DE69913291T2

DE69913291T2 - Robuste Steuerung für Schaltbetätigung mit drei Stellungen

Info

Publication number: DE69913291T2
Application number: DE69913291T
Authority: DE
Inventors: Gerald Frederick Kalamozoo Smith; Michael James Kalamozoo Huggins; Alan Charles Kalamozoo Stine; David Leonard Kalamozoo Wadas
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-10-08
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-10-09
Also published as: JP2000130580A; EP0997671A2; DE69913291D1; CN1252500A; EP0997671A3; BR9907558A; CN1153915C; US5992267A; EP0997671B1

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine robuste Steuerung für eine Dreistellungs-Aktuatorkolbenanordnung der Art, wie sie zur Steuerung der zweiseitig wirkenden Kupplungen eines Geschwindigkeitswechselgetriebes, wie beispielsweise der Split-Kupplungen oder Range-Kupplungen eines Gruppengetriebes, verwendet werden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine robuste Steuerungseinrichtung für eine mittels eines unter Druck stehenden Fluids betätigte Aktuatorkolbeneinrichtung, die drei auswählbare, aufrecht erhaltbare Stellungen (eine axial mittige, eine axial in eine erste Richtung versetzte und eine axial in eine zweite Richtung versetzte Stellung) aufweist und lediglich eine einzige steuerbare/regelbare Fluidvorratsvorrichtung mit veränderbarem Druck benötigt, die ein mittels Pulsweitenmodulation magnetisch gesteuertes Ventil enthält.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Mechanische Geschwindigkeitswechselgetriebe mit zweiseitig wirkenden Kupplungseinrichtungen von sowohl der synchronisierten als auch der nicht synchronisierten Art sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, wie aus den US-Patentschriften 3 105 395, 3 335 616, 4 428 469, 4 754 665, 4 920 815, 4 944 197, 5 086 897, 5 370 013 und 5 390 561 ersichtlich. Fluidbetätigte Aktuatorkolbenanordnungen mit zwei Stellungen und drei Stellungen sowie damit verbundene Aktuatorsysteme sind ebenso aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, wie unter Verweis auf die US-Patentschriften 4 899 607, 4 928 544, 4 936 156, 5 054 591, 5 193 410, 5 263 379, 5 272 441 und 5 329 826 zu ersehen ist.
Ein Getriebe, das einen Dreistellungs-Splitaktuator und eine Splitkupplung mit vergrößertem Kupplungsspiel verwendet, ist in der US-Patentschrift mit der Nummer 5 651 292 beschrieben.
Ein durch Fluiddruck betätigter Schaltaktuator mit drei Stellungen, der lediglich eine einzige gesteuerte Quelle mit unter Druck stehendem Fluid benötigt, ist in dem US-Patent mit der Nummer 5 661 998 offenbart.
Wie in der US-Patentschrift 5 661 998 beschrieben, wird der Dreistellungskolben dazu verwendet, um eine Mittenstellung oder einen neutralen Zustand zu erreichen, in der bzw. dem keines der Split-Zahnräder sich in Eingriff befindet. Dieser neutrale Zustand ermöglicht dem Zahnradsatz, zu dem geschaltet wird, eine mit dem einrückenden Element (der gleitenden Kupplung) synchronisierte Drehzahl zu erreichen, und sorgt somit für einen viel sanfteren Schaltvorgang.
Diese mittlere oder neutrale Stellung wird erhalten, indem die kleinere Stirnseite des Kolbens des Splitzylinders mit einem konstanten Luftdrucksignal und die größere Kolbenstirnseite mit einem niedrigen Druck beaufschlagt wird. Dieser niedrigere Druck wird durch pulsweitenmodulierte (PWM) Ansteuerung eines Magnetventils erreicht, das auf der hinteren Seite des Kolbens Luftdruck zuführt. Diese Pulsweitenmodulation (PWM) bringt ein schnelles Öffnen und nachfolgendes Schließen eines magnetisch gesteuerten Dreiwegeventils mit zwei Stellungen mit sich, um einen Druck irgendwo zwischen null Psi und dem vollständigen Systemdruck herzustellen.
Tests mit dem herkömmlichen System haben gezeigt, dass der Bereich von PWM-Werten, die zu diesem neutralen Zustand führen, so schmal ist, dass er die Verwendung dieses Verfahrens zur Steuerung für Anwendungen bei Fahrzeuggetrieben schwierig gestaltet. Betriebsparameter, wie Temperatur, Spannung, Druck, Verunreinigung und herstellungsbedingte Abweichungen sowohl bei dem Magnetventil als auch dem Splitkolben, wirken alle zusammen, um den Bereich von PWM-Werten, die die Neutralstellung ergeben, zu beinträchtigen.
US-5 992 267 A beschreibt eine Vorrichtung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 9 und 15.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik auf ein Minimum reduziert oder überwunden, indem eine robuste Steuereinrichtung für eine relativ einfach aufgebaute und kostengünstige fluidbetätigte Aktuatorkolbeneinrichtung mit drei Stellungen und ein Aktuatorsystem geschaffen ist, die/das lediglich eine einzelne steuerbare Quelle eines Fluids mit wahlweise veränderbarem Druck benötigt.
Das Voranstehende wird durch Anpassung der herkömm lichen Steuerungseinrichtungen auf wenigstens eine der folgenden Weisen erreicht:

(1) Die dem Magnetventil zugeführte Spannung hat unmittelbaren Einfluss auf die Ansprechzeit des Ventils und somit auf die PWM-Werte, die zu dem neutralen Zustand führen. Diese Ansprechzeit des Ventils kann über dem Bereich von 9 bis 18 Volt Gleichspannung, in dem das System betrieben werden muss, um einen Faktor von mehr als 2 schwanken. Die robuste Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst deshalb die Systemspannung mit der ECU und passt den PWM-Wert für das Ventil derart an, dass der Splitter einen neutralen Zustand erreicht.
(2) Die Ansprechzeit des Ventils beim Schließen wird durch den Maximalstrom in der Spule direkt beeinflusst. Die robuste Steuerung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet deshalb eine Schaltung in der ECU, die den Strom in der Spule des Magnetventils unabhängig von der Spannung an der Spule auf einen niedrigen und kostenanten Wert absenkt. Indem jedes Mal von dem gleichen Ausgangspunkt aus gestartet wird, sind die Schließzeiten des Ventils sehr konstant und daher die Wirkungen der Strompegel der Spule weitgehend vermindert.
