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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein automatisiertes Getriebe, insbesondere
für ein
Kraftfahrzeug, welches mindestens einen Betätiger eines Übergangs
aufweist, der fähig
ist, die für
die Übergänge der
Gänge erforderliche
mechanische Energie und Kraft zu liefern.
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Noch
genauer hat diese Erfindung ein automatisiertes Getriebe mit Übergängen unter
einem Drehmoment (bzw. ohne Drehmomentenunterbrechung) zum Gegenstand,
welches durch eine Kupplung mit einem Antriebsmotor verbunden ist,
welches mehrere Übergangsachsen
aufweist, die mechanisch mit Gabelachsen verbunden sind, von denen eine Übergangsachse
manuell durch den Fahrer betätigt
wird und mindestens eine Übergangsachse
in Drehung durch eine Antriebseinheit verstellt wird.
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Sie
findet eine bevorzugte, jedoch nicht beschränkende Anwendung an einen "automatisierten" Getriebe, in welchem
ein Teil der Übergangsoperationen
bzw. Schaltvorgänge
der Gänge
von elektromagnetischen Betätigungssystemen übernommen
wird, welche der Steuerung eines Rechners ausgesetzt sind.
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Durch
die Veröffentlichung
FR 2 777 834 kennt man ein elektromagnetisches Betätigungssystem
für ein
Getriebe, welches eine Antriebseinheit aufweist, die einerseits
einem elastischen Speichersystem seiner mechanischen Energie hinzugefügt ist,
das fähig
ist, diese Energie wieder zurückzugeben,
um selektiv die genannten automatischen Steuerungen durch ein Gestänge einer
Auswahl bzw. eines Übergangs
sicherzustellen und andererseits mit einem Endschalter eines Laufs,
der geeignet ist, das Auftreten eines Signals hervorzurufen, das
je nach Fall repräsentativ
für den
komprimierten Zustand (Energiespeicherung) des elastischen Systems
eines Ankommens in Anschlag der Antriebseinheit oder auf Grund der Tatsache,
dass die Auswahl oder der Eingriff des gewünschten Gangs des Getriebegut
erhalten wurde, ist.
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Diese
Veröffentlichung
präzisiert
ebenso, dass das elastische System, dessen Vorbelastung und Steifigkeit
bekannt sind, es ermöglichen
wird, so die Auswahlkräfte
gleichermaßen,
wie die Synchronisationskräfte
während
dem Übergang
der Gänge
zu beherrschen, gegebenenfalls in Zusammenarbeit mit einem Stellungssensor
der Antriebseinheit mit Getriebemotor, welcher nicht in Kraft, sondern
lediglich in Stellung gesteuert bzw. unterworfen werden muss; das
elastische System macht somit automatisch die von der Antriebseinheit
geforderten Kräfte
gleicher.
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Der
in der Veröffentlichung
FR 2 777 834 beschriebene elektromagnetische Betätiger sieht somit ein Energiespeichersystem
mit schneller Entspannung und mit gesteuertem Stopp vor, welches
es ermöglicht,
den Übergang
von Gängen
ohne Anstieg der Kraft, welche von der Antriebseinheit geliefert wird,
noch einer Abnahme von dieser sicherzustellen.
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Durch
die Veröffentlichung
FR 2 754 956 kennt man außerdem
einen Synchronisierer, bei welchem jeder Synchronisierring das von
einer Nabe empfangene Moment in Axialdruck gegen ein Ritzel derart
transformiert, um selbst das Motormoment an dieses Ritzel unter
einem Ausüben
eines konstanten Druck auf dieses zu übertragen.
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Ein
derartiger Synchronisierer erfordert eine sehr genaue Steuerung
und muss stabil und unumkehrbar in allen Stellungen sein. Seine
Steuerung kann sich somit nicht mit einem bekannten elektromagnetischen
Betätiger
zufrieden stellen, wie z.B. demjenigen der Veröffentlichung FR 2 777 834.
