DE102015015238A1 - Gear shift device, transmission, vehicle and method for gear shifting in a transmission - Google Patents
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Abstract
Ein Gegenstand der Erfindung ist eine Gangschaltvorrichtung für ein Getriebe (4) mit einem ersten Zahnrad (12), einer Welle (16), an der das erste Zahnrad (12) angeordnet ist, einer Stellbuchse (18), die axial entlang der Welle (16) zwischen einer ersten Position, in der das erste Zahnrad (12) sich frei drehen kann, und einer zweiten Position, in der die Buchse (18) mit dem ersten Zahnrad (12) an der Welle (16) im Eingriff ist, beweglich ist, und einem Stellmittel (30) zur axialen Bewegung der Buchse (18). Das Stellmittel (30) umfasst ein erstes magnetisches Mittel (32) und die Buchse (18) umfasst ein zweites magnetisches Mittel (34) und mindestens eins der ersten und zweiten magnetischen Mittel (32, 34) ist steuerbar, um die Buchse (18) zu bewegen. Die Erfindung betrifft außerdem ein Getriebe (64) und ein Fahrzeug (1), das ein solches Getriebe (4) umfasst. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Computerprogramm (P) und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens.An object of the invention is a gearshift device for a transmission (4) with a first gearwheel (12), a shaft (16) on which the first gearwheel (12) is arranged, an adjusting bushing (18) which extends axially along the shaft (16). 16) is movable between a first position in which the first gear (12) is free to rotate and a second position in which the bush (18) engages the first gear (12) on the shaft (16) is, and an adjusting means (30) for the axial movement of the sleeve (18). The adjusting means (30) comprises a first magnetic means (32) and the bushing (18) comprises a second magnetic means (34) and at least one of the first and second magnetic means (32, 34) is controllable to engage the bushing (18). to move. The invention also relates to a transmission (64) and a vehicle (1) comprising such a transmission (4). Another object of the invention is a computer program (P) and a computer program product for carrying out the method.
Description
Hintergrund und bekannter Stand der TechnikBackground and known prior art
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Gangschaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff zu Patentanspruch 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Getriebe mit einer solchen Gangschaltvorrichtung gemäß dem Oberbegriff zu Patentanspruch 8. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff zu Patentanspruch 9, das ein solches Getriebe umfasst. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Gangschalten in einem Getriebe gemäß dem Oberbegriff zu Patentanspruch 10.An object of the present invention is a gear shift according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a transmission with such a gear shift device according to the preamble to claim 8. Moreover, the invention relates to a vehicle according to the preamble to claim 9, which includes such transmission. Another object of the invention is a method for gear shifting in a transmission according to the preamble of
Bei Fahrzeugen, insbesondere bei Schwerfahrzeugen, beispielsweise in der Form von Lastkraftwagen, ist das Getriebe mit einem oder mehreren Stellzylindern ausgestattet, die zum Gangschalten im Getriebe dienen. Die Stellzylinder steuern das Ein- und Ausrücken von Zahnrädern an verschiedenen Wellen im Getriebe, so dass der richtige Gang eingelegt wird. Bei den Stellzylindern handelt es sich um pneumatische oder hydraulische Zylinder, die aufgrund des geringen Platzangebots im Getriebe so klein wie möglich bemessen sein sollten.In vehicles, especially in heavy vehicles, for example in the form of trucks, the transmission is equipped with one or more adjusting cylinders, which serve to gearshift in the transmission. The adjusting cylinders control the engagement and disengagement of gears on different shafts in the transmission, so that the correct gear is engaged. The adjusting cylinders are pneumatic or hydraulic cylinders, which should be as small as possible due to the small space available in the gearbox.
