrad und steht über herkömmliche zwischenliegende Faulenzerräder (nicht dargestellt) in ständigem kämmenden Eingriff mit den Vorgelegewellenzahnrädern 48. Es sollte außerdem angemerkt werden, daß, während die Hauptgetriebegruppe 12 fünf auswählbare Vorwärtsgangstufen erbringt, die niedrigste Vorwärtsgangstufe, nämlich diejenige, die durch Antriebsverbindung zwischen dem Hauptwellenantriebszahnrad 56 mit der Hauptwelle 28 erbracht wird, häufig von einer so hohen Untersetzung ist, daß sie als niedriger oder "Kriech" - Gang angesehen wird, der lediglich zum Anfahren des Fahrzeuges unter schweren Bedingungen benutzt und üblicherweise in dem oberen Getrieberangebereich nicht benutzt wird. Während die Getriebegruppe 12 fünf Vorwärtsgänge erbringt, wird sie üblicher weise entsprechend als eine "vier plus eins" oder "(4+1)" - Hauptgruppe bezeichnet, weil lediglich vier der Vorwärtsgänge durch die Hilfsgetriebesplittergruppe 14 unterteilt werden, die mit dieser verwendet ist.
Die Klauenkupplungen 60, 62 und 64 sind insoweit Dreipositionskupplungen, als sie mittels eines Schalthebels 72 in die mittige, wie dargestellt nicht eingerückte, Position oder in eine gänzlich nach rechts eingerückte oder in eine gänzlich nach links eingerückte Position gebracht werden können. Wie es bekannt ist, ist zu einem gegebenen Zeitpunkt lediglich eine der Kupplungen 60, 62 und 64 einrückbar und es sind Hauptgruppenverriegelungsmittel (nicht dargestellt) vorgesehen, um die anderen Kupplungen in dem Neutralzustand zu verriegeln.
Die Hilfsgetriebe-Splittergruppe 14 enthält zwei im wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 74 und 74A, die jeweils eine von Lagern 78 und 80 in dem Gehäuse H abgestützte Hilfsgruppenvorgelegewelle 76 aufweisen, die zwei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 82 und 84 drehfest tragen. Die Hilfsgruppen- Vorgelegewellenzahnräder 82 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Range/Ausgangszahnrad 86, das drehfest mit der Hauptwelle 28 verbunden ist, und tragen dieses, während die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 84 in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Ausgangszahnrad 88 stehen, das auf einer Getriebeausgangswelle 90 sitzt.
Eine synchronisierte Zweipositions-Klauenkupplungsanordnung 92, die mittels einer Schaltgabel 94 und der Rangegruppen-Schaltaktuatoranordnung 96 axial positioniert wird, ist vorgesehen, um entweder für den Betrieb des Verbundgetriebes 10 im unteren Rangebereich das Zahnrad 88 mit der Ausgangswelle 90 oder für den direkten Betrieb oder Betrieb im oberen Rangebereich das Zahnrad 86 mit der Ausgangswelle 90 zu kuppeln. Das Schaltmuster vom "Wiederholt-H" - Typ für das Verbundgetriebe 10 vom Rangetyp ist in Fig. 1B schematisch veranschaulicht. Auswahl und/oder Vorauswahl des Betriebs des Getriebes 10 im unteren oder oberen Rangebereich erfolgt mittels eines vom Fahrer betätigten Schalters oder Knopfes 98, der üblicherweise an dem Schalthebel 72 angeordnet ist.
Obwohl die Hilfsgruppe 14 vom Rangetyp als eine zweigängige Gruppe mit einem schräg- oder schraubenverzahnten Getriebe veranschaulicht ist, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung auch auf Getriebe vom Rangetyp anwendbar ist, die kombinierte Splitter/ Rangehilfsgruppen mit drei oder mehr auswählbaren Rangegängen aufweisen und/oder ein Planetengetriebe nutzen. Außerdem können, wie oben angedeutet ist, jede oder mehrere der Kupplungen 60, 62 oder 64 vom synchronisierten Klauenkupplungstyp sein und die Getriebegruppen 12 und/oder 14 können von der Bauart mit einer einzelnen Vorgelegewelle sein.
Die Getriebegruppe 12 wird durch axiale Bewegung von wenigstens einer Schaltstange oder Schaltwelle gesteuert; die in dem Schaltstangengehäuse 70 enthalten und durch Betätigung des Schalthebels 72 gesteuert ist. Wie es bekannt ist, kann der Schalthebel 72 direkt an dem Getriebe oder entfernt von diesem montiert sein. Einrichtungen dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind aus dem US-Patent Nr. 4.621.537 ersichtlich, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist. Die Rangegruppe ist durch Betätigung eines Knopfes 98 oder eines Positionsschalters 98A in dem Falle einer Steuerung vom "Doppel-H" - Typ, die beide aus dem Stand der Technik bekannt sind, gesteuert, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Schaltstangengehäuse 70 kann außerdem von der herkömmlicheren Bauart mit mehreren Schaltstangen sein, die aus dem Stand der Technik bekannt und aus den US-Patenten Nr. 4.782.719, 4.722.237 und 4.614.126 ersichtlich ist.
Das erfindungsgemäße Steuersystem ist gleichermaßen bei Verbundgetrieben mit Range-, kombinierten Range/- Splitter- oder Splitter/Range-Hilfsgruppen anwendbar.
Das mechanische Gangwechselverbundgetriebe 100 ist, Bezug nehmend auf Fig. 2, ein Getriebe mit achtzehn Vorwärtsgängen, mit einer Hauptgetriebegruppe 12A, die identisch oder im wesentlichen identisch zu der oben mit Bezug auf das Getriebe 10 nach dem Stand der Technik beschriebenen Getriebegruppe 12 ist. Die Hauptgetriebegruppe 12A des Getriebes 100 weicht von der Hauptgetriebegruppe 12 des Getriebes 10 lediglich dahingehend ab, daß sich die Hauptwelle 28A etwas weiter in die Hilfsgetriebegruppe 102 hinein erstreckt, als sich die Hauptwelle 28 in die Hilfsgetriebegruppe 12 erstreckt. Im Hinblick auf den im wesentlichen identischen Aufbau der Hauptgetriebegruppen 12 und 12A wird die Hauptgetriebegruppe 12A nicht nochmals detailliert beschrieben.
Die Hilfsgetriebegruppe 102 enthält zwei im wesentlichen identische Hilfsgruppenvorgelegewellenanordnungen 104 und 104A, die jeweils eine Hilfsgruppenvorgelegewelle 106 aufweisen, die von Lagern 108 ünd 110 in dem Gehäuse H gestützt sind und drei Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 112, 114 und 116 drehfest tragen. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 112 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem auf der Hauptwelle 28A sitzenden Hilfsgruppensplitterzahnrad 18 und tragen dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 114 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem Hilfsgruppensplitter/Rangezahnrad 120, das auf der Ausgangswelle 122 an dem Ende derselben sitzt, das dem koaxialen Ende der Hauptwelle 28A benachbart ist, und tragen dieses. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 116 stehen in ständigem kämmenden Eingriff mit dem auf der Ausgangswelle 122 sitzenden Hilfsgruppenrangezahnrad 124 und tragen dieses. Entsprechend definieren die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 112 und das Splitterzahnrad 118 eine erste Gangebene, die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 114 und das Splitter-/Rangezahnrad 120 definieren eine zweite Gangebene und die Hilfsgruppenvorgelegewellenzahnräder 116 und das Rangezahnrad 124 definieren eine dritte Gangebene oder Ganggruppe der Hilfsgetriebegruppe 102 vom kombinierten Splitter- und Rangetyp.
