JP2018501442A - 噛み合いクラッチ - Google Patents

Abstract

本発明は、軸方向に不動のクラッチ部分（１２）および軸方向に可動のクラッチ部分（１４）を備えた噛み合いクラッチ（１０）に関する。軸方向に不動のクラッチ部分および軸方向に可動のクラッチ部分はスリーブ状に構成され、ならびに互いに同軸に配置されている。軸方向に可動のクラッチ部分は、軸方向に不動のクラッチ部分と形状結合的な接続を作るために、圧力媒体により作動可能なピストン（２２）により、軸方向に移動可能である。ピストンは、長手方向に移動可能に、シリンダハウジング（２０）内に配置されており、シリンダハウジングは、径方向外側で、軸方向に可動のクラッチ部分を支承する。ピストンは、ピストンピン（２６）を介して軸方向に可動のクラッチ部分と接続されている。およびシリンダハウジングのシリンダチャンバ（６０）へは、供給チャネル（３８）を介して圧力媒体（４０）を供給可能である。ピストンは、軸方向の一方の端部で、同軸に整列されたセンサピン（４８）と堅固に接続されている。およびセンサピンは、センサピンの、自由な、ピストンから離れた軸方向の端部（７８）の領域において、センサ部（５２）が、位置センサ（７０）のためのセンサ素子として構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向に不動のクラッチ部分および軸方向に可動のクラッチ部分を備えた噛み合いクラッチに関する。

形状結合的に作用する噛み合いクラッチは、例えば自動化されたシフト型変速機において使用される。可及的に迅速かつ快適なシフト操作を可能とするためには、シフト操作の間に、各噛み合いクラッチの係合状態が、変速機制御装置に伝達される必要がある。このために、位置センサが使用される。位置センサは、噛み合いクラッチにおいて、軸方向に可動の部分の終端位置を確定し、およびこれに関する情報を変速機制御装置に転送する。

ドイツ特許出願公開第１０２０１２２０２４９６号明細書は、形状結合型シフト要素および摩擦結合型シフト要素を介して、互いに力によって結合可能または分離可能な入力側および出力側を備えた連結装置を開示する。関連するアクチュエータは、圧力媒体により附勢可能な、少なくとも１つのピストンシリンダユニットを備え、このピストンシリンダユニットにより、形状結合型シフト要素および摩擦接合型シフト要素を連続的に作動させる。シリンダには、リード接点として構成されたセンサが備えられ、このセンサにより、ピストンの軸方向の終端位置を検出可能であり、およびそれによって、同時に噛み合いクラッチのシフト状態を決定可能である。このセンサにより提供された位置データは、例えば変速機制御装置へ転送され、およびそこで更に処理され、特にシフト操作を最適化する。この既知の実施形態における欠点は、センサによってピストンの軸方向の終端位置のみが検出可能であり、そのため変速機制御装置に対して、クラッチが開放されているか、または締結されているかに関するデジタル情報のみが提供されることにある。これにより、作動ピストンの位置を、一義的にではなく決定する際にも、変速機制御装置の反応時間が比較的長くなってしまう。

ドイツ特許出願公開第１０２００９０５６０８８号明細書は、差動歯車装置、およびそうした差動歯車装置を備えた駆動アセンブリを開示する。差動歯車装置は特に、駆動歯車と差動歯車装置との間に配置された継ぎ手を備える。継ぎ手が係合された状態において、トルクが駆動歯車から差動歯車装置へ伝達され、一方継ぎ手が解離させられた状態において、トルクの伝達が中断される。更に差動歯車装置は、継ぎ手を差動させるためのアクチュエータ、および継ぎ手の少なくとも３つのシフト位置を決定するためのセンサを備え、センサは、実施形態において環状のディスク形状である送信機エレメントと協働する。この実施形態の欠点は、センサおよび送信機エレメントが継ぎ手の外側、つまり差動歯車装置の外側に備えられており、不都合なことに、計測精度に悪影響を与える周囲条件の影響にさらされることである。

ドイツ特許出願公開第１０２０１２２０２４９６号明細書 ドイツ特許出願公開第１０２００９０５６０８８号明細書

こうした背景を鑑み、本発明は、噛み合いクラッチの軸方向に可動の部分の、その都度の実際の移動位置を、無段階に、かつ十分に正確に検出可能であり、および同時に費用対効果に優れて製造可能であり、および省スペースで構成されている、噛み合いクラッチを提供するという課題に基づいている。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する噛み合いクラッチにより解決される。好適な発展形態は、従属請求項に定義されている。

従って、与えられた課題を解決するために、軸方向に不動のクラッチ部分、および軸方向に可動のクラッチ部分を備えた噛み合いクラッチが提供される。噛み合いクラッチにおいて、軸方向に不動のクラッチ部分および軸方向に可動のクラッチ部分はスリーブ状に構成され、ならびに互いに同軸に配置されている。軸方向に可動のクラッチ部分は、軸方向に不動のクラッチ部分と形状結合的な接続を作るために、圧力媒体により作動可能なピストンにより、軸方向に移動可能である。ピストンは、長手方向に移動可能に、シリンダハウジング内に配置されており、シリンダハウジングは、径方向外側で、軸方向に可動のクラッチ部分を支承する。ピストンは、ピストンピンを介して軸方向に可動のクラッチ部分と接続されており、およびシリンダハウジングのシリンダチャンバへは、供給チャネルを介して圧力媒体を供給可能である。ピストンは、軸方向の一方の端部で、同軸に整列されたセンサピンと堅固に接続されている。およびセンサピンは、センサピンの、自由な、ピストンから離れた軸方向の端部の領域において、センサ部が、位置センサのためのセンサ素子として構成されている。

