-
Diese Erfindung betrifft eine Getriebesteuerung oder
Getriebezahnradanordnungen und insbesondere Getriebesteuerungen,
die bewirken, ein Außereingrifftreten von
Reibungseinrichtungen während eines Verhältnisaustauschs auszulösen.
-
In Leistungsgetriebezahnradanordnungen wird eine Anzahl von
Zahnradverhältnissen verwendet, um eine wirksamere Anwendung
einer Antriebsmaschine vorzusehen, die einen begrenzten
Arbeitsgeschwindigkeitsbereich aufweist.
-
Die Verhältnisse werden ausgetauscht, indem eine
Reibungseinrichtung, wie eine Kupplung, in Eingriff gebracht wird, und
eine andere Reibungseinrichtung außer Eingriff gebracht wird.
Während eines Teils der Austauschperiode befinden sich beide
Reibungseinrichtungen zumindest teilweise in Eingriff. Die
weggehende Einrichtung wird vollständig in Eingriff gehalten,
bis die herankommende Einrichtung eine vorbestimmte
Drehmomentkapazität aufweist.
-
Der Punkt, bei welchem die weggehende Einrichtung beginnen
sollte, sich zu lösen, ist schwierig zu bestimmen. Manche
Steuerungssysteme nach dem Stand der Technik haben den
Drehmomentpegel an der Ausgangswelle verwendet, wie durch die
Beanspruchung darin veranschaulicht. Noch andere Systeme
verwenden eine zeitphasenabgestimmte Steuerung, welche durch die
Grobheit oder Weichheit des vorhergehenden Schaltens für
einen gegebenen Satz von Eingangsparametern eingestellt wird.
Das beliebteste Verfahren zum Steuern der
Hochschaltzeitabstimmung scheint die Verwendung einer
Einweg-Drehmomentübertragungseinrichtung entweder alleine oder in Reihe mit einer
Reibungseinrichtung zu sein. Die WO-A-92/07206 offenbart ein
System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die WO-A-
88/09450 offenbart Zahnradmittel, die selektiv mit einem
Wellenglied verbunden werden können, das in einem Lagerglied
getragen ist.
-
Ein(e) Leistungsgetriebe und eine -steuerung gemäß der
vorliegenden Erfindung ist über die WO-A-92/07206 durch die im
kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 spezifizierten Merkmale
gekennzeichnet.
-
Die vorliegende Erfindung weist ein Steuerglied auf, das eine
Axialdrucklast wahrnimmt, die in einem Leistungsweg der
herankommenden Reibungseinrichtung erzeugt wird, um das
Außereingrifftreten der weggehenden Reibungseinrichtung
einzuleiten.
-
Bei ineinandergreifenden Schrägzahnrädern wird eine
Axialdruckkraft während der Übertragung von Drehmoment erzeugt.
Die Axialdruckkraft wird über jeweilige Wellen oder Naben
übertragen, um durch Lager absorbiert zu werden, die in dem
Getriebegehäuse angebracht sind. Vorzugsweise kann durch
Anordnen von Sensoren oder Schaltern in operativer Beziehung
mit den Lagern der Axialdruckpegel und dadurch der
Drehmomentpegel jedes Zahnradeingriffes zur Verwendung als ein
Steuersignal wahrgenommen werden.
-
Wenn der Drehmomentweg durch den zahnradeingriff durch eine
selektiv eingreifbare Reibungseinrichtung, wie eine
fluidbetätigte Drehmomentübertragungseinrichtung, hergestellt wird,
kann die Übertragung von Drehmoment während des
Verhältnisaustauschs gesteuert werden. Wenn die Reibungseinrichtung
rutschend in Eingriff steht, während die herankommende
Einrichtung sich am Anfang des Verhältnisaustauschs befindet,
wird das Drehmomentsignal nicht durch Motorpulse oder durch
Fahrzeugfahrlinienstörungen beeinflußt. Dadurch liefert das
erzeugte Steuersignal eine feste Basis zum Einleiten des
Lösens der weggehenden Reibungseinrichtung.