(3) Ein unter Federspannung stehendes Kolbenelement, das in eine Öffnung in der Stange (oder dem Kolben) des Splitters hinein passt, wird dazu verwendet, um den Splitkolben in der Neutralstellung zu halten. Dieses federvorgespannte Kolbenelement oder diese Feststellvorrichtung vergrößert den Bereich von PWM-Werten, in dem der Splitter in dem neutralen Zustand gehalten wird, indem eine zusätzliche Kraft erforderlich ist, um diesen aus diesem Zustand heraus zu bewegen. Die Feststellvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie eine zusätzliche Kraft bereitstellt, um den Kolben während PWM-Bedingungen in der Neutralstellung zu halten, jedoch ist diese Kraft nicht so groß, dass sie die Ansprechzeit für den Zylinder bei der Bewegung von der Neutralstellung in die eingerückte Stellung, um ein Zahnrad in Eingriff zu bringen, verlangsamen würde.
(4) Je größer die Durchflussöffnungen in dem Ventil sind, desto kleiner ist der PWM-Wertebereich, der zu dem Neutralzustand für den Splitkolben führt. Dies rührt daher, weil durch größere Öffnungen so viel Luft eingeblasen wird, dass das Ventil lediglich für eine sehr kurze Zeitspanne geöffnet werden kann, bevor der Druck in dem Zylinder bis auf eine Höhe anwächst, bei der der Splitter über die Neutralstellung hinweg bewegt wird. Da das gleiche Ventil, das für den Splitkolben verwendet wird, auch für den Rangekolben (einem, der hohe Strömungsmengen erfordert) verwendet werden kann, hatte die erfindungsgemäße robuste Steuerungseinrichtung anfänglich einen sehr kleinen PWM-Wertebereich für die Neutralstellung. Zwischen dem Split-Magnetventil und dem Splitkolben wurde ein Kanal hinzugefügt, um diese Situation zu verbessern. Dies erhöht wesentlich den PWM-Wertebereich zum Erreichen der Neutralstellung und ermöglicht es, sowohl für die Split-Kolben als auch für die Range-Kolben gewöhnliche Ventile zu verwenden.

Durch Verwendung eines oder mehrerer der oben genannten Merkmale wird eine Steuerung mit offenem Regelkreis (engt.: open loop control) geschaffen, die in Bezug auf die verschiedenen Abweichungen der Systemparameter unanfälliger oder robuster ist.
Diese und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich beim Lesen der folgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht das mittels Fluids betätigte Schaltaktuatorsystem mit drei Stellungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine schematische Weise.
2 zeigt ein Gruppengetriebe, das das erfindungsgemäße Aktuatorsystem auf vorteilhafte Weise verwendet, in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes nach 2.
4 veranschaulicht ein herkömmliches Schaltschema und gewöhnliche Übersetzungen für das Getriebe nach 2.
5 zeigt eine grafische Darstellung, in der eine durch die erfindungsgemäße Aktuatoreinrichtung angewandte veränderliche Kraft in Abhängigkeit von dem veränderbaren Pulsweitenmodulationsanteil des einzigen gesteuerten Versorgungsventils oder von dem dadurch der ersten Kammer zugeführten veränderlichen Fluiddruck aufgetragen ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In der folgenden Beschreibung wird lediglich zum Zwe cke der Veranschaulichung eine gewisse Terminologie verwendet, die nicht beschränkend ist. Die Ausdrücke "nach oben", "nach unten", "nach rechts" und "nach links" bezeichnen Richtungen in den Zeichnungen, auf die verwiesen wird. Die Ausdrücke "nach vorne" und "nach hinten" beziehen sich jeweils auf das vordere bzw. das hintere Ende des Getriebes, wie es auf herkömmliche Weise in einem Fahrzeug eingebaut ist, wobei sich diese Enden jeweils auf der linken bzw. der rechten Seite des in 2 veranschaulichten Getriebes befinden. Die Ausdrücke "nach innen" und "nach außen" beziehen sich jeweils auf Richtungen in Richtung auf die geometrische Mitte der Vorrichtung und deren bezeichneter Teile zu bzw. von der geometrischen Mitte weg. Diese Terminologie schließt die oben speziell erwähnten Ausdrücke, hiervon abgeleitete Ausdrücke sowie Begriffe mit ähnlichem Sinngehalt mit ein.
Der Ausdruck "Gruppengetriebe" oder "Verbundgetriebe" wird dazu verwendet, um einen Geschwindigkeitswechsel- oder Gangschaltgetriebe zu bezeichnen, das eine Hauptgetriebegruppe und eine Hilfsantriebsstrangeinheit, beispielsweise eine Hilfsgetriebegruppe aufweist, die in Serie verbunden sind, wobei die ausgewählte Ganguntersetzung in der Hauptgetriebegruppe weiter mit einer gewählte Ganguntersetzung in der Hilfsgetriebegruppe kombiniert werden kann. Der Ausdruck "Hochschalten", wie er hier verwendet wird, soll den Schaltvorgang von einer Gangstufe für eine niedrigere Geschwindigkeit in eine Gangstufe für eine höhere Geschwindigkeit bedeuten, und der Ausdruck "Herunterschalten" soll in dem hier bezeichneten Sinne das Schalten aus einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang bezeichnen. Die Ausdrücke "Gang für niedrige Geschwindigkeit" oder "niedriger Gang" oder "unterer Gang" soll in dem hier verwendeten Sin ne eine Gangstufe bezeichnen, die in einem Getriebe für einen Betrieb bei einer relativ niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeit verwendet wird (d. h. einen Satz von Zahnrädern, der ein höheres Untersetzungsverhältnis der Ausgangswellendrehzahl in Bezug auf die Eingangswellendrehzahl aufweist). Der Ausdruck "synchronisierte Kupplungseinrichtung" sowie Begriffe mit ähnlicher Bedeutung sollen eine Kupplungseinrichtung bezeichnen, die dazu verwendet wird, um ein ausgewähltes Zahnrad mittels einer formschlüssigen Kupplung drehfest an eine Welle anzukuppeln, wobei ein Versuch des Einrückens dieser Kupplung verhindert wird, bis die Glieder der Kupplung im Wesentlichen synchron umlaufen, und wobei den Kupplungsgliedern Reibmittel mit relativ großer Aufnahmefähigkeit zugeordnet sind, die ausreichend sind, um auf die Initialisierung des Einrückens einer Kupplung hin zu bewirken, dass die Kupplungsglieder und alle damit umlaufenden Elemente mit einer im Wesentlichen synchronen Drehzahl rotieren.
Das fluidbetätigte Schaltaktuatorsystem 10 mit drei Stellungen gemäß der vorliegenden Erfindung und der darin verwendete Dreistellungs-Kolbenaktuator 12 können besonders vorteilhaft als Splitkupplungsaktuator in einem Gruppengetriebe 110 verwendet werden, wie in den 2–4 veranschaulicht.
Das Getriebe 110 weist eine Hauptgruppe 112 und eine Hilfsgruppe 114 auf, die beide innerhalb eines Gehäuses 116 untergebracht sind. Das Gehäuse 116 enthält eine vordere Stirnwand 116A und eine hintere Stirnwand 116B, jedoch keine Zwischenwand.