Es wird eine verschiebbare Zweipositions-Klauenkupplungsmuffe 126 verwendet, um wahlweise entweder das Splitterzahnrad 118 oder das Splitter-/Rangezahnrad 120 mit der Hauptwelle 28A zu kuppeln, während eine synchronisierte Zweipositions-Kupplungsanordnung 128 verwendet wird, um wahlweise entweder das Splitter-/Rangezahnrad 120 oder das Rangezahnrad 124 mit der Ausgangswelle 122 zu kuppeln. Der Aufbau und die Funktion der doppelt wirkenden verschiebbaren Klauenkupplungsmuffe 126 ist im wesentlichen identisch dem Aufbau und der Funktion der verschiebbaren Klauenkupplungsmuffen 60, 62 und 64, die in Verbindung mit dem Getriebe 10 verwendet sind, während der Aufbau und die Funktion der doppelt wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung 128 im wesentlichen identisch dem Aufbau und der Funktion der synchronisierten Kupplungsanordnung 92 ist, die in Verbindung mit dem Getriebe 10 verwendet worden ist. Die synchronisierten Kupplungsanordnungen, wie bspw. die Anordnungen 92 und 128, sind aus dem Stand der Technik bekannt und Beispiele für diese sind mit Bezug auf die US-Patente Nr. 4.462.489, 4.125.179 und 2.667.955 ersichtlich.
Solche Kupplungen enthalten typischerweise ein Paar axial in Eingriff bringbare Klauenkupplungselemente, eine Sensor-/Sperreinrichtung zum Erfassen nichtsynchroner Drehung der Klauenkupplungselemente und zum Sperren axialen Eingriffs derselben sowie ein Paar häufig konischer Reibflächen, die in Eingriffsrichtung vorgespannt werden, um die Klauenkupplungselemente reibungsmäßig zu verbinden, um im wesentlichen synchrone Drehung derselben herbeizuführen. Bei versuchtem Einrücken solcher Anordnungen wird die Kupplung, einen im wesentlichen nichtsynchronen Zustand vorausgesetzt, eine blockierte Position einnehmen, bei der die Sperreinrichtung das axiale Einrücken der Klauenkupplungselemente verhindert und die Reibflächen kraftbelastet in Eingriff stehen. Wenn die Kupplungsanordnung unter einer hohen axialen Eingriffskraft in der blockierten Position verbleibt, während die Hauptgetriebegruppe für eine längere Zeitspanne eingerückt ist, kann eine übermäßige Drehmomentbelastung die Reibflächen beschädigen und/oder zerstören.
Der detaillierte Aufbau der bevorzugten Ausführungsform der Hilfsgruppe 102 ist in den Fig. 3A und 3B veranschaulicht, aus denen ersichtlich ist, daß das sich in die Hilfsgetriebegruppe 102 erstreckende hintere Ende der Hauptwelle 28A mit einer äußeren Profilverzahnung 130 versehen ist, die zu einer inneren Profilverzahnung 132 paßt, die an der Kupplungsmuffe 126 vorgesehen ist, um die Kupplungsmuffe 126 drehfest mit der Hauptwelle 28A zu kuppeln, während eine relative axiale Bewegung zwischen diesen ermöglicht ist. Die Kupplungsmuffe 126 ist mit Kupplungszähnen 134 und 136 versehen, um wahlweise axial mit Kupplungszähnen 138 und 140 eingerückt zu werden, die an den Zahnrädern 118 bzw. 120 vorgesehen sind. Die Kupplungsmuffe 126 ist außerdem mit einer Nut 141 zur Aufnahme einer Schaltgabel 142 versehen.
Das Zahnrad 118 sitzt auf der Hauptwelle 28A und ist normalerweise in Bezug auf diese frei drehbar sowie mittels Halterungen 144 in Bezug auf die Hauptwelle 28A axial gehalten. Die Kupplungszähne 136 und 138 weisen Schrägflächen 146 und 148 auf, die mit ungefähr 35º in Bezug auf die Achse der Hauptwelle 28A schräggestellt sind, was eine vorteilhafte Wirkung erbringt, die dazu tendiert, dem unsynchronen Einrücken zu widerstehen und die außerdem dazu tendiert, eine synchrone Drehung herbeizuführen, wie detaillierter in dem US-Patent Nr. 3.265.173 beschrieben ist. Die Kupplungszähne 136 und 140 sind mit ähnlichen komplementären Schrägflächen versehen.
Das Splitter-/Rangezahnrad 120 ist an dem inneren Ende 150 der Ausgangswelle 122 mittels eines Drucklagerpaares gehalten, während das Rangezahnrad 124 auf der Ausgangswelle 124 sitzt und an dieser axial mittels Druckscheiben gehalten ist. Axial zwischen den Zahnrädern 120 und 124 angeordnet und mittels einer externen und einer inneren Profilverzahnung drehfest an der Ausgangs- welle 122 gehalten, ist die doppelt wirkende synchronisierte Zweipositionskupplungsanordnung 128. Von den bekannten synchronisierten formschlüssigen Kupplungsanordnungen sind viele zur Verwendung in der Hilfsgetriebegruppe der vorliegenden Erfindung geeignet. Die veranschaulichte synchronisierte Kupplungsanordnung 128 ist von dem in dem oben genannten US-Patent Nr. 4.462.489 beschriebenen Zapf entyp. Die synchronisierte Kupplungsanordnung 128 enthält, kurz gesagt, ein verschiebbares Klauenkupplungselement 162, das mittels einer Schaltgabel 164 axial positionierbar ist und Kupplungszähne 166 bzw. 168 trägt, um axial mit Kupplungszähnen 170 bzw. 172 in Eingriff gebracht zu werdenf die von den Zahnrädern 120 bzw. 124 getragen sind. Die Zahnräder 120 und 124 definieren Reibkonusflächen 174 bzw. 176, um reibungsmäßig und synchronisierend mit passenden Reibkonusflächen 178 bzw. 180 in Eingriff gebracht zu werden, die von den Reibringen 182 bzw. 184 der synchronisierten Kupplungsanordnung getragen sind. Sperrzapfen 186 und 188 sind mit den Reibringen 184 bzw. 182 drehfest verbunden und wirken mit Sperröffnungen 190 zusammen, die an dem gleitenden Element 162 vorgesehen sind, um die Sperrfunktion zu erbringen, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die synchronisierende Anordnung 128 kann außerdem eine Vielzahl von Federzapfen (nicht dargestellt) aufweisen, um ein anfängliches Greifen der konischen Reibflächen bei Einleitung eines Kupplungseinrückvorganges zu erbringen.
Durch Überwachung der Axialposition der Schaltgabel 91/164 oder axial mit dieser bewegbarer Glieder ist der aktuelle Zustand der synchronisierten Kupplungsanordnung bestimmbar.
Die Ausgangswelle 122 ist von Lagern 192 in dem Gehäuse H getragen und erstreckt sich von diesem zur Befestigung eines Jochelementes Y oder ähnlichem, das typischerweise einen Abschnitt eines Kardangelenkes zum Antrieb einer Antriebswelle zu einem Differential oder ähnlichem bildet. Die Ausgangswelle 122 kann außerdem ein Tachometerzahnrad 194 und/oder unterschiedliche Dichtungselemente (nicht dargestellt) tragen.
Wie mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, können durch wahlweises axiales Positionieren sowohl der Splitterkupplung 126 als auch der Rangeschaltkupplung 128 in deren jeweiliger nach vorn und nach hinten gerichteter axialer Richtung vier unterschiedliche Verhältnisse der Hauptwellendrehung zu der Ausgangswellendrehung erhalten werden. Entsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 102 eine Dreiebenen-Hilfsgruppe vom kombinierten Range- und Splittertyp mit vier auswählbaren Gängen oder Untersetzungsverhältnissen zwischen ihrem Eingang (Vorgelegewelle 28A) und ihrem Ausgang (Ausgangswelle 122). Getriebe dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt von der Anmelderin Eaton Corporation unter den Handelsnamen "Super 10" und "Super 18" vertrieben sowie in detaillierterer Form aus dem US-Patent Nr. 4.754.665 ersichtlich.
