CN103518082A

CN103518082A - 切换装置的操纵单元的初始化方法及用于动力换挡变速器的切换装置

Info

Publication number: CN103518082A
Application number: CN201280023091.XA
Authority: CN
Inventors: R·德赖霍尔茨; M·赖施
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2032-03-20
Also published as: DE102011076388A1; CN103518082B; JP5946522B2; EP2715190A1; JP2014515462A; EP2715190B1; WO2012159795A1

Abstract

本发明涉及一种用于初始化切换装置（8）的操纵单元（9）以交替地将两个齿轮（5a、5b）接入到变速器动力流中的方法，该切换装置能够在两个运动方向上沿着换挡轴（6）移动，其中使用操纵单元（9）的传感器（11）以进行切换装置（8）的位置检测，为此使切换装置（8）依次沿着两个运动方向移动直至达到在相关齿轮（5a，5b）上的端侧的封锁位置为止，由此确定在两个封锁位置之间的移动位移（x），随后将该移动位移与存储的四个可能的移动位移（X_NB、X_GB、X_LI、X_RE）加以比较，由此确定切换装置（8）的实际位置，以便在两个运动方向上换挡接通位移（S4至S2，S1至S3）不同的情况下初始化操纵单元（9）。

Description

切换装置的操纵单元的初始化方法及用于动力换挡变速器的切换装置

技术领域

本发明涉及一种用于动力换挡变速器的切换装置，其配有操纵单元，该操纵单元用于将两个齿轮交替地接通到变速器动力流中，为了实现初始化，可沿着换挡轴移动的切换装置依次沿着两个运动方向移动直到在相关齿轮上的端侧的封锁位置，并且设置操纵单元的传感器以便检测切换装置的位置。本发明还涉及一种动力换挡变速器本身，特别涉及前述切换装置的操纵单元的一种初始化方法。

本发明的应用领域特别涉及到双离合器变速器。这种变速器原则上包含至少两个平行布置的单个变速器，其各自具有至少一个动力切换元件和若干个形锁合连接的切换元件。在此每个切换元件都是一个切换装置的组成部分，该切换装置还包含一个用于该切换元件的操纵单元。在一个双离合器变速器的当时无负荷的变速器支路中，各变速挡都可以通过形锁合连接的切换元件的接入加以准备。形锁合连接的切换元件的接通可以利用操纵单元例如以液压方式、电机式、电磁式或气动式执行。本发明当然也可用于其它动力换挡变速器，这类变速器通常都是自动操作的。

背景技术

在采用电机械式操纵单元即所谓的切换执行器的情况下，需要知道操纵单元的实际位置，以便可以区分操纵单元的已接入的位置和未接入的位置。操纵单元通常包含电动机，这些电动机设置在换挡轴的外部或内部。其旋转运动是通过一个机械的传递元件而转换成一种沿着换挡轴的线性运动，以用于操纵形锁合连接的切换装置。为了保持切换装置的数量少，按一般已知的方式，通过一个切换装置总有两个相邻地安置在换挡轴上的齿轮可以按形锁合交替地接入变速器的动力流。

在DE19731842B4中公开了一种动力换挡变速器的一种可切换的变速级，依此，按前述方式有两个相邻地安置在作为换挡轴设计的一个输出轴上的齿轮，这两个齿轮可经过一个切换装置如此交替地接入变速器动力流，使得两个存在的不同变速比的变速级中的一个起着作用。这种轴向位置可改变的切换装置为了改变变速比而须置于正确的位置中。如果达不到准确的轴向位置，则不会产生有效的齿轮啮合，从而导致变速器的功能失误。当在汽车上运行用于变速器的自动化的或尽可能自动化的控制程序时，这些控制程序会受到可能的功能失误的影响，上述变速器的那种功能失误便显得严重，因为操作者对功能失误的反应能力受到了限制。