Eine Eingangswelle 118 trägt ein drehfest an dieser angebrachtes Eingangszahnrad 120 und bildet eine sich nach hinten öffnende Aufnahmetasche 118A, in der ein einen verminderten Durchmesser aufweisender Fortsatz 158A einer Ausgangswelle 158 gelagert ist. In der Tasche oder Sackbohrung 118A kann eine reibungslose oder -arme Buchse 118B oder dergleichen vorgesehen sein. Das vordere Ende der Eingangswelle 118 ist mittels eines Lagers 118C in der vorderen Stirnwand 118A gelagert, während das hintere Ende 158C der Ausgangswelle 158 durch eine Lageranordnung 158D in der hinteren Stirnwand 116B gelagert ist. Die Lageranordnung 158D kann durch ein paar gegenüber liegender Schrägwälzlager oder durch ein einzelnes Wälz- oder Kugellager gebildet sein, wie dies in 3 veranschaulicht ist.
Die Hauptwelle 146, die Hauptwellenkupplungen 148 und 150 sowie die Hauptwellen-Splitkupplung 180 trägt, ist in der Form eines im Wesentlichen rohrförmigen Körpers 146A gebildet, der eine keilverzahnte Außenumfangsfläche 146B und eine sich in Axialrichtung erstreckende Durchgangsbohrung 146C zum Durchführen der Ausgangswelle 158 aufweist. Zum Schalten der Kupplungen 148 bzw. 150 sind Schaltgabeln 152 und 154 vorgesehen. Die Hauptwelle 146 ist in Bezug auf die Eingangswelle 118 und die Ausgangswelle 158 unabhängig von diesen drehbar und lässt sich in radialer Richtung relativ zu diesen begrenzt frei bewegen.
Die Hauptgruppe 112 enthält zwei im Wesentlichen identische Hauptgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 122, von denen jede eine Hauptgruppen-Vorgelegewelle 124 aufweist, die drehfest an dieser befestigte Vorgelegewellenzahnräder 130, 132, 134, 136 und 138 trägt. Die Zahnradpaare 130, 134, 136 und 138 stehen ständig kämmend mit dem Eingangszahnrad 118, den Hauptwellenzahnrädern 140 und 142 bzw. einem Zwischenrad 157 in Eingriff, dass mit dem Rückwärtszahnrad 144 der Hauptwelle kämmt.
Die Hauptgruppenvorgelegewelle 124 erstreckt sich nach hinten bis in die Hilfsgruppe hinein, wo ihr hinteres Ende 124A unmittelbar oder mittelbar in der hinteren Gehäusestirnwand 116B gelagert ist.
Die Hilfsgruppe 114 enthält zwei im Wesentlichen identische Hilfsgruppen-Vorgelegewellenanordnungen 160, von denen jede eine Hilfsgruppen-Vorgelegewelle 162 enthält, die drehfest daran befestigte Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnräder 168, 170 und 172 trägt. Die Hilfsgruppen-Vorgelegewellenzahnradpaare 168, 170 und 172 stehen ständig kämmend mit dem Splitzahnrad 174, dem Split-/Rangezahnrad 176 bzw. dem Rangezahnrad 178 in Eingriff. Die Splitkupplung 180 ist an der Hauptwelle 146 angebracht, um wahlweise entweder das Zahnrad 174 oder das Zahnrad 176 an diese anzukuppeln, während die synchronisierte Rangekupplung 182 an der Ausgangswelle 158 befestigt ist, um wahlweise entweder das Zahnrad 176 oder das Zahnrad 178 an diese anzukuppeln. Die Splitkupplung wird vorzugsweise mittels einer Schaltgabel 180A axial positioniert, die durch das Akutatorsystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung betätigt wird.
Die Hilfsgruppenvorgelegewellen 162 weisen eine im Wesentlichen rohrförmige Gestalt auf, wodurch Durchgangsbohrungen 162A zur Aufnahme der hinteren Verlängerungen der Hauptgruppenvorgelegewellen 124 definiert sind. Es sind Lager oder Buchsen 162B und 162C vorgesehen, um die Hilfsgruppenvorgelegewelle 162 auf der Hauptgruppenvorgelegewelle 124 drehbar zu lagern. Mittels eines Lagers 162D sind die hinteren Enden der Vorgelegewellen 124 und 162 in der hinteren Stirnwand 116B mittelbar oder unmittelbar gelagert.
Der Aufbau und die Funktion der zweiseitig wirkenden Klauenkupplungsmuffe 180 ist im Wesentlichen gleich dem Aufbau und der Funktion der gleitenden Kupplungsmuffen 148 und 150, die in der Hauptgetriebegruppe 112 verwendet werden, und der Aufbau und die Funktion der zweiseitig wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnung 162 ist im Wesentlichen identisch mit dem Aufbau und der Funktion von herkömmlichen zweiseitig wirkenden synchronisierten Kupplungsanordnungen, von denen Beispiele aus den US-Patentschriften Nr. 4 462 489, 4 125 179 und 2 667 955 ersichtlich sind. Die veranschaulichte synchronisierte Kupplungsanordnung 182 ist von der Bauart mit Zapfen, wie sie in dem oben beschriebenen US-Patent 4 462 489 beschrieben ist.
Die Splitklauenkupplung 180 ist, wenn sie in Verbindung mit dem Aktuatorsystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine Dreistellungskupplungsanordnung, die wahlweise in die äußerst rechte (Direkt-) oder die äußerst linke (Overdrive-) Stellung, um jeweils entweder das Zahnrad 176 oder das Zahnrad 174 an die Hauptwelle 146 anzukuppeln, oder in eine nicht eingerückte (neutrale) Zwischenstellung positioniert werden kann. Die neutrale Stellung bezieht sich auf den Bereich von in der Mitte liegenden Zwischenpositionen der Kupplung 180, in dem weder das Zahnrad 174 noch das Zahnrad 176 an die Hauptwelle 146 angekuppelt ist.
Wie anhand der 2–4 zu ersehen ist, können durch wahlweise axiales Verschieben der Splitkupplung 180 und/oder der Rangekupplung 182 in deren vordere und/oder hintere Axialstellungen vier unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der Drehbewegung der Hauptwelle und der Drehbewegung der Ausgangswelle geschaffen werden. Dementsprechend ist die Hilfsgetriebegruppe 114 eine Hilfsgruppe in der kombinierten Range- und Split-Bauart mit drei Schaltebenen, die vier auswählbare Gänge oder Antriebsübersetzungsverhältnisse zwischen deren Eingang (Hauptwelle 146) und deren Ausgang (Ausgangswelle 158) zur Verfügung stellt. Die Hauptgruppe 112 stellt einen Rückwärtsgang und drei potentiell auswählbare Vorwärtsgänge bereit. Jedoch wird einer der auswählbaren Vorwärtsgänge der Hauptgruppe, nämlich der niedrige Vorwärtsgang, der dem Hauptwellenzahnrad 42 zugeordnet ist, nicht in dem hohen Bereich verwendet. Demgemäß wird das Getriebe 110 geeigneterweise als ein Getriebe des Typs "(2 + 1) × (2 × 2)" bezeichnet, das neun oder zehn auswählbare Vorwärtsgänge zur Verfügung stellt, abhängig davon, ob es wünschenswert und praktisch ist, den niedrigsten Gang zu splitten.
