DE10241882A1

DE10241882A1 - Automatisierte Getriebesysteme

Info

Publication number: DE10241882A1
Application number: DE10241882A
Authority: DE
Inventors: Ian Duncan Kennedy
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2003-03-27
Also published as: KR20040033043A; US7275455B2; GB0121923D0; FR2829550B1; DE10294280D2; ITMI20021931A1; GB2379721A; US20050043139A1; FR2829550A1; WO2003025434A1; KR100908750B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein automatisches Gangschaltsystem für ein mehrstufiges Getriebe mit Synchronsiereinheit und ein Verfahren hierzu.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft automatisierte Getriebesysteme und insbesondere automatisierte händische, halbautomatische oder vollautomatische Getriebesysteme, die ein mehrstufiges Getriebe einsetzen, das Synchronisiereinheiten auf den Gangstufen besitzt.

In automatisierten Getriebesystemen, die mehrstufige Getriebe einsetzen, in denen das Einlegen der Gänge durch Synchronisiereinheiten geregelt ist, wie zum Beispiel in GB2308413; GB2354296; GB2354295; GB2358443; GB0105186.1; GB0029453.8; GB0026423.4; GB0025848.3; GB0025847.5; GB0029454.6; GB0025000.1; GB0024999.5; GB0026178.4; GB0027640.2; GB0028310.1; GB0031624.0; GB0103312.5 offenbart, wobei auf diese Offenbarungen ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Inhalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen wird; dient die Synchronisiereinheit dazu, die Antriebswelle des Getriebes abzubremsen oder zu beschleunigen, bis die für den Zielgang beabsichtigte Geschwindigkeit erreicht ist. Die Synchronisiereinheit ist daher von der Wirkung her eine Reibungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein begrenztes Drehmoment zu übertragen. Das erforderliche Drehmoment wird durch die Trägheit der Antriebswelle und durch die Zeit, die für die vollständige Synchronisierung zur Verfügung steht, bestimmt. Die Synchronisierungszeit hängt von der Größe der erforderlichen Geschwindigkeitsveränderung ab. Herkömmlicherweise weisen die Synchronisiereinheiten, die den verschiedenen Gängen beigefügt sind, unterschiedliche Leistungsfähigkeiten auf, die das beabsichtigte Bremsdrehmoment, die Einsatzfrequenz und die durchschnittliche Geschwindigkeitsveränderung berücksichtigen.

Es ist wünschenswert, die Verdrehungskraft, die auf die Synchronisiereinheiten wirkt, zu regeln, um sicherzustellen, dass das darauf wirkende Drehmoment und folglich die Synchronisierungsabnützung nicht zu groß werden. Dies wurde bisher durch Regeln der Kraft, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, durch ein Stellgliedmittel erreicht, wobei die Betätigungskraft einer optimalen Verdrehungskraft für die Synchronisiereinheit entspricht, die empirisch auf der Grundlage von Dauerbelastungsprüfungen durch den Getriebehersteller vorbestimmt wird.

Die Verdrehungskräfte, die auf die Synchronisiereinheiten wirken, verändern sich mit der Geschwindigkeitsveränderung und auch mit Temperaturveränderungen des Getriebeöls. Anpassungen können über die Betätigungskraft, die auf die Synchronisiereinheiten wirkt, durchgeführt werden, um solche Veränderungen mit einzubeziehen. Solche Anpassungen können jedoch nur Näherungen sein und, während die Regelung der Betätigungskraft auf die Synchronisiereinheiten verbessert wird, kann nicht garantiert werden, dass die Verdrehungskräfte, die den vorgeschriebenen maximalen Synchronisierungskräften, die durch den Hersteller festgelegt sind, entsprechen, nicht überschritten werden. Darüber hinaus sind, um solche Anpassungen durchzuführen, zusätzliche Fühler erforderlich, um Veränderungen der Temperatur und der Geschwindigkeitsunterschiede zu erfassen.