出于上述原因，需要监视切换装置的实际位置，以便当只有获得一种可靠的齿轮啮合时，也就是没有齿对齿位置或中间位置时，才进行负荷变换。

为了实现这种功能监视，在现有技术中建议：一个传感器检测切换装置的初始位置；并有一个后接的计算装置将该初始位置存储下来。随后将切换装置朝向另一个换挡位置操纵。随即将由该切换装置所占的终端位置通过传感器加以探测，亦由计算装置存储下来。相应于某个终端位置的位置信息则根据预定的判断准则随即通过计算装置加以评定。紧接着持续地重复这一循环，直至满足一个预定的判定准则，亦即达到一个有利的齿啮合位置。在此作为判定准则使用被导入变速器中的转矩或者从变速器输出的转矩，或者使用电机转速的下降，这种作法在控制技术上显得很复杂。

根据现有技术的另一个熟知的解决方案，放弃了切换装置的一种附加的绝对位置探测，而是又采用了已有电动操纵单元的传感器技术。但由此为产生了下述问题：在接通该系统时，变速器的所述至少一个操纵单元的当前绝对位置是不知道的。

DE102008000641A1公开了一种技术解决方案，该方案通过变速器的操纵装置的一种特殊初始化方法来解决上述问题。使用操纵装置的位置检测，在此利用切换装置依次地沿两个运动方向中的任一个方向执行至少一个运动直至封锁点。在封锁点上的相关终端位置通过操纵装置的位置检测加以确定。从所检测到的终端位置，通过对所检测的位置之间的距离和换挡槽板的通道宽度（GB=lane width）或空挡宽度（NB＝neutral width）之间的距离的比较，即可确定换挡槽板中配设于通道宽度（GB）或空挡宽度（NB）的相关端部的一个绝对位置（S1，S2，S3，S4）。

不过，上述技术解决方案都考虑在不同方向上相同的换挡接通位移。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种用于初始化具有不同换挡接通位移的切换装置的操纵单元的初始化方法，该切换装置能够在两个运动方向上沿着一个换挡轴移动，其中操纵装置的位置检测用于换挡槽板中的绝对位置检测。

上述任务是通过如权利要求1的前序中所述的一种方法结合其特征部分的特征加以解决的。针对所述涉及的一种切换装置，上述任务是通过权利要求8加以解决的。作为特别的用途，权利要求12提出一种包含本发明解决方案的动力换挡变速器。

本发明包含下述方法技术教导：从之前利用传感器技术确定的切换装置在两个运动方向上的封锁位置出发，首先求出两个封锁位置之间的移动位移，随后将该移动位移与存储的四个可能的移动位移加以比较，由此确定切换装置的实际位置，以便在两个运动方向上不同的换挡接通位移的情况下初始化操纵单元。

本发明提出的解决方案的优点特别在于：不再需要变速器轴的旋转运动以达到切换装置的卡爪的换挡接通。同样也可以放弃用于求得切换装置的当前绝对位置的位置传感器，因为可以利用操纵单元的位置检测来确定移动位移。优选在切换装置的操纵单元内部使用的电动机的调节需要反正在电机轴上就存在的转子位置传感器。

由于在电机轴和切换装置的切换元件之间的直接耦合之故，可通过一种线性关联从电动机位置推断出切换元件的位置。为了走过切换元件的全部移动位移，可能需要多次电动机转动。从电动机位置直接推断出线性位移是不可能的，为此，本发明提出的解决方案可以用于绝对位置的参照。上级的变速器控制装置安排一个确定的起动位置作为绝对位置，如果各个切换装置的位置是不知道的话。这一点可能例如由于在带端的装配、在维修或出现故障之后，或者为了诊断而发生。用于绝对位置的参照的一个边缘条件是变速器的部分无力矩性。

在执行本发明提出的方法步骤之后，可快速而可靠地确定切换装置的当前位置。其精确度则可以通过另一个改进本发明的措施如此加以提高：多次地穿行两个运动方向，然后将用于切换装置的实际位置的相应结果取平均值。