Das Schaltschema zum Schalten des Getriebes 110 ist in einer schematischen Darstellung in 4 veranschaulicht. Unterteilungen in vertikaler Richtung bei jeder Schalthebelstellung kennzeichnen Split-Schaltvorgänge, während Bewegungen in horizontaler Richtung aus der 3/4- und 5/6-Gasse des H-förmigen Schaltschemas zu der 7/8- und 9/10-Gasse des H-Schaltschemas Schaltvorgänge aus dem unteren Bereich (Range) in den hohen Bereich des Getriebes bezeichnen. Wie oben erläutert, wird ein manueller Split-Schaltvorgang in der üblichen Weise mittels eines durch den Fahrzeugführer zu betätigenden Split-Schaltknopfes oder dergleichen bewirkt, gewöhnlich mittels eines Knopfes, der auf dem Schalthebelknauf angeordnet ist, während die Betätigung der Schaltanordnung für die Range-Kupplung eine automatische Reaktion auf die Bewegung des Gangschalthebels zwischen der mittleren und der äußerst rechten Gasse des Schaltschemas ist, wie dies in 4 veranschaulicht ist. Range-Schaltvorrichtungen dieser allgemeinen Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und sind aus den US-Patentschriften 3 429 202, 4 455 883, 4 561 325, 4 663 725 und 4 974 468 ersichtlich.
Es wird wiederum auf 4 Bezug genommen und angenommen, dass es wünschenswert ist, dass das Getriebe im Wesentlichen gleiche Übersetzungssprünge aufweist, wobei die Gangsprünge der Hauptgruppe im Allgemeinen gleich sein sollten, der Split-Sprung allgemein gleich der Quadratwurzel der Gangsprünge in der Hauptgruppe und der Range-Sprung ungefähr gleich der N-ten Potenz der Gangsprünge in der Hauptgruppe sein sollte, wobei N gleich der Anzahl der in beiden Bereichen auftretenden Gangstufen der Hauptgruppe ist (d. h. N = 2 bei dem (2 + ) × (2 × 2) – Getriebe 110). Unter Vorgabe dieser gewünschten idealen Übersetzungen werden die Zahnradsätze im Sinne einer Annäherung an diese Übersetzungen ausgewählt. Bei dem obigen Beispiel betragen die Split-Sprünge etwa 33,3, während der Range-Sprung ungefähr 316% beträgt, was im Allgemeinen für eine "2 + 1"-Hauptgetriebegruppe mit Sprüngen von etwa 78% geeignet ist, da die Quadratwurzel von 1,78 ungefähr gleich 1,33 und die zweite Potenz von 1,78 (d. h. N = 2) in etwa gleich 3,16 ist.
Für bestimmte wenigstens teilweise automatisierte mechanische Getriebesysteme, die mechanische Getriebe ähnlich dem in den 2–4 veranschaulichten Getriebe 110 verwenden, kann es unter bestimmten Betriebsbedingungen wünschenswert sein, die Split-Klauenkupplung 180 zu veranlassen, sich in ihre neutrale Stellung zu bewegen und darin zu verbleiben, und/oder die auf die Schaltgabel 180A und die Kupplung 180 ausgeübte Kraft zu variieren. Durch die Schaltaktuatorkolbeneinrichtung 12 und das Aktuatorsystem 10 gemäß der vorliegenden Erfindung werden relativ einfache, kostengünstige und zuverlässige Mittel zur Verfügung gestellt, um diese gewünschten Steuerungsfunktionen für die Splitkupplung zu bieten.
Gemäß 1 enthält die fluidbetätigte Schaltaktuatoranordnung 12 mit drei Stellungen einen zweiteiligen zylindrischen Grundkörper 14 mit einem Grundkörperhauptelement 14A und einem Abschlussdeckel 14D. Der Zylinderkörper weist eine Sackbohrung 16 auf, aus der eine Kolbenstange 18 ragt, die einen Schaltaktuator, beispielsweise die Schaltgabel 180A, derart trägt, dass sich dieser zusammen mit der Stange axial bewegen lässt. Die Sackbohrung 16 weist einen Abschnitt 16A mit größerem Innendurchmesser, einen Abschnitt 16B mit kleinerem Innendurchmesser und einen Abschnitt 16C mit mittlerem Innendurchmessern auf, der zwischen den Abschnitten mit großem und kleinem Innendurchmesser liegt. An den Übergängen zwischen den Bohrungsabschnitten 16A und 16C bzw. zwischen den Bohrungsabschnitten 16C und 16B sind Schultern 16D bzw. 16E definiert. Um ein Beispiel zu geben, bei einem Getriebe für Schwerlastfahrzeuge können die Bohrungsabschnitte 16A, 16B bzw. 16C Innendurchmesser 16F, 16G und 16H von ungefähr 2,203 Zoll, 1,197 Zoll bzw. 1,850 Zoll aufweisen (wobei 1 Zoll 2,54 cm entspricht).
Ein vergrößertes Differenzflächenkolbenelement 20 ist gleitend und abgedichtet in dem größeren Bohrungsabschnitt 16A aufgenommen und an der Stange 18 starr befestigt, um mit dieser in axialer Richtung bewegt zu werden. Der Kolben 20 enthält eine nach links weisende große Stirnfläche 20A und eine nach rechts gewandte kleinere Stirnseite 20B.
Die Stange 18 ist in dem Bohrungsabschnitt 16D mit dem kleineren Durchmesser verschiebbar aufgenommen und trägt auf ihrer Außenumfangsfläche 18A ein ringartiges, rohrförmiges Kolbenelement 22. Das ringartige rohrförmige Kolbenelement 22 weist eine Innenumfangsfläche 22A, die gleitend und abgedichtet auf der Außenumfangsfläche 18A der Stange 18 gelagert ist, sowie eine Außenumfangsfläche 22B auf, die gleitend und abgedichtet in dem Abschnitt 16C mittleren Durchmessers aufgenommen ist. Ferner weist der rohrförmige Kolben eine nach links weisende Kolbenstirnfläche 22C auf.
Obwohl die Stange 18 in Verbindung mit einer Schaltgabel 180A dargestellt ist, kann die Stange auch dazu dienen, um andere Vorrichtungen zu betätigen, beispielsweise Schalteinrichtungen von den Bauarten, wie sie in dem US-Patent 4 920 815 veranschaulicht sind.