この噛み合いクラッチにおいては、可動のクラッチ部分の位置が、全クラッチ経路に亘って計測的に精密に検出されるため、軸方向に可動のクラッチ部分の、終端位置のみでなく、中間位置をも、精密に検出可能である。この位置情報を知ることにより、例えば自動化されたシフト型変速機の変速機制御装置において、ギヤの変更の際に精密に制御されたシフト操作を実行可能である。これは特に、ある作動状況において発生する、両クラッチ部分の歯対歯位置を解決する際に、特に有利である。

軸方向に移動可能なクラッチ部分において計測される位置に対して、各１つのクラッチ経路を割り当て可能である。クラッチ経路は、軸方向の移動経路、つまりは形状結合的に互いに係合に至ることの可能な２つのクラッチ部分の間隔、または少なくとも１つの、対応して共に移動する他の構成部品との間隔を示す。クラッチ経路とは、噛み合いクラッチの完全に係合された状態と完全に解離された状態の間を移行するため、および戻るために、進まれる経路である。

上述の噛み合いクラッチの有利な発展実施形態において、ピストンは、ピストンの長手方向中心軸を中心として回転対称的に、鉢状のピストンリセスを備える。ピストンリセス内には、センサピンの固定部が配置され、ピストンはピストンリセスの領域に径方向の横孔を備え、およびセンサピンの固定部は、径方向の横孔を備え、これらの横孔は、互いに同軸に配置され、かつ長手方向中心軸に対して垂直に整列されている。そして、ピストンピンが前記径方向の横孔内に挿入され、および軸方向に可動のクラッチ部分と接続されることにより、ピストン、センサピンおよび軸方向に可動のクラッチ部分が、ピストンピンにより互いに接続されている。これにより、ピストンピンは全体で３つの構成部品を接続するが、解除可能に互いを接続しているため、噛み合いクラッチの組み立ておよび製造が容易である。

ピストンリセスと、センサピンの割り当てられた固定部の間の、任意の径方向の遊びは、径方向で最大に偏位した場合にも、センサピンがピストン内で締め付けられたり、傾斜したりすることが、確実に排除される寸法とする。これに対して代替的に、センサピンおよびピストンを１つの構成部品として構成可能である。

他の発展実施形態に従い、有利には、位置センサ、およびセンサピンのセンサ部は、センサピンのピストンから離れた軸方向の端部の、その都度の軸方向位置を無段階で計測可能であり、ならびにそれと共に間接的に、ピストンおよび軸方向に可動のクラッチ部分の軸方向の位置を無段階で計測可能であるよう、構成され、および互いに対して配置されている。従って、位置センサの設計、およびセンサピンのセンサ部は、互いに調整して選択または構成されている。つまり位置センサおよびセンサピンのセンサ部は、移動の終端位置のみならず、その間に存在する位置をも、良好な精度で検出可能であるよう、設計されている。

更により具体的な実施形態に従い、センサピンのセンサ部は、幾何学的に円筒側面とは異なるジオメトリであって、センサとセンサピンのセンサ部の間隔が、センサピンのその都度の軸方向位置に応じて異なるようなジオメトリを備える。この場合、センサピンのセンサ部は、周方向に走る長手方向断面図で実質的にＶ字溝状のリセスとして構成されている。しかしながらリセスを、単に軸方向の片側で傾斜路状に構成することも可能である。リセスはセンサ部において、好適には、軸方向に可動のクラッチ部分が最大に移動するのと、少なくとも同一の長さの経路に亘って延在する。

他の実施形態に従い、ピストンの固定部は、シール素子によりピストンリセスに対して密封されている。これにより、シリンダチャンバは圧力媒体が漏れない状態で保持され、および圧力媒体が他の変速機領域内へ流出することが防止される。シール素子として、好適にはＯ字型リングを使用する。

更なる有効な実施形態に従い、シリンダハウジングは、圧力媒体供給フランジと堅固に接続されているか、または圧力媒体供給フランジと一体的に構成され、およびセンサピンの円筒形の支承部は、この圧力媒体供給フランジのガイド孔内に、長手方向に移動可能に受容されている。これによりセンサピンが確実に、噛み合いクラッチの作動装置内部に支承され、およびその内部で導かれる。

更なる有利な実施形態に従い、ガイド孔内にスリーブが挿入されている。スリーブは、圧力媒体供給フランジのガイド孔の肩部に軸方向に密接し、およびセンサピンの支承部がスリーブ内に受容されている。これにより、スリーブは圧力媒体供給フランジ内に確実に固定され、および更に、センサピンの支承部において、軸方向での円滑な動きが保証される。スリーブは、例えば摩擦の少ない合成素材、ゴムのようなエラストマー等から構成されている。センサピンの支承部は、軸方向の全ての位置において、スリーブの軸方向の端部と重なり、端部を埋めてしまうことを防止する。