Des Weiteren haben auch andere Faktoren, zum Beispiel die Abnützung der Bauteile, die an der Getriebeantriebswelle angebaut sind, und insbesondere einer angetriebenen Kupplungsscheibe und Veränderungen im Reibungskoeffizienten der Synchronisiereinheit, die nicht vorhersehbar sind und für die Anpassungen nicht genau ansetzbar sind, Auswirkungen auf das Drehmoment, das durch die Synchronisiereinheit angelegt wird, sowie auf die Veränderungsrate der Antriebswellengeschwindigkeit.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Regeln eines Gangeinrückmechanismus eines automatisierten mehrstufigen Getriebes, das eine Antriebswelle und zumindest eine Synchronisiereinheit aufweist, das Anlegen einer Last an die Synchronisiereinheit, um eine Gangstufe des Getriebes einzurücken oder auszurücken, wobei die Last, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion eines sich über die Zeit ändernden Getriebeparameters, beispielsweise die Veränderungsrate der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle. Hierzu kann das Überwachen der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle direkt mittels eines Getriebeeingangsdrehzahlsensors oder die indirekte Ermittlung dieser mittels weiterer Sensoren und Messwerte, beispielsweise einer Ganginformation, mindestens eines Raddrehzahlsensors, eines Kupplungswegsensors, eines Motordrehzahlsensors und/oder einer Drosselklappenstellung sowie der Auswertung von gespeicherten und/oder adaptierbaren Wertegruppen eines Motorkennfeldes, vorteilhaft sein.

Da die Veränderung eines Getriebeparameters, beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle, Rückschlüsse auf eine das Drehmomentgröße zulassen kann, das auf die Synchronisiereinheit wirkt, kann die Last, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, auf diese Weise geregelt werden, um sicherzustellen, dass die maximale Synchronisiervorrichtungskraft, die vom Hersteller festgelegt ist, nicht überschritten wird.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein automatisiertes Getriebesystem ein vielstufiges Getriebe mit einer Synchronisiereinheit, durch welche die Gangstufen in angetriebener Weise verbunden sind, zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes, Mittel zum Anlegen einer Last an die Synchronisiereinheit, um die Gangstufen ein- und auszurücken, wobei eine geschlossene Regelkreisschaltung vorgesehen ist, um die Last, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion der Rate der Änderung des Getriebeparameters zu regeln.

Die Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von welchen:

Fig. 1 ein halbautomatisches Getriebesystem zeigt, das einen hydraulischen Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt;

Fig. 2 schematisch ein mehrstufiges Getriebe darstellt, das in dem Getriebesystem in Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 3 schematisch ein hydraulisches Steuersystem für den Gangeinrückmechanismus des Getriebes zeigt, das in Fig. 2 dargestellt ist; und

Fig. 4 schematisch einen Steuerkreis für das hydraulische Steuerungssystem zeigt, das in Fig. 3 dargestellt ist.