-
Es ist daher ein Ziel dieser Erfindung, ein(e) verbesserte(s)
Leistungsgetriebe und -steuerung zu schaffen, worin während
eines Verhältnisaustauschs die weggehende Reibungseinrichtung
in Abhängigkeit von der Drehmomentkapazität der
herankommenden Reibungseinrichtung gesteuert wird.
-
Die vorliegende Erfindung kann ein(e) verbesserte(s) Getriebe
und -steuerung mit einer Vielzahl von Leistungswegen
schaffen, worin ein Verhältnisaustausch zwischen den
Leistungswegen durch Wahrnehmen des Pegels von Drehmomentübertragung in
einem Leistungsweg gesteuert wird, um ein Signal zu liefern,
das das Unterbrechen der Drehmomentübertragung in einem
anderen Leistungsweg einleitet.
-
Die vorliegende Erfindung kann auch ein(e) verbesserte(s)
Mehrgeschwindigkeitsgetriebe und -steuerung schaffen, worin
ein Paar fluidbetätigte Reibungseinrichtungen ausgetauscht
wird, um einen Verhältnisaustausch in dem Getriebe
abzuschließen, und worin die herankommende Reibungseinrichtung
eine auf Kraft ansprechende Steuersignaleinrichtung aufweist,
die bewirkt, das Außereingrifftreten der weggehenden
Reibungseinrichtung auszulösen, wenn die Drehmomentkapazität der
herankommenden Reibungseinrichtung bei oder über einem
vorbestimmten Pegel liegt.
-
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf
die folgende Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, in welchen:
-
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines/einer
Leistungsgetriebes und -steuerung ist, die
die vorliegende Erfindung enthält, und
-
Fig. 2 ein Graph ist, der eine Vielzahl von Kurven
beschreibt, die die Arbeitszustände innerhalb
des Getriebes während eines
Verhältnisaustauschs darstellen.
-
Ein Leistungsgetriebe 10 ist in Fig. 1 beschrieben und umfaßt
einen herkömmlichen Drehmomentkonverter 12 und eine
Mehr-Verhältnis-Leistungsgetriebezahnradanordnung 14. Der
Drehmomentkonverter 12 weist einen Impeller 16 auf, der von einer
herkömmlichen Antriebsmaschine 18, wie einem Motor, angetrieben
wird. Der Impeller 16 befindet sich derart in toroidaler
Fluidflußrelation mit einer Turbine 20 und einem Stator 22,
daß eine herkömmliche hydrodynamische Antriebsverbindung
zwischen der Antriebsmaschine 18 und einer Eingangswelle 24 der
Zahnradanordnung 14 vorgesehen wird.
-
Die Zahnradanordnung 14 weist ein Paar beabstandete
Zwischenwellen 26 und 28 auf 1 welche treibend mit der Eingangswelle
24 über Zahnrad 30 auf der Eingangswelle 24 verbunden sind,
das mit Zahnrädern 32 und 34 in Eingriff stehen, die jeweils
zur Rotation mit den Zwischenwellen 26 bzw. 28 angebracht
sind.
-
Der Zwischenwelle 26 sind ein Paar herkömmliche
fluidbetätigte Kupplungen 36 und 38 betreibbar zugeordnet, welche
selektiv in Eingriff gelangen können, um jeweilige Zahnräder 41
und 43 mit den Zwischenwellen 26 zu verbinden. Der
Zwischenwelle 28 ist ein Paar selektiv in Eingriff bringbare,
fluidbetätigte Kupplungen 40 und 42 betreibbar zugeordnet, welche
selektiv gesteuert werden, um ein Zahnrad 44 bzw. eine
Synchronisiereinrichtung 46 jeweils mit der Zwischenwelle 28
treibend zu verbinden.
-
Die Synchronisiereinrichtung 46 ist eine herkömmliche
Synchronisiereinrichtungkupplungsanordnung, welche bewirkt, ein
Zahnrad 48 und ein Zahnrad 50 mit der Kupplung 42 und dadurch
mit der Zwischenwelle 28 selektiv zu verbinden, wenn die
Kupplung 42 in Eingriff gebracht wird. Die Zahnräder 41 und
44 sind in ineinandergreifender Beziehung mit einem Zahnrad
52 angeordnet, welches mit einer Ausgangswelle 54 treibend
verbunden ist.