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Tatsächlich ermöglicht es
der in der Veröffentlichung
FR 2 777 834 beschriebene Betätiger nicht,
permanent die an der Schiebewelle angelegte Kraft zu steuern bzw.
zu kontrollieren. Insbesondere ist er nicht in allen Stellungen
des Synchroni sierers, der durch diesen gesteuert wird, stabil und
irreversibel. Er ist somit nicht fähig, in guten Bedingungen die Steuerung
einer Synchronisiervorrichtung und Momentenübertragungsvorrichtung durch
einfache Reibhaftung bzw. Kraftschluss (ohne Klauenkupplung des
beweglichen Ritzels durch die Schiebewelle), wie in der Veröffentlichung
FR 2 754 956 beschrieben, sicherzustellen.
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Das
Dokument US-A-2,649,813 beschreibt die technischen Merkmale, welche
im Oberbegriff des Anspruchs 1 dargestellt sind.
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Es
ist somit vorteilhaft, in jedem Moment die Druckkraft, welche durch
eine Gabel des Getriebes auf die Drehmomenten-Synchronisier- und Übertragungsmittel
ausgeübt
wird, zu steuern.
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Außerdem kann
man vorsehen, dass unter den Übergangsachsen,
welche mechanisch mit den Gabelachsen verbunden sind, eine bestimmte Übergangsachse
manuell durch den Fahrer betätigt
wird, wohingegen mindestens eine andere Übergangsachse in Drehung durch
eine Antriebseinheit verstellt wird, und dass die elastischen Kupplungsmittel
zwischen dieser Antriebseinheit und der entsprechenden Übergangsachse
vorgesehen sind.
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Jedoch
erfordert ein derartiges Getriebe, gleichermaßen wie alle automatisierten
Getriebe mit Eingangskupplung und mit Übergang unter Drehmoment, spezifische
Betätigungsmittel
dieser Kupplung, wobei diese Mittel wie die anderen Betätiger unter der
Steuerung eines Rechners der Übertragung
gesetzt sind.
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Die
vorliegende Erfindung beabsichtigt es, das Betätigungssystem eines automatisierten
Getriebes mit Übergängen unter
einem Drehmoment mit Eingangskupplung zu vereinfachen.
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Zu
diesem Zweck schlägt
sie es vor, in dem Getriebe eine Steuerachse einer Kupplung vorzusehen,
welche durch die Antriebseinheit eines der Übergangsbetätiger betätigt wird.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform der
Erfindung trägt
eine Übergangsachse
des motorisierten Getriebes einen Übergangsfinger, der fähig ist,
in eine Klaue einer Gabelachse oder in eine Klaue einer Kupplungssteuerachse
gesetzt zu werden.
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Die
betroffene Antriebseinheit kann einen Betätiger aufweisen, der fähig ist,
axial die entsprechende Achse zu verstellen, um den Übergangsfinger
in die eine dieser Klauen zu bringen.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen
der nachfolgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform
von dieser in Verbindung mit der einzigen Figur deutlich offenbar.
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In
der Figur sieht man die Gesamtheit der Steuervorrichtung 10 für ein Getriebe,
welche ein Gehäuse 20 aufweist,
das eine erste Steuergabel 30 der Schiebewelle des zweiten
und vierten Gangs enthält. Die
Gabel 30 wird durch eine Achse 31 getragen, welche
eine Klaue 32 in Verbindung mit einer ersten Steuervorrichtung 100 über den
Finger 110, der durch die Achse 140 getragen wird,
aufweist.
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Die
Steuervorrichtung weist eine zweite Steuergabel 40 der
Schiebewelle des dritten und des fünften Gangs auf. Die Gabel 40 wird
durch eine Achse 41 getragen, die eine Klaue 42 in
Verbindung mit einer zweiten Steuervorrichtung 200 über den
Finger 210, der durch die Achse 250 getragen wird,
aufweist.
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Eine
dritte Gabel (nicht dargestellt) steuert die Eingangs-Kupplung.
Diese Gabel wird durch eine dritte Achse 50 getragen, welche
eine Klaue 52, ebenfalls in Ver bindung mit der zweiten
Steuervorrichtung 200 über
den Finger 210, der von der Achse 250 getragen
wird, aufweist.