これに対して代替的な実施形態においては、センサピンの支承部は、ガイド孔内に、長手方向に移動可能に受容され、および支承部が、少なくとも領域的に、摩擦の少ない素材を備えている。これにより、独立した構成部品であるスリーブを省略可能であり、従って、製造費用および組み立て費用が低減される。

更なる実施形態に従い、センサピンの、固定部および支承部は、直径が低減された円筒形の接続部を介して、互いに接続されている。これにより、センサピンの移動すべき体積が、直径の低減されていないバリエーションと比較して低減されるため、同一の位置力で達成可能な噛み合いクラッチの位置加速が、全体として高まる。更に材料が節約されるため、特に製造費用の低減に至ることが可能である。センサピンの、固定部および支承部の直径は略同一である。

更なる実施形態に対応して、供給チャネルは、圧力媒体供給フランジにおいて、少なくとも部分的に、ピストンおよびセンサピンの共通の長手方向中心軸に対して、ある角度で傾斜して走り、および接線方向でガイド孔に結合する。圧力媒体が接線方向へ導かれる結果、まずは圧力媒体流から誘起され、そしてセンサピンに作用する径方向の力が低減される。これに対して代替的に、圧力媒体供給フランジ内部にバッフル用輪郭またはリードプレートを装備可能であり、圧力媒体の流れをピストン方向に、従ってセンサピンへと導き、これらが著しい径方向の力に曝されないようにする。

好適には、圧力媒体供給フランジは、圧力媒体が漏れない状態で、変速機ハウジング壁と接続されている。好適には圧力媒体供給フランジを、ねじ留めにより接続する。これにより圧力媒体供給フランジを、圧力媒体が漏れない状態で、変速機ハウジング壁に取り付け可能である。

位置センサのより具体的な配置に関して、位置センサは、変速機ハウジング壁の領域で、およびセンサピンのセンサ部の径方向の上部に配置されている。位置センサの長手方向中心軸は、センサピンおよびピストンの共通の長手方向中心軸に対して、３０度乃至９０度の配置角度で走る。これにより、位置センサを変速機ハウジング壁に一体化するために必要な構成スペースを、僅かに保つことが可能である。このために位置センサは、例えば変速機ハウジング壁のリセス内に挿入されている。

他の発展実施形態に従い、変速機ハウジング壁には、鉢状で、およびガイド孔に接続する追加スペースが、センサピンおよびピストンの共通の長手方向中心軸を中心として構成されている。追加スペース内には、センサピンの、軸方向でピストンから離れた端部が、追加スペースの壁面に対し間隔を有して、部分的に突出する。このような構成により、圧力媒体は、作動温度が低い場合にも、噛み合いクラッチを解離させる際、つまりセンサピンが追加スペースの方向へ軸方向に移動する際に、圧力媒体供給フランジから確実に流出可能であるため、常にクラッチが完璧に機能する。

更なる実施形態に対応して、センサピンは、センサピンの自由な軸方向の端部に平坦部を備え、および／またはセンサピンの固定部は、固定部のピストン側の端部に挿入用面取部を備える。これにより、特にセンサピンの組み立てが容易になる。

最後に、圧力媒体供給フランジ内の供給チャネルは、周辺の接続チャネルと、変速機ハウジング壁において接続されている。周辺の接続チャネルを介して、噛み合いクラッチに対して、外部から、特に自動変速機の他の領域から、圧力媒体を供給可能である。

作動油を圧力媒体として使用することにより、可動のクラッチ部分を、気体の圧力媒体を使用する場合と比較して、実質的により高い力で作動させることが可能であるため、全ての適用条件のもとで、噛み合いクラッチを確実に係合および解離させることが可能である。

記載内容をより良好に理解できるよう、実施形態の図面を添付している。これらの図面においては、同一の構成部品の各々に対して、同一の符号が付されている。

開放状態の噛み合いクラッチの、長手方向断面図である。 締結状態の噛み合いクラッチの、長手方向断面図である。 図１および図２の噛み合いクラッチの圧力媒体供給フランジを、軸方向で後方から見た図である。

図１乃至図３に示された噛み合いクラッチ１０は、不動のクラッチ部分１２および可動のクラッチ部分１４を備える。両クラッチ部分１２、１４は各々、実質的に中空シリンダ状に構成されており、不動のクラッチ部分１２は軸方向の内歯部１６を、および可動のクラッチ部分１４は軸方向の外歯部１８を備える。これらの歯部は、各他方の歯部の歯溝内に適合する。両クラッチ部分１２、１４は互いに同軸に配置されているため、直径がより小さい可動のクラッチ部分１４を、軸方向で部分的に、不動のクラッチ部分１２内に挿入可能である。これにより形状結合的な接続が発生し、この接続により、両クラッチ部分１２、１４の間でトルクを伝達可能となる。