Das Schaltmuster des Getriebes 100 ist in Fig. 2A schematisch veranschaulicht, wobei der "S"-Pfeil einen Splitterschaltvorgang und der "R"-Pfeil einen Rangeschaltvorgang kennzeichnen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltmechanismus 200 der in Fig. 4 veranschaulichten Bauart vom Einzelschaltwellentyp verwendet. Mechanismen dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt und konnen aus dem US-Patent Nr. 4.920.815 und 4.621.537 entnommen werden.
Kurz gesagt wirkt der Schalthebel 98 mit dem Blockelement 202 zusammen, um eine Dreh- oder Axialbewegung der Schaltwelle 204 in Bezug auf das Getriebegehäuse herbeizuführen. Eine Drehbewegung veranlaßt Federn, wie bspw. die Feder 206 und eine andere nicht sichtbare Feder, mit Anlageflächen oder Schlitzen zusammenzuwirken, die in Naben der Schaltgabeln 60A, 62A und 64A vorgesehen sind, um zwei der Schaltgabeln in Bezug auf das Gehäuse axial zu fixieren und um die andere Schaltgabel mit der Welle 204 axial zu verbinden. Eine Axialbewegung der Welle 204 und der ausgewählten, an dieser axial fixierten Schaltgabel ergibt ein Einrücken und Ausrücken der dieser zugeordneten Klauenkupplungen
Entsprechend kann durch Überwachen der Axialposition eines ausgewählten Segmentes der Schaitwelle 204, wie eine oder mehrere Leerlaufrastnuten 210, der Leerlaufund Nichtleerlaufzustand der Hauptgetriebegruppe 12 des Getriebes 10 erfaßt werden.
Die vorliegende Erfindung ist außerdem auf Verbundgetriebe anwendbar, die Schaltstangengehäuseanordnungen der bekannten Bauart mit mehreren, zueinander parallelen Schaltstangen nutzen, wie mit Bezug auf die US-Patente Nr. 4.445.393, 4.275.612, 4.584.895 und 4.722.237 ersichtlich ist. Solche Einrichtungen enthalten typischerweise eine sich rechtwinklig zu den Schaltstangen erstreckende (häufig einem Schaltstangenverriegelungsmechanismus zugeordnete) Anordnung, die eine erste Position einnimmt, wenn alle Schaltstangen in einer axial mittigen Leerlaufposition stehen, oder eine zweite Position einnimmt, wenn eine der Schaltstangen aus ihrer axial mittigen Neutralposition heraus verschoben ist.
Obwohl die Hilfsgetriebegruppen typischerweise an der Hauptgetriebegruppe befestigt sind, kann der Begriff "Hilfsgetriebegruppe", wie er hier verwendet ist, außerdem auf abgesetzte Antriebsstrangeinrichtungen, wie mehrgängige Achsen, mehrgängige Verteilergetriebe und ähnliches, angewendet werden.
Während die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf das in Fig. 1 veranschaulichte Getriebe 10 und das in den Fig. 2 und 3 veranschaulichte Getriebe 100 als auch auf andere Verbundgetriebe, die synchronisierte Hilfsgruppenklauenkupplungsanordnungen verwenden, anwendbar ist, ist die vorliegende Erfindung zur Vereinfachung und Erleichterung des Verständnisses in erster Linie als an dem in den Fig. 1,1A, 1B und 1C veranschaulichten Verbundgetriebetyp verwendet beschrieben.
Unter der Annahme einer Schaltungssteuerung der in der Fig. 1B veranschaulichten Bauart, das heißt einer Steuerung vom "Wiederholt-H" - Typ, enthält eine Verbundschaltvorgang vom 4-ten zum 5-ten Gang das Ausrücken der Klauenkupplung 60 von dem Eingangszahnrad 24 des 4-ten/8-ten Ganges, dann das Ausrücken der Kupplung 92 von dem unteren Rangestufen- oder Untersetzungszahnrad 86 und das Kuppeln der Kupplung 92 mit dem Schnell- oder Direktrangezahnrad 88 und danach das Kuppeln der Klauenkupplung 62 mit dem Hauptgruppenzahnrad 54 des 1-sten/5-ten Ganges. Um dies zu vollbringen, wählt der Fahrer mit dem Rangeselektorknopf 98 "HI" aus, schaltet dann mit dem Schalthebel 72 aus der 4/8-Position zu N und dann in die 1/5-Position. Bei Getrieben vom Rangetyp nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise bei dem 9-gängigen RT/RTO 11609 "Roadranger"-Getriebe, das von der Eaton Corporation hergestellt und verkauft wird, ist ein Zweipositions-Slaveventil, das eine erste Position zum Veranlassen einer "HI-Rangeauswahl" und einer zweiten Position zum Veranlassen einer "LO-Rangeauswahl" aufweist, in einer seiner beiden Positionen durch einen Stößel oder ähnliches verriegelt, sobald die Hauptgetriebegruppe 10 nicht im Leerlauf befindlich ist. Beispiele solcher Ventile und Verriegelungen sind mit Bezug auf die oben genannten US-Patente 3.229.551, 4.450.869, 4.793.378 und 4.974.474 ersichtlich.
Wie vorstehend angedeutet, kann, während diese Einrichtungen unter den meisten Bedingungen die Rangegruppen-Synchronisiervorrichtungen durch Verhindern des Einleitens eines Rangeschaltvorganges bis die Hauptgruppe in den Leerlauf geschaltet ist schützen, der Hauptgruppenschaltvorgang unter gewissen Bedingungen vor dem Rangeschaltvorgang beendet sein, was die Range-Synchronisiereinrichtung gefährdet. Dieses Problem ist bei Range-Hochschaltvorgängen (4-ter zü 5-ter) wesentlich größer als bei Range-Zurückschaltvorgängen (5-ter zu 4-ter), weil das Drehmoment an den Reibkonusflächen der Synchronisiereinrichtung (174, 178 in Fig. 3A) beim Einrücken des Zahnrades 88 der direkten Rangestufe dazu tendiert, die Neigung zum Hängenbleiben der Synchronisiereinrichtung an den Synchronisiersperreinrichtungen zu erhöhen, während das Drehmoment über die Reibkonusflächen (176, 180 in Fig. 3B) beim Einrücken des Zahnrades 86 des untersetzten Rangebereiches dazu tendiert, die Synchronisiereinrichtung in einen nichtgesperrten Zustand zu ziehen. Allgemein wird bei Getrieben des in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Types das Abbrennen der Rangegruppen-Synchronisiereinrichtung nicht als signifikantes Problem bei Rangegruppen-Zurückschaltvorgängen angesehen.
Bezug nehmend auf das Getriebe nach Fig. 1 kann ein anderes ernsthaftes Problem auftreten, wenn ein Fahrer in dem vierten Gang sich für einen Hochschaltvorgang entscheidet, dann einen Range-Hochschaltvorgang vorauswählt und den Schalthebel dann in die Leerlaufposition oder auf diese zu bewegt. Wenn der Fahrer seine Absicht schnell ändert und den Schalthebel in die 4/8-Position zurückbewegt, ohne die Range-Auswahl zu ändern, kann die Rangeschaltkupplung versuchen, einen reinen 4-8 Range-Hochschaltvorgang zu vollbringen, und die große Drehzahldifferenz an den Reibkonusflächen der Synchronisiereinrichtung kann eine schnelle Beschädigung derselben ergeben. In solchen Situationen kann eine Synchronisiereinrichtung in zwei Sekunden schwer beschädigt oder zerstört werden.
In ähnlicher Weise haben unbeabsichtigte Versuche von überspringenden Verbund-Hochschaltvorgängen ähnliche Ergebnisse. Bei einem anderen Beispiel ist das tatsächliche Ergebnis, wenn ein Fahrer unbeabsichtigt einen Rangehochschaltvorgang vorwählt oder eine Vorauswahl vergißt und dann einen 4-3 Zurückschaltvorgang versucht, ein versuchter 4-7 Hochschaltvorgang mit einer hohen Drehzahldifferenz an den Reibflächen der Synchronisiereinrichtung.