Das Kraftübertragungssystem bei Lastkraftwagen umfasst oft ein automatisiertes Handschaltgetriebe, das aus einer Vielzahl von miteinander zusammenwirkenden Komponenten besteht und von einer elektronischen Steuereinrichtung gesteuert wird, um ein automatisches Gangschalten zu erzielen. Ein oder mehrere elektronische Sensoren im Fahrzeug gewinnen Informationen über den Betriebszustand des Fahrzeugs und übermitteln Signale zu Ventilen, die den Stellzylindern Druckluft oder Hydrauliköl zuführen, damit die Stellzylinder das Ein- und Ausrücken der Zahnräder im Getriebe steuern können, um das Einlegen der richtigen Gänge zu erzielen.The truck transmission system often includes an automated manual transmission that consists of a plurality of cooperating components and is controlled by an electronic control device to achieve automatic gearshifting. One or more electronic sensors in the vehicle acquire information about the operating condition of the vehicle and provide signals to valves that supply compressed air or hydraulic oil to the actuator cylinders to allow the actuators to control the engagement and disengagement of the gears in the transmission to engage the proper gears achieve.
Bei Getrieben dieser Art können die Synchronisiereinrichtungen, die konische Synchronisierringe und Kupplungsringe umfassen, durch gezahnte Stellbuchsen ersetzt sein, die axial verschoben werden, um in die Zahnräder zu greifen, die sich an der Eingangswelle und der Hauptwelle des Getriebes befinden. Jedes Zahnrad an der Eingangswelle und an der Hauptwelle greift in die entsprechenden Zahnradelemente, die fest an einer anderen Welle, beispielsweise an einer Vorgelegewelle, angebracht sind. Beim Gangschalten wird die Stellbuchse axial verschoben, um in Kupplungszähne zu greifen, die sich an einem wählbaren Zahnrad befinden, um das Zahnrad kraftschlüssig mit der Eingangswelle oder der Hauptwelle zu verbinden.In transmissions of this type, the synchronizers comprising conical synchronizing rings and coupling rings may be replaced by toothed adjusting sleeves which are axially displaced to engage the gears located on the input shaft and the main shaft of the transmission. Each gear on the input shaft and the main shaft engages the corresponding gear elements, which are fixedly attached to another shaft, for example to a countershaft. During gear shifting, the actuator sleeve is axially displaced to engage clutch teeth located on a selectable gear to frictionally connect the gear to the input shaft or mainshaft.
Die pneumatischen oder hydraulischen Stellzylinder sind über Verbindungselemente mit Schaltgabeln verbunden. Beim Gangschalten wird die Stellbuchse axial durch die Schaltgabel verschoben, die radial zwischen zwei Zahnräder ragt. Um eine Gangschaltung zu erzielen, muss der axiale Platz zwischen zwei benachbarten Zahnrädern mindestens so groß sein wie die Strecke, um welche die Stellbuchse beim Gangschalten axial verschoben wird.The pneumatic or hydraulic actuating cylinders are connected via connecting elements with shift forks. When shifting gear, the adjusting sleeve is axially displaced by the shift fork, which projects radially between two gears. To achieve a gearshift, the axial space between two adjacent gears must be at least as large as the distance by which the actuating sleeve is axially displaced during gearshifting.
Aufgrund des Vorhandenseins von Stellzylindern, Verbindungselementen und Schaltgabeln muss das Getriebe groß genug bemessen sein, um diese Komponenten aufzunehmen. Außerdem müssen die Stellzylinder, die Verbindungselemente und die Schaltgabeln so konzipiert sein, dass sie der Kraft standhalten, die zur Bewegung der Stellbuchsen erforderlich ist. Deshalb haben die Stellzylinder, die Verbindungselemente und die Schaltgabeln zusammen ein beträchtliches Gewicht.Due to the presence of setting cylinders, fasteners and shift forks, the gearbox must be large enough to accommodate these components. In addition, the actuators, fasteners and shift forks must be designed to withstand the force required to move the actuators. Therefore, the actuating cylinders, the connecting elements and the shift forks together have a considerable weight.