噛み合いクラッチ１０を作動するために、噛み合いクラッチ１０は更に、略中空シリンダ状のシリンダハウジング２０を備える。シリンダハウジング２０内には、鉢状のピストン２２が、噛み合いクラッチ１０の長手方向中心軸２４に対して同軸で移動可能に受容されている。可動のクラッチ部分１４は、径方向にシリンダハウジング２０の上に配置され、およびシリンダハウジング２０上で、長手方向中心軸２４に対して同軸で移動可能である。ピストン２２およびシリンダハウジング２０は、圧力媒体に作動されるアクチュエータを構成し、可動のクラッチ部分１４を移動させる。そのためにピストン２２は、長手方向中心軸２４に対して横に走るピストンピン２６により、可動のクラッチ部分１４と接続されている。

可動のクラッチ部分１４を軸方向に移動可能とし、およびピストンピン２６によりピストン２２と接続可能とするために、シリンダハウジング２０内には２つの長孔２８、３０が構成されている。これら長孔２８、３０は、長手方向中心軸２４に対して互いに直径方向で正反対の位置に、シリンダハウジング２０に構成されている。僅かの係合深度で、シリンダハウジング２０には外側長手方向歯部３１が、および可動のクラッチ部分１４には内側軸方向歯部３３が構成されており、可動のクラッチ部分１４を導き、かつ、ねじれ不能とする。シリンダハウジング２０の両長孔２８、３０、およびこれら長孔２８、３０により導かれるピストンピン２６によっても、追加的にねじれ不能な状態が確保される。

シリンダハウジング２０の、ピストンから離れた中空シリンダ状末端部３２の領域において、この中空シリンダ状末端部３２に、実質的に中空シリンダ状の圧力媒体供給フランジ３４が配置されている。圧力媒体供給フランジ３４は、長手方向中心軸２４に対して回転対称的に構成されている。圧力媒体供給フランジ３４内には、貫通するガイド孔３６が、長手方向中心軸２４を中心に走る。ガイド孔３６には、この実施形態においては約２２．５度の配置角度αで、長手方向中心軸２４に対して傾斜して走る、圧力媒体４０用の供給チャネル３８が結合されている。好適には、使用される圧力媒体４０は適切な粘性の作動油とする。

ガイド孔３６内には、円形の肩部４２が構成されている。肩部４２には、中空シリンダ状のスリーブ４４が軸方向に密接する。スリーブ４４内には、長手方向中心軸２４に平行に移動可能に、センサピン４８の円筒形の支承部４６が受容されている。センサピン４８のその都度の軸方向位置に関わらず、スリーブ４４は滑り軸受として、常にセンサピン４８の支承部４６を包囲し、過剰に摩滅するのを防止する。

好適にはスリーブ４４は、摩擦の少ない合成素材、例えばゴムのようなエラストマー等から製造され、一方センサピン４８および圧力媒体供給フランジ３４はスチールから製造されている。

センサピン４８は、ピストン２２側の端部に固定部５０を、および自由な軸方向の端部７８の領域にセンサ部５２を備える。固定部５０および支承部４６は、直径が低減された接続部５４を介して、互いに接続されている。代替的な実施形態においては、センサピン４８の支承部４６自体が、少なくとも領域的に、摩擦の少ない素材で層が施されている限り、圧力媒体供給フランジ３４内のガイド孔３６にあるスリーブ４４および肩部４２を省略可能である。

センサピン４８の、実質的に円筒形の固定部５０は、ピストン２２の鉢状のピストンリセス５６内に受容され、およびピストンピン２６により、同時にピストン２２および可動のクラッチ部分１４と接続されている。ピストンリセス５６とセンサピン４８の固定部５０の間には、シール素子５８が配置されている。シール素子５８は、この場合ピストン溝に挿入されたＯ字型リングとして構成されている。

ピストン側のシール素子５８により、シリンダハウジング２０のシリンダチャンバ６０と、詳細には図示されていない、例えば自動化されたシフト型変速機６２の隣接する領域の間が密封される。更にシール素子５８は、その油圧的密封作用の結果、２つの圧力面６４、６５を、ピストン２２、およびセンサピン４８のピストンから離れた端部７８で、機能させる。ピストン２２における圧力面６４は、円形リング状のジオメトリを有し、一方センサピン４８のピストンから離れた端部７８の圧力面６５は、円形に構成されている。従って、ピストン２２およびセンサピン４８が圧力媒体により附勢された際に、作動力の観点から油圧的に作用する全体面は、両圧力面６４、６５の合計となる。そのため、ピストン２２により発生可能な、噛み合いクラッチ１０の作動力は、センサピン４８が存在するからといって悪影響を受けることがない。

ピストンリセス５６とセンサピン４８の固定部５０の間の、径方向の遊びは、径方向で最大に偏位した場合にも、締め付けが排除される寸法とする。同様に、ピストンピン２６とセンサピン４８の固定部５０の間にも、径方向で最大に偏位した場合にも、締め付けが確実に排除される大きさの遊びが存在する。

角度αで傾斜する、圧力媒体供給フランジ３４内の供給チャネル３８は、変速機ハウジング壁６８の領域において、長手方向中心軸２４に対して横に走る接続チャネル６６とフロー接続している。接続チャネル６６を介して、噛み合いクラッチ１０の既述のピストンシリンダ装置に、周辺の圧力媒体源から、作動に必要な圧力媒体４０が供給される。