Eine nach rechts gerichtete axiale Bewegung des ringartigen, rohrförmigen Kolbens 22 relativ zu der Stange 18 ist durch ein Anschlagelement 24 begrenzt, während eine axiale Bewegung des Kolbens 22 nach links in Bezug auf die Stange 18 durch die Stirnseite 20B des Kolbens begrenzt ist. Eine nach rechts gerichtete Bewegung des rohrförmigen Kolbens 22 in Bezug auf die Bohrung 16 und den Grundkörper 14 ist durch eine Schulter 16E begrenzt. Die Stirnseite 20A des Kolbens und der Bohrungsabschnitt 16A definieren eine erste Kammer 26, die über einen Durchlasskanal 28 mit einer Fluidleitung A störungsmäßig verbunden ist, die wahlweise unter Druck gesetzt bzw. druckentlastet werden kann, während die Stirnseite 20B des Kolbens, der Bohrungsabschnitt 16A und die nach links weisende Stirnseite 22C des rohrförmigen Sekundärkolbens 22 eine zweite Kammer 30 festlegen, die über einen Durchlasskanal 32 mit einer unter konstantem Druck stehenden Leitung B störungsmäßig verbunden ist.
Es kann ein Positionssensor 64 vorgesehen sein, um ein Eingangssignal zur Verfügung zu stellen, das für die axiale Stellung der Stange 18 und/oder der Schaltgabel 180A kennzeichnend ist. Wie veranschaulicht ist, kann die Schaltgabel 180A vollständig nach links verschoben werden, um die Split-Gangstufe für den Overdrive einzurücken (d. h. das Zahnrad 174 wird an die Hauptwelle 146 angekuppelt), sie kann ganz nach rechts verschoben werden, um die Split-Gangstufe für den Direktantriebsgang einzurücken (d. h. das Zahnrad 176 wird an die Hauptwelle 146 angekuppelt), oder sie kann mittig in einem Bereich der neutralen Stellung positioniert werden (in der die Hauptwelle 146 weder an das Zahnrad 174 noch an das Zahnrad 176 angekuppelt ist).
Ein auf einem Mikroprozessor basierender Controller 36 kann dazu vorgesehen sein, um unterschiedliche Eingangssignale 38 zu empfangen, die entsprechend vorgegebenen logischen Regeln verarbeitet werden, um Ausgangsbefehlssignale 40 an verschiedene Systemaktuatoren auszugeben, z. B. an eine durch Pulsweitenmodulation elektromagnetisch gesteuerte Ventilvorrichtung 42, die dazu dient, die Druckbeaufschlagung und Druckentlastung der Leitung A und der Kolbenkammer 26 zu steuern. Controller dieser Bauart sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie sich den US-Patentschriften 4 360 060, 4 595 986, 5 281 902 und 5 445 126 entnehmen lässt.
Eine fahrzeuginterne Quelle 44 für gefilterte und re gulierte Druckluft, in der Regel von dem Kompressor des Fahrzeugs, steht über die Leitung B und den Kanal 32 in dem Grundkörper 14 ständig in unmittelbarer strömungsmäßiger Verbindung mit der Kammer 30. Die Kammer 26 steht in Abhängigkeit von der Stellung der zwei Stellungen aufweisenden pulsweitenmoduliert elektromagnetisch gesteuerten Dreiwegeventilvorrichtung 42 über die Leitung A und den Kanal 38 wahlweise mit der Quelle 44 oder mit der Atmosphäre (ATMO) in Verbindung. In einem herkömmlichen Schwerlastnutzfahrzeug stellt die Druckluftquelle 44 einen geregelten Druck von ca. 80 Psi zur Verfügung.
Der Mikroprozessor gestützte Controller 36 kann Eingangssignale von einem elektronischen Datenlink, beispielsweise einem von denjenigen, die von der Industrie etablierten Standardprotokollen, z. B. SAE J1922, SAE J1939 und/oder ISO 11898, entsprechen, und/oder von vielfältigen Sensoren entgegennehmen, beispielsweise solchen Sensoren, die für die Fahrpedalstellung, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Getriebewellendrehzahlen, die Motordrehzahl, das Motordrehmoment, den Betätigungszustand des Gangschalthebels und/oder des Split-Wählschalters, den Betriebszustand der Hauptkupplung und dergleichen kennzeichnend sind. Der Controller 36 kann ferner Ausgangsbefehlssignale 40 an Anzeigevorrichtungen, an Aktuatoren der Hauptgetriebegruppe und/oder der Range-Gruppe, an Motorcontroller, an Betätigungsvorrichtungen für die Hauptkupplung, an Aktuatoren des Antriebsstrangretarders und ähnliches ausgeben. Der Controller 36 gibt ebenfalls Ausgangsbefehlssignale an die mittels Pulsweitenmodulation elektromagnetisch gesteuerte Ventilvorrichtung 42 aus.
Es kann ein Sensor 158E vorgesehen sein, um ein Signal zur Verfügung zu stellen, das die Drehzahl der Ausgangswelle 158 kennzeichnet (und auch für die Fahrzeuggeschwindigkeit kennzeichnend ist), und ein Sensor 60 kann dazu dienen, um ein Signal bereitzustellen, das für den Betriebszustand des auf dem Gangschalthebel 64 angeordneten Split-Wählschalters 62 kennzeichnend ist.
Es ist wichtig zu bemerken, dass der rohrförmige Kolben 22 mit der Schulter 16E in Berührung kommt, wenn die Kolbenstange 18/Schaltgabel 180A die neutrale Stellung einnimmt und der rohrförmige Kolben 22 an dem Anschlag 24 anliegt (ein Zustand, der sich zwangsläufig aufgrund der beständigen Druckbeaufschlagung der Kammer 30 einstellt). Dementsprechend wird, falls die Stange 18/Gabel 180A in die Richtung des Overdrive (nach links) verschoben wird, durch die Stirnseite 22C des Kolbens 22 auf die Stange und die Gabel eine nach rechts gerichtete Kraft (von in dem vorliegenden Beispiel ca. 130 Pfund) ausgeübt, wobei diese Kraft schlagartig nachlässt, sobald die Stange 18/Gabel 180A in die neutrale Stellung hinein oder aus der neutralen Stellung in Richtung auf den direkten Gang zu (weiter nach rechts) bewegt wird. Diese Charakteristik wird dazu verwendet, um die Positionierung des Aktuators 12 mit drei Stellungen zu steuern, wie im Einzelnen nachstehend näher erläutert.