Fig. 1 der begleitenden Zeichnungen zeigt einen Motor 10 mit einem Starter und einer beigefügten Starterschaltung 10a, die durch die Hauptantriebsreibungskupplung 14 mit einem mehrstufigen, synchronisierten Getriebe 12 von der Bauart mit Vorgelegewelle über eine Getriebeantriebswelle 15 gekoppelt ist. Der Motor wird über eine Drosselklappe 16 mit Kraftstoff versorgt, wobei die Drosselklappe ein Drosselschiebeventil 18 umfasst, das durch das Gaspedal 19 betätigt wird. Die Erfindung ist für Benzin- oder Dieselmotoren mit elektronischer oder mechanischer Kraftstoffeinspritzung gleichermaßen anwendbar.
Die Kupplung 14 wird durch eine Ausrückgabel 20 betätigt, die ihrerseits durch einen folgegesteuerten Hydraulikzylinder 22 betätigt wird, der unter der Steuerung eines Kupplungsstellgliedsteuermittels 38 steht.
Ein Gangwahlhebel 24 arbeitet in einer Steuerkulisse 50 mit zwei Schenkeln 51 und 52, die durch eine Querspur 53 verbunden sind, die sich zwischen dem Ende des Schenkels 52 und einer Position zwischen den Enden des Schenkels 51 erstreckt. Die Steuerkulisse 50 definiert fünf Positionen; "R" am Ende des Schenkels 52; "N" in der Mitte zwischen den Enden der Querspur 53; "S" am Verbindungspunkt des Schenkels 51 mit der Querspur 53; und "+" und "-" an den Enden des Schenkels 51. Im Schenkel 51 ist der Hebel 24 von vornherein auf die zentrale Position "S" ausgerichtet. Die "N" Position des Auswahlhebels 24 entspricht dem Leerlauf; "R" entspricht der Auswahl des Rückwärtsgangs; "S" entspricht der Auswahl eines Vorwärtsfahrtantriebs; die kurzzeitige Bewegung des Hebels in die "+" Position stellt einen Befehl dar, der das Getriebe veranlasst, eine Gangstufe hinauf zu schalten; und die kurzzeitige Bewegung des Ganghebels 24 in die "-" Position stellt einen Befehl dar, der das Getriebe veranlasst, eine Gangstufe hinunter zu schalten.
Die Positionen des Hebels 24 werden durch eine Reihe von Fühlern, zum Beispiel Mikroschalter oder optische Fühler, erfasst, die um die Steuerkulisse 50 angeordnet sind. Die Signale der Fühler werden einer elektronischen Steuereinheit 36 zugeführt. Eine Ausgabe der Steuereinheit 36 steuert einen Gangeinrückmechanismus 25, der die Gangstufen des Getriebes 12 gemäß der Bewegung des Auswahlhebels 24 durch den Fahrer des Fahrzeugs einrückt.
Zusätzlich zu den Signalen des Gangauswahlhebels 24 empfängt die Steuereinheit 36 Signale vom:
Fühler 19a, der den Grad des Niederdrückens des Gaspedals 19 bezeichnet;
Fühler 30, der den Grad der Öffnung des Drosselregelventils 18 bezeichnet;
Fühler 26, der die Motorgeschwindigkeit bezeichnet;
Fühler 42, der die Geschwindigkeit der angetriebenen Kupplungsscheibe bezeichnet;
Fühler 34, der die Position des folgegesteuerten Kupplungszylinders bezeichnet; und
Fühler 32, der die ausgewählte Schaltstufe bezeichnet.
Die Steuereinheit 36 verwendet die Signale dieser Fühler, um die Betätigung der Kupplung 14 während des Hochfahrens aus der Ruheposition und während der Gangwechsel zu steuern, wie es zum Beispiel in den Patentbeschreibungen von EP0038113, EP0043660, EP0059035, EP0101220 und WO92/13208 beschrieben ist, deren Inhalt ausdrücklich in den Offenbarungsinhalt der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Fühlern empfängt die Steuereinheit 36 auch noch Signale von einem Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser 57, vom Zündschloss 54 und vom Bremsschalter 56, der dem Hauptbremssystem des Fahrzeugs, zum Beispiel die Fußbremse 58, angehört.
Ein Summer 55 ist mit der Steuereinheit 36 verbunden, um den Fahrer des Fahrzeugs zu warnen beziehungsweise ihm anzuzeigen, wenn bestimmte Betriebszustände auftreten. Zusätzlich zum oder anstelle des Summers 55 können ein Blinkwarnlicht oder andere Anzeigemittel eingesetzt werden. Eine Ganganzeige 60 ist ebenfalls vorgesehen, um den eingelegten Gang anzuzeigen.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist eine Abtriebswelle 84 aus dem Getriebe 12 parallel zur Antriebswelle 15 eingebaut. Eine Reihe von Zahnrädern 85 bis 90 ist auf der Antriebswelle 15 angebracht, um sich mit dieser zu drehen. Eine entsprechende Reihe von Zahnrädern 95 bis 100 steckt zur Drehung relativ zu dieser auf der Abtriebswelle 84. Die Zahnräder 85 bis 89 und die Zahnräder 95 bis 99 sind in ineinandergreifenden Paaren angeordnet und so in ihrer Größe abgestimmt, um die verschiedenen Gangstufen bereitzustellen; die Zahnräder 85 und 95 stellen einen fünften Gang bereit; die Zahnräder 86 und 96 stellen einen vierten Gang bereit; die Zahnräder 87 und 97 stellen einen dritten Gang bereit; die Zahnräder 88 und 98 stellen einen zweiten Gang bereit; und die Zahnräder 89 und 99 stellen einen ersten Gang bereit. Ein weiteres Zahnrad 102 greift zwischen den Zahnrädern 90 und 100 ein, um die Drehrichtung umzukehren und stellt einen Rückwärtsgang bereit.
