Hydraulischer Getriebeaktor
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Getriebeaktor (HGA) beispielsweise für ein Doppelkupplungsgetriebe mit jeweils nur einer Axial- und Schwenkeinheit für die Wähl- bzw. Schwenkbewegung. Mindestens eine der beiden Einheiten ist dabei hydraulisch betätigt. Mit beispielsweise fünf Schaltschienen können bis zu zehn Schaltpositionen mittels einer Schaltwelle mit integriertem Schalthebel mit Schaltfinger betätigt werden.
Es ist bekannt, dass beispielsweise bei hydraulisch betätigten Doppelkupplungsgetrieben Gangsteller zur Betätigung der Schaltelemente im Getriebe verwendet werden, welche mittels einzelner Gangstellerkolben jeweils zwei Gänge auf einer der beiden Teilgetriebewellen schalten. Dabei werden etwa für acht Schaltelemente vier einzelne Gangstellerkolben mit je einem Wegsensor benötigt, die bei einem hydraulischen System von jeweils einem Wegeventil angesteuert werden müssen, um den jeweiligen Gang einzulegen. Falls noch weitere ein oder zwei Schaltpositionen zusätzlich benötigt werden, müsste ein weiterer Gangstellerkolben einschließlich Wegeventil und Wegsensor diese Schaltfunktion übernehmen.
Weiterhin ist ein elektromotorisches Active Interlock System für Doppelkupplungsgetriebe bekannt, mit dem es möglich ist, mit einer gemeinsamen Aktorik Gänge in beiden Teilgetrieben in beliebigen Kombinationen vor- und auch abzuwählen. Es ist da- bei nur eine einzige Schaltwelle mit integriertem Schalthebel mit Schaltfinger notwendig, die die Axial- und die Verdrehbewegung ausführt, um so die Schaltschienen des Getriebes anzufahren und zu betätigen. Beim Einlegen eines neuen Ganges führen Sperr- und Auswerferelemente auf dem Schalthebel synchron das Auslegen des vorherigen Ganges und das Einlegen eines neuen Ganges auf dieser Teilgetriebewelle aus, wodurch automatisch mechanisch ohne aufwändige Sensorik verhindert wird, dass zwei Gänge pro Teilgetriebe eingelegt werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hydraulisch arbeitendes Getriebeaktorsystem mit Active Interlock bereitzustellen. Bei bereits vorhandener hydraulischer Steuerung für andere Anwendungen im Fahrzeug können mit einem solchen System Synergieeffekte genutzt werden.
Die erfindungsgemäße HGA-Schalteinheit weist hydraulische Aktoren für die Wähl- und Schaltbewegung auf, besteht also aus einer Axial- und einer Schwenkeinheit. Es ist jeweils nur eine Axial- und eine Schwenkeinheit für die Wähl- bzw. Schaltbewegung der Schaltwelle bzw. vom Schalthebel erforderlich und vorgesehen.
Der HGA weist fünf Schaltschienen zur Betätigung von bis zu zehn Schaltpositionen auf und kann beispielsweise in einem Doppelkupplungsgetriebe eingesetzt werden. Eine Erweiterung der Schaltpositionen ist durch einfaches Hinzufügen von Schaltschienen möglich.
Zur Betätigung des HGA ist eine hydraulische Steuerung erforderlich, welche die An- steuerung der beiden Aktoren mittels Wegeventile und die Einstellung des hydraulischen Drucks über ein Druckbegrenzungsventil (DBV) übernimmt. Der beschriebene Getriebeaktor kann besonders kompakt aufgebaut sein bei gleichzeitiger flexibler Ein- setzbarkeit. So ist es möglich, durch Veränderung von Druck und Volumenstrom unterschiedliche Betätigungsgrößen, wie z. B. die Schaltkraft oder die Dynamik, einzustellen. Auch kann durch einfaches Auswechseln weniger Bauteile die Aktorik an veränderte Bedingungen angepasst werden. So kann z. B. Axialweg (= Wählbewegung) für zusätzliche Schaltschienen oder der Verdrehwinkel (Schaltweg), um den Schalt- Schienenweg zu verändern, variiert werden.
Eine Betätigung des HGA kann mittels einer schon vorhandenen Zentraleinheit im Fahrzeug erfolgen, optional ist aber auch eine hydraulische Ventileinheit denkbar, die an einem zentralen Anschlussflansch am HGA anbringbar ist.