-
Die Synchronisiereinrichtung 46 weist eine Nabe oder Hülse 47
auf, die mit einer Hülsenwelle 49 treibend verbunden ist,
welche an einem Teil der Kupplung 42 gesichert ist. Die Nabe
47 kann bekanntlich mit einem komplementär mit Zähnen
versehenen Teil selektiv in Eingriff gelangen, der auf den
jeweiligen Zahnrädern 48 und 50 ausgebildet ist.
-
Eine Welle 56 ist zwischen die Kupplung 38 und das Zahnrad 43
treibend geschaltet, und mit ihr ist ein Zahnrad 58
verbunden, das in ineinandergreifender Beziehung mit dem Zahnrad 50
angeordnet ist. Das Zahnrad 43 ist in ineinandergreifender
Beziehung mit einem Zahnrad 60 angeordnet, welches mit der
Ausgangswelle 54 verbunden ist, und das Zahnrad 48 steht
ineinandergreifend mit einem Zahnrad 62 in Eingriff, welches
mit der Ausgangswelle 54 verbunden ist. Die Ausgangswelle 54
ist auf herkömmliche Weise mit Fahrzeugantriebsrädern
treibend verbunden, die bei 64 dargestellt sind.
-
Die Zwischenwellen 26 und 28 sind jeweils in Lagern 66 bzw.
68 drehbar getragen. Mit dem Lager 66 ist jeweils ein
herkömmlicher Sensor 70 betreibbar verbunden, welche betreibbar
sind, um ein Steuersignal auf eine herkömmliche
elektro-hydraulische Getriebesteuerung 72 zu verteilen. Mit dem Lager
68 ist jeweils ein herkömmlicher Sensor 74 betreibbar
verbunden, welche bewirken, ein Steuersignal auf die
Getriebesteuerung 72 zu verteilen.
-
Die Sensoren 70, 74 (und Sensoren 71, 75, die unten
beschrieben werden) sind vorzugsweise Einrichtungen vom
piezoelektrischen Typ, welche einen Spannungsausgang erzeugen werden, der
auf eine Kraft- oder Druckänderung anspricht, die an den
Sensor angelegt wird. Dieser Spannungsausgang wird auf
herkömmliche Weise von der Getriebesteuerung 72 verwendet, um bei
der Steuerung eines Verhältnisaustauschs in der
Zahnradanordnung 14 zu helfen. Die Getriebesteuerung 72 liefert einen
Fluiddruckausgang an Tore 76, 78, 80, 82, 84, 86 und 88.
-
Der Druckausgang an Tor 76 bewirkt, die Kupplung 36 in
Eingriff zu bringen, was das erste und niedrigste
Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle 24 und der
Ausgangswelle 54 herstellt. Das erste Verhältnis wird durch
einen Leistungsweg verteilt, der durch Zahnräder 30 und 32,
Kupplung 36 und Zahnräder 41 und 52 definiert ist.
-
Der bei Tor 78 verteilte Fluiddruck bewirkt, die Kupplung 40
in Eingriff zu bringen und somit das zweite
Vorwärtsantriebsverhältnis zwischen der Eingangswelle 24 und der
Ausgangswelle 54 herzustellen. Das zweite
Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis wird durch einen Leistungsweg verteilt, der durch
Zahnräder 30 und 34, Kupplung 40 und Zahnräder 44 und 52
definiert ist.
-
Der Fluiddruck an Tor 80 bewirkt, die Kupplung 38 in Eingriff
zu bringen, welche, wenn sie in Eingriff steht, ein drittes
Vorwärtsgeschwindigkeitsverhältnis zwischen der Eingangswelle
24 und der Ausgangswelle 54 hergestellt wird. Dieses
Geschwindigkeitsverhältnis ist durch einen Leistungsweg durch
Zahnräder 30 und 32, Kupplung 38 und Zahnräder 43 und 60 zu
der Ausgangswelle 54 definiert.