Die Synchronisiereinheiten 104, 105, 106 stehen zwischen den Getrieben 99 und 100; 97 und 98; beziehungsweise 95 und 96 bereit. Die axiale Bewegung der Synchronisiereinheit 104 nach links, wie in Fig. 2 dargestellt, rückt dadurch das Zahnrad 99 in eine Drehverbindung mit der Abtriebswelle 84 ein, während die axiale Bewegung der Synchronisiereinheit 104 nach rechts das Zahnrad 100 in eine Drehverbindung mit der Abtriebswelle 84 einrückt. In ähnlicher Weise rückt die axiale Bewegung der Synchronisiereinheit 105 das Zahnrad 97 oder das Zahnrad 98, je nach Auswahl, in eine Drehverbindung mit der Abtriebswelle 84 ein, und die axiale Bewegung der Synchronisiereinheit 106 rückt das Zahnrad 95 oder das Zahnrad 96, je nach Auswahl, in eine Drehverbindung mit der Abtriebswelle 84 ein.
Die Geschwindigkeitsfühler 42 und 108 stehen zur Verfügung, um die Drehgeschwindigkeit der Getriebeantriebswelle 15 und der Getriebeabtriebswelle 84 zu überwachen und Signale bereitzustellen, die dazu proportional sind, die an die elektronische Steuereinheit 36 geschickt werden.
Der Gangeinrückmechanismus 25 umfasst drei Schaltlineale 111, 112, 113, die parallel zu einander zur Bewegung in eine axiale Richtung angebracht sind. Jedes Schaltlineal 111, 112, 113 ist über eine Auswahlvorrichtungsgabel 116, 117, 118 mit einer anderen Synchronisiereinheit 104, 105, 106 verbunden, so dass die Bewegung der Schaltlineale 111, 112, 113 in eine axiale Richtung das Einrücken eines der Gänge verursacht, die der entsprechenden Synchronisiereinheit 104, 105, 106 zugeordnet sind, und die axiale Bewegung der Schaltlineale 111, 112, 113 in die entgegengesetzte axiale Richtung das Einrücken des anderen Gangs verursacht, welcher der entsprechenden Synchronisiereinheit 104, 105, 106 zugeordnet ist.
Ein Auswahlvorrichtungselement 110 ist für eine Bewegung in einer ersten Richtung X quer zu den Achsen der Schaltlineale 111, 112, 113 und in einer zweiten Richtung Y angebracht, was eine Bewegung axial zu den Schaltlinealen 111, 112 und 113 darstellt. Das Auswahlvorrichtungselement 110 kann daher in eine ausgewählte Richtung X entlang einer neutralen Ebene A-B bewegt werden, so dass es mit einem der Schaltlineale 111, 112 und 113 gerastert werden und in ein ausgewähltes Schaltlineal eingreifen kann. Das Auswahlvorrichtungselement 110 kann dann in eine Schaltrichtung Y bewegt werden, um das belegte Schaltlineal 111, 112, 113 axial in eine der beiden Richtungen zu bewegen, um einen der Gänge, die damit in Verbindung stehen, einzurücken.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Auswahlvorrichtungselement 110 in die ausgewählte Richtung X mittels eines ersten durch Fluiddruck betätigten Stellglieds 114 entlang der neutralen Ebene A-B bewegbar, um das Auswahlvorrichtungselement 110 mit einem der Schaltlineale 111, 112 oder 113 zu fluchten und dadurch ein Paar Gänge, das mit der Synchronisiereinheit 104, 105, 106 in Verbindung steht, die ihrerseits durch das Schaltlineal 111, 112 oder 113 gesteuert wird, auszuwählen. Das Auswahlvorrichtungselement 110 kann dann in die Schaltrichtung Y mittels eines zweiten durch Fluiddruck betätigten Stellglieds 115 bewegt werden, um das Schaltlineal 111, 112 oder 113 axial in eine der beiden Richtungen zu bewegen, um einen der Gänge, der mit der Synchronisiereinheit 104, 105, 106 in Verbindung steht, die ihrerseits durch das Schaltlineal 111, 112 oder 113 gesteuert wird, einzurücken.
Die Stellglieder 114 und 115 umfassen jedes einen doppeltwirkenden Plungerkolben mit einer eingreifenden Kolbenstange 114a beziehungsweise 115a, der betriebsbereit mit dem Auswahlvorrichtungselement 110 verbunden ist. Die Eingriffsstange 114a sitzt auf einer Seite eines Kolbens 116 des Stellglieds 114, so dass die wirksame Fläche auf der Stangenendseite des Kobens 116 kleiner ist als auf der gegenüberliegenden Kopfseite. Ähnliches gilt für das Stellglied 115, die Eingriffsstange 115a sitzt auf einer Seite eines Kolbens 117, so dass die wirksame Fläche auf der Stangenendseite des Kolbens 117 kleiner ist als auf der gegenüberliegenden Kopfseite.
Die Versorgung der Stangen- und der Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 mit Hydraulikfluid wird durch drei durch Solenoide betätigte Ventile 120, 121 und 122 gesteuert. Ventil 120 ist ein Schaltventil, das die Stangenseiten der Kolben 116 und 117 und die Proportionalflusssteuerventile 121 und 122 mit dem unter Druck stehenden Fluid von einer Hydraulikquelle aus, die eine Pumpe 123 und einen Druckspeicher 175 umfasst, verbindet oder diese für das Entleeren mit dem Ausgleichsgefäß 125 über die Fluidhauptversorgungsleitung 165 verbindet. Die Ventile 121 und 122 können die Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 mit dem Hauptsteuerventil 120 oder mit dem Ausgleichsgefäß 125 verbinden. Ein Druckmesswandler 170 ist in der Hauptversorgungsleitung 165 zwischen dem Hauptsteuerventil 120 und den Ventilen 121 und 122 und den Stangenendseiten der Kolben 116 und 117 vorgesehen und ein Druckmesswandler 172 steht zwischen der Kopfendseite des Kolbens 117 und dem Ventil 122 bereit. Die Ventile 120, 121 und 122 werden durch die elektronische Steuereinheit 36 gesteuert, um den entsprechenden Druck auf die gegenüberliegenden Seiten der Kolben 116 und 117 aufzubringen, um die Bewegung der Kolben 116 und 117 und der angefügten Eingriffsstangen 114a und 115a zu steuern, um den angeforderten Gang in der Art, die in WO97/05410 offenbart ist, auszuwählen und einzurücken.