Das Dokument
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Trotz bereits bekannter Technik besteht Bedarf an der Entwicklung einer Gangschaltvorrichtung, welche die Abmessungen des Getriebes verringert, das Gewicht des Getriebes verringert, eine Verkürzung der erforderlichen Gangschaltdauer ermöglicht und den Komfort beim Gangschalten erhöht.Despite the prior art, there is a need to develop a gearshift device which reduces the size of the transmission, reduces the weight of the transmission, enables a reduction in the required gearshift duration, and increases the comfort of gearshifting.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Gangschalteinrichtung in der in der Einleitung zur vorliegenden Patentbeschreibung angegebenen Ausführung bereitzustellen, welche die Abmessungen des Getriebes verringert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gangschaltvorrichtung bereitzustellen, die das Gewicht des Getriebes verringert. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gangschaltvorrichtung bereitzustellen, die eine Verkürzung der erforderlichen Gangschaltdauer ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gangschaltvorrichtung bereitzustellen, die den Komfort beim Gangschalten erhöht.It is therefore an object of the present invention to provide a gear shift device in the embodiment set forth in the preamble to the present patent specification which reduces the dimensions of the transmission. Another object of the present invention is to provide a gear shift apparatus that reduces the weight of the transmission. Another object of the present invention is to provide a gear shift device which enables a reduction in the required gear shift duration. Another object of the present invention is to provide a gear shift device which increases comfort in gear shifting.
Diese Aufgabes werden durch eine Gangschaltvorrichtung gelöst, die durch die in Patentanspruch 1 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.These objects are achieved by a gear shift device which is characterized by the features mentioned in claim 1.
Diese Aufgaben werden auch durch ein Getriebe gelöst, das durch die in Patentanspruch 8 genannten Merkmale gekennzeichnet ist. These objects are also achieved by a transmission which is characterized by the features mentioned in
Diese Aufgaben werden auch durch ein Fahrzeug gelöst, das durch die in Patentanspruch 9 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.These objects are also achieved by a vehicle which is characterized by the features mentioned in claim 9.
Diese Aufgaben werden auch durch ein Gangschaltverfahren gelöst, das durch die in Patentanspruch 10 genannten Merkmale gekennzeichnet ist.These objects are also achieved by a gearshift method which is characterized by the features mentioned in
Gemäß der Erfindung kann eine vorteilhafte Verkleinerung der Abmessungen des Getriebes durch die Gangschaltvorrichtung gemäß der Erfindung erzielt werden. Da die Gangschaltvorrichtung abgesehen von der Stellbuchse keine in der Axialrichtung der Wellen im Getriebe beweglichen Komponenten aufweist, sondern statisch zwischen den Zahnrädern angeordnet ist, können der axiale Raum und der Abstand zwischen den Zahnrädern verringert werden, so dass sich auch die Gesamtlänge des Getriebes verkürzen kann. Ein Getriebe mit einer kürzeren Länge lässt sich leichter in einem Fahrzeug montieren, weil ein solches Getriebe weniger Einbauplatz im Fahrzeug beansprucht. Aufgrund der verkürzten Länge des Getriebes verringert sich auch das Gewicht des Getriebes. Dadurch verringert sich das Gesamtgewicht des Fahrzeugs und folglich auch dessen Kraftstoffverbrauch.According to the invention, an advantageous reduction in the dimensions of the transmission can be achieved by the gear shift device according to the invention. Since the gearshift device has no components movable in the axial direction of the shafts in the gearbox apart from the adjusting bushing, but is arranged statically between the gears, the axial space and the distance between the gears can be reduced, so that the overall length of the transmission can be shortened , A transmission with a shorter length is easier to mount in a vehicle because such a transmission takes up less space in the vehicle. Due to the shortened length of the transmission also reduces the weight of the transmission. This reduces the total weight of the vehicle and consequently its fuel consumption.