図示されていない変更実施形態においては、傾斜された供給チャネル３８を省略し、圧力媒体供給フランジ３４へ、径方向にも圧力媒体を供給する。しかしながらこの場合、圧力媒体供給フランジ３４と変速機ハウジング壁６８の間に金属的なシールが必要となるであろう。金属的なシールは、噛み合いクラッチ１０の全使用温度に亘って作用する必要がある。これに関連して、変速機ハウジング壁６８と圧力媒体供給フランジ３４の熱膨張係数が特に異なることを留意しなければならない。なぜなら、圧力媒体供給フランジ３４は一般的に合金鋼から製造されており、一方変速機ハウジング壁６８は、アルミニウム合金からなることが好適なためである。

センサピン４８のセンサ部５２の上には、円筒形の位置センサ７０が配置されている。位置センサ７０の長手方向中心軸７１は、長手方向中心軸２４に対して配置角度βで走る。配置角度βに対しては、単に典型的な９０度の値が選択されている。特に取り付けスペースが狭いことをより深く考慮すると、センサ７０は、３０度乃至９０度の配置角度βで傾斜させて取り付け可能である。

完璧を期するために、圧力媒体供給フランジ３４は、内側ボルト７２により、変速機ハウジング壁６８にねじ留めされていることを、ここで述べておく。

位置センサ７０は、センサ部５２を向いた側の上に、表面ジオメトリを備えることが可能である。表面ジオメトリは、半円筒の表面ジオメトリに略対応する。これにより位置センサ７０は、センサ部５２の断面ジオメトリに対して最適化される。長手方向中心軸２４に沿った、センサピン４８のセンサ部５２の断面ジオメトリは、この場合、異なる直径の各円形面に対応する。

ここでセンサ部５２は、典型的に、周方向に走る長手方向断面図でＶ字型に見えるリセス７４を備える。従って位置センサ７０により、リセス７４と位置センサ７０の間の垂直な間隔７６を検出可能である。センサピン４８が移動し、およびセンサピン４８と共にそのセンサ部５２が同軸で長手方向中心軸２４に対して移動すると、その都度の間隔７６も、移動経路に比例して、一義的に評価可能に変化する。ここから適切な評価電子ユニットにより、センサピン４８の軸方向の移動経路、ならびにそれと共に、ピストン２２および可動のクラッチ部分１４の軸方向位置が、高い精度で無段階に検出される。従って変速機制御装置は、可動のクラッチ部分１４の正確な軸方向位置を常に知ることとなり、シフト操作、または自動変速機６２内部のギヤの変更を、最適化して実行可能である。センサピン４８の軸方向位置が一義的に決定される限り、リセス７４は、Ｖ字型形状から逸れ、他の外形とすることが可能である。

センサピン４８の自由な軸方向の端部７８は、工具用の係合面として両側に構成された平坦部８０を備え、組み立ての際に、センサピン４８の長手方向中心軸２４を中心にセンサピン４８をねじる動作を容易にする。これにより、噛み合いクラッチ１０を組み立てる際に、特にセンサピン４８の固定部５０の横孔８２を整列させることが容易になり、ピストンピン２６を、センサピン４８の横孔８２およびピストン２２の横孔８３を貫通させて挿入可能である。組立てられた状態においてセンサピン４８は、ピストンピン２６または可動のクラッチ部分１４と接続されることにより、長手方向中心軸２４を中心としたねじれに対して保護される。

更にセンサピン４８の固定部５０は、ピストンリセス５６を向いた端部８４に、周方向に走る斜面状の挿入用面取部８６を備え、噛み合いクラッチ１０を組立てる際に、センサピン４８の固定部５０の、ピストン２２の鉢状のピストンリセス５６内への取り付けが容易になる。同様の目的のために、ピストン２２の開放端８８には、径方向内側に、同様に傾斜された挿入用面取部９０が構成されている。

更に変速機ハウジング壁６８には、よどみ圧力を低減するための鉢状の追加スペース９２が構成されている。追加スペース９２は、長手方向中心軸２４を中心として配置され、つまり、ガイド孔３６の軸方向の延長部となっている。更に追加スペース９２は、流体的に接続チャネル６６と接続されている。これにより、点線矢印で示された流体の圧力媒体４０が、低温においても十分に迅速に、シリンダチャンバ６０および追加スペース９２に流入し、またはそこから流出するため、完璧なクラッチ機能が与えられる。

センサピン４８の支承部４６と協働して滑り軸受を形成するスリーブ４４は、軸方向で可及的に位置センサ７０に近接して配置され、間隔７６の計測精度を損なう恐れのある、場合に応じて存在するスリーブ４４と支承部４６の間の径方向の遊びの影響を低減し、および同時に、発生する可能性がある転がり運動の際に、センサピン４８の梃子の作用を抑制する。

好適には位置センサ７０は、非接触的に作動するホールセンサとして実現され、およびここではＯ字型リング等の形状の更なるシール素子９４により、変速機ハウジング壁６８に対して密封されている。