Es ist auch möglich, den HGA mit zwei hydrostatischen Kupplungsaktoren (HCA) zu betätigen, ebenso könnten zwei Reversierpumpen in Erwägung gezogen werden. Da
nie gleichzeitig eine Wähl- und Schaltbewegung stattfindet und auch keine dauerhafte Kraft aufgebracht werden muss, sind die Ausführungen mit einem Aktor und mehreren Sitzventilen zur Umschaltung auf den gerade benötigen Nehmerzylinder dafür anwendbar, insbesondere, wenn beispielsweise in einem Hybridgetriebe keine Zentral- hydraulik zur Ansteuerung des HGA vorhanden ist.
Vorteilhafterweise kann in die HGA-Einheit auch eine Sensorik Integriert sein. Es sind insgesamt nur zwei Sensoren pro Aktor (Getriebe) erforderlich, nämlich ein Axialsensor für die Überwachung der Wählbewegung (= axial) und ein Winkelsensor für die Schaltbewegung (= Verdrehung). Es handelt sich um Absolutsensoren, die über interne, robuste Anschläge jederzeit referenziert werden können. Im Sensordeckel kann die Sensorplatine integriert sein.
Die Axialbewegung kann von einem Spulenkern, der in der Schaltwelle integriert ist und sich im Spulenkörper axial bewegt, erfasst und an die Sensorplatine im Sensordeckel übertragen werden.
Die Verdrehbewegung wird mittels eines Magneten erfasst, der auf dem Schwenkflügel integriert ist, und die Signale direkt an die Sensorplatine weitergibt.
Über einen Zentralstecker kann die Verbindung vom Steuergerät zur Sensorik hergestellt.
Der hydraulische Getriebeaktor (HGA) kann unter anderem durch folgende Merkmale ausgezeichnet sein:
- Hydraulischer Getriebeaktor mit jeweils nur einer Axial- und Schwenkeinheit;
- Active Interlock Prinzip - Sperr- und Auswerfelemente verhindern mechanisch, dass zwei Gänge in einem Teilgetriebe eingelegt sind;
- 5 Schaltschienen zur Betätigung von bis zu 10 Schaltpositionen; eine Erweiterung der Schaltpositionen ist durch einfaches Hinzufügen von Schaltschienen möglich;
- zentraler Anschlussflansch zur Ölversorgung für die Axial- und Schwenkeinheit;
- eine hydraulische Steuerung ist optional, wenn nicht schon im Fahrzeug integriert;
- -integrierte Sensorik mit insgesamt nur 2 Absolutsensoren (Axial- und Winkelsensor) pro Gangaktor mit integrierter Sensorplatine im Sensordeckel; Referenzierung über interne, robuste Anschläge jederzeit möglich;
- Verdreh beweg ung wird mittels eines Magneten erfasst, der auf dem
Schwenkflügel integriert ist;
- Axialbewegung wird von einem in der Schaltwelle integrierten Spulenkern erfasst;
- Zentralstecker zur Verbindung vom Steuergerät zur Sensorik;
- große Universalität; einfache Anpassung an unterschiedliche Betätigungsgrößen wie z. B. Schaltkraft oder Dynamik durch Veränderung der hydrauli- sehen Kenngrößen Druck und Volumenstrom; auch kann durch einfaches
Auswechseln weniger Bauteile die Aktorik an veränderte Bedingungen, wie z. B. Axialweg oder Verdrehwinkel, angepasst werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Getriebeaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Axialeinheit in einem Anschlussgehäusekörper eines mehrteiligen Gehäuses angeordnet ist. Der Anschlussgehäusekörper hat gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung eine Doppelfunktion. Zum einen dient der Anschlussgehäusekörper vorzugsweise zur Aufnahme eines Kolbens, der in dem Anschlussgehäusekörper hin und her bewegbar ist. Darüber hinaus dient der
Anschlussgehäusekörper zum Zuführen bzw. Abführen eines Hydraulikmediums, wie Öl. Zu diesem Zweck sind vorzugsweise mehrere Hydraulikmediumkanäle in dem Anschlussgehäusekörper vorgesehen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Anschlussflansch an dem Anschlussgehäusekörper angebaut. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des hydraulischen Getriebeaktors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinheit einen Schwenkflügel umfasst, der in einem Schwenkflügelgehäusekörper angeordnet ist, der zwischen zwei
Lagergehäusekörpern angeordnet ist. Die Lagergehäusekörper dienen vorzugsweise zur Darstellung von Lagern, insbesondere Gleitlagern, durch die der Schwenkflügel schwenkbar gelagert wird. Der Schwenkflügelgehäusekörper dient zur schwenkbaren Aufnahme des Schwenkflügels und zur Darstellung eines Ölraums. In dem Ölraum kann der Schwenkflügel gezielt mit einem Hydraulikmediumdruck beaufschlagt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Aus- führungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen hydraulischen Getriebeaktor im Längsschnitt;
Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 ;
Figur 3 einen Querschnitt durch eine Schwenkeinheit des in den Figuren 1 und 2 dargestellten hydraulischen Getriebeaktors;
Figur 4 den hydraulischen Getriebeaktor aus den Figuren 1 und 2 in einer Draufsicht auf einen Anschlussflansch;
Figur 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 2 und
Figur 6 eine perspektivische Darstellung des hydraulischen Getriebeaktors.