5 veranschaulicht in einer graphischen Darstellung die Kräfte, die der Schaltgabel 180A je nach dem Grad der Pulsweitenmodulation zugeführt werden in Abhängigkeit von der Positionierung der Gabel und unter Annahme der oben angegebenen Abmessungen sowie einer Druckfluidquelle von 80 Psi (d. h. 20A = 2,203 Zoll; 20B = 1,197 Zoll; 20C = 1,850 Zoll; und Quelle 44 = 80 Psi). In 5 variiert der pro zentuelle Grad der Pulsweitenmodulation (% PWM) von 0% Modulation (vollständig erregt) bis 100 Modulation (zu keinem Zeitpunkt erregt), und eine Kraft in Richtung des direkten Gangs (nach rechts) ist eine positive Kraft, während eine Kraft in Richtung des Overdrive (nach links) durch eine negative Kraft dargestellt ist. Die Kurve 50 repräsentiert die auf die Gabel ausgeübten Kräfte, falls die Gabel auf die Seite des Overdrive (nach links) in Bezug auf die Neutralstellung verschoben ist, während die Kurve 52 die Kräfte darstellt, die auf die Gabel wirken, falls diese in Bezug auf die Neutralstellung auf die Seite des direkten Gangs (nach rechts) verschoben ist. Für jeden gegebenen Grad der Pulsweitenmodulation des Magnetventils 42, oder bei jeder entsprechend daraus resultierenden Druckbeaufschlagung der Leitung A, entspricht der Abstand zwischen den Kurven 50 und 52 einer Kraftdifferenz von ungefähr 130 Pfund, die eine nach rechts gerichtete Differenzkraft darstellt, die der rohrförmige Kolben zur Verfügung stellt, wenn die Gabel 180A auf die links von der neutralen Stellung befindliche Seite (Overdriveseite) positioniert wird.
So wird beispielsweise, falls der Overdrive eingelegt ist und eine Modulation von 0% (d. h. maximale Erregung) des Magnetventils 42 befohlen wird, die Gabel aus der Overdrivestellung heraus mit einer Kraft von ca. 220 Pfund in Richtung auf die Neutralstellung hin gedrückt, bis die Neutralstellung erreicht ist (Kurve 50), und anschließend mit einer Kraft von ungefähr 90 Pfund aus der Neutralstellung heraus in die Stellung des direkten Gangs gedrückt (Kurve 52). In ähnlicher Weise wird die Gabel bei einer Modulation von 20% (d. h. das Ventil ist zu 80% der Gesamtzeit erregt) mit einer Kraft von ca. 170 Pfund in Richtung auf die neutrale Stellung zu und anschließend aus der neut ralen Stellung heraus mit einer Kraft von ca. 40 Pfund in die Stellung des direkten Gangs gedrängt.
Wie durch die Linie 54 gekennzeichnet, wird die Gabel bei einer Modulation von ca 38% (d. h. die Magnetspule des Ventils ist zu 62% der Zeit erregt) unabhängig von der Stellung der Gabel mit einer Kraft von ungefähr 65 Pfund in Richtung auf die neutrale Stellung hin vorgespannt und anschließend abrupt in der neutralen Stellung angehalten. Theoretisch wird die Gabel bei einer Modulation zwischen ca. 28% (Linie 56) und einer Modulation von ca. 52% (Linie 58) mit verschiedenen Kraftstärken gegen die Neutralstellung vorgespannt und in der Neutralstellung oder in deren Nähe verbleiben.
Dementsprechend ist bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Aktuatorsystems 10 mit drei Stellungen, das lediglich eine einzige mittels Pulsweitenmodulation elektromagnetisch gesteuerte Ventilvorrichtung 42 benötigt, ein Aktuator geschaffen, der drei auswählbare und aufrecht erhaltbare Stellungen sowie wahlweise variable Betätigungskräfte aufweist.
In dem veranschaulichten System hat eine Modulation von 0% bis ungefähr 28% zur Folge, dass der Aktuator in die Stellung des direkten Gangs schaltet, eine Modulation von ungefähr 28% bis 52% bewirkt ein Schalten des Aktuators in die neutrale Stellung, und eine Modulation von ungefähr 52% bis 100 führt dazu, dass der Aktuator in die Stellung des Overdrive schaltet. Alternativ lassen sich dieselben Ergebnisse auf einfache Weise erzielen, indem der Leitung A eine Druckfluidquelle mit variablem Druck zur Verfügung gestellt wird, wobei der Druck wahlweise zwischen 0 Psi und 80 Psi variiert werden kann. Die Betriebscharakteristik des Systems 10 kann den Anforderungen entsprechend durch Variation des Verhältnisses der effektiven Angriffsflächen der Stirnseiten 20A, 20B und 22C des Kolbens verändert werden.
Die Ventilvorrichtung 42 enthält ein Solenoid 42A zur Steuerung der Positionierung eines Zweistellungs-Ventilelements 42B. Ein Solenoidcontroller 42C, der mittels Befehlssignalen 40 von der ECU 36 betrieben wird, ist dazu vorgesehen, um die Spulen des Solenoids 42A wahlweise mit Strom von einer (nicht veranschaulichten) fahrzeuginternen elektrischer Energiequelle, beispielsweise einer Batterie oder Lichtmaschine, zu speisen oder die Stromzufuhr zu unterbrechen. Der Controller 42C kann vollständig oder zum Teil in die ECU 36 integriert sein. Das Ventil kann den Aufbau aufweisen, wie er in der oben erwähnten US-Patentschrift 5 661 998 veranschaulicht ist.
Die an das Magnetventil 42 angelegte Spannung V hat einen direkten Einfluss auf die Ansprechzeit des Ventils und als solche auf die PWM-Werte, die zu einem neutralen Zustand führen. Diese Ventilansprechzeit kann über dem Gleichspannungsbereich von 9 bis 18 Volt, in dem ein gewöhnliches fahrzeuginternes System betrieben werden muss, um einen Faktor von mehr als 2 variieren. Die Systemspannung V wird durch den Controller 42C erfasst und an die ECU 36 übermittelt, um den PWM-Wert des Ventils derart anzupassen, dass der Splitter einen neutralen Zustand erreicht. Die Steuerung des Solenoids 42A erfolgt somit in variabler Abhängigkeit von erfassten Spannung V, die dem Solenoid zugeführt wird. Insbesondere wird berücksichtigt, dass sich Ansprechzeiten (und somit die erforderlichen Vorlaufzeiten) umgekehrt zu der erfassten Spannung verändern.
Die Antwortzeit des Ventils beim Schließen ist durch den maximalen Strom in der Spule direkt beeinflusst. Es wird eine Schaltung 46 in der ECU und/oder dem Controller 42C eingesetzt, die den Strom in der Spule des Solenoid-Ventils auf einen niedrigeren und konstanten Wert herabsetzt, und dies unabhängig von der an der Spule anliegenden Spannung. Indem jedes Mal von demselben Ausgangspunkt aus ausgegangen wird, sind die Schließzeiten des Ventils sehr konstant, und die veränderlichen Wirkungen des Strompegels der Spule sind als solche deutlich reduziert.