Das erfindungsgemäße Steuersystem/Verfahren der Hilfsgruppe überwindet die Nachteile des Standes der Technik, indem die zum Einrücken des Rangezahnrades 86 der schnellen Rangestufe durch die Schaltgabel 94 ausgeübte Kraft auf ein relativ niedriges Maß reduziert wird, wenn festgestellt wird, daß die synchronisierte Kupplung für die schnelle Gangstufe in der gesperrten Position befindlich ist. Die relativ geringe Kraft ist so ausgewählt, daß sie ausreichend ist, die synchronisierte Kupplung zu veranlassen, einzurücken, wenn synchrone Zustände eintreten, jedoch ist sie niedrig genug, um sicherzustellen, daß die Gefahr des Abbrennens der Synchronisiervorrichtung minimiert oder eliminiert ist.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere zur Verwendung beim Steuern des Einrückens einer synchronisierten Rangeschaltkupplung, insbesondere der Rangeschaltkupplung eines Verbundgetriebes für den schnellen oder direkten Rangebereich, gut geeignet ist, ist es nicht beabsichtigt, auf eine solche Verwendung beschränkt zu sein, und sie könnte beim Steuern des Einrückens von synchronisierten Splitterkupplungen oder ähnlichem ebenfalls zweckmäßig verwendbar sein.
Zum Zwecke der Vereinfachung wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit deren erwarteter, am meisten vorteilhafter Verwendung, nämlich beim Steuern der zum Einrücken der direkten oder schnellen synchronisierten Rangeschaltkupplung ausgeübten Kraft (Kupplungszähne 166 und 170 in Fig. 3A) eines Verbundgetriebes der Range(10), Range/Splitter- oder Splitter/Range- (100) Bauart beschrieben.
Während die typische, zum Einrücken einer Rangeschaltkupplung ausgeübte Kraft eine Funktion des wirksamen Fluiddruckes (üblicherweise pneumatisch) ist, der auf eine wirksame Kolbenfläche ausgeübt wird, kann die Einrückkraft außerdem durch elektromechanische Mittel, wie eine elektromotorgetriebene Kugelgewindespindel oder ähnliches, elektromagnetische Mittel, wie Magnetspuleneinrichtungen, oder andere Krafterzeugungsmittel aufgebracht werden. Bei fluiddruckbetätigten Kraftbeaufschlagungssystemen ist die an die Rangeschaltkupplung geleitete Beaufschlagungskraft durch Verändern des effektiven Fluiddruckes und/oder der wirksamen Kolbenfläche variierbar. Bei elektromagnetischen und elektromechanischen Systemen ist die Kraft eine Funktion des elektrischen Stromes der Spannung oder ähnlichem.
Während es nicht beabsichtigt ist, die vorliegende Erfindung darauf zu beschränken, wird die vorliegende Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform eines pneumatischen Betätigungssystemes beschrieben.
Bei Kupplungsaktuatoren nach dem Stand der Technik wird die Hauptgetriebegruppe, angenommen ein Rangeschaltvorgang ist ausgewählt/vorausgewählt worden, in den Leerlauf geschaltet und die Rangeventilverriegelungseinrichtung wird freigegeben, das Rangeventil beliefert die ausgewählte Kammer der Kolbenzylindereinrichtung zur Rangeschaltkupplungsbetätigung mit einem Druck, der (üblicherweise auf ungefähr 4,14 bis 5,52 Bar oder 60 bis 80 psi) geregelt ist, der ausreichend ist, um eine Kraft von ungefähr 136 (300 Pfd) auszuüben, um die ausgewählte Kupplung schnell in den eingerückten Zustand und/oder in die blockierte Position zu überführen und um eine signifikante synchronisierende Kraft auf die Reibkonusse der Synchronisiereinrichtung auszuüben, um schnell eine synchrone Drehung der Kupplungsteile, ein Entblockieren der Synchronisiereinrichtung und ein Überführen der Kupplungselemente durch die Sperreinrichtung in formschlüssigen Eingriff zu bewirken. Wenn die Hauptgetriebegruppe im Leerlauf verbleibt oder im Fall eines Rangegruppenschaltvorganges in die langsame oder untersetzte Gangstufe des Rangebereiches, ergibt die Kraft keine Beschädigung der Synchronisiereinrichtung und ergibt ein relativ schnelles Einrücken der Rangegruppe. Wenn jedoch die Hauptgetriebegruppe vor dem Beenden eines versuchten Rangegruppen-Hochschaltvorganges in die schnelle oder direkte Gangstufe der Rangegruppe beendet ist, kann eine ernsthafte Beschädigung und/oder Zerstörung der Synchronisiereinrichtung relativ schnell erfolgen, im Falle eines versuchten überspringenden Hochschaltvorganges üblicherweise innerhalb von zwei (2,0) Sekunden.
Es hat sich herausgestellt, daß die synchronisierte Rangeschaltkupplung für die direkte Gangstufe bei Erfassen von Zuständen, die dafür kennzeichnend sind, daß die synchronisierte Rangeschaltkupplung während eines versuchten Rangegruppenschaltvorganges in die schnelle oder direkte Rangegruppengangstufe in ihrer blockierten Position befindlich ist, wenn die zum Einrücken der direkten Rangeschaltkupplung ausgeübte Kraft auf ein relativ niedrigeres zweites Niveau (ungefähr 18 kg bis 36 kg oder 40 bis 80 Pfd.) reduziert wird, bei im wesentlichen synchroner Drehung der Kupplungsglieder (Muffe 162 und Zahnrad 114 in Fig. 3A) immer noch einrücken, während die Synchronisiereinrichtungen nicht oder wenigstens nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit (wie bspw. 20 bis 45 Sekunden) beschädigt oder zerstört werden.
Die Kraft wird von dem ersten höheren Kraftniveau lediglich graduell auf das zweite niedrigere Kraftniveau reduziert, weil die zweite niedrigere Kraft zum normalen Einrücken der synchronisierten Rangeschaltkupplungen insofern ungeeignet ist, als keine ausreichende Kraft auf die Reibkupplungen der Synchronisiereinrichtungen ausgeübt wird und viele Rangeschaltvorgänge eine abzulehnend lange Zeitspanne beanspruchen würden.
Während ein Druckregler mit variablem Druck verwendet werden kann, um ein zweites Kraftniveau zur Beaufschlagung der direkten Rangeschaltkupplung zu erzielen, ist bei bevorzugten Ausführungsformen ein Differentialkolbenverfahren angewendet. Wie mit Bezug auf die Fig. 5 und 5A ersichtlich ist, definiert die Aktuatorkolbenanordnung 200 der Rangeschaltkupplung einen Differentialflächenkolben 221 mit einem ersten Flächenbereich 222 (ungefähr 25,5 cm² oder 3,96 Zoll²), der druckbeaufschlagt wird, um die langsame Rangeschaltkupplung einzurücken, und mit einem zweiten größeren Flächenbereich 224 (ungefähr 30 cm² oder 4,65 Zoll²), der druckbeaufschlagt wird, um die Rangeschaltkupplung der schnellen Gangstufe mit dem ersten Kraftniveau (p*a&sub2;&sub2;&sub4;, was ungefähr 169 kg oder 371 Pfd. entspricht) einzurücken. Eine Druckbeaufschlagung beider Flächenbereiche ergibt einen geregelten Druck von ungefähr 4,14 bis 5,52 Bar (60 bis 80 Pfd.), der auf die Differentialfläche (zweiter Flächenbereich 224 minus erster Flächenbereich 222) ausgeübt wird, und dient dazu, die Rangeschaltkupplung des schnellen Ganges mit einer relativ niedrigen Kraft (p*(a&sub2;&sub2;&sub4;-a&sub2;&sub2;&sub2;) gleich ungefähr 24,5 kg oder 54 Pfd) zu beaufschlagen.
Der Kolben 221 ist abgedichtet und verschiebbar in einem Zylinder aufgenommen, der in zwei Kammern 222A und 224A unterteilt ist. Der Kolben 221 enthält eine Welle 226, an der das Schaltjoch 164 zum Schalten der synchronisierten Kupplung 128 oder 92 in deren ausgewählte Positionen montiert ist.