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Eine
vierte Gabel 60 steuert die Schiebewelle des ersten Gangs
und des Rückwärtsgangs.
Sie wird durch eine Achse 61 getragen, die eine Klaue 62 in
Verbindung mit einer Steuervorrichtung 300 über den
Finger 310 aufweist.
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Die
Gesamtheit der Vorrichtung weist zwei unterschiedliche Systeme auf,
wobei nachfolgend lediglich das zweite 200 beschrieben
wird. Es unterschiedet sich vom ersten lediglich durch das Vorhandensein
eines Betätigers 290,
der dem Steuerfinger 210 zwei unterschiedliche Stellungen
in Verbindung mit den Klauen 42 oder 52 gibt.
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Der
Mechanismus 200 umfasst eine Energiequelle, welche durch
einen elektrischen Motor 220 gebildet wird. Der Motor 220 weist
an seiner Achse einen Schraubengang (bzw. Gewinde) 221 auf,
der mit einem Zahnrad 230 ein erstes Endlos-Schraubgetriebe
bildet. Es wird durch eine Achse 231 getragen, welche eine
zweite Zahnung 232 eines Eingangs eines zweiten Getriebes
in Verbindung mit der Zahnung 242 des Eingangsflanschs 241 des
elastischen Kupplungssystems 240 trägt.
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Der
Flansch 241, welcher durch den Flansch 243 geführt wird,
ist frei in Drehung im Verhältnis
zu diesem letzteren. Die elastische Kupplung zwischen den zwei Flanschen
eines Eingangs 241 und des Ausgangs 243 wird durch
die Federn 244 realisiert, welche in den Ausnehmungen 241a und 243a gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Der
Ausgangsflansch 243 wird durch die Achse 250 getragen.
Der Antrieb der Achse in Drehung wird durch die Rillen 251 realisiert.
Die Achse kann so im Verhältnis
zum Flansch 243 gleiten.
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Die
Achse 250 erstreckt sich teilweise in dem Gehäuse und
trägt den
Finger 210, der in Translation und in Drehung durch den
Stift 211 verbunden ist. Unter Drehen und unter Zusammenwirken
entweder mit den Klauen 42 oder 52, stellt der
Finger 210 die axiale Verstellung entweder der Achse 41 und
der Steuergabel 40 des dritten und fünften Gangs sicher oder der
Steuerachse 50 der Verbindungskupplung des Motors und des
Getriebes.
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Die
präzise,
winkelbezogene Stellung in Neutralstellung oder in Ruhestellung
des Steuerfingers 210 wird durch den elektrischen Zustand
der Messvorrichtung 270 bestimmt, z.B. ein Potentiometer,
welcher eine Achse 271 aufweist, deren gezahnter Sektor 272 mit
dem gezahnten Sektor 243c des Ausgangsflansches 243 zusammenwirkt.
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Der
Spannungszustand der elastischen Kupplung und folglich die durch
die Gabel ausgeübte Druckkraft
wird durch den elektrischen Zustand eines zweiten Sensors 280 einer
relativen Stellung, z.B. ein zweiter Potentiometer, gegeben. Dieser
zweite Sensor ist in Drehung einerseits mit der Zahnung 242 des Eingangsflansches 241 über einen
gezahnten Sektor 281 und andererseits mit der Achse 271 der
ersten Messvorrichtung verbunden. So informiert die zweite Messvorrichtung über die
relative, winkelbezogene Verstellung der zwei Flansche.
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Das
Getriebe weist somit Ortungsmittel des ersten und des zweiten Flansches
auf, welche es ermöglichen,
in jedem Moment die durch die Gabeln an den Synchronisations- und
Drehmomentübertragungsmittel
ausgeübte
Druckkraft zu steuern.
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Wenn
das elastische Kupplungssystem zum Einholen der Spiele dreht, gibt
der relative Stellungssensor 280 ein Nicht-Vorhandensein
einer Spannung der Federn an, wohingegen ein neutraler Stellungssensor 270 angibt,
dass diese neutrale Stellung verlassen wurde.