In den Figuren 1 bis 6 ist ein hydraulischer Getriebeaktor 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der hydraulische Getriebeaktor 1 umfasst eine Schaltwelle 3, die mit einem Ende aus einem Gehäuse 5 herausragt. In dem Gehäuse 5 sind eine Axialeinheit 6 und eine Schwenkeinheit 7 angeordnet.
An dem aus dem Gehäuse 5 herausragenden Ende der Schaltwelle 3 ist ein Schalthebel 8 mit einem Schaltfinger 10 vorgesehen. Darüber hinaus sind an dem aus dem
Gehäuse 5 herausragenden Ende der Schaltwelle 3 Sperr- und Auswerferelemente 59, 60, 61 , 62 vorgesehen. Der Schalthebel 8 bzw. Schaltfinger 10 und die Sperr- und Auswerferelemente 59 bis 62 dienen zur Darstellung von Wähl- bzw. Schaltbewegungen in einem (nicht dargestellten) Getriebe, insbesondere in einem Doppelkupplungs- getriebe.
Das Gehäuse 5 ist mehrteilig ausgeführt und umfasst einen Durchführungskörper 1 1 , durch den die Schaltwelle 3 aus dem Gehäuse 5 herausgeführt ist. An den Durchführungskörper 1 1 ist ein Anschlussgehäusekörper 12 angebaut. Der
Anschlussgehäusekörper 12 umfasst einen Aufnahmeraum 14 für einen Kolben 15. Der Kolben 15 ist in dem Aufnahmeraum 14 in Richtung einer Längsachse 13 hin und her bewegbar geführt.
Der in dem Aufnahmeraum 14 hin und her bewegbare Kolben 15 stellt die Axialeinheit 6 dar. Der Kolben 15 begrenzt innerhalb des Aufnahmeraums 18 einen Ölraum 16. Über nicht näher bezeichnete Hydraulikmediumkanäle kann der Ölraum 16 mit Hydraulikmedium beaufschlagt werden, um den Kolben 15 in axialer Richtung, also entlang der Längsachse 13, zu bewegen. Die Bewegung des Kolbens 15 wird durch eine z. B. kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Kolben 15 und der Schaltwelle 3 auf die Schaltwelle 3 übertragen, z. B. durch Verstemmen.
Zur Abdichtung des Ölraums 16 und zur Führung sind an dem Kolben 15 insgesamt ein Dichtelement 18 und zwei Führungselemente 17 und 19 angeordnet. Das Dichtelement 18 dient zur Abdichtung der Kontaktstelle zwischen dem Kolben 15 und dem Anschlussgehäusekörper 12. Durch einen Doppelpfeil 20 ist angedeutet, wie sich der Kolben 15 mit der Schaltwelle 3 in axialer Richtung hin und her bewegt.
Die Schwenkeinheit 7 umfasst einen Schwenkflügelgehäusekörper 21 , der in axialer Richtung zwischen zwei Lagergehäusekörpern 22, 23 angeordnet ist. Der
Schwenkflügelgehäusekörper 21 dient zur schwenkbaren Aufnahme eines Schwenkflügels 25. Der Schwenkflügel 25 ist mit Hilfe von Lagern 26, 27, die vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt sind, in den Lagergehäusekörpern 22, 23 schwenkbar gelagert.
Durch Pfeile 32, 33 ist angedeutet, wie der Schwenkflügel 25 um die Längsachse 13 verschwenkt wird. An den Lagergehäusekörper 23 ist ein Sensorgehäusekörper 30 angebaut, der zur Aufnahme einer Sensorik 40 dient. Der Sensorgehäusekörper 30 ist durch einen Deckel 31 verschlossen.