对以传感器技术求得的移动位移X与适用于换挡槽板的四个可能的移动位移的比较程序主要基于下述分析逻辑。

－所确定的移动位移X与存储的最短的移动位移X_NL的一致被看成切换装置与两个齿轮的在两侧的齿对齿位置。

－所确定的移动位移X与存储的最长的移动位移X_GB的一致被看成切换装置与两个齿轮的在两侧的换挡接通位置。这对应于所追求的在换挡之后的额定位置。

－所确定的移动位移X与所存储的移动位移X_re的一致被看成切换装置与两个齿轮的仅是在右侧的齿对齿位置，这对应于在右侧不明确的啮合位置。

－所确定的移动位移X与所存储的移动位移X_LI的一致被看成切换装置与两个齿轮的仅是在左侧的齿对齿位置，这对应于在左侧不明确的切换位置。

附图说明

其它改进本发明的措施将在下面结合本发明的优选的实施例的说明、参照附图作详细解释。附图表示：

图1一种动力换挡变速器的一种可切换的变速比级的示例示意图，该变速器配有一个经过操纵单元电动地操作的切换装置；

图2在切换装置的位置检测条件下，第一个可能的移动位移X_NB的示意图；

图3在切换装置的位置检测条件下，第二个可能的移动位移X_GB的示意图；

图4在切换装置的位置检测条件下，第三个可能的移动位移X_LI的示意图；

图5在切换装置的位置检测条件下，第四个可能的移动位移X_RE的示意图。

具体实施方式

在下面将参照一个示例性的换挡变速器对本发明加以说明。该变速器只认为是一种动力换挡变速器的一个基本部件，动力换挡变速器可以由多个这种换挡变速器组合而成。“换挡变速器”概念指的是这样一种变速器：在其上可将一个输入转速经过彼此啮合的齿轮而转变成一个输出转速。同时，在输入转速和输出转速之间的比例是可以分级改变的。属于这里涉及的变速器，有等轴的和不等轴的齿套式变速器、滑动齿轮式变速器、爪形离合式变速器、特别是双离合器变速器，等等。为了简明起见，下面述及的示例性具体实施方式只针对一种齿套式变速器，当然这一点绝对不应理解为本发明提出的解决方案在其它变速器上的应用受到限制。

图1表示一种变速器，该变速器连接在一个未在图中示出的驱动机例如内燃机的下游，该内燃机可以连接到变速器输入端的主动轴1上。从动端是经过变速器的从动轴2实现的。在一个变速器外壳3中，在主动轴1上安置了倾斜制齿的第一齿轮4a和一个倾斜制齿的第二齿轮4b。齿轮4a与一个配属的倾斜制齿的第三齿轮5a相啮合；齿轮4b与一个配属的倾斜制齿的第四齿轮5b相啮合。两个齿轮5a和5b在此用作切换齿轮，并且否则松动地可旋转地安置在从动轴2的一个换挡轴6上，该换挡轴处在变速器外壳3内。在两个处于从动端的松动的齿轮5a和5b之间，有一个作为换挡接合套设计的切换元件7，该切换元件是切换装置8的组成部分，以用于交替地将两个齿轮5a和5b接入到变速器动力流中。

在切换元件7的端侧有一个在图中未示出的锯齿形花键，该锯齿形花键可以与两个齿轮5a和5b侧面的一个相应的轴向锯齿形花键相啮合，以便使可纵向移动的可随同旋转地安置在换挡轴6上的切换元件7进入啮合状态。

为此，使用了一个整合的操纵单元9。切换元件7的在此作为电机械的切换位置设计的操纵单元9包含作为执行器的电动机10。电动机10是作为一个无电刷的直流电动机设计的，并包含一个配置的传感器11，以用于检测电机轴的当前旋转位置。

在传感器11下游连接的电子分析单元12可以从切换装置8的相应已测定的位置确定切换元件7在两个齿轮5a和5b上的两个封锁位置之间的移动位移X。紧接着将由此得出的移动位移X然后与存储的四个可能的移动位移X_NB、X_GB、X_LI及X_RE进行比较，分析单元12由此确定出切换装置8的实际位置，以便在两个运动方向上不同的换挡接通位移的情况下初始化操纵单元9。由此，一个与分析计算单元12相连的（在图中未示出的）、上级的控制单元便获得关于切换装置8的当前绝对位置的信息。

在后面的附图中，将示意地表示出四个不同的可能的移动位移X_NB、X_GB、X_LI、X_RE，这些移动位移都是在切换装置的穿行的情况下可以获得的。

根据图2所示，当切换元件7在两个齿轮5a和5b上进入齿对齿位置（tooth-to-tooth position）时，便获得移动位移X_NB，其相当于换挡槽板的点S1和S2之间的宽度。在这种情况下不能实现力接合。