-
Der Fluiddruck in Durchgang 82 bewirkt, den Eingriff von
Kupplung 42 zu steuern, um ein viertes
Vorwärtszahnradverhältnis
herzustellen, welches einen Leistungsweg
einschließlich Zahnrädern 30 und 34, Kupplung 42,
Synchronisiereinrichtung 46 und Zahnrädern 48 und 62 definiert.
-
Die Synchronisiereinrichtung 46 wird durch Fluiddruck in dem
Tor 88 zwischen Vorwärts- und Rückwärtspositionen betätigt.
Die Synchronisiereinrichtung 46 wird durch einen
herkömmlichen hydraulisch betriebenen Kolben betätigt. Derartige
Steuerungen sind bekannt, und es wird nicht angenommen, daß
eine weitere Beschreibung für Fachleute erforderlich ist.
Eine derartige Einrichtung ist in US-Patent Nr. US-A-5 046 592
gezeigt.
-
Wenn die Synchronisiereinrichtung 46 nach rechts betätigt
wird, wie in Fig. 1 zu sehen, wird das Zahnrad 48 mit der
Kupplung 42 selektiv verbunden, und wenn die
Synchronisiereinrichtung 46 nach links betätigt wird, wird das Zahnrad 50
mit der Kupplung 42 verbunden.
-
Der Druck an Tor 84 wird auf eine herkömmliche fluidbetätigte
Kupplung 90 verteilt, welche, wenn sie in Eingriff steht,
bewirkt, eine direkte Antriebsverbindung zwischen der
Eingangswelle 24 und der Ausgangswelle 54 vorzusehen.
-
Der Fluiddruck an Tor 86 bewirkt auch, den Eingriff von
Kupplung 42 derart zu steuern, daß ein Rückwärtsantrieb den
Leistungsweg benutzt, der von den Zahnrädern 30 und 34, Kupplung
42, Synchronisiereinrichtung 46, ineinandergreifenden
Zahnrädem 50 und 58 und ineinandergreifenden Zahnrädern 43 und 60
verwendet wird.
-
Die Zwischenwellen 26 und 28 sind von der Eingangswelle 24
derart beabstandet, daß die Verhältnisse, die von den
ineinandergreifenden Zahnrädern geliefert werden, die gewünschten
Antriebsverhältnisse zwischen der Eingangswelle 24 und der
Ausgangswelle 54 liefern werden. Die bedachte Auswahl dieses
Abstandes erlaubt, daß die Zahnräder 30 und 52 in den ersten
und zweiten Leistungswegen gemeinsam verwendet werden.
-
Die Zahnräder 41, 44, 52 und 58 sind vorzugsweise
Schrägzahnräder, wie die Zahnräder 43, 60, 62 und 48. Wie es bei
ineinandergreifenden Schrägzahnrädern bekannt ist, wird eine
Axialdruckkraft erzeugt, wann immer Drehmoment durch die
ineinandergreifenden Zahnräder übertragen wird. Dadurch wird,
wenn die Kupplung 36 für das erste Zahnrad in Eingriff steht,
das Zahnrad 41 einen Axialdruck auf die Zwischenwelle 26
erzeugen.
-
Der Steigungswinkel des Zahnrades 41 ist derart, daß ein
Axialdruck nach links auf die Zwischenwelle 26 erzeugt wird,
welcher durch das Lager 66 absorbiert wird. Ebenso wird, wenn
die Kupplung 38 in Eingriff steht, eine Kraft nach links auf
die Zwischenwelle 26 durch das Zahnrad 43 aufgebracht. Wenn
eine der Kupplungen 40 oder 42 in Eingriff steht, werden die
Zahnräder 44 und 48 Kräfte nach links auf die Zwischenwelle
28 aufbringen. Diese Kräfte werden von dem Lager 68
absorbiert.
-
Wie vorher diskutiert, werden die Lager 66 und 68 eine Kraft
oder einen Druck auf die jeweiligen Sensoren 70 und 74
aufbringen, was zu Spannungssignalen zur Verwendung durch die
Getriebesteuerung 72 führen wird. Die Getriebesteuerung 72
bewirkt, die Betätigung der jeweiligen Kupplungen zu steuern
und den Austausch zwischen Kupplungen zu steuern, wenn ein
Verhältniswechsel in dem Getriebe erwünscht ist.