Die Potentiometer 126 und 127 sind mit den Eingriffsstangen 114a beziehungsweise 115a verbunden, um ein Signal, das die Position der beigefügten Eingriffsstange kennzeichnet, bereitzustellen. Die Signale der Potentiometer 126 und 127 werden der Steuereinheit 36 zugeführt, um eine Anzeige der Position der Eingriffsstangen 114a und 115a für jede der Gangstufen des Getriebes bereitzustellen und auch um die Position der Eingriffsstange 115a zu kennzeichnen, wenn das Auswahlvorrichtungselement 110 sich in der neutralen Ebene A-B aus Fig. 2 befindet. Das Getriebesystem kann dadurch kalibriert werden, so dass vorbestimmte Positionssignale, die von den Potentiometern 126 und 127 kommen, dem Einrücken jedes der Gänge des Getriebes 15 entsprechen.
Messergebnisse der Potentiometer 126 und 127 können dann durch ein geschlossenes Regelkreissteuersystem verwendet werden, um die Ventile 120, 121 und 122 zu steuern, um die Eingriffsstangen 114a und 115a auf die vorbestimmten Positionen zu bewegen, um den gewünschten Gang einzulegen.
In einer ersten Position des Hautsteuerventils 120 ist der Hochdruckspeicher 175 über die Hauptversorgungsleitung 165 mit der Stangenendseite der Kolben 116und 117 der Stellglieder 114 beziehungsweise 115 und den Ventilen 121 und 122 verbunden.
Die Ventile 121 und 122 können dann gesteuert werden, um ausgewählt die Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 mit dem Speicher 175 oder dem Ausgleichsgefäß 125 zu verbinden. Wenn die Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 mit dem Speicher 175 verbunden sind, ist der Druck, der auf beide Seiten der Kolben 116 und 117 wirkt, derselbe, aber auf Grund des Unterschieds in den wirksamen Flächen der Stangenendseiten und der Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 werden die Kolben 116 und 117 nach rechts beziehungsweise nach unten bewegt, wie in Fig. 3 dargestellt.
Wenn die Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 durch die Ventile 121 beziehungsweise 122 mit dem Ausgleichsgefäß 125 verbunden sind, bewegt der Druckunterschied über die Kolben 116 und 117 die Kolben 116 beziehungsweise 117 nach links und nach oben, wie in Fig. 3 dargestellt, wobei das Fluid von den Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 in das Ausgleichsgefäß 125 hinausgedrückt wird. Die Bewegung des Auswahlvorrichtungselements 110 kann folglich gesteuert werden, um das Einrücken des gewünschten Gangs durch Steuern des Hauptventils 120, um die Hauptversorgungsleitung 165 mit dem Speicher 175 zu verbinden, und durch Betätigen der Ventile 121 und 122, um das Auswahlvorrichtungselement 110 entsprechend in die Richtungen X und Y zu bewegen, zu bewirken.
Wenn der Gangwechsel abgeschlossen ist, wird das Hauptsteuerventil 120 so geschaltet, um die Hauptversorgungsleitung 165 mit dem Ausgleichsgefäß 125 zu verbinden, was die Rückkehr des Fluids von den Stangenendseiten der Kolben 116 und 117 und den Kopfendseiten der Kolben 116 und 117 über die Ventile 121 und 122 erlaubt.
Um die Standzeit der Synchronisiereinheiten 104, 105, 106 zu maximieren, ist es wünschenswert, die Lasten, die auf sie wirken, zu begrenzen. Dies kann durch geschickte Betätigung der Ventile 120, 122 erzielt werden, indem die Ventile 120, 122 schnell zwischen einer Position, in welcher die Kopfendseite des Kolbens 117 mit dem Ausgleichsgefäß 125 verbunden ist, und einer Position, in welcher die Kopfendseite des Kolbens 117 mit dem Speicher 175 verbunden ist, umgeschaltet werden, um den Druckunterschied über den Kolben 117 genau zu steuern. Andere Mittel, zum Beispiel ein Proportionaldrucksteuerventil oder das Verfahren, das in GB 0024999 oder GB 0025000 offenbart wird, deren Inhalt ausdrücklich in den Offenbarungsinhalt der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird, können alternativ eingesetzt werden, um den Druckunterschied über den Kolben 117 und folglich die Last, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, die dem ausgewählten Gang zugeordnet ist, zu steuern.