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Die
neutrale Stellung der Gabel wird also durch einen winkelbezogenen
Stellungssensor 270 des zweiten Flanschs 243 gegeben,
wohingegen die Druckkraft der Gabel durch einen relativen, winkelbezogenen
Stellungssensor 280 der zwei Flansche 241 und 243 ausgewertet
wird.
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Des
Weiteren kann, wie dies weiter oben angegeben wurde, der Synchronisierer,
der durch die Gabel 30 gesteuert wird, vorteilhafterweise
vom Typ "mit axialer
Druckkraft ohne Klauenkupplung" sein,
in welchem die Synchronisierung und die Drehmomentenübertragung
lediglich durch Reibung und Kraftschluss der Reiboberflächen erhalten
werden.
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Der
Finger 210, welcher durch die Achse 250 getragen
wird, kann sich vertikal verstellen, um sich selbst entweder in
die Klaue 42 oder in die Klaue 52 unter der Betätigung eines
zweiten Betätigers 290, z.B.
ein Elektromagnet setzen zu können.
Er weist (nicht dargestellt) Mittel auf, die für die Ortung der Stellung des
Fingers geeignet sind, z.B. elektrische Impulsgeber. Er weist ebenso
ein mechanisches Rückstellmittel
vom Typ Feder auf, welches den Finger in eine bevorzugte Stellung,
die am meisten benutzt wird, zurückbringt,
vorzugsweise diejenige, welche der Betätigung der Klaue 42 des Übergangs
des dritten und des fünften
Gangs entspricht.
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Die
zweite Steuervorrichtung 100 der Gabel des zweiten und
des vierten Gangs ist in jenem Punkt ähnlich zur Steuervorrichtung
der Gabel des dritten und fünften
Gangs, außer
der Tatsache, dass sie nicht einen Kupplungs-Auswahl-Betätiger 290 aufweist.
Diese zweite Vorrichtung wird somit nicht mehr beschrieben.
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Die
zwei Vorrichtungen sind unabhängig
und können
auf getrennte Art und Weise oder simultan betrieben werden, ausgehend
von Einstellwerten einer zentralen Steuereinheit.
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In
dem besonderen Fall, in welchem diese Mechanismen mit dem oben erwähnten, konischen Kopplern
kombiniert sind, die fähig
sind, das Drehmoment des Motors ohne Klauenkupplung und Öffnung der
Kupplung zu übertragen,
ist es möglich,
ein Kippen des Motordrehmoments von einem Koppler auf den anderen
zu realisieren und die Gangübergänge unter
Drehmoment zu realisieren.
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Immer
noch in diesem Fall, ist es möglich, den
gleichen Betätiger
zum Steuern entweder der Eingangskupplung oder der Gabel des dritten
und fünften
Gangs zu verwenden. Diese Vorkehrung ist sehr wirtschaftlich vorteilhaft,
da anstatt dass es nötig ist,
für die
Kupplung einen vollständig
unabhängigen Betätiger vorsehen
zu müssen,
reicht es aus, den Betätiger
der dritten/fünften Übergänge anzuordnen
unter einem Hinzufügen
einer einfachen Vorrichtung, wie z.B. einem Elektromagnet. Somit
betätigt
der Betätiger 200 die
Kupplung, wenn das Fahrzeug in Stillstand ist oder dabei ist, im
Vorwärts-
oder im Rückwärtsgang
loszufahren. Wenn der zweite Gang eingelegt ist, verstellt sich
der Übergangsfinger 210 der Klaue
der Kupplungsgabel 52 zu der Klaue der Gabel des dritten
und fünften
Gangs 42, um den Übergang des
dritten Gangs vorzubereiten. Während
des Übergangs
vom zweiten Gang in den ersten Gang wird der Übergangsfinger 210 von
der Klaue der Gabel 42 des dritten und des vierten Gangs
zur Klaue der Gabel 52 der Kupplung verstellt, um das eventuelle
Bedürfnis
einer Betätigung
der Kupplung vorzubereiten, z.B. im Fall eines Stehenbleibens des
Fahrzeugs.