-
Beispielsweise, wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Druck in Tor
76 und dadurch Kupplung 36, auf einem Pegel aufrechterhalten,
der durch die Linie 92 dargestellt ist. Das von der
Antriebsmaschine 18 zu der Ausgangswelle 54 während des ersten
Verhältnisses
und des 1-2-Verhältnisaustauschs übertragene
Drehmoment ist durch die Linie 94 dargestellt. Wenn es erwünscht
ist, einen Verhältnisaustausch von dem ersten Verhältnis zu
dem zweiten Verhältnis vorzusehen, läßt die Getriebesteuerung
72 Fluiddruck an Tor 78 herein, um das Ineingrifftreten der
Kupplung 40 zu beginnen. Die Drehmomentkapazität der Kupplung
40 während eines 1-2-Verhältnisaustauschs oder Hochschaltens
ist durch die Linie 96 dargestellt.
-
Wie in Fig. 2 zu sehen, beginnt die Kupplung 40, Drehmoment
zwischen der Eingangswelle 24 und der Ausgangswelle 54 an
Punkt 98 zu übertragen. Gleichzeitig beginnt das über
Kupplung 36 übertragene Drehmoment abzunehmen. Wenn die
Drehmomentkapazität der Kupplung 40 entlang Linie 96 zunimmt, wird
der Punkt 114 darauf erreicht. An diesem Punkt wird das
Ausgangssignal des Sensors 74 ausreichen, die Getriebesteuerung
72 zu veranlassen, das Außereingrifftreten der Kupplung 36 zu
signalisieren.
-
Infolge von Signalverarbeitung, Ventilbetätigung und
Fluidfluß gibt es eine Zeitverzögerung, die durch die Distanz 104
auf der Kurve von Fig. 2 dargestellt ist, zwischen dem
Signal, das zu der Getriebesteuerung 72 übertragen wird, und
dem Beginn des Außereingrifftretens der Kupplung 36.
-
Es ist zu sehen, indem der Kupplungsdruck 92 betrachtet wird,
daß an diesem Punkt die Kupplung 36 beginnen wird, die
Kapazität zu verringern. Die Kapazität von Kupplung 40 wird
fortschreiten, im wesentlichen proportional zu der
Drehmomentkapazität zuzunehmen, die durch Linie 96 dargestellt ist.
Idealerweise steht an Punkt 106 die Kupplung 36 vollständig außer
Eingriff und die Kupplung 40 steht vollständig in Eingriff.
An diesem Punkt ist die Drehmomentphase des 1-2-Hochschaltens
abgeschlossen.
-
Der Drehmomentphase folgt bekanntlich eine Trägheitsphase,
während welcher das Motorausgangsdrehmoment, wie durch Linie
108 dargestellt, verwendet wird, um sowohl das Fahrzeug
anzutreiben, als auch die Motorträgheit zu absorbieren, wie durch
die Linie 110 dargestellt. Dieser Teil des Schaltaustauschs
beeinflußt nicht die Steuerung, wie durch die Signale der
Sensoren 70 und 74 dargestellt.
-
Wie ebenfalls vorher erwähnt, ist die Drehmomentphase des
Hochschaltens an dem Punkt 106 abgeschlossen. Jedoch ist ein
vollständiges Außereingrifftreten der Kupplung 36 in dem
durch die Distanz 112 dargestellten Bereich annehmbar. Weil
der Abschluß des Schaltens durch die Getriebesteuerung 72
wahrgenommen werden kann, kann eine Steuerung vom adaptiven
Typ verwendet werden, um den Beginn des Außereingrifftretens
der Kupplung 36 einzustellen.
-
Gegebenenfalls kann die Steuerung 72 verwendet werden, um
eine Zunahme des Eingangsdrehmomentes an Punkt 114 zu liefern.