Wie in Fig. 4 dargestellt, erzeugt, wenn ein Gangwechsel eingeleitet wird, wenn die Kupplung 14 ausgerückt worden ist, die Steuereinheit 36 ein Positionssignal L_AB, das der Position auf der neutralen Ebene A-B entspricht, und ein Drucksignal P_o, das der Kraft entspricht, die erforderlich ist, die Synchronisiereinheit 104, 105, 106, die dem zu diesem Zeitpunkt eingelegten Gang zugeordnet ist, von der Gangeinrückposition auf die neutrale Ebene zu verschieben. Das Positionssignal L_AB und das Drucksignal P_o werden einem Regler 200 zugeführt, der ein Signal erzeugt, um die Ventile 120 und 122 zu erregen, um einen Druckunterschied über das Stellglied 115 anzulegen, um die Synchronisiereinheit 104, 105, 106 zu bewegen, damit der zu diesem Zeitpunkt eingerückte Gang ausgerückt wird. Da die Antriebs- und die Abtriebswellen 42, 84 des Getriebes 12 synchronisiert sind, sind die Belastungen auf die Synchronisiereinheit 104, 105, 106 vernachlässigbar, so dass der Druckunterschied auf das Schiebestellglied 115 maximiert werden kann, um ein schnelles Ausrücken des zu diesem Zeitpunkt eingerückten Gangs zu erzielen. Der Positionsfühler 127, der dem Stellglied 115 beigefügt ist, gibt ein Rückmeldungssignal an die Steuereinheit 36, das dazu verwendet wird, das Positionssignal LAB durch Hinzufügen oder Abziehen eines Korrekturfaktors L_MI zu modifizieren, der sich als eine Funktion des Unterschieds zwischen der tatsächlichen Position des Stellglieds 115 und der Position, die für das Erreichen der neutralen Ebene A-B erforderlich ist, darstellt, so dass das Auswahlvorrichtungselement 110 schnell und genau auf die neutrale Ebene A-B bewegt wird.
Die Ventile 120 und 121 werden dann geschickt betätigt; um das Stellglied 114 auf eine Position zu bewegen, in der das Auswahlvorrichtungselement 110 mit dem Schaltlineal 111, 112, 113, das dem Zielgang zugeordnet ist, in Eingriff gelangt. Dies kann ebenfalls wiederum gemacht werden, indem der maximale Druckunterschied über das Stellglied 114 eingesetzt wird, das Positionssignal, das durch die Steuereinheit 36 erzeugt wird, wiederum durch einen geschlossenen Rückkopplungsregelkreis modifiziert wird, wobei das Signal des Positionsfühlers 126 in der oben beschriebenen Art verwendet wird.
Die Steuereinheit 36 erzeugt dann ein Positionssignal L_Ziel (L_target) und das Drucksignal P_Ziel (P_target), die dem Zielgang entsprechen. Das Drucksignal P_Ziel kann anfänglich hoch sein, um die Synchronisiereinheit schnell in einen Reibungseingriff zu bringen, jedoch wird das Drucksignal P_Ziel dann abgeschwächt auf P_Sync, um die Verdrehungskraft zu begrenzen, die auf die Synchronisiereinheit 104, 105, 106 wirkt. Das Drucksignal P_Sync ist ein vorbestimmter Wert, der von der Bauart der Synchronisiereinheit 104, 105, 106 abhängig ist, und ist typischerweise von einer Synchronisiereinheit 104, 105, 106 zur anderen verschieden. Die Druckmesswandler 170 und 172 messen den Druckunterschied über das Schiebestellglied 115 und stellen ein Signal P_Mp zur Verfügung, das verwendet wird, um das Drucksignal P_Sync über eine geschlossene Rückkopplungsschleife 202 zu korrigieren. Der Positionsfühler 127 stellt ebenfalls eine geschlossene Rückkopplungssteuerung des Positionssignals L_Ziel in der oben beschriebenen Weise bereit.
Darüber hinaus wird nach der vorliegenden Erfindung das Signal, das vom Antriebswellengeschwindigkeitsfühler 42 kommt, verarbeitet, um ein Signal bereitzustellen, dass der Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle 15 entspricht. Dies wird in ein weiteres Drucksignal P_MT umgewandelt, welches dem Unterschied zwischen der tatsächlichen Veränderungsrate der Antriebswellengeschwindigkeit und einer vorbestimmten optimalen Veränderungsrate der Antriebswellengeschwindigkeit für eine gegebene Synchronisiereinheit 104, 105, 106entspricht und das eine weitere Korrektur des Drucksignals mittels einer geschlossenen Rückkopplungssteuerung 206 bewirkt. Auf diese Weise wird das tatsächliche Aufbringen der Stellgliedbelastung auf die Synchronisiereinheit überwacht, so dass sichergestellt werden kann, dass die Synchronisierkräfte, die durch den Hersteller vorgeschrieben sind, nicht ständig überschritten werden. Da die Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle 15 das Drehmoment wiederspiegelt, das auf die Synchronisiereinheit 104, 105, 106 wirkt, korrigiert die geschlossene Rückkopplungssteuerung 206 auch auf Grund von Veränderungen im Trägheitsmoment der Antriebswelle 15, von Veränderungen in der Reibung als auch Veränderungen in der Reibung der Antriebswelle 15 auf Grund der Viskosität des Getriebeöls und von Veränderungen im Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Antriebswelle 15 und der Abtriebswelle 84.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann das Druckkorrektursignal P_MT ausschließlich oder in Verbindung mit der Änderung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle in Bezug auf die Temperatur des Getriebeöls angepasst werden. Eine weitere Eingabe t wird an die geschlossene Rückkopplungsschleife angelegt, wobei die Eingabe t eine Schätzung der Getriebeöltemperatur ist, die auf den Kühlmittel- und Ansauglufttemperaturen des Kraftfahrzeugs basiert. Dieser Schätzwert der Getriebeöltemperatur kann dazu verwendet werden, um den Korrekturfaktor PMT zu modifizieren, um die Getriebeöltemperatur und folglich seine Viskosität miteinzubeziehen. Für genaue Abgleiche kann es auch vorteilhaft sein, einen Sensor für die Getriebeöltemperatur zu verwenden.