In dem mehrteiligen Gehäuse 5 ist der Anschlussgehäusekörper 12 in axialer Richtung zwischen dem Durchführungskörper 1 1 und dem Lagergehäusekörper 22 angeordnet. Der Lagergehäusekörper 22 wiederum ist in axialer Richtung zwischen dem Anschlussgehäusekörper 12 und dem Schwenkflügelgehäusekörper 21 angeordnet. Der Lagergehäusekörper 23 wiederum ist in axialer Richtung zwischen dem
Schwenkflügelgehäusekörper 21 und dem Sensorgehäusekörper 30 angeordnet. Zwischen den einzelnen Gehäusekörpern sind Dichtelemente angeordnet, die insbesondere zur Abdichtung von Hydraulikmediumkanälen dienen, die sich durch die
Gehäusekörper hindurch erstrecken.
In Figur 3 sieht man, dass der Schwenkflügel 25 über Druckbeaufschlagung eines Ölraums 64 um die Längsachse 13 verschwenkt werden kann, wie durch einen Doppelpfeil 63 angedeutet ist. Zu diesem Zweck kann der Ölraum 64 über Zulauföffnun- gen 65, 66 gezielt mit Hydraulikmediumdruck beaufschlagt werden.
In Figur 4 sieht man, dass zum gezielten Zuführen bzw. Abführen von Hydraulikmedium ein Anschlussflansch 70 an den Anschlussgehäusekörper 12 angebaut ist. Der Anschlussflansch 70 umfasst einen Flanschkörper 75 mit insgesamt vier Zulaufboh- rungen71 bis 74, über die das Hydraulikmedium gezielt den Ölräumen 16 und 64 in dem Gehäuse 5 zugeführt bzw. aus den Ölräumen 16 und 64 abgeführt werden kann. Darüber hinaus dient der Anschlussflansch 70 dazu, den hydraulischen Getriebeaktor 1 an dem (nicht dargestellten) Getriebe zu befestigen. In Figur 5 sieht man, dass die Sensorik 40 zwei Sensoren 41 und 42 umfasst. Bei dem Sensor 41 handelt es sich um einen Axialsensor mit einem Spulenkörper 44, der in einer Bohrung des in Figur 5 rechten Endes der Schaltwelle 3 angeordnet ist. Der Axial-
sensor 41 umfasst im Inneren des Spulenkörpers 44 einen Spulenkern 45. Durch einen Doppelpfeil 51 ist die Hin- und Herbewegung der Schaltwelle 3 angedeutet, die mit dem Axialsensor 41 erfasst wird. Der Sensor 42 ist als Winkelsensor ausgeführt und umfasst einen Magneten 48. Der Magnet 48 ist als Magnetring 49 ausgeführt und drehfest mit dem Schwenkflügel 25 verbunden. Die Sensorik 40 umfasst des Weiteren eine Sensorplatine 50.
Mit der Sensorplatine 50 wird das durch Pfeile 52 und 53 angedeutete Verschwenken des Schenkflügels 25 über den Magnetring 49 erfasst. Darüber hinaus wird mit der Sensorplatine 50 die durch den Doppelpfeil 51 angedeutete Hin- und Herbewegung des Spulenkerns 45 relativ zu dem Spulenkörper 44 erfasst, der fest mit der Sensorplatine 50 verbunden ist. In der perspektivischen Darstellung der Figur 6 sieht man, dass außen an dem
Sensorgehäusekörper 30 ein Zentralstecker 80 vorgesehen ist. Dadurch wird das Anschließen von Signalleitungen bzw. Steuerleitungen an die Sensorik 40 erheblich vereinfacht.
Bezugszeichenliste
I hydraulischer Getriebeaktor
2
3 Schaltwelle
4
5 Gehäuse
6 Axialeinheit
7 Schwenkeinheit
8 Schalthebel
9
10 Schaltfinger
Durchführungskörper
12 Anschlussgehäusekörper
13 Längsachse
14 Aufnahmeraum
15 Kolben
16 Ölraum
17 Führungselement
18 Dichtelement
19 Führungselement
20 Doppelpfeil
21 Schwenkflügelgehäusekorper
22 Lagergehäusekörper
23 Lagergehäusekörper
24
25 Schwenkflügel
26 Lagereinrichtung
27 Lagereinrichtung
28
29
Sensorgehäusekörper Deckel
Pfeil
Pfeil Dichteinrichtung
Dichteinrichtung
Dichteinrichtung
Sensorik
Sensor
Sensor Spulenkörper
Spulenkern
Magnet
Magnetring
Sensorplatine
Doppelpfeil
Pfeil
Pfeil
Sperr- und Auswerferelement Sperr- und Auswerferelement Sperr- und Auswerferelement
Sperr- und Auswerferelement Doppelpfeil
Ölraum
Zulauföffnung
Zulauföffnung
Anschlussflansch
Zulaufbohrung
Zulaufbohrung
Zulaufbohrung
Zulaufbohrung
Flanschkörper
Zentralstecker