相对地，图3还示出一个移动位移X_GB，该移动位移相当于整个的换挡槽板宽度。移动位移X_GB在换挡槽板的点S3和S4之间得到，并允许切换元件7与两个齿轮5a和5b在两侧的换挡接通。

与之不同的是，图4以移动位移X_LI仅表示切换元件7的一个左侧的齿对齿位置；图5表示切换元件7的一个右边的齿对齿位置，在这里是在齿轮5b上。

根据依据本发明待进行的比较，便可为了控制目的而求得切换元件7的实际位置，借以例如利用中央同步系统运行双离合器变速器。

附图标记清单

1 主动轴

2 从动轴

3 变速器外壳

4 齿轮（输入端）

5 齿轮（输出端）

6 换挡轴

7 切换元件

8 切换装置

9 操纵元件

10 电动机

11 传感器

12 分析单元

Claims

1.一种用于初始化切换装置（8）的操纵单元（9）以交替地将两个齿轮（5a、5b）接入到变速器动力流中的方法，该切换装置能够在两个运动方向上沿着换挡轴（6）移动，其中使用操纵单元（9）的传感器（11）进行切换装置（8）的位置检测，为此使切换装置（8）依次沿着两个运动方向移动直至达到在相关齿轮（5a，5b）上的端侧的封锁位置为止，其特征在于：

由此确定在两个封锁位置之间的移动位移（X），随后将该移动位移与存储的四个可能的移动位移（X_NB、X_GB、X_li、X_re）加以比较，由此确定切换装置（8）的实际位置，以便在两个运动方向上换挡接通位移（S4至S2，S1至S3）不同的情况下初始化操纵单元（9）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：多次穿行所述两个运动方向并且然后将多个用于切换装置（8）实际位置的相应结果取平均值。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在每个切换过程之后检测电动机（10）的电机轴的与切换装置（8）的相应位置相对应的旋转位置并加以存储，该电动机作为操纵单元（9）的执行器。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

所确定的移动位移（X）与存储的最短的移动位移（X_NL）的一致被看成切换装置（8）与两个齿轮（5a，5b）的在两侧的齿对齿位置。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

所确定的移动位移（X）与存储的最长的移动位移（X_GB）的一致被看成切换装置（8）与两个齿轮（5a，5b）的在两侧的换挡接通位置。

6.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

所确定的移动位移（X）与所存储的移动位移（X_re）的一致被看成切换装置（8）与两个齿轮（5a，5b）的仅在右侧的齿对齿位置。

7.按权利要求1所述的方法，其特征在于：

所确定的移动位移（X）与所存储的移动位移（X_li）的一致被看成切换装置（8）与两个齿轮（5a，5b）的仅在左侧的齿对齿位置。

8.一种用于动力换挡变速器的切换装置，包含操纵单元（9），该操纵单元用于将两个齿轮（5a，5b）交替地接入到变速器动力流中并且为了初始化而将可沿着换挡轴（6）移动的切换装置（8）依次在两个运动方向上移动直至达到在相关齿轮（5a，5b）上的端侧的封锁位置，操纵单元（9）的传感器（11）设置用于切换装置（8）的位置测定，其特征在于：

电子分析单元（12）从由传感器（11）相应测定的切换装置（8）位置确定在两个封锁位置之间的移动位移（X），以便将该移动位移与所存储的切换装置（8）的四个可能的移动位移（X_NB，X_GB，X_li，X_re）进行比较，由此能够确定切换装置（8）的实际位置，以便在两个运动方向上换挡接通位移（S4至S2，S1至S3）不同的情况下初始化操纵单元（9）。

9.按权利要求8所述的切换装置，其特征在于：

切换元件（7）的构成为电机械的切换执行器的操纵单元（9）包含电动机（10）作为执行器。

10.按权利要求9所述的切换装置，其特征在于：

电动机（10）是一种无电刷的直流电机。

11.按权利要求6所述的切换装置，其特征在于：

电动机（10）具有整合的传感器（11）以用于检测当前的旋转位置。

12.一种动力换挡变速器、优选双离合器变速器，包含至少一个如以上权利要求中之一所述的切换装置（8）。