Um die Schutzwirkung für die Synchronisiereinrichtung zu erbringen, während die Kupplung für den (schnellen) direkten Rangebereich nach wie vor in Eingriffsrichtung vorgespannt ist, dient die vorliegende Erfindung dazu, (i) lediglich den zweiten Flächenbereich 224 mit Druck zu beaufschlagen, wenn ein Rangeschaltvorgang in die direkte Gangstufe ausgewählt und die Schaltkupplung nicht in ihrer blockierten Position befindlich ist, und dazu, (ii) das Druckbeaufschlagen des zweiten (224) Flächenbereiches fortzusetzen und den ersten (222) Flächenbereich graduell mit Druck zu beaufschlagen, wenn ein Rangegruppen-Schaltvorgang in die direkte Gangstufe ausgewählt und die synchronisierte Klauenkupplung in ihrem blockierten Zustand befindlich ist.
Das zweite Kraftniveau muß ausreichend sein, um ein Einrücken der Rangeschaltkupplung des direkten Rangebereiches zu bewirken, wenn synchrone oder im wesentlichen synchrone Drehung der Kupplungselemente der Rangeschaltkupplung des schnellen Rangebereiches erreicht ist, und es sollte vorzugsweise ausreichend sein, um den direkten Rangebereich eingerückt zu halten (oder Gangeinrastmittel sollten vorgesehen sein). Die zweite Kraft sollte ausreichend gering sein, so daß die Konuskupplungen oder ähnliche Elemente der Synchronisiereinrichtung, wenn die Synchronisiereinrichtung blockiert ist, bei eingerückter Hauptgetriebegruppe über eine vorbestimmte Zeitspanne, wie bspw. zwanzig (20) bis fünfundvierzig (45) Sekunden keine wesentliche Beschädigung erleiden.
Bspw. hat sich eine erste Kraft von ungefähr 300 bis 400 kg mit einer zweiten Kraft von ungefähr 18 bis 36 kg oder 40 bis 80 Pfd. als weitestgehend befriedigend herausgestellt.
Schemas von Druckluftsystemen zum Erreichen des obigen Effektes sind aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, während eine zum Erzielen des Obigen insbesondere gut geeignete Sensor/Ventilanordnung aus der Fig. 5A ersichtlich ist.
Wie vorstehend angedeutet, können der blockierte und der nichtblockierte Zustand der synchronisierten Rangeschaltkupplung für den schnellen Rangebereich durch Erfassen der axialen Positionen der Schaltgabeln 92/164 und/oder von mit dieser axial bewegbaren Gliedern, wie dem Kolben 221 oder der Welle 226, erfaßt werden.
Einrichtungen zum Beauf \schlagen von Schaltgabeln mit entweder einer ersten oder einer zweiten relativ geringeren Kraft, wie bspw. Einrücken mit einer größeren ersten
und Ausrücken mit einer zweiten kleineren Kraft, sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie mit Bezug das US- Patent Nr. 4.928.544 ersichtlich ist, dessen Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
In Fig. 5 ist ein die Synchronisiereinrichtung schützendes Druckluft-Rangeschaltungs-Steuersystem 230 dargestellt. Das Master-Rangeventil 232 ist mit einer Quelle gefilterter und geregelter Druckluft von dem Filterregler 234 verbunden. Bei Schwerlastfahrzeugen liegt der geregelte Luftdruck üblicherweise bei 4,14 bis 5,52 Bar oder 60 bis 80 psi. Der Schalter oder Hebel 98 dient dazu, die untere Drucksignal- oder Pilotleitung 236 entweder druckzubeaufschlagen (bw) oder zu entlüften (high). Die Pilotleitung 236 führt zu dem Range-Slaveventil 238, das ein mittels einer Feder auf die obere Rangeposition zu vorgespanntes 4/2-Wegeventil 240 ist (das heißt 224A druckbeaufschlagt, Kammer 222A druckentlastet), und reagiert auf Druckbeaufschlagung der Pilotleitung 236, um sich in die Stellung für den unteren Rangebereich zu bewegen (das heißt Kammer 222A druckbeaufschlagt und Kammer 224A druckentlastet).
Eine (nicht dargestellte), entweder in eine Gangeinrückposition oder in eine Leerlaufposition bewegbare Welle kann mit einem (nicht dargestellten) Verriegelungsstößel versehen sein, um eine anfängliche Bewegung des Slaveventiles 238 zu verhindern, bis die Getriebehauptgruppe in eine Leerlaufposition geschaltet ist. Alle oben beschriebenen Komponenten des Steuersystemes 230 sind bei Getrieben nach dem Stand der Technik relativ standardmäßig.
Zu den oben beschriebenen Komponenten ist ein Drei/Zwei-Wegeventil 246 zum Schutz des Rangebereiches hinzugefügt. Das Rangebereich-Schutzventil 246 ist über eine Leitung 248 und eine Drossel 250 mit der Druckluftquelle, mit dem Auslaßanschluß 252 des der Kammer 222A des niedrigen Rangebereiches zugeordneten Slaveventiles und mit der Kammer 222A des unteren Rangebereiches verbunden. Das Rangebereich-Schutzventil 246 weist einen Stößel 254 zum Erfassen des gesperrten oder nichtgesperrten Zustandes der synchronisierten Kupplung des hohen Rangebereiches auf.
Wenn die synchronisierte Klauenkupplung des schnellen Rangebereiches, wie in Fig. 5 dargestellt, nicht in der gesperrten Position befindlich ist, ist der Auslaßanschluß 250 des Slaveventiles 238 über das Range-Schutzventil 246 direkt mit der Kammer 222A verbunden. Wenn die synchronisierte Klauenkupplung des hohen Rangebereiches in dem gesperrten Zustand befindlich ist, wirkt der Stößel 254 mit einer Kerbe oder Nut 256 an der Welle 226 zusammen und das Range-Schutzventil 246 verbindet die Kammer 222A des niedrigen Rangebereiches, ungeachtet der Position des Slaveventiles 238, über die Drossel 250 mit der Quelle.
Entsprechend wird, wenn zu irgendeinem Zeitpunkt nach dem Auslösen eines Rangeschaltvorganges in den hohen Rangebereich die synchronisierte Klauenkupplung für den hohen Rangebereich in dem blockierten Zustand befindlich ist, die Kammer 222A des niedrigen Rangebereiches, ungeachtet der Stellung des Slaveventiles 238, graduell druckbeaufschlagt. Dies gestattet eine normale Beendigung eines Schaltvorganges in den hohen Rangebereich, wenn der gesperrte Zustand anhält, oder ein Schalten in den oberen Rangebereich mit einer beträchtlich reduzierten zweiten Kraft.
Ein ähnliches Steuersystem 260 ist in Fig. 6 veranschaulicht. Das System 260 weicht von dem oben beschriebenen System 230 in erster Linie dahingehend ab, daß es ein "Restdruck"-System ist, bei dem die Kammern 222A, 224A entweder druckbeaufschlagt oder druckentlastet werden und wonach die Kammern abgedichtet werden.
Das System 260 verwendet ein Range-Schutzventil 262 mit einem Stößel 254, der mit der Aussparung 256 zusammenwirkt, um den gesperrten oder nichtgesperrten Zustand der synchronisierten Kupplung des hohen Rangebereiches zu erfassen. Das Ventil 262 ist ein 2/2-Wegeventil, das die Kammer 224A über einen beschränkten Auslaß 264 graduell bis zu einem vorbestimmten Minimaldruckwert entlastet, wenn der Stößel 254 in die Nut 256 in der Welle 226 eintritt, was anzeigt, daß die Schaltkupplung des hohen Rangebereiches in ihrer gesperrten Position befindlich ist.
Das Range-Schutzventil 246 oder 262 kann innerhalb des Aktuatorkolbens 220 ausgebildet sein und der Schlitz oder die Nut 256 können sich so axial erstrecken, daß sowohl ein drohender als auch ein aktuell gesperrter Zustand der überwachten synchronisierten Klauenkupplung erfaßt werden kann.