図１に示された作動位置において、噛み合いクラッチ１０は解離された状態にあるため、軸方向に可動のクラッチ部分１４の外歯部１８と軸方向に不動のクラッチ部分１２の内歯部１６の間には、形状結合的な接続が存在しない。そのため両クラッチ部分１２、１４の間で、トルクは伝達不能である。噛み合いクラッチ１０を、図１に示された位置から、係合され、従って締結された状態にシフトするために、圧力媒体４０が、接続チャネル６６から供給チャネル３８を介して（点線の矢印ラインで示されるように）シリンダハウジング２０のシリンダチャンバ６０内、ならびにガイド孔３６内および鉢状の追加スペース９２内に流入する。この場合、圧力媒体４０がこれらのスペース内へ圧入されるか、または既にその内部に存在していた圧力媒体４０が、超過圧力により附勢される。

圧力媒体４０の圧力作用が、両圧力面６４、６５で、ピストン２２、およびセンサピン４８のピストンから離れた軸方向の端部７８に及ぶために、ピストン２２は、シリンダハウジング２０の内部で、図１の第１矢印９６の方向で、長手方向中心軸２４に平行に、左へと移動する。ピストン２２は、こうして軸方向に位置移動する際に、ピストンピン２６により同時に、軸方向に移動可能なクラッチ部分１４およびセンサピン４８を伴う。その結果、可動のクラッチ部分１４は、不動のクラッチ部分１２の方向へ移動し、およびセンサピン４８のセンサ部５２のリセス７４は、位置センサ７０の下を通過する。これにより、センサピン４８のその都度の実際の軸方向位置を高精度で決定可能であり、およびそれに伴って、可動のクラッチ部分１４の軸方向位置を決定可能である。

圧力媒体に作動されるピストン２２の、この軸方向の位置移動は、図２に示された噛み合いクラッチ１０の位置に到達するまで継続する。図２の位置において、可動のクラッチ部分１４の外歯部１８と不動のクラッチ部分１２の内歯部１６の間に、形状結合的な接続が作られ、および両クラッチ部分１２、１４の間でトルクを伝達可能である。

軸方向の位置移動は、例えば、ここでは単に典型的として示された圧縮バネ９８による力の作用に抗して実現可能であり、シリンダチャンバ６０および追加スペース９２に圧力がない場合には、噛み合いクラッチ１０を開放するために、ピストン２２自らが発するリセット移動を可能にする。これに対して代替的に、例えばピストン２２の、センサピンから離れた軸方向の外面１００は、シリンダチャンバ６０および追加スペース９２に圧力がない場合には、圧力媒体４０で附勢されることが可能であり、噛み合いクラッチ１０を開放するために、ピストン２２のリセット移動を実行する。

センサピン４８のセンサ部５２において周方向に走るＶ字型のリセス７４は、２つの、互いに接続して周方向に走る部分１０２、１０４を備える。第１部分１０２は、定義上は負の傾斜を備え、および第２部分１０４は正の傾斜を備える。センサ部５２のリセス７４の、反対方向に傾斜された部分１０２、１０４は、先細りの端部領域で互いに接続する２つの円錐台の表面ジオメトリに対応する、表面ジオメトリを構成する。リセス７４がこのように特有な表面ジオメトリを有することで、図１に示されたセンサピン４８の軸方向位置から、図２に示されたセンサピン４８の位置に到達するまで、上述の間隔７６が、センサピン４８が軸方向に位置移動する結果、まずは増加する。そして間隔７６は、リセス７４の、周方向に走り、同時に両部分１０２、１０４の移行部の目印でもある基底部分１０６を通過した後、再び減少する。これにより、センサピン４８の軸方向位置、およびそれと共に、センサピン４８と接続された可動のクラッチ部分１４の軸方向位置を、一義的に決定可能である。例えば、単純な、センサピン４８の長手方向断面図において三角形のリセスと比較すると、上述の実施形態には、Ｖ字型のリセス７４においては、最大の軸方向計測経路が同一である場合、センサピン４８において径方向で必要な深度がより浅く、そのため、センサピン４８の材料強度の低減が減少する、という利点がある。

図２は、図１の噛み合いクラッチの、しかしながら完全に係合された状態での長手方向断面図を示す。図２に示されたシフト状態においては、可動のクラッチ部分１４が、図１に示された可動のクラッチ部分１４の軸方向位置から、軸方向に可動のクラッチ部分１４の外歯部１８が、軸方向に固定されたクラッチ部分１２の内歯部１６と完全に係合するまで、軸方向に不動のクラッチ部分１２の方向へ移動している。これにより、両クラッチ部分１２、１４の間に形状結合的な接続が存在し、トルクを伝達可能である。シリンダハウジング２０のシリンダチャンバ６０は、追加スペース９２を含めて、接続チャネル６６および供給チャネル３８により、依然として超過圧力のもとにある圧力媒体４０で完全に満たされているため、ピストン２２は、圧縮バネ９８による力の作用に抗して図示の位置を占める。この位置において、噛み合いクラッチ１０は締結された状態にあり、およびまずはこの位置に留まる。