Gemäß der Erfindung kann eine vorteilhaft kurze Gangschaltdauer im Getriebe erzielt werden. Da die Gangschaltvorrichtung gemäß der Erfindung statisch zwischen den Zahnrädern angeordnet ist und sich beim Gangschalten nicht bewegt, besteht eine sehr geringe Trägheit, die andernfalls größer ist und zu einer Verzögerung des Gangschaltvorgangs führt. Die einzigen beweglichen Komponenten der Gangschaltvorrichtung sind die Gangschaltbuchse und eventuell ein Synchronisiermittel, falls das Getriebe mit einem Synchronisiermittel ausgestattet ist, beispielsweise in der Form von Synchronisierringen. Das Gewicht dieser Komponenten ist gering und folglich ist auch die Trägheit zur Bewegung dieser Komponenten gering. Folglich kann eine kurze Gangschaltdauer erzielt werden. Eine kurze Gangschaltdauer hat auch einen erhöhten Komfort für den Fahrer und die Fahrgäste im Fahrzeug zur Folge, weil sich die Dauer der Unterbrechung des Drehmoments für den Antrieb des Fahrzeugs beim Gangschalten verringert. Die kurze Gangschaltdauer ist auch ein Resultat der erhöhten Genauigkeit beim Gangschalten, da die Gangschaltung im Wesentichen genau dann erfolgen kann, wenn die Drehzahl der jeweiligen Zahnräder und Wellen synchron ist.According to the invention, an advantageous short gearshift duration can be achieved in the transmission. Since the gear shifting device according to the invention is statically interposed between the gears and does not move during gear shifting, there is a very small inertia which is otherwise greater and results in a delay of the gearshift operation. The only moving components of the gear shifting device are the gear shifting bushing and possibly a synchronizing means if the transmission is equipped with a synchronizing means, for example in the form of synchronizing rings. The weight of these components is low and, consequently, the inertia for moving these components is low. Consequently, a short gear shift duration can be achieved. A short gear shift duration also results in increased comfort for the driver and the passengers in the vehicle, because the duration of the interruption of the torque for driving the vehicle during gear shifting is reduced. The short gearshift duration is also a result of the increased accuracy in gear shifting, since the gearshift can essentially take place precisely when the rotational speed of the respective gears and shafts is synchronous.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.The invention also relates to a computer program and a computer program product for carrying out the method according to the present invention.
ZeichnungskurzbeschreibungDrawing Summary
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of preferred embodiments of the invention
Außerdem umfasst die Gangschaltvorrichtung
Die Magnetspulen
Die auf die Buchse
Es kann aber auch das erste magnetische Mittel
Das Getriebe
Vorzugsweise ist das Getriebe
Der Gangschaltvorgang und dadurch die axiale Bewegung der Stellbuchse
In
Die Position der Stellbuchse
Jedoch zeigt
einer Welle
einer Stellbuchse
und einem Stellmittel
a
a
and an actuating means
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- a) Erzeugung eines
Magnetfelds im Stellmittel 30 und/oder inder Stellbuchse 18 und - b) Gangschaltung durch Bewegung der Buchse
18 durch Steuerung des Magnetfelds.
- a) Generation of a magnetic field in the actuating means
30 and / or in the adjustingbushing 18 and - b) Gear shift by moving the
socket 18 by controlling the magnetic field.
Vorzugsweise wird im Schritt a) das Magnetfeld durch mindestens einen Elektromagnet
Vorzugsweise wird im Schritt a) das Magnetfeld durch mindestens einen Dauermagnet
Vorzugsweise umfasst der Elektromagnet
und in Schritt b) wird das Magnetfeld gesteuert, indem die Magnetspulen
and in step b), the magnetic field is controlled by the
Vorzugsweise umfasst das Verfahren einen weiteren Schritt, in dem
- c) die
Position der Buchse 18 mit dem Magnetfeld fixiert wird.
- c) the position of the
bush 18 is fixed with the magnetic field.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm P und ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung der Verfahrensschritte. Das Computerprogramm P steuert die Gangschaltung im Getriebe
Das Computerprogrammprodukt umfasst Programmcode, der in einem Medium gespeichert ist, das von einer elektronischen Steuereinheit
Die oben genannten Komponenten und Merkmale können im Rahmen der Erfindung zwischen den verschiedenen angegebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.The above-mentioned components and features can be combined in the context of the invention between the various specified embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2004/0177712 A1 [0007] US 2004/0177712 A1 [0007]
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