Claims

1. Steuerverfahren zum Steuern eines Schaltaktuators (96), der einer synchronisierten Klauenkupplung (92) zum wahlweisen Einrücken und Ausrücken einer auswählbaren Gangstufe zugeordnet ist, wenn er bei einer ersten mehrgängigen Getriebegruppe (14) eines Verbundgetriebes (10) mit einer ersten Kraft betätigt wird, bei dem eine erste und eine zweite mehrgängige Getriebegruppe (12) hintereinander geschaltet sind, wobei zu dem Verfahren gehört:

daß erfaßt wird, daß das Einrücken einer auswählbaren Gangstufe in der ersten Getriebegruppe ausgewählt worden ist,

wobei die synchronisierte Klauenkupplung einen nichtgesperrten und einen gesperrten Zustand aufweist, in dem die einzurückende Klauenkupplung dadurch an der Überführung in formschlüssigem Eingriff gehindert ist, daß noch keine synchronen Zustände erfaßt worden sind, wobei das Verfahren dadurch charakterisiert ist,

(a) daß festgestellt wird, ob die synchronisierte Klauenkupplung entweder in dem nichtgesperrten oder in dem gesperrten Zustand befindlich ist, oder

(b) daß darauf, daß (i) eine Auswahl eines Einrückens einer auswählbaren Gangstufe der ersten Getriebegruppe erfaßt worden ist und daß (ii) erfaßt wird, daß die synchronisierte Klauenkupplung in dem nichtgesperrten Zustand befindlich ist, reagiert wird, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung mit der ersten Kraft im Eingriffssinne vorzuspannen, und

(c) daß auf das Erfassen, daß (i) ein Einrücken der auswählbaren Gangstufe der ersten Getriebegruppe ausgewählt ist und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung in dem gesperrten Zustand befindlich ist, reagiert wird, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung mit einer zweiten Kraft in Eingriffsrichtung vorzuspannen, wobei die zweite Kraft kleiner ist als die erste Kraft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Verbundgetriebe ein manuell betätigtes Getriebe der Rangebauart ist, wobei die erste Getriebegruppe eine Rangehilfsgruppe mit einem schnellen und einem langsamen Gang ist, und wobei die auswählbare Gangstufe die schnelle Gangstufe der Rangegruppe ist.

3. Verfahren zum Steuern des Schaltens eines Gangwechselverbundgetriebes (100) der Bauart mit einer manuell geschalteten vielgängigen Hauptgetriebegruppe 12A, die in einen Nichtleerlauf- oder einen Leerlaufzustand schaltbar ist und die mit einer vielgängigen Hilfsgetriebegruppe (102) hintereinander geschaltet ist, wobei die Hilfsgetriebegruppe synchronisierte Klauenkupplungen (128) für eine langsame Gangstufe (168/172) und eine schnelle Gangstufe (166/170) aufweist, die von einem Aktuator (96) mit einem ersten Kraftniveau schaltbar sind, um, gesteuert von der Auswahl durch einen Hauptselektor (98/98A/412, 402 und 404), entweder einen langsamen oder einen schnellen Hilfsgruppengang entsprechend einzurücken, bei dem

eine Auswahl eines Schaltvorganges der Hilfsgruppe in die langsame oder die schnelle Hilfsgruppengangstufe erfaßt wird;

wobei jede synchronisierte Klauenkupplung einen nichtgesperrten und einen "gesperrten" Zustand aufweist, wobei der gesperrte Zustand derjenige ist, in dem jede einzurückende Klauenkupplung durch Nichterfassen synchroner Zustände an der Überführung in formschlüssigen Eingriff gehindert ist, und wobei das Verfahren dadurch charakterisiert ist:

daß erfaßt wird, daß wenigstens die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe entweder in ihrem gesperrten oder in dem nichtgesperrten Zustand befindlich ist,

daß auf das Erfassen, daß (i) ein Schaltvorgang in die schnelle Gangstufe der Hilfsgruppe ausgewählt worden ist und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe in dem nichtgesperrten Zustand befindlich ist, reagiert wird, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe mit dem ersten Kraftniveau in Eingriffsrichtung vorzuspannen, und