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann anstatt des Erstellens eines Druckkorrekturfaktors P_MT die Antriebswellenrückkopplungsschleife verwendet werden, um das Drucksignal inkremental zu erhöhen oder abzusenken, wobei dies davon abhängt, ob die Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle über oder unter dem vorbestimmten optimalen Wert liegt. Das heißt, dass die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit angelegt wird, um einen Maßsprung erhöht wird, wenn die Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle 15 unter dem vorbestimmten optimalen Wert liegt und die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit angelegt wird, um einen Maßsprung abgesenkt wird, wenn die Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle 15 über dem vorbestimmten optimalen Wert liegt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Rate der Geschwindigkeitsveränderung der Antriebswelle 15 an Stelle der Drucksignale, die von den Messwandlern 170 und 172 kommen, eingesetzt werden, wodurch kein Bedarf am Messwandler 172 und der Rückkopplungsschleife 202 besteht.
Die Veränderungsrate der Antriebsgeschwindigkeitskorrektur nach der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden, um unabhängige Einzeleinstellungen für unterschiedliche Betriebsstrategien oder Betriebsarten festzulegen, zum Beispiel für den Einsatz einer niedrigeren Synchronisiergeschwindigkeit in der Sparschaltungsbetriebsart, um die Lebensdauer des Getriebes zu verlängern, währenddessen größere Synchronisiergeschwindigkeiten für eine bessere Leistung in der Sportbetriebsart zugelassen werden. Des Weiteren können abweichende Parameter über die Einsatzlebensdauer des Getriebes verwendet werden, zum Beispiel kann die optimale Veränderungsrate der Antriebswellengeschwindigkeiten nach dem Einlaufen des Getriebes angehoben werden.
Während die Ausführungsformen, die oben beschrieben worden sind, hydraulische Stellglieder einsetzen, ist die vorliegende Erfindung gleichermaßen für andere Formen von Stellgliedern anwendbar, zum Beispiel für pneumatische oder elektrische Stellglieder, wie sie zum Beispiel in DE 195 04 847; WO97/10456 oder DE 197 34 023; beschrieben werden, wobei deren Offenbarungen hierin zum Zwecke der Bezugnahme mitaufgenommen werden.
Es versteht sich, dass anstatt einer hydraulischen Ansteuerung auch Betätigungsmittel zum Ein- und Auslegen der Gänge sowie zum Ein- und Ausrücken der Kupplung elektrische Antriebe verwendbar sind, die entsprechend über die Vorgabe der elektrischen Energie gesteuert und geregelt werden können. So kann beispielsweise zur Vorgabe der Last auf die zumindest eine Synchronisiereinheit der Strom, die Spannung, eine Impulsweite oder dergleichen des Betätigungselements gesteuert oder geregelt werden. Entsprechende Anordnungen für eine derartige Getriebebetätigung sind beispielsweise aus der DE 196 27 980 A1 bekannt.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen beziehungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten beziehungsweise neuen Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Steuern eines Gangeinrückmechanismus eines automatisierten mehrstufigen Getriebes mit mindestens einer Antriebswelle und mindestens einer Abtriebswelle, wobei zumindest einer Gangstufe eine Synchronisiereinheit zugeordnet ist und eine Last an die Synchronisiereinheit angelegt wird, um eine Gangstufe des Getriebes einzurücken oder auszurücken, dadurch gekennzeichnet, dass die Last, die an die Synchronisiereinheit angelegt wird, veränderlich als eine Funktion eines Getriebeparameters ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Überwachung der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle umfasst und die Last, die an die Synchronisiereinheit angelegt wird, veränderlich als eine Funktion der Veränderungsrate der Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion des Unterschieds einer zu erfassenden Größe des Getriebeparameters und einer vorbestimmten optimalen Größe des Getriebeparameters gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion der Rate des Getriebeparameters gesteuert wird, wobei ein Steuersystem mit geschlossener Rückkopplungsschleife eingesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, in welchem die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, inkremental gesteuert wird, wobei die Belastung um einen Maßsprung erhöht wird, wenn die Rate des Getriebeparameters unter dem vorbestimmten optimalen Wert liegt und die Belastung um einen Maßsprung abgesenkt wird, wenn die Rate des Getriebeparameters über dem vorbestimmten optimalen Wert liegt.

6. Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 4 oder 5, in welchem die vorbestimmte optimale Rate sich von einer ersten Synchronisiereinheit zu mindestens einer weiteren vorgesehenen Synchronisiereinheit ändert.

7. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem sich die Belastung, die auf die zumindest eine Synchronisiereinheit angelegt wird, als eine Funktion der Getriebeöltemperatur verändert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem die Getriebeöltemperatur auf der Grundlage der Kraftfahrzeugkühlmitteltemperatur und der Luftansaugtemperatur geschätzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die zumindest eine Synchronisiereinheit durch ein Stellglied gesteuert wird, wobei die Belastung, die durch das Stellglied auf die Synchronisiereinheit wirkt, durch Regelung des Stellglieds gesteuert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Belastung, die auf die zumindest eine Synchronisiereinheit wirkt, sich in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs ändert.

11. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Belastung, die auf die zumindest eine Synchronisiereinheit wirkt, sich in Abhängigkeit von der Lebensdauer des Getriebesystems ändert.

12. Automatisiertes Getriebesystem, umfassend ein mehrstufiges Getriebe, das seinerseits zumindest eine Synchronisiereinheit umfasst, durch welche Gangstufen zum Zwecke des Antriebs zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes verbunden werden und Mittel zum Aufbringen einer Belastung auf die Synchronisiereinheit, um die Gangstufen einzurücken und auszurücken, Mittel zum Bestimmen eines Getriebeparameters und Mittel zum Steuern der Belastung, die auf die zumindest eine Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion der Rate des Getriebeparameters.

13. Automatisiertes Getriebesystem nach Anspruch 12, in welchem die Belastung, die auf die Synchronisiereinheit wirkt, als eine Funktion der Rate des Getriebeparameters mittels einer geschlossenen Rückkopplungsschleife gesteuert wird.