Ein unter Federspannung gesetztes Kolbenelement 48, das in eine Rastkerbe 50 in der Split-Stange 18 oder dem Split-Kolben hineinpasst, wird dazu verwendet, um den Split-Kolben 20 in der Neutralstellung zu halten. Dieses federvorgespannte Kolbenelement oder diese Feststellvorrichtung vergrößert den Bereich von PWM-Werten, bei denen der Splitter in dem neutralen Zustand gehalten wird, dadurch, dass für die Bewegung aus diesem Zustand heraus eine zusätzliche Kraft erforderlich ist. Die Feststellvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie eine zusätzliche Kraft zur Verfügung stellt, um den Kolben während entsprechender PWM-Bedingungen in der Neutralstellung zu halten, dass diese Kraft jedoch nicht so groß ist, dass sie die Ansprechzeit für den Zylinder verlangsamen würde, wenn sich dieser von der Neutralstellung in die eingerückte Stellung bewegt.
Je größer die Durchflussöffnungen in dem Ventil und/oder den Leitungen sind, desto kleiner ist der PWM-Wertebereich, der zu einem neutralen Zustand für den Split-Kolben führt. Dies rührt daher, weil durch größere Durchflussöffnungen so viel Luft hineinströmt, dass das Ventil lediglich für eine sehr kurze Zeitspanne geöffnet werden kann, bevor der Druck in dem Zylinder bis auf eine Höhe ansteigt, bei der der Splitter über die Neutralstellung hinausschießt.
Da das gleiche Ventil 42B, das für den Split-Kolben verwendet wird, auch für den Range-Kolben (einem Kolben, der erforderlichenfalls eine höhere Strömung erfordert) verwendet werden kann, wurde zwischen dem Split-Solenoidventil 42B und der Split-Kolbenkammer 26 zur Verbesserung dieser Situation eine Öffnung oder Drossel 52 hinzugefügt. Dies vergrößert wesentlich den Bereich von PWM-Werten zur Erreichung des Neutralzustands und ermöglicht die Verwendung gewöhnlicher Ventile für die Split- und die Range-Kolben.
Obwohl in der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in gewissem Maße auf Einzelheiten eingegangen worden ist, lassen sich zahlreiche Änderungen bezüglich der Form und im Detail vornehmen, ohne das der Schutzbereich der Erfindung, wie er hier nachfolgend beansprucht ist, verlassen wird.

Claims

Robuste Steuerungseinrichtung für eine mittels eines unter Druck stehenden Fluids betätigte Schaltaktuatoranordnung (12) mit drei Stellungen, die dazu dient, um eine zweiseitig wirkende Kupplung in eine auswählbare Stellung aus einer neutralen Stellung (N), einer ersten eingerückten Stellung (D), die von der neutralen Stellung in eine erste axiale Richtung axial versetzt ist, oder einer zweiten eingerückten Stellung (OD), die von der neutralen Stellung in eine der ersten axialen Stellung entgegengesetzte zweite axiale Richtung axial versetzt ist, wahlweise zu positionieren, wobei die Schaltaktuatoranordnung aufweist: ein Schaltelement (18), das der Kupplung (180A/180) betriebsmäßig zugeordnet ist; einen Differenzflächenkolben (20), der mit dem Schaltelement (18) axial bewegbar an diesem befestigt ist, wobei der Differenzflächenkolben (20) eine größere Stirnseite (20A), die einem unter Druck stehenden Fluid in einer wahlweise unter veränderbarem Druck zu setzenden ersten Kammer (26) ausgesetzt ist, und eine gegenüberliegende kleinere Stirnseite (20B) aufweist, die unter Druck stehendem Fluid in einer mit konstantem Druck beaufschlagten zweiten Kammer (30) ausgesetzt ist, wobei unter Druck stehendes Fluid an der größeren Stirnseite (20A) eine Kraft erzeugt, die den Kolben in die erste axiale Richtung vorspannt, und unter Druck stehendes Fluid an der kleineren Stirnseite (20B) eine Kraft erzeugt, die den Kolben in die zweite axiale Richtung vorspannt; eine Solenoid gesteuerte Ventilanordnung (42) mit zwei Stellungen zur wahlweise strömungsmäßigen Verbindung der ersten Kammer mit einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid (A) oder mit einem Auslass ins Freie (ATMO), wobei die Ventilanordnung eine Solenoidspule (42A) und einen Ventilcontroller (42C) enthält, um der Spule pulsweitenmodulierte elektrische Energie zuzuführen; und eine Steuereinheit (36), die dazu dient, Eingangssignale entgegen zu nehmen und diese entsprechend vorgegebenen logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangssignale an Aktuatoren, einschließlich des Ventilcontrollers (42C), auszugeben; wobei die Steuerungseinrichtung gekennzeichnet ist durch wenigstens eines der Mittel: (i) Mittel zur Erfassung der Spannung (V), die an die Solenoidspule (42A) angelegt ist, und zur Steuerung des Ventilcontrollers (42C) in Abhängigkeit von der erfassten Spannung; und/oder (ii) Mittel (46), um den der Solenoidspule zugeführten Strom einzustellen.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch ein Feststellelement, das dazu dient, den Kolben nachgiebig vorzuspannen, um die Kupplung in deren neutraler Stellung zu positionieren.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Kammer einem konstanten, geregelten Druck ausgesetzt ist und die erste Kammer wahlweise unter einen veränderbaren Druck gesetzt ist, dessen Maximalwert nicht größer ist als der geregelte Druckwert.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, bei der die zweite Kammer unter einen konstanten, geregelten Druck gesetzt ist und die erste Kammer wahlweise unter einen veränderbaren Druck gesetzt ist, dessen Maximalwert nicht größer ist als der des geregelten Drucks.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement durch eine Schaltgabel gebildet ist, die mit der Kupplung verbindbar ist.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Schaltgabel an einer Welle befestigt ist, die durch den Kolben getragen ist.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit den Ventilcontroller in Abhängigkeit von Ansprechzeiten des Ventils steuert, wobei die Ansprechzeiten mit der an die Solenoidspule angelegten, erfassten Spannung variieren.
Robuste Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit den Ventilcontroller in Abhängigkeit von Ansprechzeiten des Ventils steuert, wobei die Ansprechzeiten mit der an die Solenoidspule angelegten, erfassten Spannung variieren.