daß nachfolgend auf (i) eine bestehenbleibende Auswahl eines Schaltens in die schnelle Hilfsgruppengangstufe und darauf, daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe in dem gesperrten Zustand befindlich ist, reagiert wird, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe mit einem Kraftniveau in Eingriffsrichtung vorzuspannen, das von dem ersten Kraftniveau ausgehend graduell auf ein zweites, niedrigeres Kraftniveau reduziert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Hilfsgruppe eine zweigängige Rangegruppe und die schnelle Gangstufe eine direkte Gangstufe ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, bei dem das erste Kraftniveau wenigstens zweimal so groß ist wie das zweite Kraftniveau.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die synchronisierte Hilfsgruppenkupplung der schnellen Gangstufe eine Synchronisiereinrichtung vom Zapfentyp aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das Verbundgetriebe ein Fahrzeuggetriebe mit einem maximalen Eingangsnenndrehmoment ist, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem erwarteten maximalen Fahrzeuggesamtgewicht vorgsehen ist, wobei die zweite Kraft so ausgewählt ist, daß sie (a) ausreichend ist, um die synchronisierte Schaltkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe zu veranlassen einzurücken, wenn ihre Klauenkupplungselemente mit im wesentlichen synchroner Drehzahl rotieren, und (b) nicht ausreichend ist, um über eine vorbestimmte Zeitspanne mehr als einen vorbestimmten Verschleiß der Reibf lächen der schnellen synchronisierten Hilfsgruppenkupplung zu veranlassen, wenn (i) die Schaltkupplung bei eingerückter Hauptgetriebegruppe in Eingriffsrichtung vorgespannt und in ihrem gesperrten Zustand befindlich ist, wenn (ii) die Klauenkupplungselemente mit im wesentlichen unsynchroner Drehzahl umlaufen, wenn (iii) das maximale Eingangsnenndrehmoment an der Getriebeeingangswelle anliegt und wenn (iv) das Fahrzeug das maximale erwartete Fahrzeuggesamtgewicht aufweist.

8. Steuersystem zum Steuern eines Schaltaktuators (96), der einer synchronisierten Klauenkupplung (92) zum wahlweisen Einrücken und Ausrücken einer auswählbaren Gangstufe zugeordnet ist, wenn er bei einer ersten mehrgängigen Getriebegruppe (14) eines Verbundgetriebes (10) mit einer ersten Kraft betätigt wird, bei dem die erste und eine zweite mehrgängige Getriebegruppe (12) hintereinander geschaltet sind,

mit Mitteln, die erfassen, daß das Einrücken einer auswählbaren Gangstufe in der ersten Getriebegruppe ausgewählt worden ist,

wobei die synchronisierte Klauenkupplung einen nichtgesperrten und einen infolge nicht festgestellter Synchronbedingungen gesperrten Nichteingriffs-Zustand aufweist, wobei das Steuersystem gekennzeichnet ist, durch:

(a) Mittel (254/256) um festzustellen, ob die synchronisierte Klauenkupplung entweder in ihrem nichtgesperrten (Eingriffs-) oder in ihrem gesperrten Zustand (d.h. Nichteingriffszustand) befindlich ist, oder

(b) Mittel (346), die darauf reagieren, daß erfaßt wird, daß (i) ein Einrücken einer auswählbaren Gangstufe der ersten Getriebegruppe vorgewählt wird, und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung in ihrem nichtgesperrten Zustand befindlich ist, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung mit der ersten Kraft im Eingriffssinne vorzuspannen, und

(c) Mittel (346), die darauf reagieren, daß erfaßt wird, daß (i) ein Einrücken der auswählbaren Gangstufe der ersten Getriebegruppe ausgewählt ist und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung in dem blockierten Zustand befindlich ist, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung mit einer zweiten Kraft in Eingriffsrichtung vorzuspannen, wobei die zweite Kraft kleiner ist als die erste Kraft.

9. System nach Anspruch 8, bei dem das Verbundgetriebe ein manuell betätigtes Getriebe der Rangebauart ist, wobei die erste Getriebegruppe eine Rangehilfsgruppe mit einer schnellen und einer langsamen Gangstufe ist, und wobei die auswählbare Gangstufe die schnelle Gangstufe der Rangegruppe ist.

10. System zum Steuern des Schaltens eines Gangwechselverbundgetriebes (100) der Bauart mit einer manuell geschalteten vielgängigen Hauptgetriebegruppe 12A, die in einen Nichtleerlauf- oder einen Leerlaufzustand schaltbar ist und die mit einer vielgängigen Hilfsgetriebegruppe (102) hintereinander geschaltet ist, wobei die Hilfsgetriebegruppe synchronisierte Klauenkupplungen (128) für eine langsame Gangstufe (168/172) und eine schnelle Gangstufe (166/170) aufweist, die von einem Aktuator (96) mit einem ersten Kraftniveau schaltbar sind, um, gesteuert von der Auswahl durch einen Hauptselektor (98/98A/412), entweder einen langsamen oder einen schnellen Hilfsgruppengang entsprechend einzurükken,

nachdem eine Auswahl eines Schaltvorganges der Hilfsgruppe in die langsame oder die schnelle Hilfsgruppengangstufe erfaßt worden ist; wobei das System gekennzeichnet ist, durch:

Mittel (254/256), die erfassen, daß die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe entweder in ihrem nichtgesperrten oder in ihrem "gesperrten" Zustand befindlich ist, wobei der gesperrte Zustand, der auftritt, weil kein Synchronzustand erfaßt wird, ein formschlüssiges Einrücken verhindert,

Mittel (346), die darauf reagieren, daß erfaßt wird, daß (i) ein Schaltvorgang in die schnelle Gangstufe der Hilfsgruppe ausgewählt worden ist und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe in dem nichtgesperrten Zustand befindlich ist, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe mit dem ersten Kraftniveau in Eingriffsrichtung vorzuspannen, und

Mittel (328), die nachfolgend darauf reagieren, daß erfaßt wird, daß (i) eine Auswahl eines Schaltens in die schnelle Hilfsgruppengangstufe bestehenbleibt und daß (ii) die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Gangstufe in ihrem gesperrten Zustand befindlich ist, indem der Aktuator veranlaßt wird, die synchronisierte Klauenkupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe mit einem Kraftniveau in Eingriffsrichtung vorzuspannen, das von dem ersten Kraftniveau ausgehend graduell auf ein zweites Kraftniveau reduziert wird, das niedriger als das erste Kraftniveau ist.

11. System nach Anspruch 10, bei dem das erste Kraftniveau wenigstens zweimal so groß ist wie das zweite Kraftniveau.

12. System nach Anspruch 10, bei dem die synchronisierte Hilfsgruppenkupplung der schnellen Gangstufe eine Synchronisiereinrichtung vom Zapf entyp aufweist.