噛み合いクラッチ１０の、この完全に係合された位置に到達するために、可動のクラッチ部分１４またはピストン２２は、軸方向のクラッチ経路１１０を進まなければならない。クラッチ経路１１０は、ここでは例示的に、軸方向に可動のクラッチ部分１４と、シリンダハウジング２０をスリーブ状で包囲する、変速機６２の構成部品１１２の間に示されている。この構成部品１１２は、軸方向の内歯部１１６を備えると、図から認識できる。内歯部１１６内には、シリンダハウジング２０の、更には図示されていない外側軸方向歯部が、回転不能な状態かつ軸方向に保護された状態で挿入されている。噛み合いクラッチ１０の、図示の係合された位置において、センサピン４８のセンサ部５２のリセス７４の、正の傾斜を備える第２部分１０４は、径方向で位置センサ７０の下に存在し、および従って、位置センサ７０の計測的な検出領域内に存在する。

図２に示された、噛み合いクラッチ１０の完全に係合された位置から、その後ピストン２２は、シリンダチャンバ６０および追加スペース９２に圧力が無くなる、および／または圧力媒体４０が少なくとも部分的に、シリンダチャンバ６０および追加スペース９２から、供給チャネル３８および接続チャネル６６を介して排出されると、圧縮バネ９８の力の作用、または他の作用機構のために、図１に示された、噛み合いクラッチ１０の完全に連結解除または解離された状態に再び到達するまで、第２矢印１１４の方向に戻り移動する。

図３は、圧力媒体供給フランジ３４を、軸方向で後方から見た概略図である。この場合図３で示されるように、供給チャネル３８は圧力媒体供給フランジ３４の内部で、センサピン４８の長手方向延在部に接して走り、センサピン４８にかかる径方向の力を、圧力媒体流により低減している。更に図３においては、位置センサ７０の、センサピン４８のセンサ部５２に対する位置が明確である。これに対して代替的に、図示されてはいない適切なリード輪郭、または同様に図示されてはいないバッフルプレートを、圧力媒体供給フランジ３４に装備可能である。

１０ 噛み合いクラッチ
１２ 不動のクラッチ部分
１４ 軸方向に可動のクラッチ部分
１６ 不動のクラッチ部分の内歯部
１８ 可動のクラッチ部分の外歯部
２０ シリンダハウジング
２２ 鉢状のピストン
２４ 共通の長手方向中心軸
２６ ピストンピン
２８ シリンダハウジングの第１長孔
３０ シリンダハウジングの第２長孔
３１ シリンダハウジングにおける外側軸方向歯部
３２ シリンダハウジングの中空シリンダ状末端部
３３ 軸方向に可動のクラッチ部分の内側軸方向歯部
３４ 圧力媒体供給フランジ
３６ 圧力媒体供給フランジのガイド孔
３８ 供給チャネル
４０ 圧力媒体
４２ ガイド孔の肩部
４４ スリーブ
４６ センサピンにおける支承部
４８ センサピン
５０ センサピンにおける固定部
５２ センサピンにおけるセンサ部
５４ センサピンにおける接続部
５６ ピストンリセス
５８ ピストンにおけるシール素子、Ｏ字型リング
６０ シリンダチャンバ
６２ 自動変速機または自動化された変速機
６４ ピストンにおける作用圧力面
６５ センサピンにおける作用圧力面
６６ 接続チャネル
６８ 変速機ハウジング壁
７０ 位置センサ
７１ 位置センサの長手方向中心軸
７２ ねじボルト
７４ センサピンのセンサ部におけるリセス
７６ センサ部とセンサの間隔
７８ センサピンの自由な軸方向の端部
８０ センサピンの自由な端部における平坦部
８２ センサピンの固定部の横孔
８３ ピストンの横孔
８４ センサピンのピストン側の端部
８６ センサピンのピストン側の端部における挿入用面取部
８８ ピストンの開放端
９０ ピストンの開放端における挿入用面取部
９２ 追加スペース
９４ 位置センサにおけるシール素子、Ｏ字型リング
９６ 第１矢印
９８ 圧縮バネ
１００ ピストンの外面
１０２ センサピンにおけるＶ字型のリセスの第１部分
１０４ センサピンにおけるＶ字型のリセスの第２部分
１０６ センサピンにおけるＶ字型のリセスの基底部分
１１０ クラッチ経路
１１２ 変速機の構成部品
１１４ 第２矢印
１１６ 構成部品１１２の内側軸方向歯部
α 供給チャネル３８の配置角度
β 位置センサの配置角度

Claims (17)