Mechanisches Gruppengetriebe der Splitbauart (110) mit einer zweiseitig wirkenden Split-Klauenkupplung (180), die dazu dient, ein ausgewähltes von zwei Split-Zahnrädern (174, 176) an eine Welle (146) anzukuppeln, und einer durch ein unter Druck stehendes Fluid betätigten Schaltaktuatoranordnung (12) mit drei Stellungen, die dazu dient, die Kupplung wahlweise in eine Stellung zu positionieren, die aus einer neutralen Stellung (N), einer ersten eingerückten Stellung (D), die von der neutralen Stellung in eine erste axiale Richtung axial versetzt ist, um eines der Split-Zahnräder in Eingriff zu bringen, oder eine zweite eingerückte Stellung (OD) auswählbar ist, die von der neutralen Stellung in eine der ersten axialen Richtung entgegengesetzte zweite axiale Richtung axial versetzt ist, um das andere der Split-Zahnräder in Eingriff zu bringen, wobei die Schaltaktuatoranordnung aufweist: eine Schalteinrichtung (18, 180A), die der Kupplung (180) betriebsmäßig zugeordnet ist; einen Differenzflächenkolben (20), der mit der Schalteinrichtung axial bewegbar an dieser befestigt ist, wobei der Differenzflächenkolben eine größere Stirnseite (20A), die einem unter Druck stehenden Fluid in einer wahlweise unter veränderbarem Druck zu setzenden ersten Kammer ausgesetzt ist, und eine gegenüberliegende kleinere Stirnseite (20B) aufweist, die unter Druck stehendem Fluid in einer mit einem konstanten Druck beaufschlagten zweiten Kammer ausgesetzt ist, wobei unter Druck stehendes Fluid an der größeren Stirnseite eine Kraft erzeugt, die den Kolben in die erste axiale Richtung vorspannt, und unter Druck stehendes Fluid an der kleineren Stirnseite eine Kraft erzeugt, die den Kolben in die zweite axiale Richtung vorspannt; und eine Solenoid gesteuerte Split-Ventilanordnung (42) mit zwei Stellungen, die dazu dient, um wahlweise die erste Kammer mit einer Quelle eines unter Druck stehenden Fluids oder mit einem Auslass ins Freie (ATMO) strömungsmäßig zu verbinden, wobei die Anordnung eine Solenoidspule (42A) und einen Ventilcontroller (42C) enthält, um der Spule pulsweitenmodulierte elektrische Energie zuzuführen; sowie eine Steuereinheit (36), die dazu dient, Eingangssignale (38) entgegen zu nehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale (40) an Aktuatoren, einschließlich des Ventilcontrollers, auszugeben; wobei das Getriebe gekennzeichnet ist durch wenigstens eines der Mittel: (i) Mittel zur Erfassung der Spannung (V), die an die Solenoidspule angelegt ist, und zur Steuerung des Ventilcontrollers in variabler Abhängigkeit von der erfassten Spannung; und/oder (ii) Mittel (46), die dazu dienen, den der Solenoidspule zugeführten Strom einzustellen.
Getriebe nach Anspruch 9, das ferner gekennzeichnet ist durch ein Feststellelement (48, 50), das dazu dient, den Kolben nachgiebig vorzuspannen, um die Kupplung in ihrer neutralen Stellung zu positionieren.
Getriebe nach Anspruch 9, wobei die zweite Kammer einem konstanten, geregelten Druck (80 psi) ausgesetzt ist und die erste Kammer wahlweise einem veränderbaren Druck ausgesetzt ist, dessen Maximalwert nicht größer ist als der des geregelten Drucks.
Getriebe nach Anspruch 9, wobei das Schaltelement durch eine Schaltgabel (180A) gebildet ist, die mit der Kupplung verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 10, wobei das Schaltelement in Form einer mit der Kupplung verbindbaren Schaltgabel ausgebildet ist.
Getriebe nach Anspruch 9, das ferner eine Rangegruppe aufweist, die durch ein Range-Ventil mit zwei Stellungen betätigt ist, das im Wesentlichen identisch mit dem Split-Ventil mit zwei Stellungen ist, wobei eine Durchflussbegrenzung (52) zwischen der ersten Kammer und dem ersten Split-Ventil mit zwei Stellungen eingefügt ist.
Ein Fahrzeuggetriebesystem (10), zu dem gehören: ein mechanisches Gruppengetriebe (110) der Split-Bauart mit einer zweiseitig wirkenden Split-Klauenkupplung (180), die dazu dient, um ein aus zwei Split-Zahnrädern (174, 176) ausgewähltes Zahnrad an eine Welle (146) anzukuppeln, einer durch ein unter Druck gesetztes Fluid betätigten Schaltaktuatoranordnung (12), die dazu dient, die Kupplung in eine auswählbare Stellung aus einer neutralen Stellung (N), einer ersten eingerückten Stellung (D), die von der neutralen Stellung in einer ersten axialen Richtung axial versetzt ist, um eines der Split-Zahnräder in Eingriff zu bringen, oder eine zweite eingerückte Stellung (OD), die von der neutralen Stellung in einer der ersten axialen Richtung entgegengesetzten zweiten axialen Richtung axial versetzt ist, um das andere der Split-Zahnräder in Eingriff zu bringen, wobei die Schaltaktuatoranordnung eine Welle (18) aufweist, die der Kupplung (180A/180) betriebsmäßig zugeordnet ist; ein Differenzflächenkolben (20), der an der Welle befestigt ist, um mit dieser in Axialrichtung bewegt zu werden, wobei der Differenzflächenkolben eine größere Stirnseite (20A), die einem unter Druck stehenden Fluid in einer wahlweise unter veränderbaren Druck zu setzenden ersten Kammer ausgesetzt ist, und eine gegenüberliegende kleinere Stirnseite (20B) aufweist, die unter Druck stehendem Fluid in einer unter konstanten Druck gesetzten zweiten Kammer ausgesetzt ist, wobei unter Druck stehendes Fluid an der größeren Stirnseite eine Kraft bewirkt, die den Kolben in die erste Axialrichtung vorspannt, und unter Druck stehendes Fluid an der kleineren Stirnseite eine Kraft erzeugt, die den Kolben in die zweite Axialrichtung vorspannt; eine fahrzeuginterne Quelle mit geregelter, komprimierter Luft (44B), die auf einen vorbestimmten Einstelldruck eingestellt ist, mit dem die zweite Kammer (30) unmittelbar beaufschlagt ist; eine Solenoid gesteuerte Ventilanordnung (42) mit zwei Stellungen, die dazu dient, um wahlweise die erste Kammer mit der Quelle von unter Druck stehendem Fluid oder mit einem Auslass ins Freie (ATMO) zu verbinden, wobei das Ventil eine erste Stellung zur strömungsmäßigen Verbindung der Quelle mit geregelter, unter Druck stehender, komprimierter Luft mit der ersten Kammer und eine zweite Stellung aufweist, um die erste Kammer mit einem Auslass zur Atmosphäre (ATMO) strömungsmäßig zu verbinden, wobei die Anordnung eine Solenoidspule (42A) und einen Ventilcontroller (42C) enthält, um der Spule pulsweitenmodulierte elektrische Energie zuzuführen; und eine Steuereinheit, die dazu dient, Eingangssignale entgegen zu nehmen und diese entsprechend vorbestimmten logischen Regeln zu verarbeiten, um Ausgangsbefehlssignale an Aktuatoren, einschließlich des Ventilcontrollers, auszugeben; wobei das System gekennzeichnet ist durch wenigstens eines der Mittel: (i) Mittel zur Erfassung der Spannung (V), die an die Solenoidspule angelegt ist, und zur Steuerung des Ventilcontrollers in veränderbarer Abhängigkeit von der erfassten Spannung; sowie (ii) Mittel (46), die dazu dienen, den der Solenoidspule zugeführten Strom einzustellen.