13. System nach Anspruch 10, bei dem das Verbundgetriebe ein Fahrzeuggetriebe mit einem maximalen Eingangsnenndrehmoment ist, das zur Verwendung bei einem Fahrzeug mit einem erwarteten maximalen Fahrzeuggesamtgewicht vorgesehen ist, wobei die zweite Kraft so ausgewählt ist, daß sie (a) ausreichend ist, um die synchronisierte Kupplung der schnellen Hilfsgruppengangstufe zu veranlassen einzurücken, wenn ihre Klauenkupplungselemente mit im wesentlichen synchroner Drehzahl rotieren, und (b) nicht ausreichend ist, um über eine vorbestimmte Zeitspanne mehr als einen vorbestimmten Verschleiß der Reibflächen der schnellen synchronisierten Hilfsgruppenkupplung zu verursachen, wenn (i) die Kupplung bei eingerückter Hauptgetriebegruppe in Eingriffsrichtung vorgespannt und in ihrem gesperrten Zustand befindlich ist, wenn (ii) die Klauenkupplungselemente mit im wesentlichen unsynchroner Drehzahl umlaufen, wenn (iii) das maximale Eingangsnenndrehmoment an der Getriebeeingangswelle anliegt und wenn (iv) das Fahrzeug das maximale erwartete Fahrzeuggesamtgewicht aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Aktuator ein druckmittelbetätigter Schaltaktuator (220) für eine die erste Getriebegruppe (14) bildende Hilfsgetriebegruppe ist, die eine auswählbare schnelle Gangstufe und eine auswählbare langsame Gangstufe aufweist, wobei die schnelle Gangstufe durch die synchronisierte Klauenkupplung (92) einrückbar ist, und die Schaltmittel (98/98A/412) zum Auswählen einer gewünschten Hilfsgruppengangstufe enthält, wobei der Aktuator (220) einen Differentialflächenkolben (221) mit einer eine erste Kammer (224A) definierenden ersten Kolbenfläche (224) und mit einer eine zweite Kammer (222A) definierenden zweiten Kolbenfläche (222) aufweist, wobei die erste Kolbenfläche einen ersten Kolbenflächenbereich definiert, der größer ist als ein zweiter Kolbenflächenbereich, der von der ersten Kolbenfläche definiert wird, Druckbeaufschlagung der ersten Kammer (224A) den Aktuator veranlaßt, die synchronisierte Kupplungsanordnung vorzuspannen, um die schnelle Gangstufe einzurücken, und Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer (222A) den Aktuator veranlaßt, auf das Einrücken der langsamen Gangstufe vorgespannt zu werden, wobei jede der Kammern wahlweise mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle (234) und mit einem Auslaß (EX) verbindbar ist, wobei zu dem Verfahren gehört:

Druckbeaufschlagen der ersten Kammer und Druckentlasten der zweiten Kammer, wenn die synchronisierte Klauenkupplungsanordnung in ihrem nichtgesperrten Zustand befindlich ist und wenn die schnelle Gangstufe ausgewählt worden ist, und

Druckbeaufschlagen der ersten Kammer und graduelles Druckbeaufschlagen der zweiten Kammer, wenn die schnelle Gangstufe ausgewählt und die synchronisierte Klauenkupplungsanordnung in ihrem gesperrten Zustand befindlich ist.

15. Steuerverfahren nach Anspruch 14, das außerdem das Druckbeaufschlagen der zweiten Kammer und Druckentlasten der ersten Kammer enthält, wenn die langsame Gangstufe ausgewählt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem Fluid Druckluft ist.

17. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Hilfsgruppe eine Rangegruppe ist.

18. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, das als den Aktuator einen druckmittelbetätigten Schaltaktuator (220) für die Hilfsgetriebegruppe (102) sowie Schaltmittel (98/98A/412) als den Hauptselektor zum Auswählen einer gewünschten Hilfsgruppengangstufe enthält, wobei der Aktuator (220) einen Differentialflächenkolben (221) mit einer ersten, eine erste Kammer (224A) definierenden Kolbenfläche (224), und mit einer zweiten, eine zweite Kammer (222A) definierenden Kolbenfläche (222) aufweist, wobei die erste Kolbenfläche einen Bereich definiert, der größer ist als der von der zweiten Kolbenfläche definierte Bereich, Druckbeaufschlagung der ersten Kammer (224A) den Aktuator veranlaßt, die synchronisierte Kupplungsanordnung der schnellen Gangstufe mit dem ersten Kraftniveau einzurücken, und Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer (222A) den Aktuator veranlaßt, die synchronisierte Kupplungsanordnung auf das Einrücken der langsamen Gang stufe mit einem zweiten niedrigeren Kraftniveau vorzuspannen, das erreicht wird, indem die Druckdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Kammer graduell reduziert wird, wobei jede der Kammern wahlweise mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle (234) und mit einem Auslaß (EX) verbindbar ist.

19. System nach Anspruch 10, bei dem die Hilfsgetriebegruppe (14) eine zweigängige Rangegruppe und die schnelle Gangstufe eine direkte Gangstufe ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das graduelle Reduzieren des Differenzdruckes das graduelle Entlüften der ersten Kolbenkammer beinhaltet.

21. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das graduelle Reduzieren des Differenzdruckes das graduelle Druckbeaufschlagen der zweiten Kammer beinhaltet.

22. System (230) nach Anspruch 8, bei dem der Aktuator (96) ein druckmittelbetätigter Schaltaktuator (220) für eine eine erste Getriebegruppe (14) bildende Hilfsgetriebegruppe ist, die eine auswählbare schnelle Gangstufe und eine auswählbare langsame Gangstufe enthält, wobei die schnelle Gangstufe durch die synchronisierte Klauenkupplung (92) einrückbar ist, und die Schaltmittel (98/98A/412) zum Auswählen einer gewünschten Hilfsgruppengangstufe enthält, wobei der Aktuator (220) einen Differentialflächenkolben (221) mit einer eine erste Kammer (224A) definierenden ersten Kolbenfläche (224) und mit einer eine zweite Kammer (222A) definierenden zweiten Kolbenfläche (222) aufweist, wobei die erste Kolbenfläche einen ersten Kolbenflächenbereich definiert, der größer ist als ein zweiter Kolbenflächenbereich, der von der ersten Kolbenfläche definiert wird, Druckbeaufschlagung der ersten Kammer (224A) den Aktuator veranlaßt, die synchronisierte Kupplungsanordnung vorzuspannen, um die schnelle Gangstufe einzurücken, und Druckbeaufschlagung der zweiten Kammer (222A) den Aktuator veranlaßt, auf das Einrücken der langsamen Gangstufe vorgespannt zu werden, wobei jede der Kammern wahlweise mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle (234) und mit einem Auslaß (EX) verbindbar ist, wobei zu dem System gehören:

Mittel (246) zum Druckbeaufschlagen der ersten Kammer und zum Druckentlasten der zweiten Kammer, wenn die synchronisierte Klauenkupplungsanordnung in ihrem nichtgesperrten Zustand befindlich ist und wenn die schnelle Gangstufe ausgewählt worden ist, und

Mittel (246) zum Druckbeaufschlagen der ersten Kammer und zum graduellen Druckbeaufschlagen der zweiten Kammer, wenn die schnelle Gangstufe ausgewählt und die synchronisierte Klauenkupplungsanordnung in ihrem gesperrten Zustand befindlich ist.

23. Steuersystem nach Anspruch 22, das außerdem Mittel zum Druckbeaufschlagen der zweiten Kammer und Druckentlasten der ersten Kammer enthält, wenn die langsame Gangstufe ausgewählt ist.

24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, bei dem Fluid Druckluft ist.

25. Verfahren nach Anspruch 22, 23 oder 24, bei dem die Hilfsgruppe eine Rangegruppe ist.

26. System nach einem der Ansprüche 22 bis 25, bei dem der erste Flächenbereich weniger als zweimal so groß ist, wie der zweite Flächenbereich.