1. 軸方向に不動のクラッチ部分（１２）、および軸方向に可動のクラッチ部分（１４）を備えた噛み合いクラッチ（１０）であって、前記軸方向に不動のクラッチ部分（１２）および前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）はスリーブ状に構成され、ならびに互いに同軸に配置され、前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）は、前記軸方向に不動のクラッチ部分（１２）と形状結合的な接続を作るために、圧力媒体により駆動可能なピストン（２２）により、軸方向に移動可能であり、前記ピストン（２２）は、長手方向に移動可能に、シリンダハウジング（２０）内に配置されており、該シリンダハウジング（２０）は、径方向外側で、前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）を支承し、前記ピストン（２２）は、ピストンピン（２６）を介して前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）と接続されており、および前記シリンダハウジング（２０）のシリンダチャンバ（６０）へは、供給チャネル（３８）を介して圧力媒体（４０）を供給可能であり、前記ピストン（２２）は、軸方向の一方の端部で、同軸に整列されたセンサピン（４８）と堅固に接続され、および該センサピン（４８）は、該センサピン（４８）の、自由な、ピストンから離れた軸方向の端部（７８）の領域において、センサ部（５２）が、位置センサ（７０）のためのセンサ素子として構成されている噛み合いクラッチ。
2. 前記ピストン（２２）は、該ピストン（２２）の長手方向中心軸（２４）を中心として回転対称的に、鉢状のピストンリセス（５６）を備え、該ピストンリセス（５６）内には、前記センサピン（４８）の固定部（５０）が配置され、前記ピストン（２２）は、前記ピストンリセス（５６）の領域に径方向の横孔（８３）を備え、および前記センサピン（４８）の前記固定部（５０）は、径方向の横孔（８２）を備え、これら径方向の横孔（８２、８３）は、互いに同軸に配置され、かつ前記長手方向中心軸（２４）に対して垂直に整列され、および前記ピストンピン（２６）が前記径方向の横孔（８２、８３）内に挿入され、および前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）と接続されることにより、前記ピストン（２２）、前記センサピン（４８）および前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）が、前記ピストンピン（２６）により互いに接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の噛み合いクラッチ。
3. 位置センサ（７０）、および前記センサピン（４８）のセンサ部（５２）は、前記センサピン（４８）のピストンから離れた軸方向端部（７８）の、その都度の軸方向位置を無段階で計測可能であり、ならびにそれと共に間接的に、前記ピストン（２２）および前記軸方向に可動のクラッチ部分（１４）の軸方向の位置を無段階で計測可能であるよう、構成され、および互いに対して配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の噛み合いクラッチ。
4. センサピン（４８）のセンサ部（５２）は、幾何学的に円筒側面とは異なるジオメトリであって、センサ（７０）と前記センサピン（４８）のセンサ部（５２）の間隔（７６）が、前記センサピン（４８）のその都度の軸方向位置に応じて異なるようなジオメトリを備えることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
5. 前記センサピン（４８）の前記センサ部（５２）は、周方向に走る長手方向断面図でＶ字溝状のリセス（７４）として構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の噛み合いクラッチ。
6. ピストン（２２）の固定部（５０）は、シール素子（５８）によりピストンリセス（５６）に対して密封されていることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
7. シリンダハウジング（２０）は、圧力媒体供給フランジ（３４）と堅固に接続されているか、または該圧力媒体供給フランジ（３４）と一体的に構成され、およびセンサピン（４８）の円筒形の支承部（４６）は、前記圧力媒体供給フランジ（３４）のガイド孔（３６）内に、長手方向に移動可能に受容されていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
8. 前記ガイド孔（３６）内にスリーブ（４４）が挿入されており、該スリーブ（４４）は、前記圧力媒体供給フランジ（３４）の前記ガイド孔（３６）の肩部（４２）に軸方向に密接し、および前記センサピン（４８）の前記支承部（４６）が前記スリーブ（４４）内に受容されていることを特徴とする、請求項７に記載の噛み合いクラッチ。
9. センサピン（４８）の支承部（４６）は、ガイド孔（３６）内に、長手方向に移動可能に受容され、および前記支承部（４６）が、少なくとも領域的に、摩擦の少ない素材を備えていることを特徴とする、請求項７に記載の噛み合いクラッチ。
10. センサピン（４８）の、固定部（５０）および支承部（４６）は、直径が低減された円筒形の接続部（５４）を介して、互いに接続されていることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
11. 供給チャネル（３８）は、圧力媒体供給フランジ（３４）において、少なくとも部分的に、ピストン（２２）およびセンサピン（４８）の共通の長手方向中心軸（２４）に対して、角度（α）で傾斜して走り、および接線方向でガイド孔（３６）に結合することを特徴とする、請求項７〜１０の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
12. 圧力媒体供給フランジ（３４）は、圧力媒体が漏れない状態で、変速機ハウジング壁（６８）と接続されていることを特徴とする、請求項７〜１１の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
13. 位置センサ（７０）は、変速機ハウジング壁（６８）の領域で、およびセンサピン（４８）のセンサ部（５２）の径方向の上部に配置され、前記位置センサ（７０）の長手方向中心軸（７１）は、前記センサピン（４８）およびピストン（２２）の共通の長手方向中心軸（２４）に対して、３０度乃至９０度の配置角度βで走ることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
14. 変速機ハウジング壁（６８）には、鉢状で、およびガイド孔（３６）に接続する追加スペース（９２）が、センサピン（４８）およびピストン（２２）の共通の長手方向中心軸（２４）を中心として構成され、該追加スペース（９２）内に、前記センサピン（４８）のセンサ部（５２）が部分的に突出することを特徴とする、請求項１〜１３の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
15. センサピン（４８）は、該センサピン（４８）の自由な軸方向の端部（７８）に平坦部（８０）を備えることを特徴とする、請求項１〜１４の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
16. センサピン（４８）の固定部（５０）は、該固定部（５０）ピストン側の端部（８４）に挿入用面取部（８６）を備えることを特徴とする、請求項１〜１５の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。
17. 供給チャネル（３８）は、圧力媒体供給フランジ（３４）において、周辺の接続チャネル（６６）と変速機ハウジング壁（６８）において接続されていることを特徴とする、請求項１〜１６の何れか一項に記載の噛み合いクラッチ。

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