Durch Vergrößern des Eingangsdrehmomentes ist es möglich, das
Ausgangsdrehmoment durch das ganze Schalten hindurch während
der Drehmomentphase konstanter aufrechtzuerhalten, wenn die
weggehende Kupplung 36 und die herankommende Kupplung 40 sich
überlappen. Diese Drehmomentverstärkung kann durch
vergrößertes Antriebsmaschinendrehmoment oder durch die Verwendung
einer elektrischen Antriebshilfe geliefert werden.
-
Die ineinandergreifenden Schrägzahnräder werden einen
Axialdruck aufgrund des Zuges liefern, der in dem rotierenden
Mechanismus geschaffen wird. Der durch die ineinandergreifenden
Zahnräder auf die Zwischenwelle 28 geschaffene Axialdruck ist
durch die Distanz 116 dargestellt, und der Axialdruck auf die
Zwischenwelle 26, der durch den Zug der Zahnräder darauf
dargestellt ist, ist durch die Distanz 118 dargestellt. Die
Getriebesteuerung 72 wird ausgeglichen, um den Axialdruck zu
bemerken, der auf die Zwischenwellen 26, 28 aufgebracht wird,
was zu etwas Spannungsausgang von den Sensoren 70 und 74
führt, wenn die Sensoren einen Gesamtaxialdruck und nicht nur
eine Axialdruckänderung messen.
-
Ein 2-3-Hochschalten und ein 3-4-Hochschalten werden auf eine
ähnliche Weise gesteuert, wie für das 1-2-Hochschalten
beschrieben. Der Unterschied ist natürlich, daß während eines
2-3-Hochschaltens, die Kupplung 40 die weggehende Einrichtung
und die Kupplung 38 die herankommende Einrichtung wird.
Während eines 3-4-Hochschaltens ist die Kupplung 38 die
weggehende Kupplung, während die Kupplung 42 die herankommende
Reibungseinrichtung ist. Herunterschaltungen werden auf die
gleiche Weise gesteuert.
-
Die Zwischenwellen 26 und 28 sind so beschrieben, als daß sie
jeweils durch Lager 66 bzw. 68 getragen sind. Bekanntlich
werden die Wellen 26 und 28 ebenfalls an dem anderen Ende
durch ähnliche Lager 67, 69 getragen. Sensoren 70 und 74
werden zu Hochschaltungen und Herunterschaltungen mit
eingeschalteter Leistung verwendet, während Sensoren 71 und 75,
die jeweils Lagern 67, 69 zugeordnet sind, für
Hochschaltungen und Herunterschaltungen mit ausgeschalteter Leistung
verwendet werden.
-
Während eines 4-5-Hochschaltens wären die Sensoren 70 und 74
nicht betreibbar und eine herkömmlichere Austauschsteuerung
kann vorgesehen werden. Ebenso sind während eines Neutral-zu-
Rückwärts-Schaltens die Sensoren 70 und 74 nicht betreibbar.
Jedoch sind währenddessen ein Neutral-zu-Rückwärts- oder
Neutral-zu-Erstes-Schalten, oft Garagenschalten genannt, mit
herkömmlichen elektro-hydraulischen Steuerungen steuerbar.
-
Während die Leistungsgetriebezahnradanordnung, die in Fig. 1
gezeigt ist, als eine Anordnung vom Zwischenwellentyp
beschrieben ist, ist die Verwendung von
Planeten-Zahnradsystemen ebenso möglich. In Zahnradanordnungen vom Planetentyp
sind sowohl das Sonnenrad als auch das Ringrad einer
Planetenanordnung Axialdruckkräften während der
Drehmomentübertragung ausgesetzt. Diese Axialdruckkräfte müssen entweder
durch ein Lager oder eine rotierende Welle oder durch eine
stationäre Gehäuseunterstützung absorbiert werden. In jedem
Fall können Sensoren auf die Struktur gesetzt werden, welche
in Abhängigkeit von der Drehmomentübertragung arbeiten
werden, um eine Austauschsteuerung, wie oben beschrieben,
vorzusehen. Es können auch andere Typen von Sensoren verwendet
werden, wie Kraftübertrager, Schalter oder variable
Widerstände, um einige zu nennen.