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Der
vierte Betätiger 300 ist
aus einer Achse 301 zusammengesetzt, die durch das Gehäuse 20 getragen
wird, einem Finger 310, der mit der Achse 301 durch
irgendein Mittel verbunden ist, das mit der Klaue 62 zusammenwirkt,
welches es ermöglicht,
die Gabel 60 des ersten und des Rückwärtsganges zu betätigen. Außen ist
der Hebel 320, welcher an der Achse 301 befestigt
ist, das Verbindungsglied mit einem Steuerbauteil (nicht dargestellt)
vom manuellen Typ mit Kabel oder mit Gestänge, welches den direkten Eingriff
des Fahrers ermöglicht.
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Dieser
Teil ist mechanisch mit dem Steuerhebel verbunden. Die Wahl des
Rückwärtsgangs
durch den Fahrer setzt sich in eine Bewegung der Schiebewelle in
Richtung zu dem beweglichen Ritzel des Rückwärtsgangs um und die Verbindung
kann durch eine Vorrichtung vom Typ konischer Koppler oder vom herkömmlichen
Typ mit Klauenkupplung realisiert werden.
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Die
Wahl des ersten Gangs setzt sich in eine Bewegung der Schiebewelle
in Richtung zum beweglichen Ritzel des ersten Gangs um. Gemäß der Erfindung
wird die Schiebewelle in ihrer Stellung des eingelegten ersten Gangs
gehalten, wenn die Steuerungseinheit, welche die Betätiger steuert,
den Übergang
eines anderen Gangs auslöst.
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Diese
An einer Verbindung zwischen dem beweglichen Ritzel des ersten Gangs
und der Trage-Welle kann z.B. durch ein freies Rad sichergestellt werden,
welches es vorteilhafterweise der Steuereinheit ermöglicht,
in Betracht zu ziehen, dass die Wahl des Eingriffs des ersten Gangs
gleich der Wahl des Eingriffs von jedem der Vorwärtsgänge ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung können
die Übergangsachsen
des zweiten, dritten, vierten und fünften Vorwärtsgangs somit durch Antriebseinheiten
betätigt
werden, wohingegen der erste Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang
manuell eingelegt werden.
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In
diesem besonderen Fall wird das Einlegen des ersten Gangs an eine
Steuereinheit angegeben, als eine Absicht des Übergehens in den Vorwärtsgang,
wohingegen die Einstellwertmittel des Ritzels des ersten Gangs es
ermöglichen,
die Schiebewelle dieses Gangs in eingelegter Stellung zu belassen, welches
auch immer der aktive Vorwärtsgang
sei.
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So
belastet die Steuerungseinheit der Übergänge der Gänge die Antriebseinheit 100,
um vom ersten Gang in den zweiten Gang überzugehen und belastet den
Be tätiger 290,
um den Finger 210 von seiner Stellung in der Klaue 52 der
Steuerung der Kupplung in seine Stellung in der Klaue 42 der
Steuerung des dritten Gangs zu verstellen.
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Umgekehrt
belastet die Steuerungseinheit der Übergänge der Gänge die Antriebseinheit 100, um
vom zweiten Gang zum ersten Gang überzugehen, und belastet den
Betätiger 290,
um den Finger 210 von seiner Stellung in der Klaue 42 der
Steuerung des dritten Gangs in seine Stellung in der Klaue 52 der
Kupplungssteuerung zu verstellen.
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Schließlich betätigt diese
Steuerungseinheit simultan die zwei Koppler der Gruppe des zweiten/vierten
Gangs und der Gruppe des vierten/fünften Gangs, um die Übergänge zweiter/dritter,
dritter/vierter, vierter/fünfter
zu realisieren und realisiert so die ansteigenden Gangwechsel unter
einem Drehmoment.
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Insgesamt
weist die Erfindung zahlreiche Vorteile hinsichtlich der Betriebssicherheit
in der Maßgabe
auf, dass ein Teil der Steuerung manuell und der andere automatisiert
ist. Zahlreiche Fälle
eines Ausfallens der Betätiger
oder ihrer Steuerung, die einen Stillstand des Fahrzeuges mit sich
bringen, werden somit gelöst.